淺析電熱元件Y/△接法在熱工設備中的應用

王永亮 周先國 楊亞晴 陽家乾 劉忠誠

影響電熱元件使用壽命的首要因素是元件的表面負荷(ω)，單位W/cm2。其次是元件的截面積、供電情況等。本文主要從供電情況出發,在表面負荷相同的情況下，采用Y形、△形接法對電熱元件的幾何尺寸、爐溫均勻性及電控系統的影響等方面進行分析，對設備性能的影響進行比較。

1.電熱元件截面積對使用壽命的影響

元件截面積對壽命的影響主要從元件加工和自身強度考慮。元件截面小，加工為冷成形(常溫繞制)，制作容易，但元件焊接、固定及加熱過程中的形狀穩定性差。元件截面大，必須進行熱成形(加熱后方可繞制)，如加熱溫度不夠，容易造成表面龜裂形等缺陷，使用壽命有較大影響。

從加工難度考慮，電阻絲元件在φ3.5mm～6.5mm內便于加工螺旋狀。電阻帶厚度在1.5mm～4mm便于加工波紋狀。

因此，在功率及便面復合相同的情況下，采用△連接相對Y形連接會大幅度減小電熱元件的切面積，可以改善因截面積過大對加熱元件壽命的影響。

2.正常情況下Y形、△形連接對電熱元件截面積及比較綜合性能比較

單相功率為125Kw電熱元件，采用Y形、△形連接對電熱元件外形的差別見表1，性能比較見表2。

表1 Y形、△形連接對電熱元件外形的差別

表2 表面負荷相同時Y形、△形連接的性能比較

通過比較，在設備電熱元件布置空間不受限制的情況下，△形接法在元件制作、材料用量、表面負荷、設備的運行及維修成本方面優于Y形連接。

3.設備使用中加熱元件故障對設備的影響

控制元件的在使用過程中會出現三相加熱元件中其中一相斷裂的情況，由于生產原因可能無法及時更換，必須等到檢修時才能更換。此時△、Y形連接對設備性能影響的對比見表3。

由此得出△形連接對電網的沖擊小于Y形連接。

4.設備使用過程中控制系統故障對設備的影響

控制元件的損壞一般有兩種情況，可控硅被擊穿造成該相無法關閉；或因快溶等其它原因無法導通(如A相)。見表4。

通過比較，當其中一相控溫控溫元件無法接通時(及缺相)，Y形連接功率比△連接多16.66%。其余項目△形連接均優于Y形連接。

表3 三相加熱元件故障時△、Y形連接對設備性能的影響

表4 控制系統故障對設備的影響

5.結論

1.當選用電阻絲為加熱元件，單相功率＜20Kw時優先采用Y形接法；單根元件功率＞20Kw時，優先選用△接法。

2.當選用電阻帶為加熱元件時, 單相功率＜30Kw時優先采用Y形接法；單根元件功率＞30Kw時，優先選用△接法。

注：①在爐膛空間足夠的情況下不受影響。②衡量電熱元件使用壽命的主要參數是表面負荷的大小。功率相同時表面負荷決定電阻帶的溫度及與氮氫保護氣氛的接觸面積。因此可判定表面負荷相同，壽命相當。