Никита Дубенцов1

Принцип действия таких установок основан на законе Джоуля-Ленца. Количество теплоты, выделяющейся в проводнике, при прохождении по нему электрического тока зависит от сопротивления проводника, электрического тока в цепи, времени его прохождения.

Источником теплоты в установках являются нагревательные элементы (НЭ).
Выбор материала и конструкции НЭ определяется особенностями технологического процесса и конструкции установки.
По температурным пределам работы НЭ подразделяют на 3 группы:
- низкотемпературные, нагрев до 230-430 °С;
- среднетемпературные, нагрев до 630-1030 °С;
- высокотемпературные, нагрев до 2230-3030 °С.
Для изготовления НЭ с рабочей температурой до 1230 °С наиболее распространенным материалом являются:
• нихромы —сплав никеля (75-78 %) и хрома (около 25 %);
• фехрали —- сплав железа (73 %), хрома (13 %), алюминия (4 %);
• хромоникелевые жаропрочные стали — сплав железа (до 61 %), хрома (22-27 %), никеля (17-20 %).

Для высокотемпературных НЭ наиболее распространены карборунды (спекание кремнезема и угля — SiC), керамика, графит, тугоплавкие металлы (молибден, тантал, вольфрам) и др.
По форме среднетемпературные НЭ выполняются в виде зигзагов (проволочных и ленточных) или спиралей, а высокотемпературные — в виде стержней круглого или квадратного сечения и труб.
Для низкотемпературного нагрева широко применяются трубчатые электронагреватели — ТЭНы.
ТЭН представляет собой металлическую трубку, заполненную теплопроводным электроизоляционным материалом, в которой находится электронагревательная спираль.
ТЭНы электробезопасны, могут работать в любой среде, стойки к вибрациям.
Мощность до 15 кВт, напряжение до 380 В, ресурс до 40 тыс. ч, рабочая температура до 730 °С.
Примерами электроустановок нагрева сопротивлением являются: электрические печи сопротивления (ЭПС) и различные нагревательные устройства, обеспечивающие технологические процессы производства.

ЭПС применяются для технологических операций в машиностроении, металлургии, легкой промышленности и т. п.
По исполнению печи выпускаются косвенного и прямого действия, по назначению — нагревательные и плавильные, по режиму работы — периодически и непрерывно действующие. По конструкции:
• периодического действия — колпаковые, элеваторные, камерные, шахтные;
• непрерывного действия — конвейерные, толкательные, протяжные.
ЭПС для плавки металлов. Предназначены для выплавки олова, свинца, цинка и других металлов с температурой плавления до 530 "С.
По конструктивному исполнению такие печи делят на тигельные и камерные (или ванные).
Тигельная ЭПС представляет собой металлический сосуд — тигель, помещенный в цилиндрический корпус, выполненный из огнеупорного материала (футеровка). НЭ расположены на футеровке снаружи тигля. КПД печи 50-55 %, удельный расход ЭЭ при плавке алюминия 700-750 кВт • ч/кг.
Камерная ЭПС предназначена для переплавки алюминия на слитки. Она имеет больший объем, КПД до 60-65 %, удельный расход ЭЭ составляет 600-650 кВт • ч/кг.
Во всех типах ЭПС возможен внутренний и внешний обогрев.
При внутреннем обогреве нагреватели ТЭНы размещены в расплавленном металле и работают при температуре не выше 570 °С
При внешнем расположении открытых высокотемпературных нагревателей можно получить температуру в рабочем пространстве печи до 930 °С

Принципиальная электрическая схема управления ЭПС

Предназначена для управления защиты и сигнализации однозонной камерной ЭПС.
Основные элементы схемы:
AT — автотрансформатор трехфазный, для питания нагревателя печи;
АД с ЭМТ — асинхронный двигатель с электромагнитным тормозом, для подъема и опускания двери камеры, реверсивный;
КП и КО — контакторы подъема и опускания двери камеры;
ВКП и ВКО — выключатели конечные поднятого и опущенного состояния двери;
КЛ — контактор линейный для подключения и отключения AT к сети;
РП — реле промежуточное, для коммутации цепи КЛ;
ДГ — датчик температуры печи. Органы управления.
УП — универсальный переключатель («ручное»-0-«автоматическое»), для выбора режима управления;
НТК— прибор теплоконтроля, для управления в автоматическом режиме;
Кн.П, Ки.О, Кн.С — кнопки «Подъем», «Опускание», «Стоп» двери.
Режимы работы:
- автоматический — основной, от ПТК;
- ручной — резервный, от У П.