Klasyfikacja instalacji elektrycznych

Procesy elektrotechnologiczne są szeroko stosowane w przemyśle. Sprzęt do tych procesów jest bardzo zróżnicowany pod względem zasady działania, mocy, charakterystyki zużycia energii elektrycznej.

Wyposażenie elektryczne obejmuje: piece elektryczne i elektryczne instalacje grzewcze, elektryczne instalacje spawalnicze wszelkiego typu, instalacje do wymiarowej elektrofizycznej i elektrochemicznej obróbki metali. W związku z tym pojęcie „Elektrotechnologie” obejmuje następujące procesy technologiczne i metody przetwarzania materiałów:

• procesy elektrotermiczne, w których zamiana energii elektrycznej na ciepło jest wykorzystywana do ogrzewania materiałów i produktów w celu zmiany ich właściwości lub postaci, a także do ich topienia i odparowywania; — procesy spawania elektrycznego, w których energia cieplna uzyskana z energii elektrycznej jest wykorzystywana do ogrzewania ciał w celu wykonania trwałego połączenia z zapewnieniem bezpośredniej ciągłości w miejscu spawania;

• elektrochemiczne metody przetwarzania i otrzymywania materiałów, w których rozkład związków chemicznych i ich separacja odbywa się za pomocą energii elektrycznej poprzez przemieszczanie naładowanych cząstek (jonów) w ośrodku ciekłym pod działaniem pola elektrycznego (elektroliza, galwanizacja, anodowa obróbka elektrochemiczna);

• metody obróbki elektrofizycznej, w których do oddziaływania na materiały wykorzystuje się przemianę energii elektrycznej na mechaniczną i termiczną (elektroerozyjną, ultradźwiękową, impulsy magnetyczne, elektrowybuchową);

• technologia aerozolowa, w której energia pola elektrycznego jest wykorzystywana do nadawania ładunku elektrycznego drobnym cząsteczkom materii zawieszonym w strumieniu gazu, aby poruszały się pod działaniem pola w pożądanym kierunku.

Pojęcie „przemysłowe instalacje i urządzenia elektryczne” obejmuje węzły, w których realizowane są procesy elektryczne, a także pomocniczy sprzęt i urządzenia elektryczne (zasilacze, urządzenia zabezpieczające, sterujące itp.).

Ogrzewanie elektryczne jest szeroko stosowane w przedsiębiorstwach przemysłowych do produkcji odlewów formowanych z metali i stopów, podgrzewania półwyrobów przed obróbką ciśnieniową, obróbki cieplnej części i zespołów maszyn elektrycznych, suszenia materiałów izolacyjnych itp.

Instalacja elektrotermiczna nazywana jest kompleksem składającym się z urządzeń elektrotermicznych (pieca elektrycznego lub urządzenia elektrotermicznego, w którym energia elektryczna jest przetwarzana na energię cieplną) oraz urządzeń elektrycznych, mechanicznych i innych, które zapewniają wykonanie procesu pracy w instalacji.

Ogrzewanie elektryczne ma następujące zalety w porównaniu z ogrzewaniem paliwowym:

1.Bardzo prosta i dokładna realizacja trybu ustawionej temperatury.

2. Zdolność do skoncentrowania dużej mocy w małej objętości.

3. Osiąganie wysokich temperatur (3000°C i wyższych w porównaniu do 2000° przy podgrzewaniu paliwem).

4. Możliwość uzyskania wysokiej jednorodności pola termicznego.

5. Brak wpływu gazów na przetwarzany produkt.

6. Możliwość obróbki w sprzyjającym środowisku (gaz obojętny lub próżnia).

7. Niskie zużycie dodatków stopowych.

8. Wysoka jakość otrzymywanych metali.

9. Łatwa mechanizacja i automatyzacja instalacji elektrotermicznych.

10. Umiejętność obsługi linii produkcyjnych.

11. Najlepsze warunki pracy dla personelu serwisowego.

Wady ogrzewania elektrycznego: bardziej złożona konstrukcja, wysokie koszty instalacji i wynikająca z tego energia cieplna.

Sprzęt elektrotermiczny jest bardzo zróżnicowany pod względem zasady działania, konstrukcji i przeznaczenia. Ogólnie wszystkie piece elektryczne i urządzenia elektrotermiczne można podzielić ze względu na ich przeznaczenie na piece do topienia lub ponownego podgrzewania roztopionych metali i stopów oraz piece i urządzenia termiczne (grzewcze) do obróbki cieplnej, wyrobów metalowych, materiałów grzewczych do odkształcania plastycznego, suszenia produktów itp.

Ze względu na sposób zamiany energii elektrycznej na ciepło wyróżnia się w szczególności Piece i urządzenia oporowe, piece łukowe, piece i urządzenia indukcyjne.

Oporowy piec grzewczy
Klasyfikacja instalacji elektrotermicznych

1. Metodą przekształcania energii elektrycznej w ciepło.

1) Instalacje z prądem grzanym z rezystancją czynną.

2) Instalacje indukcyjne.

3) Instalacje łukowe.

4) Instalacje ogrzewania dielektrycznego.

2. W miejscu wydzielania energii cieplnej.

1) Ogrzewanie bezpośrednie (ciepło jest wytwarzane bezpośrednio w produktach)

2) Ogrzewanie pośrednie (ciepło jest uwalniane w grzałce lub w szczelinie międzyelektrodowej łuku elektrycznego.

3. Według cech konstrukcyjnych.

4. Z wcześniejszą rejestracją.

V piece elektryczne i elektrotermiczne urządzenia oporowe uwalnianie ciepła przez prąd elektryczny jest wykorzystywane, gdy przechodzi on przez ciała stałe i ciecze. Piece elektryczne tego typu realizowane są głównie jako piece z ogrzewaniem pośrednim.

Zamiana energii elektrycznej na ciepło odbywa się w nich w ciele stałym elementy grzejne, z którego ciepło jest przekazywane do ogrzanego ciała przez promieniowanie, konwekcję i przewodzenie ciepła lub w ciekłym nośniku ciepła - stopionej soli, w której zanurzone jest ogrzane ciało, a ciepło jest przekazywane do niego przez konwekcję i przewodzenie ciepła. Piece oporowe są najbardziej powszechnym i zróżnicowanym typem pieca elektrycznego.

Piece do topienia oporowego stosowane są głównie do produkcji odlewów z metali i stopów niskotopliwych.

Praca elektryczne piece do topienia łukowego w oparciu o wydzielanie ciepła w wyładowaniu łukowym. Łuk elektryczny koncentruje dużo energii i rozwija temperaturę powyżej 3500°C.

Elektryczny piec łukowy

Piece łukowe V z ogrzewaniem pośrednim łuk jarzy się między elektrodami, a ciepło jest przekazywane do stopionego ciała głównie przez promieniowanie. Piece tego typu stosowane są do produkcji odlewów z metali nieżelaznych, ich stopów oraz żeliwa.

W piecach łukowych z bezpośrednim ogrzewaniem jedną z elektrod jest sam korpus topiący.Piece te przeznaczone są do topienia stali, metali ogniotrwałych i stopów. W piecach z łukiem bezpośrednim większość stali do odlewania ciśnieniowego topi się.

V piece i urządzenia indukcyjne ciepło w ogrzanym ciele przewodzącym prąd jest uwalniane przez prądy indukowane w nim przez zmienne pole elektromagnetyczne. W ten sposób odbywa się tutaj bezpośrednie ogrzewanie.

Hartownia indukcyjna

Piec lub urządzenie indukcyjne można traktować jako rodzaj transformatora, w którym cewka pierwotna (cewka indukcyjna) jest podłączona do źródła prądu przemiennego, a sam nagrzany korpus służy jako cewka wtórna. Piece indukcyjne do topienia stosowane są do produkcji odlewów, w tym kształtowych, ze stali, żeliwa, metali nieżelaznych i stopów.

Indukcyjne piece grzewcze i instalacje służy do nagrzewania przedmiotów do odkształceń plastycznych oraz do różnego rodzaju obróbki cieplnej.Urządzenia termiczne indukcyjne są stosowane do hartowania powierzchniowego i innych operacji specjalistycznych.