Расчёт и выбор нагревательных трансформаторов

В устройствах и установках электроконтактного нагрева определяют не параметры нагревательных устройств, а параметры источника питания.

Для выбора трансформатора необходимо знать полную мощность S_тр и вторичное напряжение U₂.

Если, известна масса детали m; начальная t₁ = t_нач и конечная t₂ = t_кон температура, а так же время в течении которого осуществляется нагревt, то:

, (3.10)

а общая потребная мощность:

, (3.11)

где h = 0,55…0,82

Чтобы h был максимальным по значению необходимо, чтобы значение суммарного сопротивления вторичной обмотки понижающего трансформатора, соединительных проводов и контактов должно быть минимальным.

Среднее значение вторичного напряжения за время нагрева:

, (3.12)

где R_~ – среднее значение сопротивления детали на переменном токе за время нагрева, Ом.

Тогда:

, (3.13)

где h_ТР = 0,9…0,95; cosj = 0,6…0,85 – средний cosj; ПВ – относительная продолжительность включения.

Так как нагревательные трансформаторы обычно работают в повторно-кратковременном режиме, поэтому продолжительность включения можно определить по формуле:

. (3.14)

Электроконтактный нагрев применяют главным образом для деталей, имеющих одинаковое сечение по длине. При этом термический КПД можно определить по формуле:

. (3.15)

Значение термическогоКПД h_т зависит от геометрических размеров нагреваемой заготовки, чем выше отношение длины l детали к поперечному сечению S, тем выше h_т.

Мощность нагрева регулируют изменением подводимого к заготовке напряжения. Для этого первичную, а иногда и вторичную обмотки нагревательного трансформатора разделяют на секции. Необходимую мощность получают включением секции по определённой схеме.

Электроконтактная сварка

При электроконтактной сварке нагрев производят пропусканием через место сварки тока достаточной величины. При этом места соприкосновения деталей нагреваются до температуры плавления путём пропускания через них электрического тока. Переходное сопротивление в месте соприкосновения деталей значительно превосходит значения их сопротивлений, поэтому сами детали от тока нагреваются очень мало, тогда как в стыках выделится большое количество энергии.

Количество теплоты, выделяемое в местах сварки, пропорционально сопротивлению контакта стыка.

Переходное сопротивление электрического контакта:

, (3.16)

где к_i – коэффициент зависящий от материала свариваемых деталей; F – усилия сжатия, приложенное к контакту, Н; m – показатель степени, зависящий от формы поверхностей контактирующих деталей; к_T – коэффициент учитывающий температуру контакта.

, (3.17)

где a_T – температурный коэффициент сопротивления контактов, К^-1; Т_к – температура контакта, К.

Рис. 3.3. Электроконтактная сварка:

а) точечная; б, в) роликовая (при наплавке, припекании), где: 1, 4 – ролики-электроды, 2 – деталь, 3 – присадочная проволока, 5 – сварочный трансформатор, 6 – прерыватель; в) роликовая (при припекании), где: 1 – деталь, 2 – порошковая шихта, 3 – каток-электрод, 4 – прерыватель.

Различают следующие виды электроконтактной сварки: стыковую; точечную; роликовую.

Стыковую сварка подразделяют на два вида: с оплавлением и без него.

При сварке без оплавления детали с обработанными концами приводят в соприкосновение и сжимают значительными усилиями. После этого через детали пропускают электрический ток. За счет контактного сопротивления в месте стыка возникает концентрированное выделение теплоты и при достижении определенной температуры пластические свойства металла становятся достаточными для осуществления процесса сварки. По окончании цикла сварки сначала снимают ток, потом осадочное давление.

При стыковой сварке оплавлением нагрев деталей производится до полного оплавления их поверхностей (стыков). Процесс имеет три стадии: предварительный подогрев, оплавление, окончательная осадка (правда в некоторых случаях могут быть реализованы только две последние стадии).

В начальный момент детали сжимают для обеспечения надежного контакта и пропускают электрический ток. Таким образом, обеспечивают быстрый разогрев до необходимой температуры (например, для стали 600…800 °С). После этого давление некоторым образом снижают. Соответственно увеличивается сопротивление контакта и сварной ток падает. Ухудшение контакта приводит к тому, что линии тока концентрируются в этот период времени в немногих точках соприкосновения, в которых концентрируется большая мощность, и начинается оплавление. Контактирующие выступы разрушаются, и через небольшой промежуток времени оплавляется поле свариваемой поверхности. После этого увеличивают осадочное давление и детали можно сварить. При этом избыток расплавленного металла выдавливается за пределы контакта.

Грат (венчик) содержит большое количество окислов. Он механически непрочен и поэтому легко удаляется со сваренного стыка. Сварка оплавлением имеет ряд преимуществ по сравнению со сваркой без оплавления. Она дает большую прочность шва, не требует предварительной зачистки торцов детали, позволяет сваривать сечения сложной формы, а также детали из разнородных металлов.

Недостатком такого вида сварки является потеря металла с гратом.

Стыковая сварка применяется для сварки проволоки, арматуры, всевозможных колец, ободов, цепей, труб, рельсов. Большое значение данный вид сварки имеет в производстве твердоплавленного инструмента.

Точечная сварка.Наиболее распространенный способ контактной сварки. Применяется для сварки различных полос, листов небольшой толщины (5…6 мм). Наиболее распространен цикл, когда в течение всей сварки давление не меняется. Однако лучшие результаты получают в том случае, если в конце сварки повышается осадочное давление.

Повышение давления, с предварительным снятием тока, называется праковкой, предупреждающей непровар и образование раковин в точках сварки.

Машины точечной сварки характеризуются высокой производительностью – они могут проваривать до 600 точек в минуту. При такой производительности зачастую трудно коммутировать сварочный ток и выдерживать необходимую длительность его протекания.

В самых простейших машинах используют механические переключатели или контакторы с эффективным дугогашением.

Применение бесконтактных силовых выключателей, построенных на газоразрядных приборах или на кремниевых тиристорах существенно повышают эффективность коммутации сварочного тока. Совокупность бесконтактного выключателя и электронного реле времени называют бесконтактным прерывателем.

Роликовая (шовная) сварка.Различают три режима такой сварки.

Непрерывное движение роликов и подача тока применяются редко, так как дают сварку низкого качества. Применение такого способа возможно лишь при очень больших скоростях сварки, когда в каждый полупериод питающего тока сваривается одна точка.

Наиболее распространена шовная сварка с непрерывным движением роликов и импульсной подачей тока.

При прерывистом движении роликов ток подается только в моменты остановки.

Машины для роликовой сварки отличаются от точечных машин наличием подвижных электродов (роликов), снабженных механизмом электропривода и более напряженным режимом работы. При этом машины снабжают бесконтактными прерывателями.

Шовная сварка позволяет соединить плотным швом непроницаемые для жидкостей и газов листы металла небольшой толщины (от доли мм до 5…6 мм).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: