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硅碳棒加热无变压器过零控制方式

    硅碳棒电热元件具有使用温度范围宽、高温下不易变形、升温快、热效率高、耐腐蚀、操作维护方便等优点,在电子陶瓷、新型电子粉体材料、冶金等行业工业加热炉中被广泛使用,但它在高温(1 000℃以上)会被缓慢地氧化,即“老化,。通常硅碳棒厂家给出的使用寿命为2000}4500h(3}6个月),而实际使用寿命一般在1一18个月之间,造成使用寿命相差甚远的原因,除与棒使用的炉温、表面负荷、气氛、使用方式等因素有关外,与电气控制方式也有很大关系,因此研究探讨硅碳棒电阻炉的控制方式,对降低设备的一次成本投入和运行费用、提高设备的综合性价比,具有重要的实际意义。常用的电路形式及碳棒结法(以电炉某一温区单相为例)有以下几种。无变压器过零控制方式。TGQ为固态继电器,电路十分简单可靠,对电网和环境无高次谐波干扰,成本低廉,缺点是对电网的冲击较大,电流表指针摆动大,硅碳棒老化时,不能在实际应用时通常通过加大初装功率,以延长硅碳棒使用寿命。初装功率太大会影响电网和设备成本(功率器件电流增大,硅碳棒加粗),一般按1. 5倍额定功率(Pe)装机,(Pe的确定是通过热工计算、类比决定的,一般留有1.2一1.3倍的余量)。这样硅碳棒在实际使用功率范围约为1.5一 0.75的Pe,对应电阻值允许老化范围R }2R内,设备可以正常使用,按照硅碳棒使用手册给出的使用寿命,当电阻由R老化到2R时,大于3 000 h。另外,配合老化时改变硅碳棒接法也可以延长使用寿命,只是操作麻烦些。如果在设计时加以考虑,使用时按说明改变调线也很方便。根据近几年的实际应用效果来看,一般使用寿命是在3 }5个月以上,而且对于炉温在1 300℃以下时,使用寿命可以到4}8个月左右。
    这种用法硅碳棒串联较多,有电压高、易老化、断一支棒时无电流需要及时换棒的缺点。根据实际情况来看,直接使用220V,380V在有安全防护罩的情况下对使用并无影响。断一只棒时无电流与混联、并联接法相比更易发现断棒,混联、并联接法对电流减小不多的情况下,现场操作人员较难直观断定是断棒还是老化,如果误判断棒为老化而调高电压时,反而会加急剩余碳棒的老化。
    针对串联支路阻值高而使棒易老化的特点,在设计使用时应加以注意,以图1(b)为例:6支串联,单支额定功率Pe-- UZ/36R,其中一支阻值偏高或恻氏为IffZ时(K一硅碳棒电阻值偏差系数),功率为P,一KUZlR CS}K) ; P}/Pe一36K/CS}K>2,比值见表1:
              表1  K.P}/Pe比值表
        K     0.8    Q9    1.0   1.1   1.2   1.3    1.4
    P f Pe   Q 85   0.93   1. 0   1.m 1. 12   1. 18   1. 23
        K      1.5    1.6    1.7    1.8   1.9    2.0
    P f Pe   1. 28   1.32   1.36   1. 40   1. 44   1. 47
    从列表中看出阻值偏差2倍时,功率增加4700,实际配阻时,做到阻值偏差不超过2000 }'3000是很容易实现的(在有条件的情况下,使用一段时间还可以再次配阻)。另外在设计时表面负荷留有20 0 o -' 30%的余量,这样即使阻值偏差40%一50%,表面负荷也在正常使用范围内,不会很快老化。这种控制方式可靠性、性价比最高,在近几年中被广泛采用。www.beritawan.com

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