Установки электроконтактного нагрева выполняют без тепловой изоляции, так как скорость нагрева у них высока и теплопотери в окружающую среду не играют существенной роли

Η_т учитывает в основном потери на нагрев конструкции и зависит от формы тела и продолжительности нагрева. Для тел цилиндрической формы η_т приближенно определяют по эмпирической формуле

,

где τ – продолжительность нагрева, с,

d, l – диаметр и длина нагреваемой зоны заготовки, см.

По опытным данным значение η_т находится в пределах 0,7…0.95. Бόльшие значения соответствуют бόльшим диаметрам заготовок и бόльшей скорости нагрева.

Η_э учитывает потери в токоподводящих элементах и определяется по формуле

ρ – удельное сопротивление заготовки,

R₁ – сопротивление токоподводящих шин и контактов.

Трансформаторы установок электроконтактного нагрева работают в повторно-кратковременном режиме, который характеризуется продолжительностью включения ПВ

(×100%),

где τ_р и τ_п – продолжительность работы и продолжительность паузы.

Если τ_р и τ_п не остаются постоянными, то

Полная мощность трансформатора

Значения η и cos φ зависят от отношения l /d², где l – длина, d – диаметр заготовки. Примерные значения η и cos φ приведены на рис. 6.

Для повторно-кратковременного режима работы полная расчетная мощность трансформатора определяется с учетом ПВ:

 

Рис. 6. Зависимость к.п.д. и коэффициента мощности установки электроконтактного нагрева от размеров заготовки.

 

Вторичное напряжение трансформатора определяется по формуле

 

,

где U – напряжение, подводимое к заготовке, В,

R_t – сопротивление заготовки при средней температуре нагрева, Ом.

, .

Для стали необходимо учитывать и третий член ряда, так как температурные коэффициенты сопротивления у нее велики:

Далее определяем

Так как за время нагрева R_t и P_пол изменяются, то в формуле следует брать средние их значения.

Возможно определение напряжения, подводимого к заготовке, по эмпирической формуле:

,

где l - длина нагреваемой части заготовки, мм;

η – к.п.д. установки, %;

τ – время нагрева заготовки, с.

Напряжение холостого хода трансформатора слагается из напряжения на заготовке U в рабочий период и потерь во вторичной цепи ΔU:

Значение ΔU определяют расчетом или берут по опытным данным.

Мощность нагрева регулируют изменением подводимого к заготовке напряжения. Для этого первичную, а иногда и вторичную обмотку разбивают на секции. Включая секции по определенной схеме, получают необходимую мощность.

Нагревательные трансформаторы имеют специальное конструктивное исполнение, позволяющее получать большие токи во вторичной цепи при низких напряжениях. Вторичная обмотка обычно состоит из одного или нескольких массивных витков. В мощных установках их делают водоохлаждаемыми. Обмотки трансформаторов выполняют с теплостойкой электрической изоляцией. Аналогичны по устройству трансформаторы контактной сварки и наплавки. Вторичное напряжение трансформаторов составляет 1-12 В, а токи – десятки и сотни тысяч ампер.

Источники контактной сварки и наплавки работают в прерывистом режиме. Частота включения сварочных трансформаторов может достигать десятков тысяч в час. Поэтому здесь важен надлежащий выбор не только силового оборудования, но и аппаратуры управления, обеспечивающий достаточную надежность работы установки.