Aquecedores de contato elétrico

O aquecimento de contato elétrico por resistência é usado para aquecimento, soldagem de contato, laminação na restauração de peças desgastadas e tubulações de aquecimento.

Por aquecimento, é utilizado como principal método de aquecimento de peças e detalhes para seu posterior tratamento de pressão ou tratamento térmico, bem como parte integrante do aquecimento tecnológico em combinação com outras operações na produção de peças semiacabadas ou acabadas. Por aquecimento, a energia elétrica é convertida em energia térmica diretamente nas peças ou detalhes incluídos no circuito elétrico. Tanto a corrente contínua quanto a corrente alternada geralmente podem ser usadas para aquecimento.

Nas instalações de contato elétrico, a corrente alternada é amplamente utilizada, uma vez que as correntes necessárias para aquecimento em milhares e dezenas de milhares de amperes a uma tensão de vários volts podem ser obtidas com mais facilidade apenas com a ajuda de transformadores de corrente alternada. As instalações para aquecimento de contato elétrico de peças ou detalhes são divididas em posição única e posição múltipla (Fig. 1).

Arroz. 1. Esquemas de dispositivos de posição única (a) e multiposições com inclusão serial (b) e paralela (c) de detalhes em um circuito elétrico: 1 contato de fixação para corrente atual; 2 — detalhe aquecido; 3 — fio de alimentação de corrente.

Dependendo da taxa de aquecimento necessária e da produtividade da linha tecnológica, um ou outro esquema é usado. Por razões técnicas e econômicas, é mais vantajoso usar um esquema de mioposição com uma conexão em série das peças aquecidas ao circuito elétrico, pois neste caso qualquer velocidade dada de entrega das peças aquecidas é garantida por um aumento gradual de sua temperatura a um valor predeterminado movendo os detalhes de uma posição para outra.

Independentemente do esquema de inclusão das partes aquecidas no circuito elétrico, a carga de corrente nos pontos de contato dos contatos portadores de corrente com a peça aquecida tem grande influência nos indicadores tecnológicos, elétricos e técnicos e econômicos das instalações de contatos elétricos . A carga de corrente é reduzida pelo resfriamento e pressurização dos contatos, bem como pelo uso de grampos com contatos radiais e terminais.

Instalações de contato elétrico monofásico e trifásico podem ser usadas em empresas de reparo. As instalações trifásicas são mais eficientes do que as instalações monofásicas de mesmo desempenho, pois fornecem uma carga uniforme nas fases da rede de alimentação e reduzem a carga atual em cada fase.

A opção de aquecimento de contato elétrico e instalação de aquecimento é selecionada dependendo das condições específicas.

As principais características elétricas das instalações de aquecimento de contato elétrico

Os seguintes parâmetros de projeto são determinados para cada instalação de contato elétrico:

• potência do transformador de energia,

• a corrente elétrica necessária no circuito secundário,

• tensão na peça aquecida ou peça de trabalho,

• eficiência

• Fator de potência.

Os dados iniciais para o cálculo das instalações de contato elétrico são:

• classe material,

• massa da parte aquecida e suas dimensões geométricas

• tensão de alimentação,

• tempo e temperatura de aquecimento.

Potência aparente, V ∙ A, de um transformador de potência para um dispositivo de posição única:

onde kz = 1,1 ...1,3 — fator de segurança; F — fluxo de calor útil; ηtotal — eficiência global da instalação: ηe — eficiência elétrica; ηt — eficiência térmica; ηtr — eficiência do transformador de potência.

Força da corrente, A, no circuito secundário quando a peça de trabalho é aquecida a uma temperatura acima do ponto de conversão magnética

onde ρ é a densidade do material da peça, kg/m3; ΔT = T2 — T1 é a diferença entre a temperatura final T2 e a temperatura inicial T1 do aquecimento da peça, K; σ2 - área da seção transversal da peça de trabalho, m2.

O tempo de aquecimento depende do diâmetro da peça de trabalho e da diferença de temperatura ao longo do comprimento e da seção transversal. De acordo com as condições tecnológicas, a diferença de temperatura entre as camadas interna e superficial da peça aquecida não deve exceder ΔТП = 100 K. As dependências gráficas calculadas e experimentais para determinar o tempo de aquecimento são dadas na literatura de referência.

Em cálculos práticos, o tempo de aquecimento, s, de blocos cilíndricos com diâmetro d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K pode ser determinado pela fórmula empírica

Se a peça de trabalho for aquecida a uma temperatura abaixo do ponto de conversão magnética, ao determinar a corrente no circuito secundário, é necessário levar em consideração o efeito de superfície, cujo grau de influência depende da permeabilidade magnética.

Com relação ao aquecimento do contato elétrico, a dependência empírica que estabelece a relação entre a corrente I2, a permeabilidade magnética relativa μr2 da peça de trabalho e seu diâmetro tem a forma

Em cálculos práticos, eles geralmente são dados com diferentes valores de μr2, e a força atual I2 é determinada pelas fórmulas. O mesmo valor de amperagem encontrado nas fórmulas fornecidas (2) e (4) será o valor desejado em um determinado momento. De acordo com os valores calculados de I2 e Z2, a tensão, V, no circuito secundário é dada pela expressão

Arroz. 2. Dependência de cosφ de instalações de contato elétrico na relação l2 / σ2: 1 — para uma instalação de duas posições com aquecimento variável de dois espaços em branco; 2 — para instalação de duas posições com aquecimento simultâneo de dois estoques; 3 — para instalação em uma posição.

Ao determinar as principais características elétricas de uma instalação de contato elétrico, é necessário levar em consideração que os parâmetros físicos da peça e os parâmetros elétricos da instalação mudam durante o processo de aquecimento. O calor específico cm e a resistência elétrica específica do condutor ρт mudam dependendo da temperatura, e cosφ, η et - dependendo da temperatura, da construção e do tipo tecnológico da instalação e do número de posições de aquecimento.

De acordo com as dependências experimentais gráficas (Fig. 2, 3), cosφ e ηtotal são determinados dependendo da razão do comprimento da peça de trabalho l2 para σ2. Os valores necessários de S, l2 e U2 podem ser obtidos substituindo os valores correspondentes das quantidades variáveis ​​nas fórmulas (1), (2), (4) e (5). Em cálculos práticos, os valores médios de cm, ρt, η, t e cosφ são geralmente substituídos nas fórmulas e o valor médio de potência, corrente ou tensão é determinado no intervalo de temperatura de aquecimento assumido.

Arroz. 3. Dependência da eficiência geral das instalações de eletrocontato na relação l2 / σ2: 1 — para uma instalação de duas posições com aquecimento variável de duas peças de trabalho; 2 — para instalação em duas posições com aquecimento simultâneo de duas peças; 3 — para instalação em uma posição.

Os transformadores de potência das instalações de contato elétrico funcionam em modo periódico, caracterizado pela duração relativa do acionamento

onde tn é o tempo de aquecimento dos blanks, s; t3 — tempo de descarregamento de carga e operações de transporte, seg.

A potência nominal total, kVA, de um transformador de potência, considerando εx, é determinada pela expressão

Arroz. 4. Dependência da eficiência e fator de potência de uma instalação de aquecimento de contato elétrico nas dimensões da peça