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电缆导体感应加热原理及其应用.pdf

电缆导体感应加热原理及其应用

hjx_luck
2012-06-28 0人阅读 0 0 0 暂无简介 举报

简介:本文档为《电缆导体感应加热原理及其应用pdf》,可适用于人文社科领域

筑龙网WWWZHULONGCOMussw年第v期‘²qv�ussw电线电缆ˆ¯¨¦·µ¬¦š¬µ¨i†¤¥¯¨ussw年y月¸±qoussw电缆导体感应加热原理及其应用刘�咏o�丁薇霞o�陆�k上海电缆研究所o上海usss|vl摘要}本文简要介绍了高频磁场感应加热的原理�特点o以及在电缆制造中导体预热的应用o这可提高电缆产品的质量o减小电缆绝缘层的内应力o使绝缘与导体更良好的结合o从而延长了电缆的使用寿命o另外o还可改善绝缘的交联效果o提高生产线速度o从而提高生产效率∀关键词}导体~预热~感应加热~原理~应用中图分类号}—usx文献标识码}„文章编号}tyzu�y|stkusswlsv�sswx�swΠρινχιSλεοφτηεινδυχτιονηεατινγοφχαβλεχονδυχτορανδιτσαSSλιχατιο폌˜œ²±ª·¨¤¯k–«¤±ª«¤¬ˆ¯¨¦·µ¬¦†¤¥¯¨•¶¨¨¤µ¦«Œ±¶·¬·¸·¨o–«¤±ª«¤¬usss|vo†«¬±¤lΑβστραχτ}—«¬¶³¤³¨µ³µ¨¶¨±·¶¥µ¬¨©¯¼·«¨³µ¬±¦¬³¯o¨¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦o¤±§·«¨¤³³¯¬¦¤·¬²±¬±·«¨³µ¨�«¨¤·¬±ª²©¦²±§¸¦·²µ¶§¸µ¬±ª¦¤¥¯¨³µ²§¸¦·¬²±²©·«¨¬±§¸¦·¬²±«¨¤·¬±ª¥¼‹‰°¤ª±·¨¬¦©¬¨§¯q—«¬¶°·¨«²§°¤¼¬°³µ²¹¨·«¨´¸¤¯¬·¼²©·«¨¦¤¥¯¨³µ²§¸¦·¤±§µ¨§¸¦¨·«¨¬±·¨µ±¤¯¶·µ¨¶¶²©·«¨¬±¶¸¤¯·¬²±¶²·«¤·¤¥¨··¨µ©¬··¬±ª¥¨·º¨¨±·«¨¬±¶¸¤¯·¬²±¤±§¦²±§¸¦·²µ¬¶µ¨¤¯¬½¨§qŒ±·«¬¶º¤¼o·«¨¦¤¥¯¨¶¨µ¹¬¦¨¬¯©¨°¤¼¥¨¯¨±ª·«¨±§¨o·«¨¦µ²¶¶�¯¬±®¬±ª©¨©¨¦·²©·«¨¬±¶¸¤¯·¬²±°¤¼¥¨¬°³µ²¹§¨o·«¨¬¯±¨¶³¨§¨°¤¼¥¨µ¤¬¶¨§¤±§·«¨³µ²§¸¦·¬¹¬·¼°¤¼¥¨¬±¦µ¨¤¶¨§qΚεψωορδσ}¦²±§¸¦·²µ~³µ¨�«¨¤·¬±ª~¬±§¸¦·¬²±«¨¤·¬±ª~³µ¬±¦¬³¯~¨¤³³¯¬¦¤·¬²±收稿日期}ussw�st�ts作者简介}刘�咏kt|y|plo男o上海人o工程师q作者地址}上海市军工路tsss号žusss|v q��引�言电缆绝缘材料经挤塑机内的分级加热后呈熔融状态o然后被挤包在导体上o这仅是完成了物理成型过程∀然后伴随着的交联过程o将绝缘材料的高分子线型长链之间通过聚合反应而形成一种相对稳定的立体网状结构的交联聚烯烃绝缘∀任何一种化学反应都必须在能获得足够的活化能后才能进行o交联电缆生产线中交联管内的加热�恒温环境正是为高分子绝缘材料提供必要的聚合反应的活化条件∀但是o导电线芯在进入挤塑机机头之前o通常处于室温状态o尤其在冬季导电线芯与挤塑机头内的熔融绝缘材料之间存在着相当大的温差o因此紧贴于导电线芯的绝缘材料因受冷却而时常无法获得足够的交联活化能o在这样的情况下o常常会产生一些缺陷}ktl由于紧贴导电线芯的绝缘材料不完全或非正常的交联o容易产生空隙o这对于电力电缆产品而言o是一个非常致命的质量缺陷o为今后可能发生的运行事故留下了隐患~kul由于绝缘与导线表面温差太大o导致绝缘层的内应力存在o这将会影响电缆长期使用的寿命∀因此o早在xs多年前o电缆制造商就已采用了导体在线感应预热器o对即将进入挤塑机头的导体进行预加热o以减小导电线芯与绝缘材料之间的温差∀实践证明这是行之有效的方法o它不仅仅确保了绝缘的挤出质量o而且还有如下优点}ktl导体因感应电流作用而自身产生热量o按常规的生产要求o导体的感应加热可达到的温度为{s∗ussβ†k视实际工艺要求而选定lo因此o原先吸附在导体上的水分�粉尘等影响电缆产品质量的杂质可得到有效的清除~kul在绝缘挤出时o绝缘材料温度几乎不受任何急剧冷却的影响o因此绝缘的整体交联更加均匀o更加完善o并可使生产线速度得到显著提高o电缆质量可以更加可靠∀上世纪{s年代起o由于我国大规模的基础设施建设的需要o电线电缆制造业处于蓬勃发展时期o引进了如‘²®¬¤�¤¬¯¯©¨¨µ�•²¼¯¨�—µ²¶·¨µ等许多国家的交联电缆生产线o并设置了导体感应预热器o使导体感应预热器获得了广泛的应用∀��导体感应预热器的工作原理电缆导体k铜或铝l在通过安装在挤塑机前的感应线圈时o处于感应线圈内的某段导电线芯在交变电磁场作用下o会产生感应k涡流l电流o其流动的方向正好相反于感应线圈中的交变电流o如图t所示∀筑龙网WWWZHULONGCOM图t�导体感应加热原理简图��众所周知o交变电流在感应线圈内流动时会产生交变磁场~而当导体通过感应线圈周围k内部l的电磁场时o在导体内会产生感应电流o而感应电流的流动k涡流l会在导体上产生热量o按焦耳定律o导体上产生热量为Θ€ΙuΡτktl式中oΘ为导体内部因感应电流涡流产生的热量kl~Ι为涡流的电流强度k„l~Ρ为导体电阻k�l~τ为导体受感应的时间k¶l∀从上述可知o感应电流加热与其他各种加热的传递方式基本上不相同o即热量是由导体本身发热产生o而不需借助于空气�水o或者其他媒质加热传递来完成∀图u照片图展示了在单圈感应线圈中被感应加热的导体横截面上热量分布情况o越靠近截面的边缘k导体的表面lo温度越高呈乳白色o而越趋向导体的中心o温度越低呈深暗色o根据实验可以证明o将近有{yh的能量集中于导体的表面o并转化为热能∀图u�感应加热导体横截面上热量的分布另外根据式ktl焦耳定律分析可知o导体横截面上能量分布不均匀o主要是由于感应电流分布的不均匀性所造成的∀同样o根据电磁学理论可知o随着电流的频率不断地提高o电流在导体上分布密度将从导体中心逐渐集中于导体的表面o这种现象又称为电流的集肤效应∀图v为不同频率条件下o电能密度的分布情况∀从图v可知o当电流为直流时o电流分布是均匀的k图v¤l~但随着频率的提高o电流逐渐趋于导体的表面k图v¥∗v§l∀图v�不同频率φ下电能分布示意图��电流强度Ι在导体横截面上的分布情况可用式kul进行计算Ι€Ιsp¨ψÙ∆∆€xsvΘΛφ式中oΙ为距离导体表面某点kψ点l上电流强度k„l~Ιs为导体表面上电流强度k„l~ψ为在导体横截面上某点与导体表面之间距离k°l~∆为电流在导体横截面上的渗透深度k°l~Θ为导体的电阻率k��°l~Λ为导体磁导率k‹Ù°或��¶Ù°l~φ为电流的频率k‹½l∀实际情况下o感应导体所获得的能量可根据以下模拟公式计算Π€ΚΙuΛΘφ式中oΠ为被转换的能量kšl~Κ为能量转换系数~Ι为感应电流强度k„l~Λ为导体磁导率k‹Ù°l~Θ为导体电阻率k��°l~φ为电流的频率k‹½l∀感应加热实际上是由电磁�热传导等现象的复�yw�‘²qv�usswˆ¯¨¦·µ¬¦š¬µ¨i†¤¥¯¨¸±qoussw筑龙网WWWZHULONGCOM杂组合o而热传递和电磁现象是与材料的内部结构密切相关o因此o热处理后的材料其物理特性很大程度上与磁场程度与温度高低密切相关∀��导体感应预热器的应用可提高电缆产品生产率��在保证电缆产品质量的前提下o采用导体预热器o可提高电缆生产线的线速度o从而提高了产品的生产率o表t�表u列出了—‘系列不同功率的导体感应预热器与电缆生产线线速度之间的关系∀从表中可知o当感应预热器的功率不断地增加o其生产线线速度可大幅度地提高∀表��不同功率的ΤΝ系列加热器与铜电缆最大生产线速度的关系kPÙPινl��导体截面积Ù°°u导体直径Ù°°—‘系列加热器标称功率Ù®šyszxtsstxsussvsstswqtxxy{|ttvyt{uusstyxqtw{x|z|tt|tx{ussuxyqvwsxsyy||tvuussvxzqxvxwwx|{|tt{tz{xs|vsvzqxxszxtsstxszstsqxuyvvwwyy{{tvu|xtuqxtvtyutqxvuwvywtustwtuqxtyutvtwuyutxstxq{tutxusvswsyst{xtzqxttqxtwt|u|v{x{uwsusqvyqx{tttzuuvvvssuuqxyzqxtstxusvswssuyxqxz|tvt{uyxssu|qtxyqx{qxtuqxtzuxyvsvuqzvvq{xzqxtstx{ssvyq|uq{vqwwqxyq{|tvqxtssswtqtuqxvquwquyqw{qwtvtxssxstqzuuq{wxqy{usssxxtqxtq|uqxvq{xzqxvssszsttqvtqzuqxvqwx��注}表中为采用—‘系列加热器后o生产流水线最大线速度o其温升∃·€tssβ†k室温·t€usβ†o加热温度·u€tusβ†o以下各表均相同l∀��目前o国内现有进口设备配置的导体预热器一般采用—‘ys与—‘tsso即额定功率为ys®š与tss®š两种∀本文仅举例—‘ys配置标准感应线圈时o可达到最大线速度条件下o将铜导体加热到∃·€tssβ†的所需要的功率k见表vl∀表��不同功率的ΤΝ系列加热器与铝电缆最大生产线速度的关系kPÙPινl��截面积Ù°°u直径Ù°°—‘系列加热器标称功率Ù®šyszxtsstxsussvsstswqttyuussussussussusstyxqttvvtyyussussussussuxyqvtsxtvttzwussussussvxzqx{|ttutw|ussussussxs|zy|wqxtuyt{|ussusszstsqxyw{stsztysussuss|xtuqxvwwuxy{wttuty{tustwvtv{xtzytsutxutxstxq{vsvzqxxszxtsstxst{xtzqxuzvwwxy{|stvyuwsusqvtyusuzwsxw{svssuuqxtxt|uxv{xszywssuytvtyqxuuvvwwyyxssu|qttuqxtyutvuwuywyvsvuqz{tstvusuyv|{ssvyq|yqx{qvtttyqxuuvvtssswtqtxqzz|qxtwqxt|u|txssxswxyqx|qxtvt|usssxxvqvwxqx{tttzvssszstq{uqvvwqyy|��感应加热的特点与电缆生产线配套的导体在线感应预热器可以随时精确跟踪生产线速度的任何变化o并相应自动调整静态变频器的输出功率o甚至在电流波动或类似的极小范围内可以对导体内部产生的热量进行精确的调整o以保持加热后的导体表面温度恒定∀设备在运行过程中o不产生任何机械磨损o因此o在没有人为误操作或野蛮操作的情况下o一般不需要常备易损易耗备件∀由于在感应加热过程中o感应线圈与运动中的被加热导体不产生机械性接触o因而对导体表面不产生任何机械性的影响~加热后的温度一般为{s∗ussβ†o从另一方面说o等于对导体表面起到了高温清洁作用o不产生任何污染o因而属于相当环保的加热方式∀因为热量产生于被感应体本身o对周围环境的热辐射低o因此o热损失低o可达到很高的能量转化o热效率高∀准备工作简单且迅速o在达到正常的电缆生产�zw�‘²qv�usswˆ¯¨¦·µ¬¦š¬µ¨i†¤¥¯¨¸±qoussw筑龙网WWWZHULONGCOM表��配置标准线圈的ΤΝ��在最大线速度下将铜导体加热∃τ€���βΧ所需功率导体截面积Ù°°u导体直径Ù°°空隙率生产线速度Ùk°Ù°¬±l实际加热功率Ù®š线圈内径Ù导体直径œ线圈效率khl导体截面积Ù°°u导体直径Ù°°空隙率生产线速度Ùk°Ù°¬±l实际加热功率Ù®š线圈内径Ù导体直径œ线圈效率khltswqtsq{zxxvqtxxqytxquxuwsusqvsq{yyqx{q|wtq{ztwq|tyxqtsq{|w{wqwwqxtzqvvvssuuqxsq{zytsqvttqy|tzqt|uxyqvsq|wsxqzvvqyx|qxxwssuysq{zxqxtuqyttqwyutqstvxzqxsq{|vxzqsuvqszttqzxssu|qtsq{zxtwqvvtqvtuvq{{xs|sq{|vs{qyuqxytwqvvyvsvuqzsq{zvtsq{vtqyut{qsxzstsqxsq|uytsqwvuqt|tzqv{{ssvyq|sq{yuq{tuq{wtqwwutqv||xtuqxsq{{tvzqs{uquwttqz|tssswtqtsq{zuqxtwqvvtqu|uvq{{tustwsq{{tuqx{qyutwqvvtxssxssq{ztqztwqyttqvyuwqvxtxstxq{sq{ztutsqvttqzztzqt|usssxxsq|utqxtzqt|tquwu{qyxt{xtzqxsq{{ttqxtuqt|tqyusqvuvssszssq{{ttzqt|tquvu{qyx��œ系线圈内径与导体直径之比∀线速度情况下o始终自动跟踪运行o除非整个生产线停机调整o否则o几乎不需要人为调控∀鉴于上述的所有特点o最直接的优点在于可以适当地提高整个生产线的产量和生产效率o并降低生产成本∀��感应加热在电缆制造中的应用前景��在不受其它因素制约的情况下o采用导体在线感应预热器可以显著地提高生产效率o并确保甚至改善电缆产品的质量∀目前o我国国产设备也正陆续考虑配置导体预热器o从综合角度来衡量o这是一个十分经济而有效的选择∀坚毅化工��全面的硅烷材料供应商��全球性的电缆制造商为了提高产品性能而信赖–¬¹±¨·²—Σιλανεσ的技术∀为什么‚因为§¨ª¸¶¶¤公司–¬¹±¨·²—Σιλανεσ部门的产品可以使下列性能的提高成为可能∀S提高聚乙烯的热稳定程度o以达到温度升高时有足够的强度∀S‡‹和„—‹填充ˆ™„超过yxh时o具有很好的加工性能并可提高材料的物理性能∀S在白色填料填充的橡胶中o具有很好的湿电气性能∀S优异的耐化学稳定性∀电线电缆应用商品牌号化学名称矿物填充电缆k三元乙丙橡胶�二元乙丙橡胶�乙烯�醋酸乙烯共聚物�聚合物共混物等l交联聚乙烯电缆k�一步法�和�二步法�温水交联l„ˆ’Χ�氨丙基三乙氧基硅烷ˆ’Χ�甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷Šœ’Χ�缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷—’Χ�巯基丙基三甲氧基硅烷™—’乙烯基三甲氧基硅烷™—ˆ’乙烯基三乙氧基硅烷™—’ˆ’乙烯基三kΒ�甲氧基乙氧基l硅烷–Œ‰Œ‘系列乙烯基复配硅烷������我公司可全面提供}硅烷偶联剂�有机锡催化剂�进口色母料及其它加工助剂������更多发现d请致电我们或访问我们的网址}ºººqª½�­¼¦«¨°q¦²°广州市坚毅化工新型材料贸易有限公司电话}sus�{txxwuv|�{txxwyv|�传真}sus�{txxw||u地址}广州市兴东路tz号首层u{号�邮编}xtsvys�{w�‘²qv�usswˆ¯¨¦·µ¬¦š¬µ¨i†¤¥¯¨¸±qoussw

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