Трансформатор для прогрева бетона. Выбираем лучший

Принципы работы станции

При понижении температуры воздуха бетонные растворы на стройплощадках не могут использоваться без дополнительного прогрева. Раньше повсеместно применяли обогрев инфракрасными лучами и утепление опалубки, однако данные приемы требовали существенных трудозатрат и не гарантировали оптимальные условия работы. Наиболее эффективным и экономичным был признан метод прогрева бетона проводами, подсоединенными к силовому трансформатору.

Условия и действие механизма для прогревания бетонной смеси:

• Используется трансформатор и провода – длина проводов рассчитывается для каждого конкретного объекта.
• Провода связывают каркас из арматуры со станцией для прогревания бетона.
• Температура проводов повышается за счет прохождения через них электроэнергии.
• Нагретые провода распределяют тепло по всему объему бетонного раствора в зависимости от выставленных параметров.

Наиболее эффективными в условиях русской зимы считаются провода со стальной жилой 1,2 мм или 3 мм. Рекомендуется использовать специально предназначенную для данного вида работ группу проводов ПНСВ.

Необходимую длину проводов рассчитывают, принимая во внимание, что на один кубический метр раствора требуется порядка 60 метров проводов. Большое значение при расчетах имеет количество жил и их сечение

Как правило, чтобы эффективно прогревать 20-30 кубометров бетонной смеси, используются трансформаторы типа КТП-ОБ (20,60 и 160) и КТПТО-80.

Преимущества использования станций для прогрева бетона

Использование этого оборудования повышает расход электроэнергии при осуществлении строительных мероприятий, но он окупается комплексом преимуществ, среди которых:

• Возможность сократить сроки строительства, благодаря независимости от погодных условий.
• Повышение производительности строительных бригад.
• Рациональная эксплуатация строительного оборудования и транспорта. Особенно это принципиально, если техника берется в аренду.
• Обеспечение качественных показателей бетона, полностью соответствующих нормативной документации.
• Экономия за счет отсутствия дорогостоящих присадок.

Устройство станций для прогрева бетона

В стандартную схему этого оборудования входят:

• Активная часть – стальной магнитопровод с двумя обмотками напряжения, сочлененный с корпусом. Магнитопровод имеет обмотки высокого (входного) и низкого (выходного) напряжений.
• Корпус – стальной шкаф с выводами для подключения трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В и выходных клемм, предназначенных для подсоединения греющего кабеля, на который поступает ток с пониженным напряжением.
• Панель управления. Служит для регулирования тепловой мощности стальных проводов при изменении температурных условий окружающей среды.
• Охлаждающая система – естественная или принудительная. Принудительная система охлаждения реализуется с помощью масла или вентилятора.
• Промежуточный алюминиевый провод АПВ (трасса), требуемый для подключения к основному стальному кабелю ПНСВ.
• «Холодные концы» – алюминиевые провода в изоляции, соединяющие «трассу» с проводом ПНСВ. Их длина не превышает 1,5 м.
• Предохранитель, устанавливаемый перед катушкой высокого напряжения, реагирует на угрозу короткого замыкания и перегрузе оборудования.
• Амперметр на стороне низкого напряжения, позволяющий контролировать величину выходного тока.

Большинство моделей оснащено устройством регулирования выходной мощности на стороне низкого напряжения. Это обеспечивает возможность сэкономить электроэнергию при потеплении. Чем больше число ступеней, тем выше функциональность устройства и эффективность его эксплуатации. Питание трансформаторов осуществляется от трехфазной сети напряжением 380 В. В качестве силового кабеля используются медные жилы с двойной изоляцией.

Обзор популярных трансформаторов

При выборе электроустановки необходимо учитывать их:

• Конструктивные особенности.
• Мощность и количество ступеней напряжения.
• Каким образом происходит остывание обмотки. Есть модели с сухой изоляцией, в которых охлаждение происходит естественным путем (благодаря прямому теплообмену с воздухом), а также существуют масляные трансформаторы, которые охлаждают обмотку за счет минеральных масел. Кроме этого сегодня появились агрегаты с принудительной системой охлаждения.

Рассмотрим список моделей, максимально отвечающих этим требованиям.

https://youtube.com/watch?v=AXgOIRKILlc

КТПТО 80-86

Станция прогрева бетона КТПТО представляет собой трехфазный трансформатор для мерзлой почвы и бетонного раствора, мощностью 80 кВт и напряжением питания 380 В. В агрегате установлена масляная система охлаждения. Работает трансформатор КТПТО в автоматическом режиме, благодаря чему оператору не нужно постоянно сравнивать показания температуры воздуха и мощности подогрева. Станция работает при температурном диапазоне от -40 до + 10 градусов. Площадь, которую способен прогреть трансформатор составляет до 40 м3.

Если говорить о преимуществах трансформатора прогрева бетона КТПТО 80, то агрегат выгодно выделяется:

• довольно простым устройством;
• возможностью подключения стороннего оборудования.

Из недостатков агрегата:

• слишком большие габариты станции;
• большой вес (из-за этого перемещать трансформатор можно только на салазках).
• оборудование требует технического обслуживания раз в 3 месяца.

Но, сегодня в продаже появились более современные станции, отличающиеся компактностью и меньшей массой. При этом в модифицированных моделях можно регулировать температуру как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Стоимость трансформатора составляет от 125 000  до 180 000 рублей.

СПБ-20

Эта трехфазная станция прогрева бетона с системой охлаждения сухого типа и номинальной мощностью, которая составляет 20 кВт. Диапазон температур, при которых агрегат выполняет свои функции, от -40 до +5 градусов.

Станция прогрева бетона СПБ-20 больше подходит для небольших строительных объектов, площадью до 20 м3, поэтому ее рекомендуется использовать для самостоятельного возведения построек.

Из преимуществ оборудования можно выделить следующие:

• облегченную колесную транспортировку;
• повышенную надежность и защиту от скачков напряжения.

Среди недостатков:

в процессе регулировки при нагрузке сети, иногда происходят поломки переключателей.

Стоимость станции составляет от 49 000 до 61 000 рублей. Также в продаже можно найти модель меньшей мощности – СПБ-10, которая обойдется от 20 000 до 25 000 рублей. Есть и более мощные агрегаты, например, СПБ-35 – СПБ-100, однако их использование рационально, только если речь идет о больших площадях. К тому же их стоимость составит от 60 000 до 160 000 рублей.

ТСДЗ-63/0,38

Очередной трехфазный силовой агрегат, обеспечивающий мощность 63 кВт, оснащен принудительной системой вентиляции (встроенный вентилятор). Трансформатор способен работать в более широком температурном диапазоне от -45 до +20 градусов. При этом агрегат функционирует в бесперебойном режиме.

Из преимуществ:

• маленький вес, компактность;
• оснащен автоматическим выключателем.

Среди минусов пользователи выделяют:

частые поломки системы охлаждения, из-за чего перестает функционировать вся установка.

Стоит ТСДЗ-63/0.38 от 61 000 до 79 000 рублей.

ТСДЗ-80/0,38 УЗ

Данная передвижная станция также осуществляет подогрев бетонного раствора и промерзшей почвы. В агрегате тоже установлена принудительная охладительная система, которая функционирует благодаря двум вентиляторам, установленным на задней части агрегата.

Положительные стороны:

• компактность;
• малый вес;
• возможность автоматизированной работы;
• высокий уровень защиты, благодаря которому невозможно регулировать напряжение в процессе работы оборудования.

Однако, есть у этого трансформатор и один весомый недостаток – если станция сломается, то отремонтировать ее будет невозможно.

Стоимость силового трансформатора составляет от 70 000 до 100 000 рублей.

ТСЗП-80/0,38

Этот передвижной агрегат оснащен естественной системой охлаждения. Его отличительной чертой является то, что прогрев бетона трансформатором осуществляется в 6 режимах от 45 до 100 В.

Главные плюсы станции:

• удобная транспортировка;
• компактные размеры и небольшая масса;
• возможность самостоятельного ремонта.

Недостаток только один – автоматика не всегда работает стабильно.

Стоит такой силовой агрегат от 58 000 рублей.

Калькулятор / Расчёт нагревательного провода ПНСВ

Твердение бетона при низких температурах воздуха существенно замедляется, и при ее значениях ниже 5°С бетон необходимо прогревать. Прогрев бетона осуществляется специальным греющим проводом, укладываемым в конструкцию до её бетонирования.

Нагревательный провод ПНСВ (Провод нагревательный со стальной жилой, с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката или полиэтилена). Используется для ускорения прогрева бетона монолитных конструкций в зимнее время.

Свойства ПНСВ таковы, что рабочий ток погруженного в бетон провода следует выбирать в 14–16 А. При таком токе (14–16 А) провод ПНСВ будет нормально работает в бетоне, однако на воздухе быстро выходит из строя, поэтому «холодные концы» ПНСВ выполняются из провода АПВ–4 длиной 0,5–1 метр.

Поэтому провод ПНСВ четко отрезают на отрезки определённой длины, чтобы ток в проводе, погруженном в бетон, составлял 14–16 А.

Такими «нитками» прогревочного провода ПНСВ укладываем внутри вашей бетонной конструкции

Шаг витками нагревателей 50–150 мм, если ж/б конструкция контактирует с грунтом (подготовки под полы, фундамент и т. п.), шаг 150–200 мм в местах подливках под колонны и местных заделках шаг 25–70 мм

Такая «нитка» провода ПНСВ обогревает конструкцию толщиной 100 мм, если конструкция толще, то провода ПНСВ внутри вашей конструкции укладывают в ярусы с шагом 80–100 мм по высоте.

Напряжение прогрева = 75 В (третия ступень прогревочных станций). Одной понижающей трансформаторной подстанцией типа СПБ-80, КТПТО-80/86 обогревают 20-30 м³ бетона. Возможно греть небольшие объемы бетона трансформатором 380/36 В. Обычно для провода ПНСВ-1,2 для КТПТО (то есть на 75 В): «нитка» = 28 метров, «отрезок для тройки» = 17 метров.

Подача напряжения осуществляется после окончания бетонирования (температура заливаемого бетона в зимнее время должна быть не ниже +5 °С).

Электропрогрев бетона ведётся в трёхстадийном режиме:

• разогрев бетона, при скорости подъёма температуры не более 10 °С/ч
• изотермический прогрев, при этом максимальная температура бетона должна быть не более 80 °С
• остывание бетона со скоростью не более 5 °С/ч

Подъём температуры бетона происходит за счёт переключения положений трансформатора с 55 В до 95 В при длине нагревательного провода в бухте 28 м. Температуру прогреваемого бетона контролируют электронным термометром Отключение электропрогрева выполняется после набора бетоном прочности 70 % от проектной.

На практике укладку проводов ПНСВ в бетонную конструкцию используют соединением в «треугольник» или «звезду». Провода делят на три равные группы, провода каждой группы соединяют между собой параллельно, полученные три набора проводов соединяют концами в три узла и подключают к трем выходным зажимам станции — соединение «треугольник». При соединении нагрузки «звездой» в конструкции устанавливают набор «троек» — трех отрезков провода равной длины, соединенных предварительно одним концом в узел. Свободные концы всех «троек» соединяют в три узла и подключают к выходным зажимам трансформатора прогрева бетона.

Трансформатор для прогрева бетона — технология подключения, как прогревать

Строительные работы, как правило, ведутся не только в теплое время года, но и зимой. В этот холодный период соорудить бетонную конструкцию возможно только при помощи обогрева. При низких температурах воздуха особенности веществ сильно меняются, что непременно оказывает отрицательное влияние на его качество и прочность. В процессе зимнего строительства на помощь может прийти трансформатор для подогрева бетона, который можно использовать несколькими методами. Также при работе с бетоном будет полезен такой инструмент как затирочная машина.

Прогрев бетона электродами

Это еще один способ обогрева только что залитого раствора при помощи трансформатора. Электроды могут быть поверхностными или внутренними. Первые бывают нашивными или полосовыми, а также пластичными. Вторые похожи на полоски, струнные стержни или стержни из стали. Для прогрева их вставляют вовнутрь блока. Если пользоваться струнными электродами, то их нужно класть в опалубку на трехметровую длину вдоль ее оси. При варианте со стержневыми – располагают перпендикулярно плоскости конструкции.

Для того чтобы можно было подсоединить монтажные провода, концы электродов нужно вывести наружу. В этом случае, когда произойдет подключение тока, бетон станет проводником. Электрическая энергия, находящаяся в нем превратится в тепловую, вследствие чего минимизируются потери энергии.

Подключение трансформатора для прогрева бетона должно происходить только после того, как электроды будут равномерно уложены, а промежутки между ними будут равными.

Полезная статья о нарезке швов в бетона, чем и как это делается.

Прогрев бетона сварочным трансформатором

Прогреть небольшую конструкцию, например, фундамента можно и при помощи сварочного двухфазного трансформатора. Прогрев бетона сварочным трансформатором схож с вышеописанным процессом прогрева. Предварительно рассчитав методику прогрева, необходимо поделить провод ПНСВ на нужное количество кусков необходимой длины. К каждому из них докрутить провод алюминиевый с одной и с другой стороны. Это будут холодные концы. Их длина должна дотягиваться до трансформатора, при этом места скрутки должны находиться в опалубке.

Отрезки необходимо уложить в опалубку. Для того, что бы избежать замыкания, провода следует подвязать креплениями из пластика к арматуре. После этого можно заливать фундамент раствором, и подключать холодные концы к сварочному трансформатору. К холодным концам предварительно можно припаять клеммы, определив где плюс, а где минус. Клеммы подключаются к обратному выходу и к прямому выходу трансформатора сварочного аппарата, предварительно установив на нем минимальный ток.

Далее следует измерить ток: на каждом отдельном отрезке должно быть до 20 Ампер, на сварочных проводах – до 240 Ампер. Еще один способ прогрева бетона сварочным трансформатором – использование электродов.

Принцип работы:

1. Уложить в опалубку электроды. Их необходимо последовательно соединить так, чтобы получились отделенные друг от друга отрезки.
2. Подключить прямой провод к одному из отрезков, обратный – к другому отрезку.
3. Чтобы контролировать ток между электродами можно использовать лампу накаливания.

Вывод

Такие способы чаще всего используют в домашних условиях. В промышленных же постройках применяют только специализированные устройства, обеспечивающие прогрев бетона трансформатором. в сети интернет по данной теме, позволит ближе познакомиться с технологией обогрева бетонных конструкций. Ведь увиденный принцип работы намного понятнее по сравнению с прочитанным.

К тому же перед тем, как приступить к одному из вышеперечисленных процессов обогрева конструкций при зимнем строительстве, следует внимательно изучить все схемы и принципы работы трансформаторов.

В интернете можно найти еще много информации по запросу «прогрев бетона трансформатором», отзывы людей, уже проделывавших такую работу, а так же многочисленные советы специалистов с огромным опытом в данной сфере.

Рекомендуем к прочтению — перфоратор для работы по бетону.

ПРОГРЕВОЧНЫЙ КАБЕЛЬ ПНСВ.

Для электропрогрева бетона используют провод со стальной жилой в изоляционной оболочке марки ПНСВ.

Чаще всего строители выбирают провод диаметром 1,2 мм, но иногда используют также кабель диаметром 1,4 мм и более. Чем больше диаметр провода, тем выше его мощность и устойчивость изоляции к механическим повреждениям.

Провод ПНСВ обычно скручивают в спирали диаметром 30-40 мм, так как в таком виде их удобно хранить и монтировать.

После того, как провод ПНСВ скрутили в нагревательные спирали, его оснащают «холодными концами». «Холодные концы» – это тоже провод, но большего сечения, чем ПНСВ. Их наличие необходимо потому, что рабочий ток для погруженного в бетон провода ПНСВ составляет примерно 15А; на воздухе такое значение тока недопустимо велико, поэтому выводы от получившейся нагревательной спирали оснащают так называемыми «холодными концами» длиной 50-100 см, выполняемыми обычно проводом АПВ-4.

Соединение нагревающих проводов с «холодными концами» и между собой производят скруткой, провода под скрутку зачищают на 8-10 см. Место соединения 2-х проводов изолируют х/б лентой, более стойкой, чем полимерная.

Укладка и соединение кабеля ПНСВ должны проводиться квалифицированными электриками строго в соответствии с монтажной и принципиальной схемой, так как любые неисправности электрической части работы неизбежно приводят к значительным материальным убыткам.

Обогрев проводом

В ж/б конструкцию укладываются проводники, которые при прохождении по ним электрического тока нагреваются, выделяя при этом тепловую энергию. На практике применяют различные варианты такого прогрева , отличающиеся рабочим напряжением, маркой используемого бетона и способом подключения нагревательного элемента. Выбор способа зависит от местных условий.

По марке нагревающего элемента

Наиболее популярный провод для прогрева бетона – ПНСВ сечением не менее 1,2 мм (со стальной центральной жилой). При этом выбирается рабочий ток в пределах 14 – 16 А. Это обеспечивает наиболее эффективный прогрев. Но особенность данной марки проводника в том, что при такой силе тока на открытом воздухе он перегревается и сгорает. Поэтому в местах «выхода» ПНСВ из бетона к его концам прикручиваются провода АПВ-2,5 или -4 («холодные концы») длиной от 0,5 до 1 м. Для этого можно использовать и отрезки «родного» проводника, только соединенные в параллель.

Цена ПНСВ-1,2 составляет 1100 руб/1000 м. При необходимости повышения механической прочности схемы приобретается ПНСВ-1,4 – 1500 руб/1000 м.

По способу включения

Схема прогрева монолитного бетона проводом ПНСВ может быть в 1 или в 3 «нитки». В первом случае длина провода рассчитывается на необходимую силу тока (14-16 А) в зависимости от его сечения и подающегося напряжения. Во втором – отрезки скручиваются концами в одной точке (по принципу «звезды»), которая подсоединяется к источнику тока. Их длина определяется делением соответствующего значения для одинарной нити на 1,73.

По напряжению

Как правило, используется трансформатор с вторичной обмоткой на 75В, реже – на 36В. Применение постоянного тока не рекомендуется, так как он оказывает ионизирующее воздействие на молекулы воды, что снижает качество конечного продукта. Должна быть предусмотрена и возможность плавной регулировки рабочего напряжения. Поэтому очень удобно осуществлять прогрев бетона сварочным аппаратом.

Один из самых дешевых трансформаторов (производство Италия) стоит 3 199 рублей (ток – до 150 А). Часто ищут в магазинах ТМО для прогрева товарного бетона. Нужно знать, что он сам по себе в продажу не поступает. Правильное название – ТМТО-80, и этот трансформатор входит в состав станции КТПТО-80. Она выпускается в нескольких модификациях.

Виды нагревательных проводов и кабелей

Чаще всего для электроподогрева бетона применяются провода ПНСВ. Это объясняется его относительно невысокой стоимостью и простым монтажом. Ниже представлен внешний вид термопровода, его конструктивные особенности и расшифровка маркировки.

Внешний вид провода ПНСВ (А), расшифровка маркировки (В) и конструкция (С)

В качестве альтернативы может применяться аналог – ПНСП, основное отличие которого заключается в изоляции, она выполнена из полипропилена, что позволяет незначительно повысить максимальную мощность тепловыделения.

Таблица основных параметров проводов ПНСВ и ПНСП

Обратим внимание, что провода данного типа могут использоваться в качестве напольных обогревателей, которые работают по принципу теплого пола. Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины

Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора

Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины. Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора.

Подробно о том, как производится монтаж ПНСВ, а также описание связанных с этим процедур (расчет длины проводов, схема укладки, составление технологической карты и т.д.) будет приведено в другом разделе.

Сушка активной части трансформатора в камере без вакуума

При этом способе сушки активную часть трансформатора помещают в хорошо утепленную камеру (рисунок 1), которая выполняется из деревянных рам и щитов, обшитых фанерными листами с воздушной прослойкой. Изнутри камера обшивается листовым асбестом и поверх него – листами кровельной стали. Стыки между щитами утепляются асбестом. Можно применить и другую конструкцию камеры. Расстояние между стенками камеры и активной частью трансформатора должно быть не менее 180 – 200 мм. Вверху камеры для удаления паров, выделяющихся при сушке, выполняется вытяжное отверстие. Нагрев активной части чаще всего производится при помощи воздуходувок. Можно применить также электропечи или змеевики с паром.

Рисунок 1. Сушка трансформатора в камере при помощи воздуходувки1 – вентилятор; 2 – нагреватель; 3 – искроуловитель; 4 – утепленная камера; 5 – регулировочный шибер; 6 – термометры; 7 – термопары в обмотке

Для ускорения сушки желательно применить две воздуходувки, подавая от них горячий воздух в два отверстия, расположенные в нижней части камеры, по ее диагонали. При одной воздуходувке для равномерности сушки воздух от нее следует также подавать в два отверстия по диагонали камеры. На всасывающем патрубке воздуходувки устанавливается матерчатый фильтр, а на напорном – искроуловитель (металлическая сетка). Струя горячего воздуха не должна направляться на обмотку или ярмовую изоляцию.

Количество воздуха Q_в, м3, подаваемого в камеру для сушки за 1 минуту, должно быть в 1,5 раза больше объема камеры Q_кам.

Мощность электропечей воздуходувки, кВт, должна быть равной:

P = 0,07 × Q_в × G_р × (t₂ – t₁) ,

где G_р – удельная теплоемкость воздуха, принимаемая равной 0,273 кал/кг×град; t₁ – температура окружающего воздуха, °С; t₂ – температура входящего в камеру воздуха, °С.

Пример. Объем камеры 2 × 3 × 2 м = 12 м3, t₁ = 20 °С, t₂ = 100 °С. Определить мощность воздуходувки.

Объем воздуха подаваемого в камеру:

Q_в = 1,5 × Q_кам = 1,5 × 12 = 18 м3.

Мощность воздуходувки

P = 0,07 × 18 × 0,273 × (100 – 20) = 18,7 кВт.

Температура входящего воздуха и температура в камере не должна быть выше 105 °С. Температура выходящего воздуха не должна быть ниже 80 – 90 °С. При более низкой температуре выходящего воздуха следует более тщательно утеплить камеру.

При повышении температуры изоляции активной части трансформатора выше 105 °С следует снизить температуру входящего воздуха, увеличивая открытие шибера воздуходувки, а если он открыт полностью, периодически отключая ее.

Для трансформаторов напряжением 35 кВ и выше после нагрева активной части до установившейся температуры на обмотке (105 °С) целесообразно для ускорения сушки быстро снизить температуру внешних слоев изоляции отключением электропечей воздуходувки и подачей холодного воздуха (применить так называемую термодиффузию). При быстром охлаждении камеры внутренние слои изоляции не успевают сильно остыть и их температура будет выше температуры внешних слоев. Таким образом, понижение температуры по слоям будет совпадать с направлением удаления влаги, что значительно ускорит процесс сушки. Температуру внутренних слоев можно приблизительно считать равной температуре магнитопровода. Температурный перепад между наружными и внутренними слоями изоляции должен быть не менее 15 – 20 °С и продолжаться в течение 15 – 25 часов. Рекомендуется снижать температуру на наружных слоях изоляции до 50 – 40 °С и на магнитопроводе до 70 – 65 °С. После окончания цикла термодиффузии активная часть прогревается до прежней температуры и производится сравнение значений сопротивления изоляции до и после термодиффузии. В зависимости от полученных результатов принимается решение о применении повторного цикла термодиффузии или об окончании сушки.

После сушки производится ревизия активной части (прессовка обмоток, затяжка креплений и прочее), которая затем опускается в бак и заливается маслом.