Печи косвенного нагрева представляют собой выложенную огнеупором и тепловой изоляцией камеру, на внутренней стороне которой смонтированы нагреватели, выполненные из специальных жаропрочных высокоомных сплавов в виде проволочных зигзагов, спиралей или стержней. Электрооборудование таких печей включает в себя нагревательные элементы, понижающие и регулировочные трансформаторы, электроприводы механизмов и вентиляторов, силовую коммутационную аппаратуру. В большинстве случаев печи косвенного нагрева получают питание от сети 220/380 В, могут выполняться трехфазными и однофазными на мощности до 10 000 кВт. Температуру печи регулируют с помощью несложной аппаратуры, периодически включающей и отключающей печи.
В печах прямого нагрева изделие, например металлический стержень, устанавливается с двух сторон в зажимное устройство, через которое по стержню протекает ток и в нем выделяется теплота. В результате этого изделие нагревается до нужной температуры.
Основным электрооборудованием этих установок являются понижающие трансформаторы, контактные устройства с механизмами сжатия контактов, устройства автоматического регулирования процесса нагрева. Мощность этих установок составляет до 2000 кВ*А, напряжение питания 380, 1000 В и более.
Электрические дуговые печи — печи, в которых тепловая энергия выделяется в электрической дуге, горящей между электродами и поверхностью расплавленного металла.
Основными элементами дуговой сталеплавильной печи (ДСП) являются футерованный кожух и свод печи, комплект держателей с механизмом перемещения электродов, механизм наклона печи для слива металла, вторичный токопровод от печного трансформатора до электродов.
Важнейшими параметрами дуговой печи являются ее номинальная емкость и мощность печного трансформатора. Номинальные объемы печей типа ДС и ДСП составляют 0,5—1,5—3—6—12—25—100—200 т при соответствующих мощностях печных трансформаторов 0,5—1,5—2—4—8—12,5—20—32 MB*А.
Рис. 1. Электрическая схема дуговой печной установки
Силовая часть печи (рис. 1) состоит из разъединителя 1, главного выключателя 2, дросселя 3, выключателя 4, шунтирующего дроссель, переключателя 5, первичных обмоток трансформатора с треугольника на звезду, печного трансформатора и автотрансформатора 6 с переключением ступеней напряжения, электродов 7 и электропечи 8.
В процессе плавки стали регулируется напряжение печного трансформатора и электрической мощности, подводимой к электродам дуговой электропечи. Для этой цели в цепи первичного (высокого) напряжения имеется автотрансформатор, а обмотки первичного напряжения могут переключаться с «треугольника» на «звезду».
Рис. 2. Канальная индукционная печь: а — устройство; б—схема питания
Рис. 3 Тигельная индукционная печь: а — устройство; б — схема питания
Дуговые сталеплавильные печи с электромеханическим приводом перемещения электродов оборудованы регуляторами мощности на электромашинных усилителях или тиристорными регуляторами мощности.
Индукционные печи и установки, в которых электрическая энергия превращается в энергию переменного магнитного поля, а затем в тепловую в помещенных в этом поле телах, применяются для плавки черных и цветных металлов, нагрева металлов под термообработку и пластическую деформацию, поверхностную закалку и зонную плавку. По принципу действия индукционная канальная печь (рис. 2) представляет своеобразный трансформатор 1, первичная обмотка которого 2 питается током промышленной частоты, а вторичная обмотка 3 представляет собой кольцо с жидким металлом.
Другим видом индукционной установки является тигельная печь (рис. 3). Огнеупорный тигель 1 помещен внутри индуктора 2 катушки, выполненной из медной, охлаждаемой водой трубки. Индуктор может питаться током промышленной или током повышенной частоты от машинного 3 или лампового генератора.
Мощность канальных печей составляет 2000 кВ*А, запитываются они напряжением 380—6000 и 10 000 В. Основным оборудованием является индуктор, конденсаторная батарея и питающий трансформатор.
Мощность тигельных печей достигает 2500 кВ*А. Основное оборудование — индуктор, конденсаторная батарея, преобразователь частоты или питающий трансформатор (при питании на промышленной частоте 50 Гц).
Оборудование для электрической сварки
Электросваркой получают неразъемное или герметическое соединение. Процесс сварки протекает в нагретом состоянии соединяемых поверхностей до температуры плавления или пластического состояния. Поэтому различают два вида сварки: дуговую — сварку плавлением и контактную — пластический вид сварки. В первом случае тепловая энергия, необходимая для сварки, выделяется в дуговом разряде в непосредственной близости от свариваемого стыка; во втором случае тепловая энергия выделяется непосредственно в свариваемом стыке за счет протекания через свариваемые детали электрического тока.
Рис. 4. Принципиальная схема многопостового сварочного генератора
Дуговая сварка имеет наибольшее распространение. Основным оборудованием для дуговой сварки являются источники питания (ИП), электроприводы перемещения тележек и подачи проволоки у автоматов и полуавтоматов, коммутационная, защитная и управляющая аппаратура, устройства для поджигания и стабилизации дуги. Для дуговой сварки применяются источники питания: постоянного тока — электромашинные преобразователи, выпрямители и передвижные агрегаты для сварки; переменного тока — одно- и трехфазные трансформаторы с небольшим сопротивлением короткого замыкания.
В установке с электромашинным преобразователем постоянного тока для многопостовой дуговой ручной сварки (рис. 4) балластные реостаты БР обеспечивают широкий диапазон регулирования сварочного тока (50—350 А). Например, преобразователь ПСМ-1000 рассчитан на одновременное питание пяти постов с токами до 200 А. Наибольшее распространение получили электромашинные преобразователи типов ПСО (однопостовый), ПСГ (для сварки в защищенном газе). Мощности приводимых двигателей на этих преобразователях 4—55 кВт, напряжение питания 220/380 В.
Рис. 5. Схема сварочных трансформаторов с регулятором: а — отдельным: б — встроенным
Рис. 6. Эскиз сварочного трактора ТС-17М: 1 — механизм подачи проволоки; 2—бункер для флюса; 3 — приборы; 4 — кассета; 5 — пульт управления
В сварочных выпрямителях используются одно- и трехфазные мостовые схемы двухполупериодного выпрямления. Больше используется трехфазная мостовая схема, обеспечивающая хорошую устойчивость сварочной дуги и равномерность загрузки фаз силовой сети. К таким выпрямителям относятся ВКС-300 (выпрямитель сварочный на 300 А), ВД-101, ВД-301 (выпрямители для ручной дуговой сварки на токи 125 и 300 А), ИПП-300, ВС-400, ИПП-500, а также универсальные выпрямители ВСУ-300, ВСУ-500, ВДУ-504. Мощность выпрямителей находится в пределах 9—40 кВ*А, напряжение питания — 220/380 В.
Основными источниками переменного тока являются сварочные трансформаторы типов ТСД, СТН, СТ, ТД, ТСШ (рис. 5). Мощность трансформаторов 9—165 кВ*А, напряжение питания 220/380 В.
Для сварки стыковых, угловых и нахлестных швов сосудов, цистерн, понтонов диаметром от 1 м и более применяются универсальные сварочные легкие тракторы, самоходные сварочные аппараты, движущиеся во время сварки непосредственно по свариваемому изделию. Распространение получили сварочные тракторы ТС-17М (рис. 6), ТС-26, УТ-1250-3, УТ-2000М-1, АДС-500, АДС-1000-2.
Контактная сварка применяется наряду с дуговой. Основные разновидности контактной электросварки приведены на рис. 7, электрическая схема установки для контактной электросварки — на рис. 8.
Рис. 7. Виды контактной сварки: а — стыковая; б — точечная; в — роликовая
Рис. 8. Принципиальная схема машины контактной сварки: 1 — автоматический выключатель; 2 — сварочный трансформатор; 3 — гибкие шины; 4 — хоботы машины; 5 — электроды; 6 — свариваемый металл; 7 — переключатель ступеней трансформатора; 8 — тиристорный контактор
Наиболее распространены стыковые сварочные машины переменного тока с напряжением питания 380 В, мощностью 10 - 1000 кВ*А. Широко используются машины одноточечной сварки с напряжением питания 380 В, мощностью 10—200 кВ*А и более. Среди шовных наибольшее применение получили машины с однофазными трансформаторами переменного тока типа МШ с электродвигателями для вращения роликов перемещения свариваемых деталей. Мощность машин составляет 50—500 кВ*А, напряжение 380 В.
Источники сварочного тока должны обеспечивать возможность легкого и плавного регулирования величины сварочного тока и должны быстро реагировать на изменение тока и напряжения в сварочной дуге.
