БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

Понятие «электротермические установки» (или «электротермическое оборудование») включает электрические печи, плазменные реакторы, электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрической энергии для теплогенерации обеспечивает: возможность концентрации большой энергии в малых объемах, следствием чего могут быть высокие температуры, недостижимые при других способах теплогенерации; большие скорости и нагрева и компактность электротермических установок; возможность регулирования величины и распределения температуры в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять равномерный нагрев в больших объёмах изделий (при прямом электронагреве) или избирательный нагрев (под поверхностную закалку, для зонной плавки ) и создаёт благоприятные условия для автоматизации теплового и технологического процессов; возможность создания в рабочем пространстве электротермических установок вакуума, что позволяет использовать давление как фактор регулирования технологического процесса (вакуумные или компрессионные электрические печи), применять контролируемые (инертные или защитные) атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха (и частности, уменьшение угара); отсутствие дымовых газов (продуктов сгорания топлива), что позволяет увеличить коэффициент использования тепла, т. е. кпд электротермических установок, и обусловливает чистоту их рабочего пространства; транспортабельность и простоту подачи электрической энергии (по линиям электропередачи).

Развитие Э. сдерживают недостатки этого способа теплогенерации: более высокая стоимость эксплуатации электротермических установок но сравнению с другими типами печей; большая стоимость электротермического оборудования в изготовлении, комплектации и эксплуатации, а следовательно, в ряде случаев большие капитальные затраты, и более высокие требования к технической культуре производства, нередко также большой расход дорогих и дефицитных материалов на изготовление электротермического оборудования; меньшие надёжность, долговечность и ремонтопригодность электротермических установок; зависимость работы электротермической установки от режима работы энергосистемы.

Электротермические установки применяют: если технологический процесс нельзя осуществить без Э. (в этом случае целесообразность определяется значением получаемой продукции для народного хозяйства); если можно получить продукцию более высокого качества (экономический эффект зависит от того, насколько выгоды от улучшения свойств продукции компенсируют увеличение сё стоимости); если улучшаются условия труда, повышается безопасность обслуживающего персонала; если достигается снижение себестоимости (благодаря более высокой производительности труда) или уменьшение капитальных затрат, включая затраты в смежных отраслях производства.

На долю Э. приходится до 15% потребляемой промышленностью электрической энергии. На базе Э. созданы и развиваются производства специальных сталей, ферросплавов, цветных и лёгких металлов и сплавов, твёрдых сплавов, редких металлов, карбида кальция, фосфора и других продуктов; осуществляются обработка металлов давлением и термическая обработка; происходит электрификация быта.

Лит.: Егоров А. В., Моржин А. Ф., Электрические печи для производства сталей, М., 1975; Свенчанский А. Д., Электрические промышленные печи, 2 изд., ч. 1, М., 1975; История энергетической техники СССР, т. 2, М. — Л., 1957. с. 460—93; Paschkis V., Persson J., Industrial electric furnaces and appliances, 2 ed., N. Y. — L., 1960.

А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.

Электротермообрабо'тка,методы термической обработки металлов и их сплавов, при которых нагрев осуществляется электрическим током. Наибольшее распространение Э. (в отличие от пламенного нагрева) получила при поверхностной закалке в электролите и токами высокой частоты (ТВЧ). При закалке в электролите деталь помещают в ванну с электролитом; корпус ванны является анодом, деталь — катодом; при прохождении постоянного тока через электролит выделяется водород, который осаждается на поверхности детали, что приводит к повышению электрического сопротивления и, как результат, к нагреву изделия. После нагрева ток выключают, а деталь закаливают в самом электролите или в отдельном (закалочном) баке. Преимущества закалки в электролите — простота, возможность нагревать отдельные места детали, автоматизировать процесс. Недостатки — трудность регулирования температуры, низкая производительность, необходимость предохранения деталей от коррозии.

Поверхностная закалка токами высокой частоты даёт возможность получить на изделии твёрдый поверхностный слой при мягкой и вязкой сердцевине. Закалка изделия ТВЧ осуществляется с помощью индукционного нагрева в индукционной нагревательной установке. В зависимости от формы, размеров деталей и предъявляемых к ним требований различают: одновременный, непрерывно-последовательный и последовательный способы закалки. Преимущества обработки ТВЧ: высокая производительность и экономичность, более высокая по сравнению с другими методами твёрдость закалённой поверхности, высокая скорость нагрева, отсутствие окалины, возможность точного регулирования глубины закалённого слоя и автоматизации процесса, улучшение условий труда и др.

Н. А. Шемелёв.

Электроте'хника(от электро... и техника ) , отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки материалов, передачи информации, охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.

Историческая справка.Возникновению Э. предшествовал длительный период накопления знаний об электричестве и магнетизме, в течение которого были сделаны лишь отдельные попытки применения электричества в медицине, а также для передачи сигналов. В 17—18 вв. исследованию природы электрических явлений были посвящены труды М. В. Ломоносова. Т. В. Рихмана, Б. Франклина, Ш. О. Кулона, П. Дивиша и др. Для становления Э. решающее значение имело появление первого источника непрерывного тока — вольтова столба( А . Вольта, 1800), а затем более совершенных гальванических элементов, что позволило в 1-й трети 19 в. провести многочисленные исследования химических, тепловых, световых и магнитных явлений, вызываемых электрическим током (труды В. В. Петрова, X. К. Эрстеда, Д. Ф. Араго, М. Фарадея, Дж. Генри, А. М. Ампера, Г. С. Омаи др.). В этот период были заложены основы электродинамики, открыт важнейший закон электрической цепи — Ома закон. Среди попыток практического использования результатов этих достижений наиболее значительными были работы в телеграфии (электромагнитный телеграф П. Л. Шиллинга, 1832), в военном деле (гальваноударные морские мины Б. С. Якоби, 1840-е гг.), в области электрических измерений (индикатор электрического тока, т. н. мультипликатор, австрийского учёного И. К. Швейгера, 1820). Открытие электромагнитной индукции (1831—32) предопределило появление электрических машин— двигателей и генераторов. Поскольку все первые потребители электроэнергии использовали постоянный ток (как наиболее изученный), первые электрические машины были постоянного тока машинами. Исторически электродвигатели стали создаваться раньше электромашинных генераторов, т. к. в 1-й трети 19 в. гальванические элементы как источники тока к большей или меньшей мере удовлетворяли требованиям практики. Период совершенствования конструкции электродвигателя — от лабораторных приборов, демонстрировавших возможность превращения электрической энергии в механическую (установка Фарадея, 1821), до машин промышленного типа — охватывает приблизительно 50 лет. В первых электродвигателях подвижная часть совершала возвратно-поступательное или качательное движение, а момент на валу двигателя был пульсирующим (например, в двигателе Генри). Начиная с середины 30-х гг. 19 в. стали строиться двигатели с вращающимся якорем. Таким электродвигателем, получившим практическое применение, был двигатель, разработанный Якоби (1834--38). Испытание этого двигателя, приводившего в движение «электрический бот», показало, с одной стороны, принципиальную возможность его практического применения, а с другой — необходимость создания более экономичного по сравнению с гальваническими элементами источника электроэнергии. Таким источником стал электромашинный генератор, прообразом которого была униполярная машина Фарадея (1831). Первыми практически пригодными электромашинными генераторами были магнитоэлектрические генераторы, в которых магнитное поле создавалось постоянными магнитами, а якорями служили массивные индуктивные катушки (Якоби, 1842). В 1851 немецкий учёный В. Зинстеден предложил заменить постоянные магниты электромагнитами, катушки которых питались от самостоятельных магнитоэлектрических генераторов. Дальнейшее совершенствование конструкции электромашинного генератора связано с использованием для возбуждения обмотки электромагнита тока самого генератора. Такие генераторы с самовозбуждением были предложены почти одновременно датским учёным С. Хиортом (1854), английскими инженерами К. и С. Варли (1867), Л. Йедликом, Ч. Уитстоном, Э. В. Сименсом. Промышленное производство генераторов было начато в 1870 в Париже после того, как З. Т. Грамм впервые применил в генераторе с самовозбуждением кольцевой шихтованный якорь, принципиальная конструкция которого была предложена для электродвигателя в 1860 А. Пачинотти. Генератор Грамма работал не только в генераторном, но и в двигательном режиме, что положило начало практическому внедрению принципа обратимости электрических машин (открытому Э. X. Ленцем, 1832—38) и позволило значительно расширить область использования электрических машин. Последующее совершенствование машин постоянного тока шло по пути улучшения их конструктивных элементов — замена кольцевого якоря барабанным (Ф. Хёфнер-Альтенек, 1873), усовершенствование шихтованных якорей (американский изобретатель Х. Максим, 1880), введение компенсационной обмотки (1884), дополнительных полюсов (1885) и др. К 80-м гг. 19 в. электрические машины постоянного тока приобрели основные конструктивные черты современных машин. Их совершенствованию способствовало открытие закона о направлении индукционных токов (см. Ленца правило), обнаружение и исследование противоэдс (Якоби, 1840) и реакции якоря (Ленц, 1847), разработка методов расчёта электрических цепей (Г. Р. Кирхгоф, 1847) и магнитных цепей (английский учёный Дж. Гопкинсон, нач. 80-х гг.), изучение магнитных свойств железа (А. Г. Столетов, 1871) и др. К концу 70-х гг. относятся работы Дж. К. Максвелла, сформулировавшего уравнения (см. Максвелла уравнения ) , являющиеся основой современного учения об электромагнитном поле.