^
Пн - Пт с 9.00 до 18.00
Доставка по всей России

обратный звонок

Ваш город: Санкт-Петербург

Источники питания карбидокремниевых нагревателей

В различных отраслях промышленности все чаще используются электропечи. В них обжигают керамику, плавят металл и производят магниты. Но для нагрева до 1300–14000С обычные источники тепла не подходят. Они не выдержат эксплуатацию в сложных условиях, не смогут поддерживать заданную температуру в течение длительного времени. Идеальным решением станут карбидокремниевые нагреватели, характеристики которых соответствуют поставленной задаче.

Их основной компонент — карбид. В качестве метода изготовления используют пластичное формование, а для получения холодных выводов готовые изделия пропитывают сплавами кремния. При этом существенно повышается удельное сопротивление рабочей части.

Среди преимуществ карбид-кремниевых нагревателей необходимо выделить следующие:

  • устойчивость к коррозии, окислительным процессам;
  • отсутствие деформаций;
  • максимальная температура нагрева — 15000С;
  • возможность быстро заменить вышедший из строя элемент без длительной остановки печи;
  • минимальный расход электроэнергии;
  • возможность регулировать температуру нагрева печи.

Необходимо подчеркнуть и то, что карбидокремниевые нагреватели можно устанавливать как вертикально, так и горизонтально. Они способны работать в непрерывном или цилиндрическом режиме. Первый вариант предпочтительней, если требуется рабочая температура от 14000С.

Соединение отдельных нагревателей в единую цепь

В печах большого объема одного нагревательного элемента может быть недостаточно для создания нужных условий. Если же речь идет о подключении одновременно нескольких, они могут располагаться и параллельно, и последовательно.

Первый вариант считается оптимальным. Если меняется сопротивление, общий срок службы от этого только увеличивается. В случае с последовательным соединением отдельных элементов корректировки сопротивления становятся причиной сокращения периода эксплуатации. Если же без последовательного соединения не обойтись, рекомендуется подключать в одну цепь до четырех элементов.

Непреложное условие — согласование величин сопротивления. Если печь работает при температуре свыше 14000С, последовательно подключают не более двух компонентов с созданием соответствующего источника питания карбидокремниевых нагревателей.

Для одновременного подключения множества однотипных элементов комбинируют параллельное и последовательное подключение.

Цепочки из последовательно расположенных изделий соединяют в единую сеть параллельно, чтобы не возникали существенные перегрузки при выходе из строя одной из групп.

При подключении нагревательных элементов необходимо учитывать ряд моментов:

  • При последовательном соединении в одной группе должны быть элементы, у которых исходное сопротивление отличается максимум на +5%. Если выбрана параллельная схема, разброс сопротивлений может достигать 10%.
  • Если выходит из строя один из компонентов новой сети, его меняют на нагреватель с более высоким чем у остальных сопротивлением.
  • Если цепь подключена несколько месяцев назад, постоянно находится в эксплуатации, то при выходе из строя одного элемента, меняют весь участок.

Целые карбидокремниевые нагреватели с одинаковыми характеристиками в части износа по сопротивлению можно использовать в дальнейшем, подключив их в единую сеть. Не рекомендуется использовать совместно изделия от разных производителей. Причина — разная скорость «устаревания». В зависимости от способа подключения будет возникать перегрузка на разных элементах.

Прежде чем переходить к рассмотрению возможных источников питания карбидокремниевых нагревателей, необходимо отметить, что в любом случае требуется запас по напряжению. Он определяется плановыми сроками эксплуатации и скоростью «старения» элементов. Стандартно запас делают не менее 50%. Если печь работает в непрерывном режиме при температуре свыше 14000С, запас делают не менее 100%.

Источники питания для карбидокремниевых нагревателей

Рабочие характеристики не только отдельных элементов и электрических цепей, но и всей печи определяются параметрами выбранного варианта питания. Важно не допустить ошибок, чтобы вся конструкция работала максимально долго.

На текущий момент времени используют следующие типы источников питания:

  1. Регулируемые силовые трансформаторы.
  2. Блоки тиристоров. Этот вариант делится на фазовое и импульсное включение.
  3. Комбинированные схемы.
  4. Непосредственное подключение к электрической сети.

Уделим далее внимание каждому варианту.

Регулируемые силовые трансформаторы

Трансформаторные подстанции могут осуществлять регулирование в непрерывном формате либо ступенчато. Первый вариант рекомендован для небольших печей, применяемых в исследовательских целях, в лабораториях вузов. Если выход ступенчатый, то различие между последовательными ступенями должно быть не менее 7%. Этот вариант имеет более широкую сферу применения, считается более экономичным.

Но при этом трансформаторы остаются наиболее затратным источником электроэнергии. Если отказаться от совместной работы с тиристорами, агрегат со ступенчатым выходом будет контролировать только процессы включения/отключения печи.

Тиристорное подключение

Основное преимущество — возможность регулировать мощность в непрерывном режиме. Температурный контроль получается пропорционально-интегрально-дифференциальным. Но есть и недостаток — повышенная мощность. Если на предприятии отсутствует собственная подстанция, общие электросети будут работать с перегрузкой.

Если в соответствии с техдокументацией, требуется задел по напряжению свыше 50%, применение только тиристорного контроля для питания карбидокремниевых нагревателей нецелесообразно. Его лучше использовать совместно с трансформаторами. Самостоятельно его применяют только для регулирования работы низкотемпературных печей, в том числе лабораторных. Главное условие — сопротивление отдельных компонентов должно меняться с небольшой скоростью.

Нельзя забывать и о том, что тиристоры проводят ток только в одном направлении. Если требуется двухсторонняя передача, тиристоры разной направленности монтируют попарно. Для включения элементов на них с каскадов усилителей мощности подают особые импульсы. Как вариант, инициатором включения может быть температурный контроллер.

Компенсировать перепады напряжения и нагрузку в тиристорах помогает закрытый обратный контур. Он может осуществлять контроль по току, напряжению или активной мощности. Для карбид-кремниевых нагревателей рекомендуется использовать контроль по напряжению. При контроле по току или напряжению велика вероятность повредить отдельные компоненты, если в определенный момент времени будет расти сопротивление.

Выбирая источники питания карбидокремниевых нагревателей, необходимо помнить, что для включения тиристорных регуляторов используют фазовое или импульсное регулирование. В первом случае каждый тиристор включается не чаще одного раза в полцикла питания. Как только подходит середина цикла, прекращается подача питания на тиристоры. Это приводит к разбитию синусоиды подачи. Соответственно, нагрузка получает только некоторую долю напряжения. Если необходимо контролировать и регулировать напряжение на входе нагревательных элементов, меняют угол «зажигания» тиристоров. Это позволяет в некоторой степени минимизировать воздействие естественного износа компонентов сети.

Чтобы тиристоры не выходили из строя при перегрузках, устанавливают ограничители тока. Их задача — поддержание силы тока в определенных пределах. Важно понимать, что эту же систему защиты нельзя устанавливать на входе элементов для контроля мощности из-за существенного риска перегрева.

Отдельно стоит сказать о недостатках фазового включения. С одной стороны, оно позволяет регулировать напряжение без перепадов и скачков. С другой стороны, оно становится причиной радиопомех. В ряде стран фазовое регулирование питания карбидокремниевых нагревателей либо запрещено вообще, либо используется со значительными ограничениями.

Импульсное регулирование предполагает, что резисторы открываются не на половину цикла, а на несколько циклов. Потом еще несколько интервалов они остаются в закрытом положении. В конечном счете это приводит к тому, что ограничивается вход мощности к нагревательным компонентам.

Комбинированные схемы

Так как применение только тиристорных схем ограничено множеством условий, их сочетают с трансформаторами, имеющими 2 или 3 ступени. Промежуточные переходы обеспечиваются тиристорами. Цель — создание задела по напряжению. Тиристоры настраивают на один из контуров трансформатора: основной или вспомогательный.

В конечном счете это позволяет увеличить срок эксплуатации нагревательных элементов.

Важный момент! Перевести на комбинированную схему печь, находящуюся в эксплуатации, не получится. Этот вариант закладывают в проект изначально на стадии идеи.

Подключение нагревательных элементов напрямую к электросети

Существующие нормативные документы не запрещают подключать карбид-кремниевые нагреватели напрямую в электрическую сеть. Основное требование — наличие запаса по сопротивлению. Перепады напряжения не должны приводить к росту нагрузки на нагревательные элементы.

Еще одно требование касается выхода начальной мощности. Она должна быть выше, чем заложено в характеристиках электрической печи. Это необходимо, чтобы компенсировать износ отдельных компонентов. Но при этом возникает другая проблема. Чтобы распределить излишки по мощности, приходится увеличивать количество нагревателей. В ряде ситуаций цепи из компонентов переформируют уже после фиксации износа деталей. Но этот способ достаточно затратен. Как следствие, прямое подключение к электрической сети в качестве источника питания карбидокремниевых нагревателей практически не применяется. Исключение — печи, работающие при температуре не выше 11000С.

Перезвоните мне

Источники питания карбидокремниевых нагревателей

Максимальный размер файла: 2 МБ.
Допустимые типы файлов: gif jpg jpeg png bmp eps tif pict psd txt rtf html pdf doc docx odt ppt pptx odp xls xlsx ods xml avi mov mp3 ogg wav bz2 dmg gz jar rar sit tar zip.
Заполните форму