POSSIBILITY OF APPLICATION OF HIGH-VOLTAGE ELECTRICAL ENGINEERING COMPLEX WITH INCREASED FREQUENCY FOR ELECTRIC POWER SUPPLY OF INSTALLATIONS FOR INDUCTION HEATING OF CONCRETE PRODUCTS
Authors: Красносельских Н.В. , Кузнецов А.Н. , Соколов А.М. , Шадриков Т.Е. , Танкой А. , Дьячков А.А. 
Published: July 2024

Современная строительная отрасль, наряду с энергетикой, является важным фактором развития экономики страны. В эпоху энергоэффективности и энергосбережения на строительных предприятиях становится как никогда актуальным применение принципиально новых и высокоэффективных с точки зрения энергетической составляющей методов обработки бетонных и железобетонных изделий. Одним из таких направлений является использование электротепловой обработки бетонных и железобетонных изделий с применением мощных полупроводниковых источников питания на основе последних достижений силовой электроники. Электротепловая обработка бетонных и железобетонных изделий с источником питания повышенной частоты в большинстве случаев может быть использована с целью повышения эффективности и удобства самого процесса прогрева взамен традиционных способов, таких как паровой прогрев в автоклавах, нагрев инфракрасным излучением, прогрев активными нагревательными элементами и электродный прогрев током промышленной частоты. Рассматриваемый в статье метод подразумевает использование электротехнического комплекса повышенной частоты (ЭTКПЧ) и систему электродного прогрева. В дополнение к электродному прогреву, не всегда удобному на предприятиях сборного железобетона, авторами была разработана концепция применения ЭТKПЧ для организации индукционного нагрева бетонных конструкций. По сравнению с электродным прогревом, индукционный нагрев более совершенен в плане электробезопасности, не требует источников питания с большой силой тока, его можно использовать в железобетонных изделиях практически любой конфигурации, имеющих разветвлённую металлическую арматуру. В отличие от прогрева активными нагревательными элементами, индукционный нагрев не требует наличия нагревательных элементов, способных выходить из строя из-за локальных перегревов и требующих хорошего теплового контакта между нагревателем и опалубкой. В данном исследовании приводятся результаты физического моделирования ЭТKПЧ при работе на активно-индуктивную нагрузку (индуктор, установленный на стальной поверхности) и определения эквивалентных параметров нагрузки. Экспериментально показана возможность и целесообразность передачи электроэнергии по высоковольтной кабельной линии на повышенной частоте (около 13 кГц) для электроснабжения нагрузки, имеющей ярко выраженный индуктивный характер.

The modern construction industry and the energy sector are vitally important for the development of the country's economy. In the era of energy efficiency and energy saving approaches at construction enterprises the use of fundamentally new and highly efficient methods of processing concrete and reinforced concrete products from the point of view of the energy component has become more relevant than ever. One of these areas is the application of electrothermal treatment of concrete and reinforced concrete products with the use of highpower semiconductor power sources based on the latest achievements of power electronics. Electrothermal treatment of concrete and reinforced concrete products with a high-frequency power source in most cases can be used to increase the efficiency and convenience of the heating process itself instead of traditional methods, such as steam heating in autoclaves, heating with infrared radiation, heating with active heating elements and electrode heating with industrial frequency current. The method considered in the article involves the use of the electrotechnical complex of increased frequency and an electrode heating system. In addition to the electrode heating, which is not always convenient in precast concrete enterprises, the authors developed the concept of using electrotechnical complex of increased frequency for the organization of induction heating of concrete structures. Compared to electrode heating, induction heating is more advanced in terms of electrical safety, does not require power sources with high current, it can be used in reinforced concrete products of almost any configuration, having branched metal fittings. Unlike heating with active heating elements, induction heating does not require heating elements that can fail due to local overheating and require good thermal contact between the heater and the formwork. This paper presents the results of physical modeling of the electrotechnical complex of increased frequency when exposed to active-inductive load (an inductor mounted on a steel surface) and the determination of equivalent load parameters. The authors have experimentally demonstrated the possibility and expediency of transmitting electricity over a high-voltage cable line at an increased frequency (about 13 kHz) for the power supply of a load with a pronounced inductive character.