15.Методика определения неисправностей электрических нагревательных элементов.

Стенд бт-15

Нагревательный элемент БТ-15 состоит из корпуса, нагревательного элемента, контактных штифтов, электроизоляции и теплоизоляционных материалов.

Сплавы, из которых изготавливают проволоку или ленту для нагревательных элементов должны обладать высоким удельным сопротивлением, чем медь и другие проводники, что обеспечивает компактность конструкции и малую зависимость от температуры. Специальные сплавы – константан, нихром и фехраль.

ТЭН по своему назначению делятся на серии:

- НСК – для расплавления селитра и щелочей и их нагрева до 600°С.

- НМ-1 – для расплавления легких металлов и сплавов.

- НВ, НВК, ТЭН –для нагрева воды темп. - 100°С и водных растворов молей, щелочейи кислот.

- МИ – для нагрева минерального масла в открытых и закрытых сосудах

- ТЭН – для нагрева до темп. 200°С для масел и пищевых жиров.

- ТЭН – для нагрева до темп 250-350°С в литейных штампах и формах.

- Эт – для всех видов нагрева.

Трубчатые нагреватели расшифровка:

Н – нагреватель;

С – селитра;

В – вода;

Г – гармонический;

М – металл;

ММ – масло;

ВС – воздух;

П – пресс-формы;

Т – трубчатый;

Э- электрический.

Во всех нагревательных элементах токопроводящую проволоку и ленту тщательно изолируют от корпуса. От этого зависит качество и надежность электронагревательных приборов.

Нагревательные элементы открытого типа представляют собой спирали, открыто размещенные в канавках электроизоляционного материала в свободной форме.

Передача тепла осуществляется путем конвекции и лучеиспускания. Достоинство: простота конструкции, быстрое нагревание, относительная дешевизна.

Недостатки: возможность замыкания витков спирали, механическое повреждение спирали, поражение человека эл. током.

Нагревательные элементы закрытого типа выполнены из спирали, элементы помещены в защитную оболочку, но не препятствуют доступу воздуха. В качестве защитной оболочки иногда служат чешуйчатые керамические бусы, которые надеваются на спираль навитой из нихромовой или фехралевой проволоки.

Нагревательные элементы закрытого типа представляют собой металлическую трубку, внутри которой находится спираль, запрессованную в спиральном наполнители.

Принцип действия ЭНЭ основан на законе Джоуля-Ленса, согласно которому количество тепла, выделяемого в проводнике с током пропорционально квадрату току, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Q=I²*R*t

По заданной мощности ЭНЭ указано в паспорте технологического оборудования, определяя ток и сопротивление нагревательного элемента по формуле:

N=U*I*cos=U²/R

I=N/(U*cos) Rn=U²/N

Тепловой расчет нагревателей сводится к определению их термического сопротивления и рабочей температуры или удельной поверхностной мощности. Удельная поверхностная мощность опред по формуле:

W=P/S=λ/δ(t-t₀)=∆t/r_t

r_t= δ/ λ

P=W*F

P – мощность ТЭН, Вт

F – площадь ,м²

λ – коэффициент теплопроводности нагревательного материала, Вт/м*°С

t – температура нагревателей, °С

t₀ – температура наружной поверхности нагревательного материала, °С

∆t - перепад температур, °С

r_t – представляет собой термическое сопротивление одного м² однослойной плоской стенки толщиной δ, м²*°С/Вт.

В практических расчетах W часто выражается в кВт или Вт*см², тогда:

W=∆t*10^-4/r_t

P=10*W*F

Мощность которой можно снять с единичной поверхности трубки ТЭН, зависит от условий его работы, материала трубки наполнителя.

Зная полезную мощность, находят потребные мощности по следующей формуле:

P_расч=Р_пол/ŋ=Р_пол/ ŋ₁* ŋ₂

Ŋ₁ – тепловой КПД, учитывающий потерю в окр среду.

Ŋ₂ – КПД, учитыв в электротехнич. установке.

Р установленной выбирают выше расчетной:

Руст=К*Ррасч

К – коэф запаса, учитыв необходимость увеличить мощность.

Затем выбирают значение удельной нагрузки Wдоп соответст условиям работы нагревателей и находят необходимую активную мощность всех нагревателей:

Ракт=Ррасч/10*Wдоп

Активная поверхность одного нагревателя:

Fакт=π*d*lакт*10^-3

d, lакт – диаметр и активная длина нагревателя.

Необходимое число нагревателей можно рассчитать по формуле:

n=Fакт/F₁акт

1. Милливольтметр пирометрический

2. Розетка двухпомосная

3. Переключатель двухполюсный

4. Вольтметр

5. Сигнальная лампочка

6. Амперметр

7. Автотрансформатор

8. Предохранитель трубчатый.

Установка для исследования параметров НЭ состоит из корпуса, стола, стенда типа БТ-15 и нагревательных элементов электрического утюга У-61М воздушно и жидкостного ТЭНа.

При испытании электроутюг типа У-61М нагревается от электрической сети переменного тока 220В. Испытания проводят для определения рабочих характеристик утюга и сопоставляют их с паспортными данными. В процессе испытаний определяют потребляемую мощность, время разогрева подошвы утюга до рабочей температуры, работу терморегулятора, который должен обеспечивать плавное изменение температуры на всем диапазоне регулирования. Температура должна выдерживаться в допустимых пределах для каждого вида проглаживаемой ткани.

Испытываемый утюг подошвой ставят на спец подставку стенда, где имеется выход термопары, т.е. подошва контактирует со спаем термопары. Изменение температур с помощью термопар основано на использовании законов термоэлектрических явлений. В данном случае применяется хромокопилеевая термопара. Положительный термоэлемент этой термопары – хромилевый, а отрицательный изготовлен из сплава копиль. Термопара выполнена в виде пятачка - пятачковая термопара. Термоэлектрическая сила пятачковой термопары образуется в результате замыкания термоэлектродов металлического пятачка.

Сила тока определяется по показателям амперметра, а напряжение сети – по вольтметру. Напряжение устанавливают поворотом ручки регулятора автотрансформатора. Работу терморегулятора контролируют сигнальной лампочкой. Терморегулятор утюга устанавливают на температуру соответствующую температуре глажения и ждут пока нагреется подошва утюга. Температуру нагрева утюга определяют по показаниям милливольтметра. Конечные температуры должны находиться в соответствии для данной ткани диапазоне. Терморегулятор устанавливают в следующих положениях и определяют по показаниям милливольтметра. Время нагрева фиксируют по часам. Результаты записывают. По данным показаниям определяют мощность утюга и нагревательного элемента.