Параметров печей сопротивления

Мощность современных электропечей сопротивления колеблется от долей киловатта до нескольких мегаватт. Печи мощностью более 20 кВт обычно выполняют трехфазными и подключают к сетям напряжением 120, 380, 660 В непосредственно или через печные трансформаторы. Коэффициент мощности печей сопротивления близок к 1, распределение нагрузки по фазам в трехфазных печах равномерное.

Применяемое в ЭПС электрическое оборудование подразделяется на силовое, аппаратуру управления, измерительную и пирометрическую.

К силовому оборудованию относятся трансформаторы, понижающие и регулировочные автотрансформаторы, блоки питания, приводящие в действие механизмы электроприводов, силовая коммутационная и защитная аппаратура, рубильники, контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели и плавкие предохранители.

Большинство печей выполняют на напряжение питающей сети: они не нуждаются в трансформаторах и автотрансформаторах. Применение понижающих печных трансформаторов позволяет увеличить рабочие токи и применять для изготовления нагревателей проводники большего сечения, что повышает их прочность и надежность,

Все промышленные печи сопротивления работают в режиме автоматического регулирования температуры, что позволяет приводить в действие мощность печи с требуемым температурным режимом, а это, в свою очередь, ведет к. снижению удельного расхода электроэнергии по сравнению с ручным регулированием. Регулирование рабочей температуры в электрических печах сопротивления производится изменением поступающей в печь мощности.

Регулирование подводимой к печи мощности может быть произведено несколькими способами: периодическое отключение и подключение печи к питающей сети (двухпозиционное регулирование); переключение печи со звезды на треугольник, либо с последовательного соединения на параллельное (трехпозиционное регулирование).

При двухпозиционном позиционном регулировании (рис. 4.40) показаны функциональная схема включения печи, изменение температуры и мощности), температура в рабочем пространстве ЭПС контролируется термопарами, термометрами сопротивления, фотоэлементами. Включение печи производится регулятором температуры посредством подачикоманды на катушку выключателя КВ.

Температура в печи растет до значения , в этот момент терморегулятор отключает печь.

Рис. 4.40. Функциональная схема включения печи, изменение

температуры и мощности при двухпозиционном регулировании:

ЭП — электропечь; В - выключатель;

РТ - регулятор температуры; КВ - катушка выключателя;

1 - температура печи; 2 - температура нагреваемого тела;

3 - средняя потребляемая печью мощность

За счет поглощения теплоты нагреваемым телом и потерь в окружающее пространство температура снижается до , после чего РТ вновь дает команду на подключение пе­чи к сети.

Глубина пульсаций температуры зависит от чувствительности РТ, инерционности печи и чувствительности датчика температуры.

При трехпозиционном регулировании подводимая к печи мощность меняется при переключении нагревателей со звезды на треугольник. Регулирование температуры этим методом позволяет снизить мощность, потребляемую из сети.

С энергетической точки зрения такой метод регулирования достаточно эффективен, так как при нем не оказывается вредного влияния на питающую сеть.

Регулирование мощности печи изменением подводимого напряжения может быть осуществлено несколькими способами:

- применение регулировочных трансформаторов и автотрансформаторов с плавным бесконтактным регулированием под нагрузкой;

- использование потенциал-регуляторов;

- включение в цепь нагревателей дополнительных сопротивлений в виде дросселей и реостатов;

- импульсное регулирование с использованием тиристорных регуляторов.

Использование трансформаторов с плавным бесконтактным регулированием под нагрузкой, автотрансформаторов и потенциал-регуляторов связано со значительными капитальными затратами, наличием дополнительных потерь и потреблением реактивной мощности. Этот способ применяется редко.

Включение в цепь нагревателей дополнительного индуктивного или активного сопротивления связано с дополнительными потерями и потреблением реактивной мощности, что также ограничивает применение этого способа регулирования.

Импульсное регулирование на базе тиристорных регуляторов осуществляется с помощью полупроводниковых вентилей, периодичность работы которых выбирают в зависимости от тепловой инерционности электропечи.

Можно выделить три основных способа импульсного регулирования мощности, потребляемой от сети переменного тока:

1. Импульсное регулирование при частоте коммутации ( - частота тока питающей сети) с изменением момента отпирания тиристора называется фазоимпульсным или фазным (кривые а).

2. Импульсное регулирование с повышенной частотой коммутации (кривые б).

3. Импульсное регулирование с пониженной частотой коммутации (кривые в).

Путем импульсного регулирования можно получить плавное регулирование мощности в широких пределах почти без дополнительных потерь, обеспечивая соответствие мощности, потребляемой печью, и мощности, подводимой из сети.

На рис. 4.41 показана схема импульсного регулирования мощности печи.

Рис. 4.41. Схема импульсного регулирования мощности печи:

ЭП - электропечь; РТ - теплорегулятор; УТ - блок управления тиристорным регулятором; ТР - тиристорный регулятор