Lucrre 6 CUPTORE ELECTRICE CU REZISTORE 6. Probleme generle Cuporele cu rezisore sun dispoziive de uilizre cre rnsformă, prin efec Joule-Lenz, energi elecrică în energie ermică. Dcă cesă conversie se relizeză prin inermediul rezisorelor su încălziorelor (elemene specilize de circui) unci vem un cupor elecric cu rezisore cu încălzire indirecă. În czul în cre pies de încălzi, numiă şi încărcăur su şrj, jocă rol de rezisor, cuporul elecric ese de ipul cu rezisore cu încălzire direcă. Cuporele elecrice cu rezisore cu încălzire indirecă se recomndă penru rmen ermic, încălzire în vedere deformării l cld su l opire melelor şi lijelor uşor fuzibile. Temperur c din incin su cmer de lucru cuporului poe fi josă ( c < 350 C), medie ( c 350 000 C) su înlă ( c >000 C) şi, în funcţie de ces, se leg merilele de consrucţie le cuporului. Regimul de lucru l cesor cupore poe fi: o inermien su periodic, când un ciclu comple de funcţionre cuprinde încărcre, încălzire, menţinere, răcire şi descărcre merilelor din cupor; o coninuu când piesele ce se încălzesc se deplseză permnen su periodic de l cpăul de încărcre spre cel de descărcre. Din punc de vedere consruciv deosebim cupore ip cmeră ce sun cu funcţionre inermienă şi cupore ip unel ce sun cu funcţionre coninuă. 6. Consrucţi cuporelor elecrice cu rezisore Din punc de vedere consruciv, un cupor elecric indusril cu rezisore cu încălzire indirecă (ip cmeră) re urmăorele elemene principle (fig.6.): crcs cuporului sigură rezisenţ mecnică consrucţiei şi ese reliză din blă de oţel rigidiză cu profile din celşi meril. L cuporele de josă emperură exisă o crcsă exerioră şi un inerioră, îmbine prin elemene elsice, izole ermic, cre permi dilări diferie celor două srucuri. căpuşel cuporului se execuă din unul su mi mule sruri de merile ermoizolne şi refrcre. E influenţeză direc: pierderile ermice, impul de încălzire, clie procesului ehnologic, coele de gbri, fibilie inslţiei ec. L cuporele de josă emperură căpuşel ese consiuiă dinr-un singur sr de meril ermoizoln dispus înre cele două crcse. L cuporele de medie şi înlă emperură, căpuşelă re.. sruri din meril refrcr şi două su mi mule sruri de izolţie ermică. Pre superioră cuporului se închide prin bolţi plne su rcuie, 6- merilele uilize fiind sub formă de plăci, cărămizi ip pnă su piese fsone. - uş cuporului, l josă emperură se confecţioneză dinr-un singur dr ermoizoln dispus înre două plăci melice urne, ir penru emperuri medii şi înle se prevede un sr refrcr de.. sruri ermoizolne. cţionre uşii ese mecniză l cuporele de cpcie medie şi mre, ir l cele de cpcie mică se fce mnul. rezisorele su elemenele încălziore se confecţioneză din merile 8 9 0 3 Fig.6. Cupor elecric cu rezisore cu încălzire indirecă, - izolţie ermică, - meril refrcr, 3 - rezisor, 4 - piesă, 5 - plcă vră, 6 - beon refrcr, 7 - crcsă, 8 mecnism cţionre uşă, 9 - crcsă conrgreue uşă, 0 - uşă lucru, - dispoziiv prindere uşă, - dispoziiv blocre uşă, 3 - supor uşă conducore cu rezisivie elecrică mre şi coeficien redus de vriţie rezisiviăţii cu emperur, fiind sub formă de sârme su benzi. mplsre rezisorelor în cmer cuporului (fig.6.) se fce pe pereţii lerli, pe bolă, sub vră ec., elemenele de susţinere fiind uburi cermice, cărămizi fsone, cârlige şi bolţuri din merile refrcre. 3 4 5 6 7
0,33H H b D 3 e încărcăurii în cmer de lucru. Încălziorele din sârmă se confecţioneză sub formă de spirle su de zigzg, ir cele din bndă numi de zigzg. Referior l dimensiunile spirlei, cese se leg sfel încâ să sigure o rigidie mecnică suficienă, ir ecrnre să fie câ mi redusă. Dimerul D l ubului cermic (fig.6. 5), pe cre se dispune spirl, se lege din considerene de rezisenţă mecnică merilului. Penru diminu ecrnre încălziorelor de căre căpuşel cuporului, rezisorele de sârmă în zigzg mone pe pereţii lerli (fig.6. 8) se fc profile, ir cele dispuse sub vră (fig.6.-7) su bolă (fig.6.-9) se disnţeză de zidări refrcră prin suporţi specili su cârlige de oţel. 4 H 0,66H vedere din 5 7 8 9 Fig.6. mplsre rezisorelor în cmer cuporului. ) dispunere rezisorelor spirle din sârmă: pe bolă;, 3 sub vră; 4 pe pereţii lerli; 5 pe ub cermici: d dimerul sârmei, psul spirlei, D dimerul ubului cermic; b) dispunere rezisorelor în zigzg: 6 zigzg din sârmă su bndă; 7 încălzior mon sub vră; 8 încălzior din sârmă în zigzg mon pe pereele lerl; 9 încălzior din bndă în zigzg mon pe bolă; grosime merilului, psul zigzgului, R rz curbură, H înălţime zigzgului, e disnţ dinre două spire. - dispoziivele rezisene l emperuri înle (şine de rulre, ghidje, plăci de vră ec.) sun din oţel refrcr şi u rolul de susţine su permie deplsre d 6 6-6.3 Schimbul de căldură Căldur ese form de energie generă de giţi ermică priculelor ce compun meri, ir schimbul de căldură înr-un sisem de corpuri su înre elemenele celuişi corp ese guvern de principiile I şi II le ermodinmicii. Mulţime vlorilor insnnee le emperurii din spţiul cerce formeză un câmp de emperură, vribil su nu în imp. Dcă = f(x,y,z,) câmpul de emperură ese nesţionr (vribil), ir dcă = f(x,y,z) câmpul de emperură ese sţionr (permnen). Locul geomeric l puncelor cre u ceeşi emperură l un momen d poră numele de suprfţă izoermă, ce re poziţii fixe su nu în spţiu. Procesul de propgre l căldurii ese un fenomen complex şi clsificre s în moduri mi simple de relizre (conducţie, convecţie, rdiţie) re drep scop fcilire clculelor, dr fără neglij procesul în oă mplore s. În czul cuporelor elecrice cu rezisore, schimbul de căldură prin zidări cuporului re loc, în specil, prin conducţie ermică. Conducţi ermică se crcerizeză prin rnsporul direc l căldurii înre două suprfețe izoerme le celuişi corp su înre două corpuri în conc nemijloci, c urmre unei diferenţe de emperură. Fluxul ermic rnsmis prin conducție ermică ese d de relți: cond, unde Δθ ese diferenț R emperurilor, ir R θ ese rezisenț ermică de conducție înre suprfețele considere. Convecți ermică reprezină procesul de rnsmiere căldurii l suprfț unui solid spăl de un lichid su un gz, dcă înre mediul solid și cel fluid exisă o diferență de emperură. Fluxul ermic rnsmis prin convecție ermică ese d de relți: conv, unde Δθ ese diferenț emperurilor, ir R R c ese rezisenț ermică de convecție, unde α c ese coeficienul de rnsmiere căldurii prin convecție, ir ese suprfț de cedre căldurii.
L Rdiți ermică reprezină rnsmiere căldurii înre două corpuri solide prin rdiții elecromgneice cu lungimi de undă înre 0,4μm și mm. Fluxul ermic rnsmis prin rdiție ermică ese d de relți: 4 4 T T rd C, unde C ese coeficienul redus de 00 00 rdiție, T și T emperurile (în grde Kelvin) le suprfețelor celor două corpuri, ir suprfț de clcul rdiției rnsmise. 6.4 Deerminre pierderilor de căldură în regim sţionr Bilnţul ermoenergeic l unui cupor elecric cu rezisore cu încălzire indirecă se fce penru regimul sţionr, când energi bsorbiă din reţe ese cedă în olie mediului mbin, sub formă de pierderi ermice. L cuporele de emperuri jose su medii ces proces se relizeză prin conducţie și convecție ermică. În czul unui peree pln prlel (fig.6.3-) din meril omogen şi izorop, cărui feţe delimiive sun finie şi u emperurile consne şi, cu >, 0 > s fluxul ermic de pierderi prin conducție ermică v fi: x ( ) c pp [W] s cu: - coeficienul de conducivie ermică l merilului pereelui,, - emperur suprfeţei ineriore şi exeriore pereelui, [grd]; s grosime pereelui, [m]; c suprfţ de clcul pereelui, [m ] Fig.6.3 Explicivă l conducţi ermică peree pln prlel, b peree cilindric > 0 d d b r c 0.5, dcă / < su c, dcă /. În czul unui peree cilindric (fig.6.3-b), din meril omogen şi izorop, de lungime L și dimere d și d (inerior și exerior), fluxul ermic de pierderi prin conducție ermică v fi: L pc [W] lnd / d În czul pereţilor mulisr, din merile omogene şi izorope, de formă plnă (indice p) su cilindrică (indice c), fluxurile ermice de pierderi prin conducție sun: n pp [W] n s j j j cj cu:.5 n L pc [W] n d j ln dj j cj 0 j j su cj j j, rii de clcul [m ]; n+ - emperur pe ulim fţă delimiivă pereelui [grd]. L deerminre fluxurilor ermice de pierderi prin conducție ermică, se consideră o vriţie liniră cu emperur conduciviăţii ermice merilului, conform relţiei: j = j + b j mj cu: mj = 0.5( j + j+ ) - emperur medie rimeică srului consider, [grd], ir j și b j sun coeficienți de meril (dți în bele). Fluxul ermic de pierderi prin convecție ermică înre pereele exerior l cuporului și mediul mbin (figur 6.4) ese d de relți: p p cp, unde R R c (α c ese coeficienul de rnsmiere prin convecție, ir ese suprfț de cedre căldurii). Fluxul ermic de pierderi rnsmis prin suprfț unui sr de fluid de grosime s și emperurile, respeciv, pe suprfețele ce delimieză srul, ese: cpp, unde λ*- s * *, - conducivie ermică erului, ese conducivie fluidului mjoră doriă convecției ermice, ir unde ese un coeficien de mjorre, ir consideră l emperur medie m = ( p + )/. Fig.6.4 Explicivă l convecţi ermică θ p emperură peree, θ emperură mediu mbin j 6-3
6.5 Regimul rnzioriu ermic l cuporului elecric cu rezisore Ecuţi de bilnţ ermic unui cupor elecric cu rezisore cu încălzire indirecă reflecă lege conservării energiei cre ese de form: dq dq u dq p cu: dq Pd - energi ermică dezvolă prin efec Joule Lenz în elemenele încălziore, [J]; P - puere bsorbiă de cupor din reţe, [W]; dq u mcd - căldur uilă necesră încălzirii merilului, [J]; m - ms piesei, [kg]; c - căldur specific merilului, [J/kg.grd]; dq ( d - pierderi ermice prin convecţie şi rdiţie ce u loc înre p ) mnu cuporului şi mediul mbin, [J]; coeficien de schimb de căldur prin convecţie şi rdiţie, [W/m grd]; suprfţ de schimb de căldur cupor-mediu mbin, [m ];, -emperur curen din cmer cuporului, respeciv emperur mediului mbin, [grd]. Cu noţiile: K = mc, [J/grd]; L =, [w/grd]; T i = K/L, [s], obţinem: P d Ti ( L d ) L limiă, în regim sţionr, când d/d = 0, = mx rezulă P/L = mx - şi: d mx d T i T i d d Soluţi ecuţiei diferenţile reprezină curb de încălzire cuporului: Ti T i e mx mx ( e ) [grd] unde: - emperur din cmer cuporului în fz de încălzire, T i consn de imp regimului de încălzire. Dcă inslţi se deconeceză de l reţe după ingere regimului sţionr, unci ecuţi de echilibru ermic devine, în condiți P = 0: d Tr 0 d Soluţi cesei ecuţii diferenţile reprezină curb de răcire cuporului: i Tr ) e ( [grd] cu: i - emperur inițilă, T r consn de imp regimului de răcire. Relţiile de mi sus permi deerminre consnelor de imp T i și T r le cuporului, ce reprezină durele procesului rnzioriu idel, în ipoez că nu u loc 6-4 pierderi de energie în mediul înconjurăor. Geomeric, fiecre consnă de imp ese dă de subngen l origine curbei ce descrie procesul rnzioriu consider. Experimenl, consn de imp T r se deermină din curb de răcire, prin cronomerre impului * r după cre emperur din cmer de lucru cuporului scde de l vlore r l vlore r, dică : de unde rezulă că: * r Tr r ( r ) e [grd] * r Tr ln( r ) ln( r ) [s] semănăor, cunoscând θ mx, se poe deermin și T i, folosind curb de încălzire. 6.6 Dimensionre rezisorelor cuporului Dimensionre rezisorelor urmăreşe sbilire prmerilor secţiunii rnsversle s - ri secţiunii rnsversle încălziorului, [m ] şi i lungimii încălziorului - L[m]. Clculele se conduc în ipoez că puere dezvolă de rezisor prin efec Joule-Lenz se rnsmie inegrl, prin rdiţie, piesei şi căpuşelii, dică: P f Uf s Uf - ecuţi de echilibru elecric [W] R L Pf Ps - ecuţi de echilibru ermic [W] Necunoscuele sisemului s şi L - se deermină efecuând produsul celor două relţii şi în finl obţinem: - penru rezisor de secţiune rnsversl circulră: 4 P f U d 3 [m]; 3 f Pf L [m] U P f s 4Ps - penru rezisor de secţiune rnsverslă drepunghiulră: P f b 3 m( m ) U P f s mu P [m]; 3 f f L [m]; 4( m ) Ps unde: P f 0000 W - puere pe fză încălziorului; U f 500 V - ensiune de limenre rezisorului; - rezisivie merilului încălziorului l emperur de lucru, []; L - lungime pe fză încălziorului, [m]; s - ri secţiunii rnsversle încălziorului, [m ]; s = d /4 - rezisore circulre; s = b = mb - rezisore drepunghiulre,
d dimerul rezisorului, m=/b=5 rporul dinre lungime şi lăţime b lurilor drepunghiului ce consiuie secţiune rnsverslă; - suprfţ lerlă încălziorului, [m ]; = dl - rezisor circulr; = (+b)l = b(m+)l - rezisor drepunghiulr; P s = r ef (T r 4 T p 4 ) - puere specifică dmisibilă încălziorului, [W/m ] r - grd redus de înnegrire; ef - coeficien de eficienţă rdiţiei încălziorului; = 5,670-8 consn Sefn-Bolzmnn; r, p - emperurile de lucru le rezisorului şi piesei, [C]; L clculul puerii specifice P s, vlorile r, ef se exrg din nexă, în funcţie de nur merilului piesei şi ipul consruciv l rezisorului. r = p + (50 50) şi se lege un meril cărei emperură de lucru dmisibilă (recomndă de producăor) sisfce l d (,0,) r. T r = r + 73; T p = p + 73 - emperurile bsolue le încălziorului şi piesei, [K]. 6.7 Reglre regimului ermic l cuporele cu rezisore Temperur din ineriorul unui cupor cu rezisore poe fi reglă mnul su uom. Reducere consumului specific de energie elecrică se fce prin reglre uomă emperurii cuporelor elecrice, reglre cre pune în concordnță puere bsorbiă de cuporul elecric cu regimul necesr de emperură. Reglre uomă emperurii se poe efecu sub form celor rei meode de reglre: coninuă, semiconinuă si disconinuă. Reglre coninuă ese în comprţie cu reglările disconinue mi complexă și scumpă, fiind uiliză din ces moiv mi rr. Reglre disconinuă ese ce mi simplă şi iefină dinre oe meodele de reglre emperurii, sigurând o precizie relivă de...3%. E se foloseşe prcic l pese 90% din cuporele elecrice, în mjorie czurilor sub form reglării bipoziţionle. Ce mi simplă şi uzulă meodă de reglre bipoziionlă emperurii consă în modificre în două repe puerii cuporului prin cuplre și decuplre lernivă de l reţe elemenelor încălziore. Vriţiile emperurii și puerii l reglre bipoziționlă sun rede în fig.6.4. În figură fos consider impul mor l cuporului mc (impul în cre nu ese sesiză o modificre emperurii, deşi curenul prin elemenele încălziore s- modific). În lips reglării emperur re endinț de evolu spre emperur de regim sționr ϑ mx cre se obține după circ (4...5)T, unde T ese consn de imp regimului de încălzire. Cu linie puncă în fig. 6.5 ese prezenă cesă evoluție. Consn de imp de poe deermin grfic ducând ngen l curb de încălzire cre v inersec drep de regim sționr ϑ mx. În czul reglării bipoziționle, â imp câ ϑ (emperur sesiză de rducorul de emperură) ese sub vlore emperurii prescrise ϑ p, regulorul v comnd limenre elemenelor încălziore le cuporului. L depășire emperurii prescrise ϑ p, l impul, regulorul comndă înrerupere limenării. Doriă inerței ermice cuporului, emperur mi creșe până l emperur ϑ s, după cre începe să scdă. L impul, l scădere emperurii sub vlore ϑ p, regulorul comndă din nou limenre elemenelor încălziore. To doriă inerței ermice cuporului, emperur v scăde până l vlore ϑ j, după cre v creșe din nou. Procesul se rei ciclic, sfel încâ emperur în incin cuporului evolueză înre ϑ j și ϑ s. Puere bsorbiă din rețeu elecrică evolueză ciclic (dur ciclului c ) înre două vlori: puere nominlă (pe dur i ) și zero (pe dur r ), ir puere medie devine: Pcnom i Pcmed c În czuri prcice, regulorul bipoziționl re o zonă de insensibilie (regulor cu hiserezis), ir rducorul de emperură prezină o consnă proprie de imp - T em, dependenă de consrucți, ms și nur merilelor componene. În cesă siuție, vriţi emperurii şi puerii cuporului, în czul reglării bipoziţionle, se prezină în figur 6.6 (linie coninuă - - emperur în incin cuporului; linie înrerupă - - emperur sesiză de rducorul de emperură). ϑ ϑ mx ϑ s ϑ p ϑ j ϑ 0 0 P c nom P c med mc T i i r c 3 4 Δϑ i Δϑ r Δϑ 6-5 Fig.6.5 Vriţi emperurii și puerii l reglre bipoziționlă
ϑ ϑ mx ϑ s ϑ p ϑ j ϑ 0 0 P c nom ϑ r ϑ r P c med mc em 3 4 5 6 i 7 c r Fig.6.6 Vriți emperurii și puerii, folosind regulor bipoziționl cu hiserezis și rducor cu consnă de imp nenulă Regulorul bipoziționl cu hiserezis prezină o feresră de insensibilie de lățime Δϑ r (înre ϑ r și ϑ r ), cre poe fi în jurul su în fr emperurii prescrise. Temperur prescrisă ϑ p ese insă l momenul, dr rducorul o sesiseză bi l momenul, doriă consnei proprii de imp. Regulorul v inerveni bi l momenul 3 (l ingere emperurii ϑ p ), când comndă deconecre elemenelor încălziore. Doriă inerției ermice emperur cuporului urcă până în momenul 4, după cre descreșe. Trducorul urmăreșe cesă vriție cu înârziere. Reconecre elemenelor încălziore se fce l momenul 5 (l ingere emperurii ϑ p ). Inerți ermică cuporului conduce l scădere emperurii până în momenul 6, după cre fenomenele se reiu (l momenul 7 se comndă deconecre, ec.). Δϑ r elemenelor încălziore sun izole elecric prin mărgele din cermică. În fig. 6.8 ese prezenă imgine unui elemen încălzior. Cele două plăci cu elemenele încălziore și cu izolți de mică sun mone pres în exeriorul pereelui cuvei cuporului, în pre superioră, respeciv în pre inferioră. Izolţi ermică ese consiuiă din două sruri de merile ermoizolne. Srul inerior ese reliz din cron din vă minerlă de zgură de înlă densie, cu grosime de 5 mm. Pese ces sr s- pls un sr nirdiiv ermic, din folie de luminiu. Înre crcs exerioră, din blă de oţel, şi foli de luminiu ese pls un sr ermoizoln din vă de siclă. Inslți ese doă cu rei siseme de măsură/conrol emperurii, folosind: - Termorezisență din plină P00, cre îndeplineșe â funcți de elemen de măsurre emperurii, câ și de rducor de emperură înr-un sisem de reglre uomă. Termorezisenț ese reliză din fir din plină spirl dispus în ub cermic. Consn de imp cesui elemen ese mică, esimă l 5 secunde. - Termisor cu ecă melică inegr înr-un sisem de măsură cu fișj numeric. Domeniul de măsură ese -50 + 300 o C, cu o precizie de 0, o C. Consn de imp cesui elemen ese exrem de mică, esimă l 3 secunde. Din ces moiv, se poe consider că folosind ces sisem de măsură în siseme ermice (siseme lene) răspunsul obținu ese insnneu. - Termomeru cu mercur, precizie de 0,5 o C, domeniu de măsură 0 + 300 o C, vând consn de imp de imp de ordinul zecilor de secunde (doriă msei mri de mercur din bulbul ermomerului). 6.8 Descriere inslției din lboror Sndul de lboror foloseșe un cupor cu rezisore (fig.6.7) vând puere nominlă P=600W, limen l ensiune monofză reţelei 30V. Cuporul re în componenţă două elemene încălziore, fiecre de 300W, conece în prlel. Elemenele încălziore sun relize din fir Cr0-Ni80, cu dimerul de 0,6 mm, dispus sub form de zig-zg înre plăci de mică. Cpeele 6-6 Fig. 6.7 Pnoul și imgine generlă inslției
Fig. 6.8 Elemen încălzior cu fir CrNi în zigzg dispus înre plăci de mică 6.9 Schem elecrică de limenre cuporului În figur 6.9 ese prezenă schem elecrică inslției. Rolul ei de reliz sbilizre emperurii pe principiul elemenului bipoziționl. TRFO F PR C R R 3 P R 5 R R 8 D R 4 U U R ϑ D R 6 Fig 6.9 Schem elecrică inslției Grupre prlel elemenelor încălziore le cuporului ese mrcă prin rezisenț de puere RC. Elemenul de execuţie cre relizeză conecre și deconecre elemenelor încălziore l ensiune reţelei ese ricul (TR). CO R 7 T D 3 R 9 RC TR G 30V 6-7 Schem de comndă conţine în principl o pune de măsură Whesone limenă cu ensiune coninuă de 5V. cesă ensiune se obține de l un redresor reliz cu pune redresore (PR) - pune limenă de l un rnsformor de mică puere (TRFO). Filrre ensiunii coninue ese reliză cu juorul condensorului elecroliic C de 600µF. Prezenț ensiunii coninue în schem de comndă ese semnliză prin LED-ul D, cu lumină verde. Pe unul din brţele punţii de măsură ese mon poenţiomerul P cu rol de prescriere emperurii. Pe celăll brţ l punţii ese mon rducorul de emperură R ϑ - în ces cz ermorezisenț de plină P 00. Cu cese elemene s-u form două divizore de ensiune folosind rezisenţele R și R 3. Deorece rezisenţ elecrică R ϑ l emperur de 0 o C ese de 00Ω, penru reliz o reglre convenbilă cu juorul poenţiomerului P, pornind de l vlore 0 cesui, s- inercl o rezisenă R 4 în serie cu P, de vlore 00Ω. Tensiune U de pe elemenul de prescriere ese plică bornei inversore unui compror CO, reliz cu circui inegr LM339. Tensiune U l bornele rducorului de emperură ese plică inrării neinversore celuişi compror. Dcă poențilul inrării inversore (ensiune U ) ese mi mre decâ poențilul inrării inversore (ensiune U ), ieşire comprorului ese l poenil scăzu, cee ce deermină inrre în conducţie rnzisorului bipolr T, de ip pnp (ip BD40). Prin inrre rnzisorului în conducție, circulă un curen de l plusul sursei spre por ricului. ces curen, de cc 00m, ese limi de rezisenţ de puere R 9. Diod D 3, de ipul N4007, împiedică circulţi inversă unui curen de l elecrodul l G înr-o semilernnță ensiunii reţelei. Siuţi U > U corespunde unci cînd emperur prescrisă ese superioră celei din incin cuporului. Trducorul de ip ermorezisenţă ese pls chir în incin cuporului, de unde prei vlore emperurii. Curenul prin por G ricului deermină inrre ricului în conducţie și circulţi curenului prin elemenul încălzior RC. Tricul, fiind elemen bidirecționl, permie circulţi curenului pe mbele lernnţe le ensiunii de limenre. Temperur în cupor creşe, ir ermorezisenţ îşi creşe rezisenţ elecrică proporționl cu cesă emperură. ces fp conduce l creşere ensiunii U. În momenul în cre U = U, ieşire comprorului rece brusc l poenţil ridic, de prope 5V. Trnzisorul T se blocheză, curenul elecric prin por G se nuleză, ricul TR se blocheză, deci ese blocă circulţi curenţilor prin elemenele încălziore. Doriă inerţiei ermice cuporului, emperur mi creşe cîev grde, după cre urmeză scădere emperurii până l vlore prescrisă. În momenul când U < U ieşire comprorului rece l poenţil scăzu, cee ce deermină
inrre în conducţie rnzisorului T. Prin inrre rnzisorului în conducție, circulă din nou un curen de l plusul sursei spre por ricului, comndându-l l conducție. Doriă inerţiei ermice, emperure mi scde cîev grde sub vlore prescrisă, după cre v creşe din nou. Penru vizuliz sre ieşirii lui CO, respeciv sre rnzisorului T (în conducţie su blocre), s- mon LED-ul D, cu lumină roșie și clipire. Deorece în siuţi U = U comprorul re o indecizie în funcţionre, ccenuă de fpul că fenomenele ermice sun procese len-vribile, u fos inroduse două rezisenţe R 5 și R 6, cre relizeză o recție poziivă. Se creză sfel un compror cu hiserezis, ip rigger Schmi. Lăţime feresrei ciclului de R5 hiserezis depinde de rporul. R5 R6 Dcă rporul de mi sus ese ridic, vrițiile emperurii în jurul vlorii prescrise sun mri. șdr, folosire unui compror cu hiserezis nu ese fvorbilă dcă se doreşe obţinere în incin cuporului unei emperuri câ mi sţionre (fore puţin vribilă fţă de emperur prescrisă), dr ese fvorbilă penru siuţi doriă c cesă inslţie s funcţioneze penru deerminre consnelor de imp regimului de încălzire şi de răcire. Fig. 6.0 Circuiul elecronic l elemenului bipoziționl l inslției din lboror Inslți fiind desină unor viiore lucrări prcice cu sudenții, fos compleă cu un pnou cre prezină schem elecrică. Relizre cesui pnou, din meril plsic, s- reliz prin ehnologi de ăiere și grvre cu fscicul lser. Pe ces pnou u fos mone LED-urile penru semnlizre opică, poențiomerul de reglre P, fisjul numeric l emperurii în incin cuporului, dr și un număr de 6 borne cu lăgăuri elecrice în diferie punce le schemei, penru măsurări su oscilogrfieri de semnle. 6-8 6.0 Desfăşurre lucrării de lboror În cdrul orelor de lboror, se vor rezolv urmăorele probleme: Se vor idenific elemenele consrucive rei vrine de cupore elecrice cu rezisore din lboror. Se vor preciz: ipul elemenelor încălziore, merilele de izolție ermică, modul de rnsmiere căldurii de l elemenele încălziore l merilul de încălzi. Se dimensioneză un rezisor l cre se cunosc P f, U f, p, nur merilului de încălzi, ipul consruciv de rezisor şi form secţiunii sle rnsversle. Crcerisicile de meril necesre dimensionării sun de în nexele 6.3 şi 6.4. Penru inslți experimenlă din lboror se v deermin lungime firului rezisiv l fiecărui elemen încălzior, șiind că l limenre cu ensiune U f = 30V, în regim sționr l emperur r = 900 o C, dezvolă o puere de 300W. Se evidenţiză funcţionre inslţiei experimenle şi se oscilogrfiză semnlele din puncele imporne le schemei elecronice, â l regimul de încălzire, câ şi l cel de răcire. Se v nliz indicți emperurii din incin cuporului, dă de fiecre dinre cele rei siseme de măsură; Se rseză curb de evoluţie emperurii şi se deermină consnele de imp T i și T r, cunoscând θ mx = 400 o C; Se esimeză pierderile de căldură prin conducție și convecție ermică p, în regim sţionr, cunoscând emperurile pe suprfețele izoerme, şi nume: emperur pereelui cuvei cuporului, reliz din blă de oţel; emperur dinre cele sruri ermoizolne ( ecrnului ermic, din luminiu); 3 - emperur crcsei exeriore, reliză din blă de oțel vopsiă, emperur mediului mbin. Izolți ermică ese de ip mulisr, cu primul sr reliz din vă de zgură (grosime 5 mm) și l doile sr din vă de siclă. Deerminre vlorilor suprfeţelor de clcul și grosimilor srului de vă de siclă în diferiele zone le cuporului se v fce după măsurre coelor cuporului. Se verifică ingere regimului sţionr prin eglie p P c, în cre P c ese puere consumă de cupor. În nexele 6. şi 6. se prezină crcerisicile principlelor merile refrcre şi ermoizolne, ir în nex 6.5 coeficienul de rnsmiere complexă căldurii penru peree melic, în er, l emperur mbină de 0 o C. Se consemneză concluziile ce se desprind din sudiul efecu.
nex 6. MTERILE REFRCTRE (Prezenre selecivă) Denumire meril refrcr [Kg/m 3 ] c [J/kggrd] 0-3 [W/mgrd] mx [C] Şmoă, cărămid 850 880+0.3 m 700+0.640 m 350 Şmoă uşoră 300 880+0.3 m 500+0.65 m 50 Şmoă spongiosă 800 880+0.3 m 90+0.3 m 350 Silică 900 836+0.5 m 930+0.697 m 650 Mgneziă 700 046+0.9 m 660-.67 m 700 Cărămidă de siclă 950 840+0.5 m 930+7 m 700 Produse din zirconiu 3300 540+0.3 m 300+0.64 m 800 Produse din cărbune 500 835 300+34.8 m 000 nex 6.3 COEFICIENTUL DE EFICIENŢĂ RDIŢIEI ÎNCĂLZITORULUI ( ef ) Tipul consruciv de rezisor Bndă în zigzg, liberă Bndă în zigzg, în cresăură Bndă în zigzg, pe suporţi Sârmă în zigzg Spirlă de sârmă simplă, pe uburi Spirlă de sârmă, în cresăură Spirlă de sârmă pe suporţi Merilul pieselor încălzie OL: r = 0.8 Cu: r = 0.7 l: r = 0.3 0.46 0.47 0.54 0.44 0.45 0.50 0.4 0.4 0.50 0.60 0.6 0.68 0.46 0.47 0.50 0.3 0.3 0.35 0.39 0.40 0.47 Obs: m emperur medie rimeică în regim sţionr; mx - emperur mximă de uilizre merilului refrcr. nex 6.4 MTERILE PENTRU ELEMENTE ÎNCĂLZITORE nex 6. Obs: MTERILE TERMOIZOLNTE (Prezenre selecivă) Denumire meril ermoizoln [Kg/m 3 ] 0-3 [W/m.grd] mx [C] Diomiă rsă, prf 550 99+0.50 m 000 Cărămidă diomiă 600 45+0.34 m 900 Vermiculiă, plăci 50 8+0.3 m 600 zbovermiculiă, plăci 50 76+0.63 m 00 zbes, plăci 900 57+0. m 500 Cron de zbes 900 60+0.70 m 500 zbes grfi 80 70+0.30 m 300 Vă de siclă 80 37+0.56 m 450 Vă minerlă (de zgură) 300 60+0.57 m 750 Fibră cermică (FC 00) 00 80+0.00 m 00 Fibră cermică (FC 400) Siclă ermorezisenă 400 400 60+0.080 m 0+0,09 m 00 700 m emperur medie rimeică în regim sţionr; mx - emperur mximă de uilizre merilului ermoizoln. 6-9 Denumire meril rezisor Oţel Cromnichel (Cr5, Ni60, Fe5) Cromnichel (Cr0, Ni80) Knl (Cr0, l5, Fe75) Grfi [kg/m 3 ] 7860 8300 8400 700 600 0 0-6 [m] 0. 0.5...30.45 8 3 Obs : d emperur dmisibilă de lucru rezisorului. nex 6.5 0-3 [grd - ] 7 0 0. 0. 0.06 0.09 vr. d [C] 500 000 00 300 000 COEFICIENTUL DE TRNSMITERE COMPLEXĂ CĂLDURII PENTRU PERETE EXTERIOR DIN TBLĂ VOPSITĂ DIN OȚEL, ÎN ER, L TEMPERTUR 0 o C Temperur pereelui ( o C) 40 50 60 70 80 90 00 (W/m K) 0,5,63,,78 3,4 3,95 4,5