Caracteristici de functionare ale cuptoarelor

Caracteristici de functionare ale cuptoarelor

Caracteristicile de functionare ale cuptoarelor electrice reprezintǎ grafic, variatia randamentelor, a puterilor, a factorului de putere si consumurilor specifice de energie electricǎ, in functie de curentul electric al cuptorului. Pe baza acestor caracteristici se poate stabili domeniul de variatie al curentului, cǎruia ii corespund valorile optime ale indicatorilor energetici, ce asigurǎ functionarea rationalǎ a cuptoarelor electrice.

Caracteristicile de functionare se construiesc pe baza schemei electrice echivalente a cuptorului din figura 1.7.

Aplicand legea lui Ohm, se obtine forma complexǎ a curentului:

(1.1)

unde  R = R_i + R_e si X = X_i + X_e ,

R_i - rezistenta incǎrcǎturii; R_e - rezistenta elementelor incǎlzitoare;

X_i - reactanta incǎrcǎturii;  X_e - reactanta elementelor incǎlzitoare;

Locul geometric al fazorului , la tensiunea constantǎ de alimentare, depinde de variatiile parametrilor la frecventa constantǎ sau variabilǎ.

La frecventǎ constantǎ se disting douǎ cazuri:

- R variabil si X constantǎ, la cuptoarele cu rezistoare cu incǎlzire indirectǎ si cele cu arc electric; locul geometric al fazorului este un semicerc tangent in origine (fig 1.2, a), avand diametrul OF egal cu curentul de scurtcircuit ideal (R = 0)

I_{sc id} = (1.2)

- R si X variabile, la cuptoarele cu rezistoare cu incǎlzire directǎ, la cele cu inductie alimentate la frecventǎ constantǎ si la cele capacitive; locul geometric al curentului este o portiune de cerc (fig 1.3), avand central O in punctul de coordonate:

x₀ = si y₀ =

iar diametrul: d =

Fig. 1.2. Diagrama centrului (a) si caracteristicile de functionare (b) ale cuptoarelor avand R constantǎ, X variabilǎ si frecventa constantǎ.

In aceste relatii rezistenta R_e a elementelor incǎlzitoare s-a considerat constantǎ, variatii acuzand numai rezistenta R_i si reactanta X_i a incǎrcǎturii.

Fig. 1.3. Diagrama cercului pentru cuptoare avand R

si X variabile, frecventa constantǎ.

Tabelul 1.1

Indicatori energetici ai cuptoarelor electrice

Variatia limitatǎ a frecventei f se intalneste la cuptoarele cu inductie alimentate prin convertoare de medie frecventǎ cu tiristoare. Locul geometric al fazorului se obtine prin reprezentarea graficǎ a fazorului admitantei:

= =

In cele ce urmeazǎ se va analiza diagrama cercului din figura 2.2, corespunzǎtoare variatiei R = 0.∞ si X constantǎ.

Mǎrimea curentului I poate varia de la zero, panǎ la curentul real de scurtcircuit (segmental OE):

I_sc  = , (1.6)

iar defazajul fatǎ de tensiune, de la zero la _sc

Puterile ce caracterizeazǎ un punct de functionare C, reprezentate prin segmentele indicate pe perpendiculara CF' coboratǎ pe diametrul OF. Pierderile termice p_t se construiesc ducand AD | | OE.

Randamentele si factorul de putere se stabilesc prin constructiile grafice cunoscute de la diagrama cercului la motorul sincron. Puterea utilǎ maximǎ se obtine in punctual B cǎruia ii corespunde tangenta la cerc paralelǎ cu OE.

Dand diferite valori curentului I si defazajului se obtin caracteristicile de functionare ale cuptorului (fig 1.2, b), avand ca puncte semnificative ale curentului:

- A(I₀), corespunzǎtor mersului in gol;

- I _M, corespunzǎtor randamentului maxim;

- B(I_{p M}), corespunzǎtor puterii maxime;

- E(I_sc), corespunzǎtor mersului in scurtcircuit.

Zona optimǎ de functionare este cea hasuratǎ in figurǎ.

Modificarea tensiunii de alimentare conduce la un alt diametru al cercului ( rel. 1.2) si la caracteristici de functionare modificate in consecintǎ.