При прямом электронагреве сопротивлением ток пропускается непосредственно через изделие или материал, подлежащий нагреванию. В них подвергаемое нагреву изделие или материал является проводником, через который проходит рабочий ток.
Установки прямого нагрева сопротивлением обычно изготавливаются для выполнения какой-либо определенной технологической операции. Несмотря на конструктивное разнообразие этих установок, некоторые элементы являются общими и характерными для всех видов устройств данной группы.
Точечная сварка в автомобильной промышленности
Электротермические установки нагрева сопротивлением металлических заготовок
В установке прямого электронагрева металлических заготовок токоподводящие контакты выполняются в виде полых массивных зажимов, по которым циркулирует вода, которая обеспечивает отвод тепла, выделение которого на зажимах довольно велико. Через токоподводящие контакты и шины, присоединенные к вторичной обмотке трансформатора, электрический ток поступает к нагреваемой детали.
Трансформатор в таких устройствах является необходимым составным элементом схемы. Во-первых, это обусловлено тем, что электрическое сопротивление массивных деталей обычно бывает незначительным и необходимую величину тока можно получить при небольших напряжениях, а, во-вторых, трансформатор выполняет роль регулятора мощности.
Регулирование мощности, выделяемой нагреваемым объектом, осуществляется в результате изменения коэффициента трансформации, что достигается путем переключения секционированной первичной обмотки трансформатора. Вторичная обмотка таких трансформаторов, ввиду больших токов, часто выполняется в виде одного витка.
По сравнению с активным сопротивлением нагреваемого материала, которое невелико, индуктивность трансформатора, токоподводящих шин и зажимных устройств оказывается значительной. Поэтому коэффициент мощности этих установок обычно находится в пределах 0,5—0,8.
Установка прямого контактного электрического нагрева
Контактная сварка металлов
Широкое распространение метод прямого электронагрева сопротивлением получил для контактной сварки металлов.
Контактная сварка используется, прежде всего, в автомобильной промышленности (в производстве автомобилей, велосипедов, мотоциклов, самолетов, железнодорожных вагонов), военной промышленности, строительстве, пищевой промышленности, производстве бытовой техники и других. Сваркой соединяются тонкие листы толщиной до 6 мм. Она подходит для массового производства, с возможностью простой механизации и роботизации.
Применяются три основных вида контактной сварки — точечная, стыковая и шовная сварка.
В установках для точечной сварки токоподводящие электроды с помощью специального устройства сдвигаются, производя механическое сжатие свариваемых деталей. Максимальное сжимающее усилие приложено непосредственно между электродами, и оно убывает по мере удаления от электродов.
Электрическое сопротивление оказывается наименьшим в зоне наибольшего сжатия, и через этот участок протекает почти весь рабочий ток. В месте контакта происходит разогрев металла до размягчения или частичного расплавления.
После размыкания металл быстро охлаждается и образуется сварное соединение в виде «точки». Ток к рабочим электродам подается от специального сварочного трансформатора, имеющего секционированную первичную обмотку.
Другие виды контактной сварки — стыковая и шовная — отличаются только способом сжатия свариваемых деталей друг с другом конструкцией токоподводящих электродов.
При шовной сварке электроды-ролики непрерывно перемещаются вдоль поверхности свариваемых деталей, образуя сплошной шов.
В некоторых случаях, когда это допустимо, применяют периодическое прекращение подачи тока. Этим достигается некоторая экономия электроэнергии, но шов получается прерывистый («пунктирный»).
Технология контактной точечной сварки
Электроконтактный нагрев в пищевой промышленности
В настоящее время метод прямого электроконтактного нагрева применяется и в пищевой промышленности, в частности, для выпечки хлеба. В хлебопекарном производстве подвергаемые тепловой обработке водно-мучные смеси и тесто (хлеб) относятся к полудисперсоидам и обладают ионной проводимостью.
Электрический ток подводится к выпекаемому изделию через широкие электроды, образующие часть стенок формы. При пропускании тока через массу происходит внутреннее выделение тепла, распределенное по всему объему. Это и является главным преимуществом электроконтактного способа хлебопечения, так как обеспечивает равномерный и одновременный прогрев всей массы продукта.
Электроконтактный метод позволяет легко и точно регулировать тепловой режим и скорость прогрева и дает возможность перейти к полной автоматизации процесса хлебопечения в целом.
Автоматизированное производство хлеба
Преимуществом этого метода является также то, что удельный расход электроэнергии на выпечку хлеба снижается примерно в 2—2,5 раза по сравнению с обычно применяемым радиационно-конвекционным методом нагрева.
Относительно малый расход электроэнергии при электроконтактном способе выпечки хлеба в сочетании с большой скоростью протекания процесса позволяет получить высокие технолого-экономические показатели всего производственного цикла.
С помощью этого метода можно получить хлеб большого объема с развитой и равномерно распределенной пористостью и влажностью.
Недостатком является отсутствие привычной корки, покрывающей хлебный каравай. Поэтому в настоящее время такой метод используется в основном для выпечки бескоркового (сухарного) хлеба.
Смотрите также: Электроконтактные нагревательные установки