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硅碳棒采用綠色高純度碳化硅為主要原料，經(jīng)過加工制坯，高溫硅化再結(jié)晶而成，是一種棒狀非金屬高溫電加熱元件，國內(nèi)企業(yè)采用的都是大同小異的配方與制作工藝，使用溫度一直不能突破1520度。該元件與傳統(tǒng)電熱絲等金屬元件相比，具有使用溫度高，抗氧化，耐腐蝕，壽命長(zhǎng)，變形小，型號(hào)多，易安裝，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于磁性材料，粉末冶金，陶瓷，玻璃，冶金，模具等多種高溫制造領(lǐng)域。由于環(huán)保要求，目前新工藝硅碳棒采用全新的熱冷端部生產(chǎn)工藝，具有優(yōu)良的熱冷端電阻比，避免了以前老工藝生產(chǎn)的硅碳棒因?yàn)槔涠擞须娮枭郎貢r(shí)冷端發(fā)熱溫度過高對(duì)爐體造成的損害。
硅碳棒分為：粗端部棒，等直徑棒，槍型棒，U型棒，五節(jié)棒（一支直棒有兩個(gè)發(fā)熱部），三相棒，直角棒，雙直角棒（兩個(gè)直角），雙螺紋棒，單螺紋棒等幾大種類上千種規(guī)格。
正確選用表面負(fù)荷是合理使用硅碳棒，達(dá)到最優(yōu)使用的目的，下圖是硅碳棒在表面為額定使用溫度時(shí)，不同爐溫下棒體所允許的最大表面負(fù)荷參考值：
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棒體表面溫度℃ |
爐膛溫度℃ |
允許最大負(fù)荷W/cm3 |
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1450 |
1000 |
31 |
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1450 |
1100 |
24 |
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1450 |
1200 |
21 |
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1450 |
1250 |
18 |
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1450 |
1300 |
14 |
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1450 |
1350 |
10 |
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1450 |
1400 |
6 |
硅碳棒規(guī)格的選擇要注意滿足爐子結(jié)構(gòu)尺寸，爐用功率和爐膛溫度及溫場(chǎng)分布等要求，用時(shí)注意外部連接和功率調(diào)節(jié)。需要支數(shù)可以用下列公式計(jì)算：規(guī)格確定后，每支棒功率數(shù)為：
P1=F*W（瓦），F(xiàn)-棒發(fā)熱表面積（CM2），W-爐溫下發(fā)熱部允許的負(fù)荷（W/cm2）
需要支數(shù)：N=P/P1*1000，P-爐用功率（千瓦）
串聯(lián)支數(shù)：n=U/u,U-串聯(lián)支路端電壓（伏），u-每支棒承受的電壓（伏）
每支棒的承受電壓：u=√P.R，R-單支棒的電阻值。
供電設(shè)備最好選用調(diào)壓范圍較大可平穩(wěn)連續(xù)調(diào)壓的設(shè)備，如磁性調(diào)壓器，可控硅直流調(diào)壓器等，如果選取有級(jí)調(diào)壓變壓器，也應(yīng)選擇調(diào)壓級(jí)差小，調(diào)壓檔數(shù)多的變壓器。
硅碳棒的連接方式可串聯(lián)可并聯(lián)，以并聯(lián)使用為優(yōu)。串聯(lián)使用時(shí)，支路串聯(lián)數(shù)不宜多于三支，常用連接方式及計(jì)算公式列于下表：
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接線方式 |
元件支數(shù) |
電阻（Ω） |
電流（A） |
電壓（V） |
功率（W） |
備注 |
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單相連接 |
串聯(lián) |
n |
R=nr |
I=U/R=U/nr |
U=nIr |
P=U/r=nI2r |
r為每支元件電阻 值 |
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單相連接 |
并聯(lián) |
m |
R=r/m |
I=U/R=mU/nr |
U=Ir/m |
P=mU2/r=I2 r/m |
Ur為每支元件電壓
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單相連接 |
串-并 |
nm |
R=nr/m |
I=mU/nr |
U=nUr=IR |
P=mU2/r=I2 nr/m |
I為電流
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單相連接 |
并-串 |
mn |
R=nr/m |
I=mU/nr |
U=nUr=IR |
P=mU2/nr=I2 nr/m |
R為總電阻 |
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三相連接 |
星型 |
3 |
R1=r |
I1=I=Ur |
U1=U√3 |
P=3I2r=3U2r |
P為總功率 |
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三相連接 |
角型 |
6 |
R1=r |
I1=√3I=√3Ur |
U1=U |
P=I2Lr=3U2/r |
n為串聯(lián)元件支數(shù)或并聯(lián)支數(shù) |
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三相連接 |
串-星 |
3 |
R1=2r |
I1=l=U/2r |
U1=U/√3 |
P=6I2Lr=3U2r |
m為并聯(lián)支數(shù)或并聯(lián)的支路數(shù) |
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三相連接 |
并-星 |
6 |
R1=r/2 |
I1=I=2u2r |
U1=U√3 |
P=3I2r/2=6U2/n |
I1為相電流 |
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三相連接 |
串-角 |
6 |
R1=2r |
I1=√3I=√3U/2r
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U1=U |
P=2I2Lr=3U2/2r |
U為線電壓 |
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三相連接 |
并-角 |
6 |
R1=r/2 |
I1=√3I=2√3U/r |
U1=U |
P=I2Lr/2=6U2/r |
表內(nèi)公式必須為每支元件阻值近似相等時(shí)方成立 |
在實(shí)際使用中，工業(yè)高溫窯爐通常采用的是三相電源，配有三相調(diào)壓設(shè)備。硅碳棒的連接方法以三支棒為例：每支棒的電阻為R（Ω），電壓為U（V）,Y型連接時(shí)，總電阻R=R,總功率P（KW）=（UxU）÷（1000xR）。當(dāng)三角法連接時(shí)，總電阻R=R/3，總功率P（KW）=（3xUxU）÷（1000xR）。設(shè)計(jì)爐子時(shí)要根據(jù)總功率，硅碳棒的表面負(fù)荷和發(fā)熱面積來選擇元件的型號(hào)。使用中會(huì)采用多支硅碳棒并聯(lián)串聯(lián)結(jié)合組成一組，初期采用Y型連接，中后期由于電阻變大，功率下降，爐溫升的慢甚至升不到額定溫度，這時(shí)更換為三角型連接，這是因?yàn)閷?duì)于同一規(guī)格的硅碳棒來說，它的總功率是與連接方式是有關(guān)系的，三角連接法總要比星型連接的功率要大。由于元件阻值會(huì)隨著使用時(shí)間而逐漸變大，所以輸出電壓要有調(diào)壓的空間，這樣才能出到足夠的加熱功率，保證爐子溫度正常。新棒剛使用時(shí)電壓要低一些，這樣對(duì)棒的使用壽命是有好處的。硅碳棒在交流電與直流電下均可使用，所以不存在交流電硅碳棒與直流電硅碳棒之說。
硅碳棒的連接帶參數(shù)：
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元件直徑（mm） |
連接帶寬度
（mm）
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工作長(zhǎng)度（mm） |
接線孔直徑
（mm）
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最大電流（A） |
連接帶材質(zhì) |
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14 |
15 |
150 |
7 |
25 |
鋁箔 |
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16 |
15 |
140 |
7 |
50 |
鋁編 |
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18
20
|
20 |
130 |
7 |
60 |
鋁編 |
|
25 |
25 |
160 |
11 |
70 |
鋁編 |
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30
35
|
30 |
160 |
11 |
180 |
鋁編或鋁箔 |
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40
45
54
|
30 |
140 |
11 |
240 |
鋁編或鋁箔
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