浅析电热元件Y/△接法在热工设备中的应用

2011-07-21王永亮周先国杨亚晴阳家乾刘忠诚

王永亮周先国杨亚晴阳家乾刘忠诚

影响电热元件使用寿命的首要因素是元件的表面负荷(ω)，单位W/cm2。其次是元件的截面积、供电情况等。本文主要从供电情况出发,在表面负荷相同的情况下，采用Y形、△形接法对电热元件的几何尺寸、炉温均匀性及电控系统的影响等方面进行分析，对设备性能的影响进行比较。

1.电热元件截面积对使用寿命的影响

元件截面积对寿命的影响主要从元件加工和自身强度考虑。元件截面小，加工为冷成形(常温绕制)，制作容易，但元件焊接、固定及加热过程中的形状稳定性差。元件截面大，必须进行热成形(加热后方可绕制)，如加热温度不够，容易造成表面龟裂形等缺陷，使用寿命有较大影响。

从加工难度考虑，电阻丝元件在φ3.5mm～6.5mm内便于加工螺旋状。电阻带厚度在1.5mm～4mm便于加工波纹状。

因此，在功率及便面复合相同的情况下，采用△连接相对Y形连接会大幅度减小电热元件的切面积，可以改善因截面积过大对加热元件寿命的影响。

单相功率为125Kw电热元件，采用Y形、△形连接对电热元件外形的差别见表1，性能比较见表2。

表1 Y形、△形连接对电热元件外形的差别

表2 表面负荷相同时Y形、△形连接的性能比较

通过比较，在设备电热元件布置空间不受限制的情况下，△形接法在元件制作、材料用量、表面负荷、设备的运行及维修成本方面优于Y形连接。

控制元件的在使用过程中会出现三相加热元件中其中一相断裂的情况，由于生产原因可能无法及时更换，必须等到检修时才能更换。此时△、Y形连接对设备性能影响的对比见表3。

由此得出△形连接对电网的冲击小于Y形连接。

控制元件的损坏一般有两种情况，可控硅被击穿造成该相无法关闭；或因快溶等其它原因无法导通(如A相)。见表4。

通过比较，当其中一相控温控温元件无法接通时(及缺相)，Y形连接功率比△连接多16.66%。其余项目△形连接均优于Y形连接。

表3 三相加热元件故障时△、Y形连接对设备性能的影响

表4 控制系统故障对设备的影响

1.当选用电阻丝为加热元件，单相功率＜20Kw时优先采用Y形接法；单根元件功率＞20Kw时，优先选用△接法。

2.当选用电阻带为加热元件时, 单相功率＜30Kw时优先采用Y形接法；单根元件功率＞30Kw时，优先选用△接法。

注：①在炉膛空间足够的情况下不受影响。②衡量电热元件使用寿命的主要参数是表面负荷的大小。功率相同时表面负荷决定电阻带的温度及与氮氢保护气氛的接触面积。因此可判定表面负荷相同，寿命相当。