Расчет нихромовой спирали. Готовы для Вас изготовить нихромовую спираль. Нихромовые спиралиРасчет нихромовой спирали. Готовы для Вас изготовить нихромовую спираль
Как рассчитать спираль из нихрома
При навивке спирали из нихрома для нагревательных элементов, операцию зачастую выполняют методом проб и ошибок, а затем подают напряжение на спираль и по нагреву нихромовой проволоки, нити подбирают требуемое количество витков. Обычно такая процедура занимает много времени, а нихром теряет свои характеристики при множественных перегибах, что приводит к быстрому прогоранию в местах деформации. В худшем случае из делового нихрома получается нихромовый лом. Чтобы правильно рассчитать нихромовую спираль (напряжение сети 220 В), предлагаем воспользоваться данными приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома = (Ом · мм2 / м) С ее помощью можно точно определить длину намотки виток к витку. В зависимости от Ø нихромовой проволоки и Ø стержня, на который наматывается нихромовая спираль. Пересчитать длину спирали из нихрома на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию.
Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня
Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 380 В из проволоки Ø 0,3 мм, стержень для намотки Ø 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение: 220 В - 22 см 380 В - Х см тогда: X = 380 · 22 / 220 = 38 см Намотав нихромовую спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице.
Расчет электронагревательных элементов из нихромовой проволоки
Длину нихромовой проволоки для изготовления спирали определяют исходя из необходимой мощности. Пример: Определить длину проволоки из нихрома для нагревательного элемента плитки мощностью P = 600 Вт при Uсети=220 В. Решение: 1) I = P/U = 600/220 = 2,72 A 2) R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом 3) По этим данным (см. таблицу 1) выбираем d=0,45; S=0,159 тогда длина нихрома l = SR / ρ = 0,159·81 /1,1 = 11,6 м где l - длина проволоки (м) S - сечение проволоки (мм2) R - сопротивление проволоки (Ом) ρ - удельное сопротивление (для нихрома ρ=1.0÷1.2 Ом·мм2/м)
Наша Компания ПАРТАЛ готова изготовить нихромовую спираль по ТУ и эскизам заказчика
Купить нихромовую спираль в компании ПАРТАЛ выгодно
Нихром для спирали высокого качества только российского производства. Строгое соответствие по качеству и марке
partalstalina.ru Изготавливаем спирали электрические из НИХРОМА по ТУ и эскизам заказчика
Нихромовая спираль
Каждый знает, что такое нихромовая спираль. Это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения. Эта проволока изготавливается из нихрома – прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром. «Классический» состав этого сплава – 80% никеля, 20% хрома. Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов – «нихром».
Самые известные марки нихрома – Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72—73 % никеля и 20—23 % хрома. Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки. Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17—29 % против 1,5 у Х20Н80.
На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре. Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С
Применение нихромовой проволоки
Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава. Нихромовая спираль применяется в двух качествах – как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем. Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н.
Примеры применений:
Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности. Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Н80ХЮД-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры. Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.
Как навить спираль из нихрома
Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.
Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.
Учет температуры
Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 °С. Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя. При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного. Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.
На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали. Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение. Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются. Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длиныОпределившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления. Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U. Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.
Обозначения здесь общепринятые:
Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов.
Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки. Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ.
Здесь:
Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве. В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d. Навивка спиралиТеперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)). Расчет закончен.
Практичное решение
На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя. Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.
Для этого стоит обратиться в компанию «ПАРТАЛ», которая с 1995 года является крупным поставщиком прецизионных сплавов, в том числе проволоки нихромовой, ленты и спиралей для нагревателей.
Наша компания способна полностью снять вопрос о том, где купить нихромовую спираль, поскольку мы готовы изготовить ее на заказ по эскизам и техническим условиям заказчика. partalstalina.ru Изготовим нихромовые нагревательные спирали по (ТУ) и эскизам заказчика
Нихромовая проволока для навивки спирали должна обладать высокой гибкостью, жаропрочностью, стойкостью к окислению и высоким электрическим сопротивлением. Для заводского или самодельного изготовления нагревательных спиралей подходит не каждый сплав - лучше всего выбрать проволоку Х20Н80, или Х15Н60.
Навивка электрической спирали своими руками
Для многих самодельных и заводских устройств и приборов намотать спираль собственноручно представляется единственно правильным решением. Но для этого необходимо выполнить ряд предварительных операций. Самая важная из них - расчет электрического сопротивления нихромовой проволоки.
Для расчета используется формула R = ρ · L / S
Значение символов:
Но, чтобы не считать самому, удобно использовать данные по готовому сопротивлению нихромовой проволоки заданной длины. При помощи данных расчет нихромовой спирали легко найти требуемую длину проволоки в зависимости от заданного диаметра.
Предлагаем купить нихромовую спираль или заказать с необходимыми параметрами в компании ПАРТАЛ, доставка по всей территории России.
Как навить спираль из нихрома
Навивка спирали - операция технологически несложная. Ее можно выполнить полностью вручную или использовать механическое приспособление - вращающийся вал требуемого диаметра с ручкой или насаженный на редуктор электродвигателя. Гибкость нихромовой проволоки и способность хранить форму позволяет наматывать ее на металлический стержень в холодном состоянии. Рассчитав длину проволоки, отрезают необходимое количество и плотно, виток к витку навивают на стержень, оставив два прямых конца для подключения к клеммам. Растянуть готовую спираль по требуемой длине пазов в керамическом основании не составит труда.
Где купить нихромовую проволоку
В каталоге компании ПАРТАЛ, наряду с широким ассортиментом специальных сплавов с высоким электрическим сопротивлением, можно выбрать нихромовую проволоку требуемой марки для изготовления нагревательных элементов. Также можно заказать стандартные и нестандартные нихромовые спирали для тандыра, обогревателей, дистилляторов, технологического, отопительного, термического оборудования промышленных предприятий.
partalstalina.ru Где взять нихромовую проволоку и как рассчитать сопротивление?Вы молодой и амбициозный вейпер. У вас появилась электронная сигарета, которая позволяет вам устанавливать собственные намотки и парить на них. Вы научились мотать очень классные койлы, но вот незадача. Когда вы захотели сделать нихромовую спиральку, если ваш термоконтроль на нихроме работает прекрасно, вас может ввести в заблуждение ценовой вопрос на этот материал. И если вы не хотите тратить кучу денег на эту проволочку, то возникает вопрос – где взять нихромовую проволоку, чтобы не покупать ее в магазине? Попробуем помочь всем начинающим вейперам в этом нелегком деле. Почему именно нихромЧаще всего перед создателями койлов возникает вопрос, что лучше для намотки кантал или нихром? Оба этих материала широко используются для изготовления намоток. Но когда речь зашла о том, какая лучше, мнения профи на этот счет разделились. У каждого есть и плюсы, есть и минусы. Если собрать объективную информацию, то мы получим следующее:
Так как же выбрать, кто из них будет лучше? Выбор между нихромом и канталом Как и касаемо всего, что относится к электронным сигаретам, лучшего не существует. Разнообразные характеристики хорошо подходят для одних целей и совершенно непригодны для других. С проволокой та же история. Рассмотрим характеристики нихрома:
Очевидны преимущества нихрома перед канталом, а значит, самое время задаться вопросом, где найти такую проволоку. В поисках нихромаСамо собой, что нихромовую нить можно купить в магазинах, где продаются разнообразные принадлежности для парения. Само собой разумеется, что метр такой проволоки может обойтись достаточно дорого. А если вы только начинаете карьеру создателя койлов, то вам нужен будет не 1 м заготовки. Если такой способ вам не по карману, то можно попробовать поискать нихромовую нить на радиорынках. На просторах нашей родины таковые еще существуют, но совершенно не факт, что вам удастся ее там найти. Но, все тот же радиорынок нам может помочь с этим вопросом, только нужно знать, где искать Выходом из ситуации может послужить паяльник, который вам удастся найти на радиорынке, или может быть нерабочее устройство вы обнаружите в кладовке или в гараже. Если вам так и не удалось найти паяльник, то его можно купить. Есть некая сеть магазинов, которая называется Фикс Прайс. Там все товары продаются по фиксированной цене. И паяльник высочайшего китайского качества вам обойдется всего за 1 доллар США. Дальше производим следующие манипуляции:
В нашем случае 10 витков занимают 1 миллиметр, что говорит нам о том, что сечение нашей нити 0.1 мм. Нихромовая проволока, которую вы сможете извлечь из паяльника в домашних условиях, для использования ее в дальнейшем в намотке койла для электронных сигарет, имеет определенные размеры. Намотка из паяльника, которую нам удалось достать таким образом, стоит очень дешево, как мы узнали. Купить таких дешевых паяльников можно сколько угодно, но, как мы узнали опытным путем, спираль из нихрома в таких приборах иногда отличается по длине. Разборка бытового паяльника, чтобы получить нихром – рабочая схема. Но что делать если паяльника не нашлось? Подобную спираль можно найти в старом фене. Фены разных моделей содержат нихромовые спирали разного диаметра, но этот материал там однозначно есть. Следующее место, где можно достать нихром – это обогреватель, который построен по принципу вентилятора, правда этот способ будет немного дороже. И самым труднодоступным способом достать этот металл будет извлечение его из электрической плиты с открытой спиралью. Не все так сложно, как казалось Вы наматывали свой койл, и тут вас посетила мысль – а кто вам сказал, что металл, который вы достали, это вообще нихром? Как отличить его от других металлов и как определить, он ли это? Есть один простой и надежный способ. Вам нужно будет взять обычный магнит и проверить с его помощью вашу проволоку. Для сравнения, кантал моментально притянется к магниту, а металлу, который вы искали, на магнитное поле будет абсолютно все равно. Удачных вам экспериментов. А в комментариях мы бы попросили вас поделиться личным опытом. Как и где вы доставали свою нихромовую проволоку? sigaretishe.ru
electric-220.ru Паяльник электрический – устройство и ремонт своими рукамиЭлектрический паяльник – это ручной инструмент, предназначенный для скрепления между собой деталей посредством мягких припоев, путем разогрева припоя до жидкого состояния и заполнения ним зазора между спаиваемыми деталями.  Электрическая схема паяльникаКак видите на чертеже электрическая схема паяльника очень простая, и состоит всего из трех элементов: вилки, гибкого электропровода и нихромовой спирали.  Как видно из схемы, в паяльнике отсутствует возможность регулировки температуры нагрева жала. И даже, если мощность паяльника выбрана правильно, то все равно не факт, что температура жала будет требуемой для пайки, так как длина жала со временем уменьшается за счет постоянной его заправки, припои тоже имеют разные температуры плавления. Поэтому для поддержания оптимальной температуры жала паяльника приходится подключать его через тиристорные регуляторы мощности с ручной регулировкой и автоматическим поддержанием заданной температуры жала паяльника. Устройство паяльникаПаяльник представляет собой стержень из красной меди, который нагревается спиралью из нихрома до температуры плавления припоя. Стержень паяльника делается из меди благодаря высокой ее теплопроводности. Ведь при пайке нужно быстро передать жалу паяльника от нагревательного элемента тепло. Конец стержня имеет клиновидную форму, является рабочей частью паяльника и называется жалом. Стержень вставляется в стальную трубку, обернутую слюдой или стеклотканью. На слюду намотана нихромовая проволока, которая служит нагревательным элементом.
Поверх нихрома намотан слой слюды или асбеста, служащий для снижения потерь тепла и электрической изоляции спирали из нихрома от металлического корпуса паяльника.  Концы нихромовой спирали соединены с медными проводниками электрического шнура с вилкой на конце. Для обеспечения надежности этого соединения концы нихромовой спирали согнуты и сложены вдвое, что снижает нагрев в месте соединения с медным проводом. В дополнение соединение обжато металлической пластинкой, лучше всего обжим делать из алюминиевой пластины, которая имеет высокую теплопроводность и будет эффективнее отводить тепло от места соединения. Для электрической изоляции на место соединения надевают трубки из термостойкого изоляционного материала, стеклоткани или слюды.  Медный стержень и нихромовая спираль закрывается металлическим корпусом, состоящим из двух половинок или сплошной трубки, как на фотографии. Корпус паяльника на трубке фиксируется накидными колечками. На трубку, для защиты руки человека от ожога, насаживается ручка из плохо провидящего тепло материала, дерева или термостойкой пластмассы.  При вставлении вилки паяльника в розетку электрический ток поступает на нихромовый нагревательный элемент, который нагревается и передает тепло медному стержню. Паяльник готов к пайке. Маломощные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, микросхемы и тонкие провода паяют паяльником мощностью 12 Вт. Паяльники 40 и 60 Вт служат для пайки мощных и крупногабаритных радиодеталей, толстых проводов и небольших деталей. Для пайки крупных деталей, например, теплообменников газовой колонки, потребуется уже паяльник мощностью сто и более Вт. Напряжение питания паяльниковЭлектрические паяльники выпускаются рассчитанные на напряжение питающей сети 12, 24, 36, 42 и 220 В, и этому есть свои причины. Главной, является безопасность человека, второй – напряжение сети в месте выполнена паяльных работ. В производстве, где все оборудование заземлено и имеется высокая влажность, разрешено использовать паяльники напряжением не более 36 В, при этом корпус паяльника должен быть обязательно заземлен. Бортовая сеть у мотоцикла имеет напряжение постоянного тока 6 В, легкового автомобиля – 12 В, грузового – 24 В. В авиации используют сеть частотой 400 Гц и напряжением 27 В. Есть и конструктивные ограничения, например, паяльник мощностью 12 Вт сложно сделать на питающее напряжение 220 В, так как спираль потребуется мотать из очень тонкого провода и поэтому намотать много слоев, паяльник получится большим, не удобным для мелкой работы. Так как обмотка паяльника намотана из нихромовой проволоки, то питать его можно как переменным, так и постоянным напряжением. Главное чтобы напряжение питания соответствовало напряжению, на которое рассчитан паяльник. Мощность нагрева паяльниковМощностью электрические паяльники бывают 12, 20, 40, 60, 100 Вт и больше. И это тоже не случайно. Для того, чтобы припой при пайке хорошо растекался по поверхностям спаиваемый деталей, их нужно прогреть до температуры чуть большей, чем температура плавления припоя. При контакте с деталью тепло передается от жала к детали и температура жала падает. Если диаметр жала паяльника не достаточный или мощность нагревательного элемента мала, то отдав тепло, жало не сможет нагреться до заданной температуры, и паять будет невозможно. В лучшем случае получится рыхлая и не прочная пайка. Более мощным паяльником можно паять маленькие детали, но возникает проблема недоступности к месту пайки. Как, например, запаять в печатную плату микросхему с шагом ножек 1,25 мм жалом паяльника размером в 5 мм? Правда есть выход, на такое жало навивают несколько витков медного провода диаметром 1мм и концом уже этого провода паяют. Но громоздкость паяльника делают работу практически не выполнимой. Есть и еще одно ограничение. При большой мощности, паяльник быстро прогреет элемент, а многие радиодетали не допускают нагрева выше 70˚С и по этому, допустимое время их пайки составляет не более 3 секунд. Это диоды, транзисторы, микросхемы. Расчет и ремонт нагревательной обмотки паяльникаПри ремонте или при самостоятельном изготовлении электрического паяльника или любого другого нагревательного прибора приходится мотать нагревательную обмотку из нихромовой проволоки. Исходными данными для расчета и выбора проволоки является сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора, которое определяется исходя из его мощности и напряжения питания. Рассчитать, какое должно быть сопротивление обмотки паяльника или нагревательного прибора можно с помощью таблицы. Зная напряжение питания и измеряв сопротивление любого нагревательного электроприбора, например паяльника, электрочайника, электрического обогревателя или электрического утюга, можно узнать потребляемую этим бытовым электроприбором мощность. Например, сопротивление электрочайника мощностью 1,5 кВт будет равно 32,2 Ом. Рассмотрим на примере как пользоваться таблицей. Допустим, требуется перемотать паяльник мощностью 60 Вт рассчитанный на напряжение питания 220 В. По самой левой колонке таблицы выбираете 60 Вт. По верхней горизонтальной строке выбираете 220 В. В результате расчета получается, что сопротивление обмотки паяльника, не зависимо от материала обмотки, должно быть равно 806 Ом. Если Вам понадобилось сделать из паяльника мощностью 60 Вт, рассчитанного на напряжение 220 В, паяльник, для питания от сети 36 В, то сопротивление новой обмотки должно будет уже равно 22 Ом. Вы можете самостоятельно рассчитать сопротивление обмотки любого электронагревательного прибора с помощью онлайн калькулятора. После определения требуемой величины сопротивления обмотки паяльника из ниже приведенной таблицы выбирается подходящий, исходя из геометрических размеров обмотки, диаметр нихромовой проволоки. Нихромовая проволока представляет собой хромоникелевый сплав, который выдерживает температуру нагрева до 1000˚С и маркируется Х20Н80. Это означает, что в сплаве содержится 20% хрома и 80% никеля. Для намотки спирали паяльника имеющей сопротивление 806 Ом из примера выше, понадобится 5,75 метров нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм (нужно поделить 806 на 140), или 25,4 м проволоки диаметром 0,2 мм, и так далее. Замечу, что при нагреве на каждых на 100° сопротивление нихрома увеличивается на 2%. Поэтому сопротивление спирали 806 Ом из выше приведенного примера при нагреве до 320˚С увеличится до 854 Ом, что практически не повлияет на работу паяльника. При намотке спирали паяльника витки укладываются вплотную друг к другу. При нагревании докрасна поверхность нихромовой проволоки окисляется и образует изолирующую поверхность. Если вся длина проволоки не вмещается на гильзе в один слой, то намотанный слой покрывается слюдой и мотается второй. Для электрической и тепловой изоляции обмотки нагревательного элемента лучшими материалами является слюда, стекловолоконная ткань и асбест. Асбест обладает интересным свойством, его можно размочить водой и он делается мягким, позволяет придавать ему любую форму, а после высыхания обладает достаточной механической прочностью. При изолировании обмотки паяльника мокрым асбестом надо учесть, что мокрый асбест хорошо проводит эклектический ток и включать паяльник в электросеть можно будет только после полного высыхания асбеста. ydoma.info Расчет нагревателей электрической печиНа данной странице мы рассмотрим справочную информацию о материалах, которые применяют для изготовления электрических нагревателей, а также наведем примеры расчета нихромовых нагревателей электрических печей. Материалы для нагревателейНагреватели это наиболее важный элемент печи, и они должны соответствовать многим требованиям.
Лучше всего для производства электрических нагревателей для электропечей подходят нихром и фехраль, которые имеют высокое электрическое сопротивление. Более подробно о марках и их свойствах можно посмотреть ГОСТ 10994-74. Марки нихрома подходящие для изготовления нагревателей: Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60, Х15Н60-Н. Марки фехрали подходящие для изготовления нагревателей: Х23Ю5, Х23Ю5Т, Х15Ю5, Х27Ю5Т. Также железохромоникелевые сплавы: Х27Н70ЮЗ, Х15Н60Ю3. Все эти сплавы обладают теми характеристиками, о которых писалось выше. Например, высокая жаростойкость обеспечивается благодаря образовывавшейся пленке на поверхности из окиси хрома. Сравним нихром и фехраль Достоинства нихрома:
Достоинства фехрали:
Недостатки нихрома:
Недостатки фехрали:
Также есть сплавы Х27Н70ЮЗ и Х15Н60Ю3 которые содержат 3% алюминия. Этот элемент позволяет улучшить жаростойкость сплавов. Данные сплавы не воздействуют с окисями железа, и с шамотом. Они нехрупкие, прочны и хорошо обрабатываются. Максимальная рабочая температура составляет 1200 °С. Также нагреватели изготавливают и с тугоплавких металлов, или неметаллов (уголь, дисилицид молибдена, графит, карборунд). Дисилицид молибдена и карборунд применяют для нагревателей в высокотемпературных печах. Графитовые и угольные нагреватели используют в печах с защитной атмосферой. Тугоплавкие металлы, которые часто используют это тантал, молибден, ниобий, вольфрам. В печах з защитной атмосферой, а также высокотемпературных вакуумных печах применяют вольфрам и молибден. Нагреватели из молибдена используют в вакууме до 1700 °С и в защитной атмосфере при температуре до 2200 °С. Данная особенность в том, что молибден начинает испарятся при температуре 1700 °С (вакуум). Нагреватели из вольфрама способны работать при тем. до 3000 °С. Весьма редко для производства нагревателей используют ниобий и тантал. Расчет нагревателей для электрических печейПри расчете нагревателей для электрических печей учитываются такие исходные данные:
Важно: При отсутствие данных о мощности печи, то ее рассчитывают по эмпирическому правилу. Нужно знать: длину и диаметр проволоки, или длину и площадь сечения ленты, нагревателя. Мы рассмотрим один из самых популярных сплавов для производства нагревателей это нихром Х20Н80. Простой расчет длины и диаметра проволоки нагревателя для определенной мощности печи. С одной небольшой особенностью. Пример. Нихромовая проволока Х20Н80. Исходные данные:
Такие значения мы получили, потому, что проволока выбирается такая, которая имеет допустимую силу тока. Которая в свою очередь меньше, чем расчетная сила тока. То есть мы выбираем проволоку из нихрома с ближайшим больший значением допустимой силы тока. Табл. 1 Примечание: При условии, что нихромовый нагреватель будет находится внутри нагревательной жидкости, то допустимую силу тока увеличивают в на 10-50%. Если нагреватель находится в закрытом расположении, то допустимая сила тока уменьшается в на 20% для толстой проволоки, и на 50% для тонкой проволоки.
R — электрическое сопротивление, Ом, p — удельное электрическое сопротивление материала, Ом • мм2 / м, l – длина нагревателя, м, S — площадь поперечного сечения, мм2. Исходя из формулы выше, мы получаем, что длина нагревателя рассчитывается так: В примере использовался диаметр проволоки d = 0,55 мм. Номинальное значение удельного электрического сопротивления проволоки Х20Н80 взято из таблички 2, в соответствии с ГОСТом 12766.1-90 и имеет значение ρ = 1,1 Ом•мм2/м. Итог расчетов показал, что при условиях: мощность устройства P = 1.5 кВт = 1500 Вт; температура нагревателя 900 °C; U = 220 В. необходима нихромовая проволока долиной: 6,91 м., и диаметром — 0,55 мм. Таблица 2 Подробный расчет длины, а также диаметра нихромовой проволоки для нагревателей определенной печи.Здесь представлен сложный расчет, который учитывает: дополнительные параметры нагревателей, различные варианты их подключения к трехфазной сети. Расчет проводится по внутреннему объему печи.
Для примера возьмем:
Объем получится:
В нашем примере, удельная мощность печи будет — 100 Вт/л. Исходя из этого мощность нихромового нагревателя должна быть: Важно! Нагреватели мощностью 5-10 кВт изготавливают однофазными. При мощности выше 10 кВт, нагреватели изготавливают трехфазными.
P — мощность нагревателя из нихрома, U — напряжение. Сопротивление нагревателя считают по формуле: Если нагреватель подключают к одной фазе то U = 220 В, если к трехфазной то U = 220 В будет между нулем и любой другой фазой, или U = 380 В будет между двумя фазами. Далее мы рассчитаем два подключения – однофазное, и трехфазное. Однофазный ток (бытовая сеть)– сила тока на проволоке нагревателя. — сопротивление нагревателя печи. Трехфазный ток (промышленная сеть)При трехфазном подключении нагрузка идет на три фазы равномерно, то есть 6 разделить на 3 и получится 2 кВт на каждую фазу. Из этого следует, что нам нужно 3 нагревателя по 2 кВт каждый. Есть два способа подключения сразу трех нагревателей. “ТРЕУГОЛЬНИК” и “ЗВЕЗДА”. Подключении “ЗВЕЗДА” подразумевает подключение каждого нагревателя между нулем и своей фазой (рис. 2). В таком случае напряжение U = 220 В. Сила тока: Сопротивление: Рис. 1 Подключение «ЗВЕЗДА» в трехфазной сети Подключении “ТРЕУГОЛЬНИК” подразумевает расположение нагревателя между двумя фазами (рис. 3). Из этого следует, что напряжение U = 380 В. Сила тока: Сопротивление: Рис. 2 Подключение «ТРЕУГОЛЬНИК» в трехфазной сети
Также необходимо проанализировать удельную поверхностную мощность проволоки (мощность, которая выделяется с 1 см2 площади поверхности). Данная мощность зависит от конструкции самого нагревателя, и температуры нагреваемого материала. Пример При однофазном подключении, для 60 л. печи сопротивление: R = 8,06 Ом. Берем проволоку Х20Н80 диаметром d=1 мм. Чтобы получить наше сопротивление, нужно рассчитать длину: ρ — номинальное значение электрического сопротивления проволоки длиной 1 метр согласно ГОСТ 12766.1-90, (Ом/м). Нужный отрезок нихромовой проволоки будет иметь массу: μ — масса 1 метра нихромовой проволоки. Площадь поверхности проволоки длиной l=5,7 метра, рассчитывается по формуле: l – длина в сантиметрах. d – диаметр в сантиметрах. По расчетам мы получили, что площадь поверхности проволоки — 179 см2 выделяет 6 кВт. Таким образом, 1 см2 площади проволоки выделяет мощность: β — поверхностная мощность нагревательной проволоки. В данном примере мы получили слишком большую поверхностную мощность проволоки, из-за чего нагреватель просто расплавится при нагреве его до такой температуры, которая нужна для получения поверхностной мощности. Такая температура будет определенно выше температуры плавления нихрома. Это пример расчета показывает неправильный выбор диаметра нагревательной проволоки для изготовления нагревателя. Каждый материал имеет свое допустимое значение поверхностной мощности в зависимости от температуры. Значение берутся из таблиц. Высокотемпературные печи (700 – 800 °С) имеют допустимую поверхностную мощность, (Вт/м2), которая рассчитывается по формуле: βэф – поверхностная мощность в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды, (Вт / м2). Табл. 3 α – коэффициент эффективности излучения. Табл. 4 Низкотемпературная печь (200 – 300 °С), имеет допустимую поверхностную мощность (4 — 6)×104 Вт/м2. Предложим, что температура нашего нагревателя 1000 °С, и нам нужно нагреть условную заготовку до 700 °С. Тогда из табл. 3 берется α = 0,2, βэф = 8,05 Вт/см2, и рассчитываем:
Диаметр определяется по формуле: d — диаметр, м; U — напряжение на концах нагревателя, В; P — мощность, Вт; βдоп — допустимая поверхностная мощность, Вт/м2. ρt — удельное сопротивление материала при определенной температуре, Ом•м; ρ20 — удельное электрическое сопротивление материала при температуре 20 °С, Ом•м. k — Поправочный коэффициент, который применяет для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры. Длина нихромовой проволоки определяется так: l — длина, м. Удельное электрическое сопротивление Х20Н80 – Однофазный ток (бытовая сеть) Смотря на предыдущие расчеты стало ясно, что для печи 60 литров, подключенной к однофазной сети: U = 220 В, P = 6000 Вт, допустимая поверхностная мощность βдоп = 1,6 × 104Вт/м2. Подставив эти цифры в формулу мы получим толщину проволоки. Данная толщина округляется до наиболее близкого стандартного размера, которые находится в табличке 8 по ГОСТу 12766.1-90. Приложение 2, Табл. 8. В нашем примере, диаметр проволоки из формулы округляется до d= 2,8 мм. Нагреватель будет иметь такую длину Для нашего примера требуется проволока длиной l = 43 м. Иногда нужно также узнать массу всей проволоки которой необходимо. Для этого есть формула: m — масса нужного нам отрезка проволоки, кг; l — длина, м. μ — удельная масса (1 м. проволоки), кг/м; Расчет показал, что наша нихромовая проволока будет иметь массу m = 43×0,052 = 2,3 кг. Наш пример расчета позволяет определить минимальный диаметр проволоки необходимой для нагревателя при определенных условиях. Этот метод является наиболее экономным и оптимальным. Конечно можно использовать и проволоку большим диаметром, но ее количество конечно возрастет тогда. Проверка Расчет нихромовой проволоки можно проверить. Мы получили диаметр проволоки d = 2,8 мм. Длина считается так: l — длина, м; ρ — номинальное значение электрического сопротивления проволоки длиной 1 м, Ом/м. R — сопротивление, Ом; k — поправочный коэффициент электрического сопротивления в зависимости от температуры; Расчет показал, что полученная длина проволоки совпадает со длиной полученной в другом расчете. Чтобы проверить поверхностную мощность, и сравнить с допустимой мощностью. В соответствии с пунктом 4. и не превышает допустимую βдоп= 1,6 Вт/см2. Итог В нашем примере нужно 43 метра нихромовой проволоки марки Х20Н80 с диаметром d = 2,8 мм. Вес проволоки — 2,3 кг. Трехфазный ток (промышленная сеть) Находим длину и диаметр проволоки, которую необходимо для производства нагревателей. Подключение к трехфазному току по типу «ЗВЕЗДА». У нас есть 3 нагревателя, на каждый из которых нужно мощности по 2 кВт. Находим длину, диаметр и массу только одного нагревателя. Ближайший стандартный больший размер d = 1,4 мм. Длина, l = 30 метров. Масса нагревателя Проверяем При диаметре нихромовой проволоки d = 1,4 мм, рассчитаем длину Длина практически совпадает с расчетом выше. Поверхностная мощность проволоки составляет Итог подсчета У нас три одинаковых нагревателя подключенных по типу “ЗВЕЗДА”, и для них нужно: l = 30×3 = 90 метров проволоки массой m = 0,39×3 = 1,2 кг. Подключение к трехфазному току по типу «ТРЕУГОЛЬНИК». (рис. 3) Сопоставив наше полученное значение, ближайший большой стандартный размер, d = 0,95 мм. Один нагреватель будет иметь длину, l = 43 метров. Масса нагревателя Проверка расчета При диаметре проволоки d = 0,95 мм., мы рассчитывает длину проволоки: Значения по длине проволоки практически совпадают при обеих расчетах. Поверхностная мощность будет: и не превышает допустимую. Подведем итогПодключения трех нагревателей по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, нужно: l = 43×3 = 129 метров проволоки, массой m = 0,258×3 = 0,8 кг. Подводя итоги для обеих типов подключения «ЗВЕЗДА» и «ТРЕУГОЛЬНИК» к трем фазам, мы получаем интересные данные. Для «ЗВЕЗДЫ» нужно проволоку с диаметром d=1.4 мм, а для «ТРЕУГОЛЬНИКА» диаметр d=0.95 мм, Длина проволоки для схемы «ЗВЕЗДА» будет 90 метров с массой 1.2 кг, а для схемы «ТРЕУГОЛЬНИК» 129 метров с массой 0.8 кг, то есть 800 гр. Для эксплуатации нихромовой проволоки ее наматывают в спираль. Диаметр спирали принимается равным: для хромоникелевых сплавов. — для хромоалюминиевых. D — диаметр спирали, мм. d — диаметр проволоки, мм. Для устранения перегревов, спираль растягивают до такой степени, что бы добиться расстояния между витками в 1,5-2 раза больше, чем диаметр самой нихромовой проволоки. Мы рассмотрели информацию о электрических нагревателях, примеры о расчета проволочных нагревателей для электрических печей. Также стоит помнить, что кроме проволоки, в качестве нагревателей можно использовать и ленту. Кроме выбора размера проволоки, стоит учитывать материал нагревателя, тип, расположение. atomsteel.com | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Сегодня вы узнали, намотка из нихрома не столь затратное мероприятие. Если вы решите разобрать паяльник, то перед вами будет 2.5 метра проволоки. Из такого количества металла у вас получится далеко ни 1 намотка.
