Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 6/2017 vyšlo
tiskem 7. 6. 2017. V elektronické verzi na webu od 26. 6. 2017. 

Zdůrazněné téma: Točivé el. stroje; Pohony a výkonová elektronika; Měniče frekvence; Elektromobilita

Hlavní článek
Použití programovatelných logických obvodů v elektrických pohonech
Stejnosměrné elektrické stroje s permanentními magnety

Aktuality

Startuje hlasování veřejnosti o vítězích 9. ročníku ekologické soutěže E.ON Energy Globe V Praze byly 20. 6. 2017 slavnostně představeny nominované projekty 9. ročníku prestižní…

Nejnovější monopost týmu ČVUT eForce FEE Prague Formula se představil na Václavském náměstí Dne 16. června se v dolní části Václavského náměstí prezentoval tým Fakulty…

IQRF Summit 2017 svědkem reálných IoT aplikací Akce zaměřená na reálná řešení v oblasti chytrých měst, budov, domácností, transportu,…

Konference Internet a Technologie 17 Sdružení CZ.NIC, správce české národní domény, si Vás dovoluje pozvat na již tradiční…

Alza.cz se chystá revolučně ovlivnit prodej elektromobilů Jako první e-shop je totiž zalistuje do své stálé nabídky. První upoutávkou na tento…

Projekt studentů FEL ČVUT v Praze míří na celosvětové finále Microsoft Imagine Studentský startup XGLU, zabývající se vývojem bezbateriového glukometru, vybojoval…

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)