Электрические нагреватели из карборунда, дисилицида и графита обладают высоким сопротивлением и переменными температурным коэффициентом сопротивления. Питание на эти нагреватели подается от понижающего трансформаторов с регулируемым вторичным напряжением.

В качестве электроизоляционного наполнителя ТЭНов используется периклаз (плавленый оксид магния, который получают в дуговых электропечах, плавкой магнийсодержащих веществ). К данному наполнителю предъявляются следующие требования:

- низкая удельная электропроводимость;

- высокая электрическая прочность;

- химическая нейтральность;

- достаточно высокий коэффициент теплопроводности;

- низкая влагопоглащаемость;

- достаточная сыпучесть.

В качестве оболочек ТЭНов используют тонкостенные металлические трубы ( латунные, алюминиевые, стальные)

Латунь - до 250 °C;

Алюминий - до 350 °C;

Углеродистая сталь - до 450 °C;

Нержавеющая сталь - до 750 °C;

Основным требованием предъявляемым к оболочке является механическая прочность, для защиты нагревательного элемента от механических повреждений.

Для повышения долговечности нагревателей применяют защитные покрытия (хромникелевые и др.). Такие покрития увеличивают ресурс нагревателей в несколько раз при работе в водных растворах.

Для герметизации ТЭНов прииеняют:

- кремнийорганические лаки и эмали;

- эпоксидные герметики;

- битумную мастику;

- легкоплавкое стекло.

3. Расчеты симметричных и неполнофазных режимов трехфазной ЭТУ (электрокалорифера)

Регулировать мощность электрической нагревательной установки мы будем, изменяя схему включения нагревателей.

Рассчитаем варианты регулирования для электрического калорифера.

U=220 ВP=1000 Втt0=20 °С tp=8 °С

3.1 Двойной треугольник

Рис. 3. Двойной треугольник.

а) При данной схеме включения каждый нагреватель находится под номинальным напряжением, а значит будет отдавать полную мощность. Так как двойной треугольник содержит шесть нагревательных элементов, то общая мощность равна:

 Вт

б) При обрыве линейного провода в точке А (см. рис.3) под напряжением остаются все шесть нагревательных элементов, но четыре из них только под напряжением равным половине номинального. Следовательно, мощность, выделяемая на одном элементе, получается равная:

 Вт

Полная мощность тогда получается:

 Вт

где n1 - количество нагревателей находящихся не под номинальным напряжением, шт.;

P1 - мощность, отдаваемая нагревателем, находящимся не под номинальным напряжением, Вт.

в) При обрыве фазы в точках В (см. рис.3) мы получаем, что два нагревателя не включены вообще, а остальные находятся под номинальным напряжением. Следовательно, число нагревателей в работе будет четыре.

 Вт

3.2 Звезда

Рис.4. Звезда

а) При включении нагревателей по схеме звезда, каждый нагреватель находится под фазным напряжением. Следовательно, нагреватели включены на напряжение равное . Так как  - то если напряжение уменьшить в  раз, то, мощность, выделяемая на нагревательном элементе получается меньше в 3 раза. Следовательно, полная мощность, отдаваемая схемой, вычисляется по формуле:

 Вт

б) При обрыве линейного или фазного провода в точке А (см. рис.4) в работе оказываются только два нагревателя и включены они на половину линейного напряжения, следовательно, мощность, выделяемая ими, вычисляется так:

 Вт

3.3Треугольник

Рис.5. Треугольник

а) При данной схеме включения каждый нагреватель находится под

номинальным напряжением, а значит будет отдавать полную мощность. Данная схема содержит три нагревательных элемента.

 Вт

б) При обрыве линейного провода в точке А (см. рис.5) под напряжением остаются все три нагревательных элементов, но два из них только под напряжением равным половине номинального. Следовательно, мощность, выделяемая на одном элементе, получается равная:

 Вт

Полная мощность тогда получается:

 Вт

где n1 - количество нагревателей находящихся не под номинальным напряжением, шт.; P1 - мощность, отдаваемая нагревателем, находящимся не под номинальным напряжением, Вт.

в) При обрыве фазы в точке В (см. рис. 5) мы получаем, что один нагревателя не включен вообще, а остальные находятся под номинальным напряжением. Следовательно, число нагревателей в работе будет два.

 Вт

3.4 Двойная звезда

Рис.6. Двойная звезда

а) При включении нагревателей по схеме звезда, каждый нагреватель находится под фазным напряжением. Следовательно, нагреватели включены на напряжение равное . Так как  то если напряжение уменьшить в  раз, то мощность выделяемая на нагревательном элементе получается меньше в 3 раза. Следовательно, полная мощность, отдаваемая схемой, вычисляется по формуле:

 Вт

б) При обрыве линейного или фазного провода в точке А (см. рис.6) в работе оказываются только четыре нагревателя и включены они на половину линейного напряжения, следовательно, мощность, выделяемая ими, вычисляется так:

 Вт

3.5 Последовательный треугольник

а) При включении нагревателей по такой схеме каждый нагреватель находится под напряжением равным половине номинального, а следовательно, мощность на каждом нагревателе уменьшается в четыре раза. Полная мощность нагревателя включенного по такой схеме вычисляется так:

 Вт

Рис. 7. Последовательный треугольник

б) При обрыве линейного провода в точке А (см. рис.7) у нас получается, что четыре нагревателя включены на четвертую часть номинального напряжения, а два - на половину. Мощность, отдаваемая в этом случае, вычисляется по формуле:

 Вт

в) При обрыве фазы в точке В (см. рис. 7) у нас два нагревателя не участвуют в работе, а следовательно, в работе участвуют четыре нагревателя включенных на половинное напряжение. Полная мощность в этом случае вычисляется следующим образом:

 Вт

3.6 Последовательная звезда

Рис. 8. Последовательная звезда

а) При включении нагревателей по такой схеме каждый нагреватель находится под напряжением равным , а следовательно, мощность на каждом нагревателе уменьшается в  раза. Полная мощность нагревателя включенного по такой схеме вычисляется так:

 Вт

б) При обрыве линейного или фазного провода в точке А (см. рис.8) в работе оказываются только четыре нагревателя и включены они на четверть линейного напряжения, согласно зависимости мощности выделяемой на нагревательном элементе от подводимого напряжения получаем:

 Вт

Все полученные данные сводим в таблицу 6.

Таблица 5. Сводная таблица.

4. Принципиальная электрическая схема автоматизации электрокалорифера

Электрокалориферные установки предназначены для подогрева воздуха в системах вентиляции на животноводческих и птицеводческих фермах, что способствует созданию в них оптимального микроклимата. Электрокалориферная установка типа СФОЦ рассчитана на питание от сети переменного трёхфазного тока с глухозаземлённой нейтралью напряжением 380\ 220 В. Схема соединения оребрённых трубчатых электронагревателей – “звезда”. Установка состоит из центробежного вентилятора, унифицированного электрокалорифера типа СФО и шкафа управления с пускорегулирующей аппаратурой. Электрокалорифер и вентилятор смонтированы на сварной металлической раме. Для снижения вибрации предусмотрена установка виброизоляторов и мягкие вставки. В установке предусмотрено автоматическое регулирование мощности по температуре воздуха в вентилируемом помещении. Схема регулирования - позиционная, т.е. при достижении заданной температуры установка отключается, а при понижении температуры на определённый интервал снова включается. ТЭНы электрокалорифера секционированы на три ступени мощности, которые в процессе эксплуатации могут переключатся. Перключение осуществляется автоматически или вручную. Автоматическое переключение осуществляется по сигналам датчиков температуры, установленных в обогреваемом помещении. Положение датчиков в помещении определяется опытным путём при регулировании теплового режима установки.

Датчики устанавливаются на уровне 1..2 м от пола вдали от мест с резкими колебаниями температуры.

В схеме контроля предусмотрены блокировки и отключения нагревателей при остановке электродвигателя вентилятора, а также включение нагревателей при отключенном электродвигателе вентилятора. В утановке предусмотрено отключение нагревателей датчиком ТР-200 при повышении температуры на поверхности ТЭНов более 180 град. Во избежание прикосновения обслуживающего персонала к токоведущим частям, попадания капель воды на выводы нагревателей их размещают в коробках, закрытых крышками с резиновым уплотнением.

Данная схема предусматривает защиту от потери фазы в цепи электродвигателя при помощи токового реле КА , которое срабатывает при появлении тока в нулевом проводе. При его срабатывании оно своим нормальнозамкнутым контактом в цепи управления отключит катушку магнитного пускателя электродвигателя, отключив всю установку. А другим, нормальноразомкнутым контактом замкнёт цепь сигнальной лампы, сигнализирующая о неисправности. Кроме этого предусмотрена световая сигнализация подачи напряжения на щит управления HL1, работы секций нагрева HL2, HL3, HL4, и вентилятора HL5.

5. Техника безопасности при эксплуатации электрокалорифера

*                   К эксплуатации допускаются электронагревательные установки заводского изготовления, соответствующие ГОСТу или техническим условиям. Применение установок кустарного производства запрещается.

*                   Вновь вводимые или реконструируемые установки должны пройти приемо-сдаточные испытания в соответствии с требованиями ПТЭ электроустановок потребителей.

*                   Монтаж, ремонт, техническое обслуживание выполняет только электротехнический персонал, ознакомленный с устройством установок, квалификационная группа по технике безопасности не ниже III.

*                   Работы по техническому обслуживанию электротехнических установок выполняет электромонтер с квалификацией не ниже 4-го разряда.

*                   В процессе работы электротехнических установок по назначению необходимо проводить их техническое обслуживание. Периодичность технического обслуживания установки и шкафа управления 2 мес.

*                   Техническое обслуживание электротехнических установок проводят в определенной последовательности, то есть отдельно для электроводонагревателей с трубчатыми и электродными нагревателями.

*                   Оболочки и ограждения, закрывающие токоведущие части, выполняют таким образом, чтобы их можно было открывать только при помощи специального инструмента или ключа.

*                   Оборудование должно иметь защиту от коротких замыканий, а части, подлежащие занулению, должны быть снабжены специальным болтом для присоединения нулевого защитного проводника.

- Калориферы нельзя устанавливать в особо опасных помещениях. Для этого предусматривают специальные помещения.

- Оборудование для нагрева воды соединяют с трубопроводом ч/з изолирующие вставки (из резины, фторопласта). Сопротивление столба воды во вставке должно быть таким, чтобы напряжение прикосновения за вставкой даже в аварийном режиме не превышало 12 В.

- Трубопровод за вставкой присоединяют к нулевому проводу не менее чем в двух точках.

- Размещение оборудования должно соответствовать требованиям ПУЭ. Место установки выбирается проектной организацией или специализированной службой в соответствии с техническими условиями.

- Перед установкой необходимо проверить техническое состояние электроустановки на отсутствие механических повреждений корпуса, изоляторов и контактов.

- Корпуса всех элементных нагревателей присоединяют к нулевому проводу.

- Корпус установки можно изолировать от земли, заземленных частей и нулевого оборудования. При этом корпус установки необходимо оградить зануленной сеткой (расстояние сетки от корпуса оборудования не менее 1 метра, высота сетки – более 1.7 метра).

- Оболочка проводов и кабелей, присоединяемых непосредственно к нагревателям электроустановки, следует выполнять опрессовкой наконечников.

Библиографический список использованной литературы

1.                Электрический нагрев и электротехнология./ Кудрявцев И.Ф., Коросенко В.А./ - Москва: Колос,1975.-383с.

2.                Электротехнологии /А.М. Басов и др. - Москва: Агропромиздат,1985.-256с.

3.                Электротехнологии /В.А. Коросенко и др. - Москва: Колос,1992.-304с.

4.                Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве / В.Н. Расстригин и др. - Москва: Агропромиздат,1985.-304с.

5.                Электротехнология и электрическое освещение./ Живописцев Е.Н., Косицин О.А. - Москва: Агропромиздат,1990.-303с.

6.                Гайдук В.Н. Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. Москва: Агропромиздат,1989.-175с.

7.                Курсовое и дипломное проектирование./ Каганов И.Л. - Москва: Агропромиздат, 1990.-351с.

Страницы: 1, 2