Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Elektrický ohřev odporový, dielektrický, obloukový, elektronový a laserový (6)

číslo 4/2005

Elektrický ohřev
odporový, dielektrický, obloukový, elektronový a laserový (6)

prof. Václav Černý

Na obr. 12 je znázorněna velmi rozšířená Héroultova pec s přímým ohřevem. Pecní nádoba je ocelová a jímka má žárovzdornou vyzdívku. Při zásaditém procesu se používá magnezitová nebo dolomitová vyzdívka, při kyselém procesu křemíkatá (SiO2). Pec je vybavena postranními vsázkovými dveřmi. Celou pec lze naklápět na vylévací stranu asi o 40° a na druhou, tj. struskovou stranu asi o 15°. Elektrody jsou grafitové nebo uhlíkové. Pece se často plní taveninou z martinské pece – v elektrické peci se tavenina pouze zušlechťuje. Obloukové pece s přímým ohřevem jsou vesměs třífázové. Během natavování se aplikuje fázové napětí 240 až 300 V, při vlastním tavení se snižuje na 180 až 140 V. Nulovým bodem je tavenina. Spotřeba elektrické energie na jednu tunu oceli je asi 800 kW·h a spotřeba tavných elektrod 3 až 6 kg. Jednofázové pece se mohou používat pouze pro malé výkony.

Obr. 1.

Obr. 12. Héroultova oblouková pec s přímým ohřevem [3]

Elektrické zařízení obloukových pecí tvoří podstatnou část pořizovacích nákladů. Skládá se ze:

  • silnoproudé části (napájecí síť vn, odpojovač, vysokonapěťový transformátor, pecní transformátor, tlumivky, přívody a elektrody),
  • regulační soustavy pohybu elektrod,
  • měřicích přístrojů, ochran a signalizace,
  • řídicího počítače.

Elektrické obloukové pece s nepřímým ohřevem se většinou používají k tavení neželezných kovů. Jsou podstatně menší než ocelářské pece. Často se konstruují v otáčivém bubnovém provedení se dvěma elektrodami v podélné ose.

5. Elektronový ohřev

Princip tohoto ohřevu je jednoduchý, realizace je však technicky náročná.

Svazek elektronů emitovaný z rozžhavené katody a urychlený v elektrickém poli odevzdá při dopadu na materiál spojený s anodou svou kinetickou energii, která se zde přemění v tepelnou energii – teplo.

Obr. 2.

Obr. 13. Pierceovo elektronové dělo [2] (1 – katoda, 2 – mřížka, 3 – urychlovací anoda, 4 – první cívka, 5 – druhá cívka, 6 – dopadová ploška)

Katoda obvykle bývá vyrobena z wolframu a může být žhavena přímo nebo nepřímo.

Na obr. 13 je zobrazeno Pierceovo elektronové dělo, které se používá pro elektronové tavení, mikroopracování a při výrobě polovodičů. Svazek elektronů lze fokusovat (soustřeďovat) a programově přesně vychylovat. Vysoké vakuum zaručuje čistotu výroby.

6. Laserový ohřev

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla vynucenou emisí záření) je kvantový generátor monochromatického záření frekvence řádově 1014 Hz a vlnové délky 10–5 až 10–6 m. Atomy a molekuly se v generátoru přečerpávají na vyšší energetické hladiny a následně v řízené emisi svoji nahromaděnou energii uvolňují.

Výkonové lasery se využívají k obrábění velmi tvrdých materiálů i k přenosu energie na velké vzdálenosti. Uplatnění nalezly i ve speciální chirurgii.

Opracovávaný materiál absorbuje kinetickou energii urychlených částic a přeměňuje ji v teplo. Absorpce záření klesá s rostoucí vodivostí materiálů – u oceli je tedy větší než u mědi nebo hliníku.

Největší energetickou účinnost má molekulový plynový laser CO2 + N2 s vlnovou délkou 10,6·10–6 m. V průmyslu se tyto lasery používají pro povrchové nanášení kovových vrstev, při mechanicko-tepelném opracování vysokoteplotních kovů a při vyvrtávání velmi malých otvorů.

Literatura:
[1] HEŘMAN, J. a kol.: Příručka silnoproudé elektrotechniky. SNTL, Praha, 1984.
[2] HRADÍLEK, Z.: Elektrotepelná technika. VŠB – Technická univerzita Ostrava, 1996.
[3] BAIMLER, M. – CIGÁNEK, L. – FALTUS, F. – LIST, V. – NĚMEC, L. – RYSKA, Z.: TP V. Elektrické teplo. VTN, Praha, 1950.

Pozn. red.: Rubrika „repetitorium„ se od doby svého vzniku stala oblíbenou u mnoha čtenářů bez ohledu na věk, sociální a společenské postavení či vzdělání. Těší se na ni všichni ti, kteří si chtějí rozšiřovat své obzory nebo si jen osvěžit již zapomenuté. Vzhledem k projevenému zájmu a aktuálnosti tématu jsme se rozhodli plynule navázat na již probrané druhy elektrických ohřevů a rozšířit tento seriál ještě o principy a využívání mikrovln, a to počínaje příštím, tedy pátým číslem ELEKTRO.

(pokračování)