Електрическите нагревателни елементи се използват в домакинството и промишленото оборудване. Използването на различни нагреватели е известно на всички. Това са електрически печки, фурни и фурни, електрически кафемашини, електрически чайници и нагреватели с различен дизайн.
Електрическите бойлери, по-често наричани, също съдържат нагревателни елементи. Основата на много нагревателни елементи е тел с високо електрическо съпротивление. И най-често тази тел е направена от нихром.
Отворена нихромова спирала
Най-старият нагревателен елемент е може би обикновената нихромова намотка. Имало едно време самоделни електрически печки, бойлери и бойлери за кози. Имайки под ръка нихромова тел, която можеше да се „докаже“ в производството, не беше проблем да се направи спирала с необходимата мощност.
Краят на проводника с необходимата дължина се вкарва в среза на гаечния ключ, самият проводник се прекарва между два дървени блока. Менгемето трябва да бъде затегнато така, че цялата конструкция да се държи, както е показано на фигурата. Силата на затягане трябва да бъде такава, че телта да преминава през прътите с известна сила. Ако силата на затягане е голяма, тогава жицата просто ще се счупи.
Фигура 1. Навиване на нихромова спирала
Чрез завъртане на копчето жицата се изтегля през дървените пръти и внимателно, намотка до намотка, се поставя върху метален прът. В арсенала на електротехниците имаше цял набор от копчета различен диаметърот 1,5 до 10 мм, което направи възможно навиването на спирали за всички случаи.
Знаеше се какъв диаметър е проводникът и каква дължина е необходима за навиване на спиралата с необходимата мощност. Тези магически числавсе още може да се намери в интернет. Фигура 2 показва таблица, която показва данни за спирали с различен капацитет при захранващо напрежение 220V.
Фигура 2. Изчисляване на електрическата спирала нагревателен елемент(щракнете върху снимката, за да я увеличите)
Тук всичко е просто и ясно. След като поискате необходимата мощност и диаметъра на наличния нихромен проводник, остава само да отрежете парче с желаната дължина и да го навиете върху дорник с подходящия диаметър. В този случай дължината на получената спирала е посочена в таблицата. Но какво ще стане, ако има проводник с диаметър, който не е посочен в таблицата? В този случай спиралата просто ще трябва да се изчисли.
Ако е необходимо, изчислете спиралата е доста проста. Като пример е дадено изчислението на спирала, изработена от нихромова тел с диаметър 0,45 mm (в таблицата няма такъв диаметър) с мощност 600 W за напрежение 220 V. Всички изчисления се извършват съгласно закона на Ом.
Как да конвертирате ампери във ватове и обратно, ватове в ампери:
I = P/U = 600/220 = 2.72A
За да направите това, достатъчно е да разделите дадената мощност на напрежението и да получите количеството ток, преминаващ през спиралата. Мощност във ватове, напрежение във волтове, резултат в ампери. Всичко според системата SI.
Формулата за изчисляване на съпротивлението на проводника R=ρ*L/S,
където ρ е специфичното съпротивление на проводника (за нихром 1,0÷1,2 Ohm.mm2/m), L е дължината на проводника в метри, S е напречното сечение на проводника в квадратни милиметри. За проводник с диаметър 0,45 mm напречното сечение ще бъде 0,159 mm2.
Следователно L = S * R / ρ = 0,159 * 81 / 1,1 = 1170 mm, или 11,7 m.
Като цяло се оказва не толкова сложно изчисление. Да, всъщност производството на спирала не е толкова трудно, което несъмнено е предимството на обикновените нихромови спирали. Но това предимство е покрито от много недостатъци, присъщи на отворените спирали.
На първо място, това е доста висока температура на нагряване - 700 ... 800˚C. Нагрятата намотка има слаб червен блясък, случайният контакт с нея може да причини изгаряне. Освен това може да се получи токов удар. Нагорещена спирала изгаря кислорода на въздуха, привлича прахови частици, които при изгаряне дават много неприятна миризма.
Но основният недостатък на отворените спирали трябва да се счита за тяхната висока пожароопасност. Следователно пожарната просто забранява използването на нагреватели с отворена намотка. Тези нагреватели на първо място включват така наречената "коза", чийто дизайн е показан на фигура 3.
Фигура 3. Домашен нагревател "коза"
Ето такава дива "коза" се оказа: тя е направена умишлено небрежно, просто, дори много лошо. Пожар с такъв нагревател няма да трябва да чака дълго. По-усъвършенстван дизайн на такъв нагревател е показан на фигура 4.
Фигура 4. Дом "Коза".
Лесно е да се види, че спиралата е затворена с метален корпус, това е, което предотвратява докосването на нагрятите тоководещи части. Опасността от пожар на такова устройство е много по-малка от тази, показана на предишната фигура.
Някога в СССР се произвеждаха рефлекторни нагреватели. В центъра на никелирания рефлектор имаше керамичен патрон, в който като електрическа крушка с основа E27 беше завинтен 500W нагревател. Опасността от пожар на такъв рефлектор също е много висока. Е, някак си не мислеха в онези дни до какво може да доведе използването на такива нагреватели.
Фигура 5. Нагревател от рефлекторен тип
Съвсем очевидно е, че различни нагреватели с отворена намотка могат, противно на изискванията на пожарната инспекция, да се използват само под бдителен надзор: ако напуснете помещението - изключете нагревателя! Още по-добре, просто спрете да използвате нагреватели от този тип.
Нагревателни елементи със затворена спирала
За да се отървете от отворената намотка, бяха измислени тръбни електрически нагреватели - TEN. Конструкцията на нагревателния елемент е показана на фигура 6.
Фигура 6. Конструкцията на нагревателния елемент
Нихромовата спирала 1 е скрита в тънкостенна метална тръба 2. Спиралата е изолирана от тръбата чрез пълнител 3 с висока топлопроводимост и високо електрическо съпротивление. Най-често използваният пълнител е периклаза (кристална смес от магнезиев оксид MgO, понякога с примеси от други оксиди).
След запълване с изолационна смес тръбата се притиска и под високо налягане периклазата се превръща в монолит. След такава операция спиралата е твърдо фиксирана, следователно електрическият контакт с тялото - тръбата е напълно изключена. Дизайнът е толкова здрав, че всеки нагревателен елемент може да бъде огънат, ако дизайнът на нагревателя го изисква. Някои нагревателни елементи имат много причудлива форма.
Спиралата е свързана към металните клеми 4, които излизат през изолаторите 5. Извеждащите проводници са свързани към резбовите краища на клемите 4 с помощта на гайки и шайби 7. Нагревателните елементи се закрепват в корпуса на устройството с помощта на гайки и шайби 6, осигуряващи, ако е необходимо, херметичност на връзката.
В зависимост от условията на работа, такъв дизайн е доста надежден и издръжлив. Това доведе до много широкото използване на нагревателни елементи в устройства за различни цели и дизайни.
Според условията на работа нагревателните елементи са разделени на две големи групи: въздух и вода. Но това е само име. Всъщност въздушните нагревателни елементи са проектирани да работят в различни газообразни среди. Дори обикновеният атмосферен въздух е смес от няколко газа: кислород, азот, въглероден диоксид, има дори примеси от аргон, неон, криптон и др.
Въздушната среда е много разнообразна. Това може да бъде спокоен атмосферен въздух или въздушен поток, движещ се със скорост до няколко метра в секунда, както при вентилаторни нагреватели или топлинни пистолети.
Нагряването на корпуса на нагревателния елемент може да достигне 450 ˚C и дори повече. Следователно, за производството на външната тръбна обвивка, различни материали. Тя може да бъде обикновена въглеродна стомана, неръждаема стомана или високотемпературна, топлоустойчива стомана. Всичко зависи от средата.
За да се подобри топлопреминаването, някои нагревателни елементи са оборудвани с ребра върху тръби под формата на навита метална лента. Такива нагреватели се наричат оребрени. Използването на такива елементи е най-подходящо в движеща се въздушна среда, например в вентилаторни нагреватели и топлинни пистолети.
Водонагревателните елементи също не се използват непременно във вода, това е общото име за различни течни среди. Това може да бъде масло, мазут и дори различни агресивни течности. Течни нагревателни елементи, дестилатори, електрически инсталации за обезсоляване морска водаи просто в титани за преваряване на питейна вода.
Топлопроводимостта и топлинният капацитет на водата са много по-високи от тези на въздуха и други газообразни среди, което осигурява, в сравнение с въздушната среда, по-добро, по-бързо отстраняване на топлината от нагревателния елемент. Следователно при една и съща електрическа мощност бойлерът има по-малки геометрични размери.
Тук можете да дадете прост пример: когато вряте вода в обикновена електрическа кана, нагревателният елемент може да се загрее до червено и след това да изгори до дупки. Същата картина може да се наблюдава и при обикновени бойлери, предназначени да варят вода в чаша или в кофа.
Даденият пример ясно показва, че бойлерите никога не трябва да се използват за работа във въздушна среда. Въздухонагревателите могат да се използват за загряване на вода, но просто трябва да изчакате дълго време, докато водата заври.
Слоят от котлен камък, който се образува по време на работа, няма да е от полза за водните нагревателни елементи. Мащабът, като правило, има пореста структура, а топлопроводимостта му е ниска. Следователно топлината, генерирана от спиралата, не отива добре в течността, но самата спирала вътре в нагревателя се нагрява до много висока температура, което рано или късно ще доведе до нейното изгаряне.
За да предотвратите това, препоръчително е периодично да почиствате нагревателните елементи с помощта на различни химикали. Например телевизионните реклами препоръчват Calgon за защита на нагревателите на перални машини. Въпреки че има много различни мнения за този инструмент.
Как да се отървете от котлен камък
В допълнение към химическите агенти против котлен камък, различни устройства. На първо място, това са магнитни водни преобразуватели. В мощно магнитно поле кристалите от "твърди" соли променят структурата си, превръщат се в люспи, стават по-малки. От такива люспи мащабът се образува по-малко активно, повечето от люспите просто се отмиват с поток вода. Така се постига защитата на нагревателите и тръбопроводите от котлен камък. Магнитните филтри-преобразуватели се произвеждат от много чуждестранни фирми, такива фирми съществуват и в Русия. Такива филтри се предлагат като врезни и надземни.
Електронни омекотители за вода
V Напоследъкелектронните омекотители за вода стават все по-популярни. Външно всичко изглежда много просто. На тръбата е монтирана малка кутия, от която излизат антенни проводници. Проводниците се навиват около тръбата, без дори да се налага да отлепват боята. Можете да инсталирате устройството на всяко достъпно място, както е показано на Фигура 7.
Фигура 7. Електронен омекотител за вода
Единственото нещо, което трябва да свържете устройството, е 220V контакт. Устройството е проектирано да се включва дълго време, не е необходимо да се изключва периодично, тъй като изключването му ще доведе до повторно твърдост на водата, отново ще се образува котлен камък.
Принципът на работа на устройството се свежда до излъчване на трептения в диапазона на ултразвуковите честоти, които могат да достигнат до 50 kHz. Честотата на трептене се регулира от контролния панел на устройството. Емисиите се произвеждат в пакети няколко пъти в секунда, което се постига с помощта на вградения микроконтролер. Силата на вибрации е малка, следователно такива устройства не представляват заплаха за човешкото здраве.
Доста лесно е да се определи възможността за инсталиране на такива устройства. Всичко се свежда до това да се определи колко твърдо тече водата водопроводна тръба. Тук дори не се нуждаете от никакви „осезаеми“ устройства: ако след измиване кожата ви стане суха, пръски вода върху фаянсови плочкипоявяват се бели петна, в чайника се появява котлен камък, пералната машина се изтрива по-бавно, отколкото в началото на работа - твърдата вода определено тече от крана. Всичко това може да доведе до повреда на нагревателните елементи, а следователно и на самите чайници или перални машини.
Твърдата вода не разтваря различни детергенти- от обикновен сапун до модерни прахове за пране. В резултат на това трябва да поставите повече прахове, но това не помага много, тъй като кристалите на солта за твърдост се задържат в тъканите, качеството на пране оставя много да се желае. Всички изброени признаци за твърдост на водата красноречиво показват, че е необходимо да се монтират омекотители за вода.
Свързване и проверка на нагревателни елементи
При свързване на нагревателния елемент трябва да се използва проводник с подходящо напречно сечение. Всичко зависи от тока, протичащ през нагревателя. Най-често са известни два параметъра. Това е мощността на самия нагревател и захранващото напрежение. За да се определи тока, е достатъчно мощността да се раздели на захранващото напрежение.
Един прост пример. Нека има нагревателен елемент с мощност 1 kW (1000 W) за захранващо напрежение 220 V. За такъв нагревател се оказва, че токът ще бъде
I \u003d P / U \u003d 1000/220 \u003d 4,545A.
Според таблиците, поставени в PUE, такъв ток може да бъде осигурен от проводник с напречно сечение 0,5 mm2 (11A), но за да се осигури механична якост, е по-добре да се използва проводник с напречно сечение при най-малко 2,5 mm2. Точно такъв проводник най-често се използва за подаване на електричество към контакти.
Но преди да направите връзката, трябва да се уверите, че дори новият, току-що закупен нагревателен елемент работи. На първо място е необходимо да се измери нейното съпротивление и да се провери целостта на изолацията. Съпротивлението на нагревателния елемент е доста лесно да се изчисли. За да направите това, трябва да квадратирате захранващото напрежение и да го разделите на мощността. Например за нагревател с мощност 1000 W това изчисление изглежда така:
220*220/1000=48,4 ома.
Такова съпротивление трябва да показва мултицет, когато е свързан към клемите на нагревателния елемент. Ако спиралата е счупена, тогава, естествено, мултицетът ще покаже прекъсване. Ако вземете нагревателен елемент с различна мощност, тогава съпротивлението, разбира се, ще бъде различно.
За да проверите целостта на изолацията, измерете съпротивлението между някой от клемите и металния корпус на нагревателния елемент. Съпротивлението на пълнителя-изолатор е такова, че при всяка граница на измерване мултицетът трябва да показва прекъсване. Ако се окаже, че съпротивлението е нула, тогава спиралата има контакт с металното тяло на нагревателя. Това може да се случи дори с нов, току-що закупен нагревателен елемент.
По принцип се използва за проверка на изолацията, но не винаги и не всеки го има под ръка. Така че проверката с обикновен мултицет е доста подходяща. Най-малкото такава проверка трябва да се направи.
Както вече споменахме, нагревателните елементи могат да бъдат огънати дори след запълване с изолатор. Има нагреватели с най-разнообразни форми: под формата на права тръба, U-образна, навита в пръстен, змия или спирала. Всичко зависи от устройството на отоплителното устройство, в което се предполага, че е монтиран нагревателният елемент. Например в проточен бойлер пералняизползват се нагревателни елементи, усукани в спирала.
Някои нагревателни елементи имат защитни елементи. Повечето проста защитатова е термичен предпазител. Ако изгори, тогава трябва да смените целия нагревателен елемент, но няма да се стигне до пожар. Има и по-сложна система за защита, която ви позволява да използвате нагревателния елемент, след като е бил задействан.
Една от тези защити е защита, базирана на биметална плоча: топлината от прегрят нагревателен елемент огъва биметалната плоча, която отваря контакта и обеззарежда нагревателния елемент. След като температурата падне до приемлива стойност, биметалната плоча се разгъва, контактът се затваря и нагревателният елемент отново е готов за работа.
Нагревателни елементи с термостат
При липса на топла вода трябва да използвате бойлери. Дизайнът на котлите е доста прост. Това метален контейнер, скрит в „шуба” от топлоизолатор, отгоре на която има декоративен метален корпус. В тялото е вграден термометър, който показва температурата на водата. Конструкцията на котела е показана на фигура 8.
Фигура 8. Котел тип съхранение
Някои котли съдържат магнезиев анод. Предназначението му е защита от корозия на нагревателя и вътрешния резервоар на котела. Магнезиевият анод е консуматив, трябва периодично да се сменя при обслужване на котела. Но в някои котли, очевидно евтини ценова категория, такава защита не е осигурена.
Като нагревателен елемент в котлите се използва нагревателен елемент с термостат, дизайнът на един от тях е показан на фигура 9.
Фигура 9. Нагревателен елемент с термостат
В пластмасова кутия е разположен микропревключвател, който се задейства от сензор за температура на течността (права тръба до нагревателния елемент). Формата на самия нагревателен елемент може да бъде много разнообразна, фигурата показва най-простата. Всичко зависи от мощността и дизайна на котела. Степента на нагряване се регулира от позицията на механичния контакт, управляван от бяло кръгло копче, разположено в долната част на кутията. Има и терминали за подаване на електрически ток. Нагревателят е закрепен с резба.
Мокри и сухи нагреватели
Такъв нагревател е в пряк контакт с вода, поради което такъв нагревателен елемент се нарича "мокър". Срокът на експлоатация на "мокрия" нагревателен елемент е в диапазона от 2 ... 5 години, след което трябва да се смени. Като цяло експлоатационният живот е кратък.
За да увеличи експлоатационния живот на нагревателния елемент и на целия котел като цяло, френската компания Atlantic през 90-те години на миналия век разработи дизайна на „сух“ нагревателен елемент. Казано по-просто, нагревателят беше скрит в метална защитна колба, която изключва директен контакт с вода: нагревателният елемент се нагрява вътре в колбата, което предава топлината на водата.
Естествено, температурата на колбата е много по-ниска от действителния нагревателен елемент, така че образуването на котлен камък при същата твърдост на водата не е толкова интензивно, повече топлина се предава на водата. Срокът на експлоатация на такива нагреватели достига 10...15 години. Това важи за добрите условия на работа, особено за стабилността на захранващото напрежение. Но дори и в добри условия"Сухите" нагревателни елементи също развиват своя ресурс и те трябва да се сменят.
Тук се разкрива още едно предимство на технологията „сух” нагревателен елемент: при смяна на нагревателя няма нужда да се източва водата от котела, за което трябва да бъде изключена от тръбопровода. Просто развийте нагревателя и го сменете с нов.
Atlantic, разбира се, патентова изобретението си, след което започна да го лицензира на други фирми. В момента котли със "сух" нагревателен елемент се произвеждат и от други компании, например Electrolux и Gorenje. Дизайнът на котел със "сух" нагревателен елемент е показан на фигура 10.
Фигура 10. Котел със сух нагревател
Между другото, фигурата показва котел с керамичен стеатитен нагревател. Устройството на такъв нагревател е показано на фигура 11.
Фигура 11. Керамичен нагревател
Върху керамична основа е монтирана обикновена отворена спирала от високоустойчива тел. Температурата на нагряване на спиралата достига 800 градуса и се пренася в околната среда (въздух под защитната обвивка) чрез конвекция и топлинно излъчване. Естествено, такъв нагревател по отношение на котлите може да работи само в защитна обвивка, във въздушна среда, директният контакт с вода просто е изключен.
Спиралата може да бъде навита на няколко участъка, което се доказва от наличието на няколко терминала за свързване. Това ви позволява да промените мощността на нагревателя. Максималната специфична мощност на такива нагреватели не надвишава 9 W/cm 2 .
Условието за нормална работа на такъв нагревател е липсата на механични натоварвания, завои и вибрации. Повърхността трябва да е без ръжда и петна от масло. И, разбира се, колкото по-стабилно е захранващото напрежение, без пренапрежения и пренапрежения, толкова по-трайна е работата на нагревателя.
Но електротехниката не стои на едно място. Технологиите се развиват и подобряват, следователно в допълнение към нагревателните елементи са разработени и успешно използвани голямо разнообразие от нагревателни елементи. Това са керамични нагревателни елементи, въглеродни нагревателни елементи, инфрачервени нагревателни елементи, но това ще бъде тема за друга статия.
Изчисляване на тел нагревател на електрическа пещ.
Тази статия разкрива най-големите тайни на дизайна на електрически пещи - тайните на изчисленията на нагревателя.
Как са свързани обемът, мощността и скоростта на нагряване на пещта.
Както беше споменато другаде, няма конвенционални фурни. По същия начин няма фурни за изпичане на фаянс или играчки, червена глина или мъниста. Има просто пещ (и тук говорим изключително за електрически пещи) с определено количество използваемо пространство, направено от някакви огнеупорни материали. В тази фурна можете да поставите една голяма или малка ваза за изпичане, или можете да поставите цял куп чинии, върху които ще лежат дебели шамотни плочки. Необходимо е да се запали ваза или плочки, може би при 1000 o C или може би при 1300 o C. Поради много промишлени или битови причини изпичането трябва да отнеме 5-6 часа или 10-12 часа.
Никой не знае какво ви трябва от фурната по-добре от вас. Ето защо, преди да продължите с изчислението, трябва да изясните всички тези въпроси за себе си. Ако вече има пещ, но е необходимо да се монтират нагреватели в нея или да се сменят стари за нови, няма нужда от проектиране. Ако фурната се изгражда от нулата, трябва да започнете, като разберете размерите на камерата, тоест от дължината, дълбочината, ширината.
Да предположим, че вече знаете тези стойности. Да предположим, че имате нужда от камера с височина 490 мм, ширина и дълбочина 350 мм. По-нататък в текста ще наречем пещ с такава камера 60-литрова. В същото време ще проектираме втора пещ, по-голяма, с височина H=800 mm, ширина D=500 mm и дълбочина L=500 mm. Ще наречем тази фурна 200-литрова фурна.
Обем на пещта в литри = H x D x L,
където H, D, L са изразени в дециметри.
Ако правилно сте преобразували милиметри в дециметри, обемът на първата пещ трябва да бъде 60 литра, обемът на втората - наистина 200! Не мислете, че авторът е саркастичен: най-честите грешки в изчисленията са грешки в размерите!
Пристъпваме към следващия въпрос - от какво са направени стените на пещта. Почти всички съвременни пещи са изработени от леки огнеупорни материали с ниска топлопроводимост и нисък топлинен капацитет. Много стари печки са направени от тежък шамот. Такива пещи са лесно разпознаваеми по масивната облицовка, чиято дебелина е почти равна на ширината на камерата. Ако имате този случай, нямате късмет: по време на изпичане 99% от енергията ще се изразходва за нагряване на стените, а не на продуктите. Предполагаме, че стените са направени от съвременни материали (MKRL-08, ShVP-350). Тогава само 50-80% от енергията ще се изразходва за отопление на стените.
Масата на натоварване остава много несигурна. Въпреки че обикновено е по-малка от масата на огнеупорните стени (плюс дъно и покрив) на пещта, тази маса със сигурност ще допринесе за скоростта на нагряване.
Сега за властта. Мощността е колко топлина отделя нагревателя за 1 секунда. Единицата за мощност е ватове (съкратено W). Ярка крушка с нажежаема жичка е 100 W, електрическа кана е 1000 W или 1 киловат (съкратено 1 kW). Ако включите нагревател с мощност 1 kW, той ще отделя топлина всяка секунда, която според закона за запазване на енергията ще отиде за нагряване на стените, продуктите, ще отлети с въздух през пукнатините. Теоретично, ако няма загуби през процепите и стените, 1 kW може да загрее всичко до безкрайна температура за безкрайно време. На практика реалните (приблизителни средни) топлинни загуби са известни за пещите, така че има следното правило-препоръка:
За нормална скорост на нагряване на фурната от 10-50 литра е необходима мощност
100 вата на литър обем.
За нормална скорост на нагряване на пещта от 100-500 литра е необходима мощност
50-70 W за всеки литър обем.
Стойността на специфичната мощност трябва да се определи не само като се вземе предвид обемът на пещта, но и като се вземе предвид масивността на облицовката и натоварването. Колкото по-голям е товарът, толкова по-голяма стойносттрябва да изберете. В противен случай фурната ще се загрее, но за по-дълго време. Да изберем за нашия 60 литра специфична мощност 100 W/l, а за 200 литра - 60 W/l. Съответно получаваме, че мощността на нагревателите на 60-литрова бутилка трябва да бъде 60 x 100 = 6000 W = 6 kW, а на 200-литрова бутилка трябва да бъде 200 x 60 = 12 000 W = 12 kW. Вижте колко е интересно: обемът се е увеличил повече от 3 пъти, а мощността - само с 2. Защо? (Въпрос за самостоятелна работа).
Случва се, че в апартамента няма изход от 6 kW, а има само 4. Но имате нужда от точно 60-литров! Е, можете да изчислите нагревателя на 4 киловата, но се примирете с факта, че етапът на нагряване по време на изпичане ще продължи 10-12 часа. Случва се, напротив, загряването е необходимо за 5-6 часа много масивно натоварване. Тогава ще трябва да инвестирате 8 kW в 60-литрова пещ и да не обръщате внимание на нажеженото окабеляване ... За по-нататъшни разсъждения ще се ограничим до класическите мощности - съответно 6 и 12 kW.
Мощност, ампера, волтове, фази.
Познавайки мощността, ние знаем нуждата от топлина за отопление. Според неумолимия закон за запазване на енергията трябва да вземем същата мощност от електрическата мрежа. Припомнете си формулата:
Мощност на нагревателя (W) = напрежение на нагревателя (V) x ток (A)
или P = U x I
В тази формула има две уловки. Първо: напрежението трябва да се вземе в краищата на нагревателя, а не изобщо в изхода. Напрежението се измерва във волтове (съкратено V). Второ: имаме предвид тока, който протича през този нагревател, а не през машината изобщо. Токът се измерва в ампери (съкратено А).
Винаги ни се дава напрежението в мрежата. Ако подстанцията работи нормално и не е час пик, напрежението в обикновен домашен контакт ще бъде 220 V. Напрежението в промишлена трифазна мрежа между всяка фаза и неутрален проводниксъщо е равно на 220V, а напрежението между всякакви две фази- 380 V. Така в случай на битова, монофазна мрежа, нямаме избор по напрежение - само 220 V. При трифазна мрежа има избор, но малък - или 220 или 380 V. Но какво да кажем за амперите? Те ще бъдат получени автоматично от напрежението и съпротивлението на нагревателя според закона на великия Ом:
Законът на Ом за участък от електрическа верига:
Ток (A) \u003d Напрежение в секцията (V) / Съпротивление на секцията (Ohm)
или I=U/R
За да получите 6 kW от еднофазна мрежа, имате нужда от ток I=P/U= 6000/220 = 27,3 ампера. Това е голям, но истински ток на добра битова мрежа. Например, такъв ток протича в електрическа печка, в която всички горелки са включени на пълна мощност и фурната също. За да получите 12 kW в еднофазна мрежа за 200 литра, имате нужда от два пъти по-голям ток - 12000/220 = 54,5 ампера! Това е неприемливо за всяка домашна мрежа. По-добре е да използвате три фази, т.е. разпределете мощността на три линии. 12000/3/220 = 18,2 ампера ще тече във всяка фаза.
Нека да разгледаме последното изчисление. В момента НЕ ЗНАЕМ какви нагреватели ще има в пещта, НЕ ЗНАЕМ какво напрежение (220 или 380 V) ще бъде подадено на нагревателите. Но ние ЗНАЕМ със сигурност, че трябва да се вземат 12 kW от трифазната мрежа, товарът трябва да бъде разпределен равномерно, т.е. 4 kW във всяка фаза на нашата мрежа, т.е. 18.2A ще протича през всеки фазов проводник на входния (общ) автомат на пещта и изобщо не е необходимо такъв ток да тече през нагревателя. Между другото, 18,2 A също ще премине през електромера. (И между другото: няма да има ток през нулевия проводник поради характеристиките на трифазното захранване. Тези характеристики тук се игнорират, тъй като се интересуваме само от топлинната работа на тока). Ако имате въпроси на този етап от презентацията, прочетете го отново. И помислете: ако в обема на пещта се отделят 12 киловата, тогава според закона за запазване на енергията същите 12 киловата преминават през три фази, всяка - 4 kW ...
Да се върнем към монофазната 60-литрова печка. Лесно е да се установи, че съпротивлението на нагревателя на пещта трябва да бъде R=U/I\u003d 220 V / 27,3 A \u003d 8,06 ома. Следователно, в самото общ изгледсхемата на окабеляване на пещта ще изглежда така:
Нагревател със съпротивление 8,06 ома трябва да носи ток от 27,3 A
Трифазна фурна ще изисква три еднакви отоплителни кръга: на фигурата - най-често срещаната електрическа верига от 200 литра.
Мощността на 200-литрова фурна трябва да бъде равномерно разпределена в 3 кръга - A, B и C.
Но всеки нагревател може да бъде включен или между фаза и нула, или между две фази. В първия случай ще има 220 волта в краищата на всеки отоплителен кръг и неговото съпротивление ще бъде R=U/I\u003d 220 V / 18,2 A \u003d 12,08 Ohm. Във втория случай ще има 380 волта в краищата на всяка отоплителна верига. За да се получи мощност от 4 kW, е необходимо токът да бъде I=P/U= 4000/380 = 10,5 ампера, т.е. съпротивлението трябва да бъде R=U/I\u003d 380 V / 10,5 A \u003d 36,19 ома. Тези опции за свързване се наричат "звезда" и "делта". Както се вижда от стойностите на необходимото съпротивление, няма да работи просто да промените захранващата верига от звезда (нагреватели от 12,08 Ohm) на триъгълник (нагреватели от 36,19 Ohm) - във всеки случай, вие имате нужда от собствени нагреватели.
В схемата "звезда" всеки отоплителен кръг
превключва между фаза и нула за напрежение от 220 волта. През всеки нагревател протича ток от 18,2 A със съпротивление 12,08 Ohm. През проводника N не протича ток.
В схемата "делта" всеки отоплителен кръг
свързан между две фази за напрежение 380 волта. За всеки нагревател със съпротивление 36,19 Ohm протича ток от 10,5 A. Ток от 18,2 A протича през проводника, свързващ точка A1 към автоматичното захранване (точка A), така че 380 x 10,5 \u003d 220 x 18,2 \ u003d 4 киловата! Аналогично с линиите B1 - B и C1 - C.
Домашна работа. В бутилката от 200 литра имаше звезда. Съпротивлението на всяка верига е 12,08 ома. Каква ще бъде мощността на пещта, ако тези нагреватели са свързани към триъгълник?
Ограничете натоварванията на телени нагреватели (Kh23Yu5T).
Пълна победа! Знаем съпротивлението на нагревателя! Остава само да развиете парче тел с желаната дължина. Нека не се уморяваме от изчисления с съпротивление - всичко отдавна е изчислено с достатъчна точност за практически нужди.
| Диаметър, мм | Метри до 1 кг | Съпротивление 1 метър, ом |
| 1,5 | 72 | 0.815 |
| 2,0 | 40 | 0.459 |
| 2,5 | 25 | 0.294 |
| 3,0 | 18 | 0.204 |
| 3,5 | 13 | 0.150 |
| 4,0 | 10 | 0.115 |
За 60-литрова фурна имате нужда от 8,06 ома, избираме 1,5 и получаваме, че необходимото съпротивление ще даде само 10 метра тел, което ще тежи само 140 грама! Удивителен резултат! Нека проверим отново: 10 метра тел с диаметър 1,5 mm имат съпротивление 10 x 0,815 = 8,15 ома. Токът при 220 волта ще бъде 220/8,15 = 27 ампера. Мощността ще бъде 220 x 27 = 5940 вата = 5,9 kW. Искахме 6 kW. Никъде не са направили грешка, единственото, което е тревожно е, че няма такива пещи ...
Самотен нажежен нагревател в 60-литрова фурна.
Нагревателят е много малък. Такова усещане се създава при разглеждане на горната картина. Но ние се занимаваме с изчисления, а не с философия, така че ще преминем от усещанията към числата. Цифрите казват следното: 10 линейни метра тел с диаметър 1,5 мм имат площ S = L x d x pi = 1000 х 0,15 х 3,14 = 471 кв. см. От тази площ (и къде другаде?) в обема на пещта се излъчва 5,9 kW, т.е. на 1 кв. cm площ представлява излъчената мощност от 12,5 вата. Пропускайки подробности, ще посочим, че нагревателят трябва да се нагрее до огромна температура, преди температурата в пещта да се повиши значително.
Прегряването на нагревателя се определя от стойността на така нареченото повърхностно натоварване стр, което изчислихме по-горе. На практика има гранични стойности за всеки тип нагревател стрв зависимост от материала на нагревателя, диаметъра и температурата. С добро приближение за тел от домашна сплав X23Yu5T с всякакъв диаметър (1,5-4 mm), можете да използвате стойността от 1,4-1,6 W / cm 2 за температура от 1200-1250 o C.
Физически прегряването може да бъде свързано с температурната разлика на повърхността на проводника и вътре в него. Топлината се отделя в целия обем, така че колкото по-високо е повърхностното натоварване, толкова повече ще се различават тези температури. Когато температурата на повърхността е близка до граничната работна температура, температурата в сърцевината на жицата може да се доближи до точката на топене.
Ако пещта е проектирана за ниски температури, може да се избере по-голямо повърхностно натоварване, например 2 - 2,5 W / cm 2 за 1000 o C. Тук можете да направите една тъжна забележка: истински кантал (това е оригинална сплав, аналог на който е руският fechral X23Yu5T) позволява стрдо 2,5 при 1250 o C. Този кантал е произведен от шведската фирма Kanthal.
Да се върнем към нашия 60-литров резервоар и да изберем по-дебел проводник от таблицата - двойка. Ясно е, че двойките ще трябва да вземат 8,06 Ohm / 0,459 Ohm / m = 17,6 метра, а те вече ще тежат 440 грама. Отчитаме повърхностното натоварване: стр\u003d 6000 W / (1760 x 0,2 x 3,14) cm 2 = 5,43 W / cm 2. Много. За тел с диаметър 2,5 мм получавате 27,5 метра и стр= 2,78. За тройката - 39 метра, 2,2 килограма и стр= 1,66. Най-накрая.
Сега ще трябва да навиваме 39 метра от тройката (ако се спука, започнете да навивате отново). Но можете да използвате ДВА нагревателя, свързани паралелно. Естествено съпротивлението на всеки вече не трябва да бъде 8,06 Ohm, а двойно повече. Следователно за двойка получавате два нагревателя от 17,6 x 2 = 35,2 m, всеки ще има 3 kW мощност, а повърхностното натоварване ще бъде 3000 W / (3520 x 0,2 x 3,14) cm 2 = 1, 36 W/ cm2. А теглото е 1,7 кг. Спестени половин килограм. Общо получихме много завои, които могат да бъдат равномерно разпределени по всички стени на пещта.
Добре разпределени нагреватели в 60 литра фурна.
| Диаметър, мм | Текущо ограничение за стр\u003d 2 W / cm 2 при 1000 o C | Текущо ограничение за стр\u003d 1,6 W / cm 2 при 1200 o C |
| 1,5 | 10,8 | 9,6 |
| 2,0 | 16,5 | 14,8 |
| 2,5 | 23,4 | 20,7 |
| 3,0 | 30,8 | 27,3 |
| 3,5 | 38,5 | 34,3 |
| 4,0 | 46,8 | 41,9 |
Пример за изчисление за 200 литра фурна.
След като основните принципи са известни, ще покажем как се използват при изчисляването на истинска 200-литрова фурна. Всички етапи на изчислението, разбира се, могат да бъдат формализирани и записани в проста програма, която ще направи почти всичко сама.
Нека нарисуваме нашата пещ "в размах". Изглежда, че го гледаме отгоре, в центъра - отдолу, отстрани на стената. Изчисляваме площите на всички стени, така че по-късно, пропорционално на площта, да организираме подаването на топлина.
Фурна "Сканиране" 200 литра.
Вече знаем, че когато е свързан в звезда, във всяка фаза трябва да тече ток от 18.2A. От горната таблица за ограниченията на тока следва, че за проводник с диаметър 2,5 mm можете да използвате един нагревателен елемент (граничен ток 20,7A), а за проводник от 2,0 mm трябва да използвате два елемента, свързани в паралелно (тъй като граничният ток е само 14.8A), общо ще има 3 x 2 = 6 в пещта.
Според закона на Ом изчисляваме необходимото съпротивление на нагревателите. За тел с диаметър 2,5 мм Р\u003d 220 / 18,2 \u003d 12,09 ома или 12,09 / 0,294 \u003d 41,1 метра. Ще са необходими 3 такива нагреватели, приблизително 480 оборота всеки, ако се навиват на 25 мм дорник. Общото тегло на телта ще бъде (41,1 x 3) / 25 = 4,9 кг.
За 2,0 мм проводник има два успоредни елемента във всяка фаза, така че съпротивлението на всеки трябва да бъде два пъти по-голямо - 24,18 Ohm. Дължината на всеки ще бъде 24,18 / 0,459 = 52,7 метра. Всеки елемент ще има 610 оборота със същата намотка. Общото тегло на всичките 6 нагревателни елемента (52,7 x 6) / 40 = 7,9 кг.
Нищо не ни пречи да разделим всяка спирала на няколко части, които след това са свързани последователно. За какво? Първо, за лесна инсталация. Второ, ако една четвърт от нагревателя се повреди, само тази четвърт ще трябва да бъде сменена. По същия начин никой не си прави труда да сложи цяла спирала във фурната. Тогава вратата ще изисква отделна спирала, а ние, в случай на диаметър 2,5 мм, имаме само три от тях ...
Поставяме една фаза от 2,5 мм проводник. Нагревателят е разделен на 8 независими къси намотки, всички свързани последователно.
Когато поставим и трите фази по един и същи начин (вижте фигурата по-долу), става ясно следното. Забравихме за шушулката! И заема 13,5% от площта. Освен това спиралите са в опасна електрическа близост една до друга. Особено опасна е близостта на спиралите на лявата стена, където между тях има напрежение от 220 волта (фаза - нула - фаза - нула ...). Ако поради нещо съседните спирали на лявата стена се докоснат една друга, голямо късо съединение не може да се избегне. Предлагаме самостоятелно оптимизиране на местоположението и свързването на спиралите.
Всички фази са зададени.
В случай, че решим да използваме двойка, диаграмата е показана по-долу. Всеки елемент с дължина 52,7 метра е разделен на 4 последователни спирали от 610 / 4 = 152 оборота (навиване на 25 мм дорник).
Възможност за разположение на нагревателите в случай на тел 2.0 мм.
Характеристики на навиване, монтаж, работа.
Телът е удобен с това, че може да се навива в спирала, а след това спиралата може да се разтяга, както е удобно. Смята се, че диаметърът на намотката трябва да бъде повече от 6-8 диаметъра на проводника. Оптималната стъпка между завоите е 2-2,5 диаметъра на проводника. Но е необходимо да навиете намотката до намотка: разтягането на спиралата е много лесно, компресирането е много по-трудно.
Дебелият проводник може да се счупи по време на навиване. Особено разочароващо е, ако се оставят за навиване 5 от 200 оборота.Идеално е да се навива на струг при много бавна скорост на въртене на дорника. Сплавта Kh23Yu5T се произвежда закалена и незакалена. Последните се спукват особено често, така че ако имате избор, не забравяйте да закупите тел, освободен за навиване.
Колко оборота са необходими? Въпреки простотата на въпроса, отговорът не е очевиден. Първо, диаметърът на дорника и следователно диаметърът на един завой не е точно известен. Второ, със сигурност се знае, че диаметърът на проводника варира леко по дължината, така че съпротивлението на спиралата също ще варира. На трето място, съпротивлението на сплав от определено топене може да се различава от референтната. На практика спирала се навива с 5-10 оборота повече от изчисленото, след което се измерва нейното съпротивление - с МНОГО ТОЧЕН уред, на който може да се има доверие, а не със сапунерка. По-специално, трябва да се уверите, че при късо съединени сонди устройството показва нула или число от порядъка на 0,02 Ohm, което ще трябва да бъде извадено от измерената стойност. При измерване на съпротивлението спиралата леко се разтяга, за да се елиминира влиянието на междувитово късо съединение. Отхапват се допълнителни намотки.
Най-добре е спиралата да се постави в пещта върху тръба от мулит-силициев диоксид (MKR). За диаметър на намотката 25 mm е подходяща тръба с външен диаметър 20 mm, за диаметър на намотката 35 mm - 30 - 32 mm.
Добре е фурната да се нагрява равномерно от пет страни (четири стени + отдолу). Значителна мощност трябва да бъде концентрирана върху огнището, например 20 -25% от общата изчислена мощност на пещта. Това компенсира поемането на студен въздух отвън.
За съжаление все още е невъзможно да се постигне абсолютна равномерност на нагряване. Можете да го достигнете с помощта на вентилационни системи с ПО-ДОЛНО изсмукване на въздух от пещта.
По време на първото нагряване или дори първите две или три нагрявания, върху повърхността на жицата се образува котлен камък. Не трябва да забравяме да го премахнем както от нагревателите (с четка), така и от повърхността на плочи, тухли и т.н. Мащабът е особено опасен, ако спиралата просто лежи върху тухлите: железни оксиди с алумосиликати при високи температури (нагревателят е един милиметър!) Образуват топими съединения, поради което нагревателят може да изгори.
Ще имаш нужда
- Спирала, шублер, линийка. Необходимо е да се знае материалът на спиралата, стойностите на тока I и напрежението U, при които спиралата ще работи, и от какъв материал е направена.
Инструкция
Разберете какво съпротивление R трябва да има вашата намотка. За да направите това, използвайте закона на Ом и заменете стойността на тока I във веригата и напрежението U в краищата на спиралата във формулата R = U / I.
С помощта на справочника определете електрическото съпротивление на материала ρ, от който ще бъде направена спиралата. ρ трябва да бъде изразено в Ohm m. Ако стойността на ρ в справочника е дадена в Ohm mm² / m, след това я умножете по 0,000001. Например: медно съпротивление ρ = 0,0175 Ohm mm² / m, когато се преобразува в SI, имаме ρ = 0 .0175 0.000001=0.0000000175 Ohm m.
Намерете дължината на проводника по формулата: Lₒ=R S/ρ.
Измерете произволна дължина l върху спиралата с линийка (например: l = 10 cm = 0,1 m). Пребройте броя на завоите n, идващи до тази дължина. Определете стъпката на спиралата H=l/n или я измерете с шублер.
Намерете колко завоя N може да се направи от тел с дължина Lₒ: N= Lₒ/(πD+H).
Намерете дължината на самата спирала, като използвате формулата: L \u003d Lₒ / N.
Спираловият шал се нарича още шал боа, шал на вълна. Основното тук изобщо не е видът на преждата, не моделът на плетене и не цветовете на готовия продукт, а техниката на изпълнение и оригиналността на модела. Спираловидният шал олицетворява празничност, разкош, тържественост. Прилича на елегантно дантелено жабо, екзотична боа и обикновен, но много оригинален шал.
Как да плета спираловиден шал с игли за плетене
За да плетете спирален шал, наберете 24 бримки на иглите за плетене и изплетете 1-ви ред:
- 1 краен контур;
- 11 лицеви;
- 12 сърмени конци.
Качеството и цветът на преждата за този спирален модел на шал зависи от вас.
1-ви ред: първо 1 крайна линия, след това 1 прежда отгоре, след това 1 предна линия, след това 1 прежда отгоре и 8 предни бримки. Отстранете една от дясната игла за плетене като сърмени конци, издърпайте конеца между иглите за плетене напред. Върнете отстранената примка към лявата игла за плетене, издърпайте конеца между иглите за плетене назад (в този случай бримката ще се окаже увита нишка). Обърнете работата и изплетете 12 сърмени конци.
2-ри ред: Първо плетете 1 ръбова бримка, след това преждата над 1, след това изплетете 3 бримки, изплетете 1 прежда отгоре и изплетете 6 бримки. Отстранете една от дясната игла за плетене като сърмени конци, издърпайте конеца между иглите за плетене напред. След това върнете цикъла към лявата игла за плетене, издърпайте конеца между иглите за плетене назад, след това завъртете работата и изплетете 12 сърмени конци.
3-ти ред: изплетете 1 ръбова линия, след това изплетете 2 заедно, след това изплетете 1, след това изплетете 2 заедно и изплетете 4. Плъзнете една на дясната игла като сърмени конци, издърпайте конеца между иглите напред, върнете примката към лявата игла, след това издърпайте конеца между иглите назад. След това завъртете работата и плетете 8 сърмени конци.
4 ред: Плетете 1 подгъв, след това изплетете 3 заедно, след това изплетете 4, *отстранете увитата бримка отдолу и изплетете заедно със следващата плетка, изплетете 1* (повторете от * до * 3 пъти). Без да обръщате работата, завържете грешните бримки.
По този начин изплетете спиралния шал до желаната дължина на блокове от тези 4 реда.
Почти всички жени се сблъскват с проблема с контрацепцията. Един от надеждните и доказани методи е вътрематочното устройство, което е в търсенето и днес.
Видове спирали
Вътрематочните устройства са изработени от пластмаса и се предлагат в две разновидности: съдържащи мед (сребро) устройства и устройства, съдържащи хормони. Размерът им е 3Х4 см. Изборът на метода на контрацепция и самата спирала става при уговорката при гинеколога. Не трябва да правите това сами. Вътрематочното устройство се инсталира от гинеколог по време на менструация. Той е малък по размер и наподобява формата на буквата Т.
Медната спирала е изработена от медна тел. Неговата характеристика е способността да действа върху матката по такъв начин, че яйцеклетката да не може да се прикрепи към нея. Това се улеснява от две медни антени.
Хормоналната намотка има контейнер, който съдържа прогестин. Този хормон предотвратява началото на овулацията. При използване на хормонални вътрематочно устройствосперматозоидите не могат да оплодят яйцеклетка. Както отбелязват жените, когато използвате такава спирала, менструацията става по-оскъдна и по-малко болезнена. Това обаче не носи вреда, защото е свързано с действието на хормоните, които са вътре в спиралата. Гинеколозите препоръчват на жените, страдащи от болезнени периоди, да инсталират хормонална спирала.
Спирална селекция
Гинекологичните вътрематочни устройства се предлагат в различни марки, както местни, така и чужди. В допълнение, цената им може да варира от 250 рубли до няколко хиляди. Много фактори влияят на това.
Спиралата Juno Bio е доста популярна сред руските жени. Привлича, на първо място, ниската цена. Ниската ефективност на тази спирала обаче води до висок риск от бременност.
Вътрематочното устройство Mirena се доказа добре, но е едно от най-скъпите в своята серия. В същото време използването на вътрематочно устройство се счита за най-евтиния и достъпен вид контрацепция.
Това хормонална спирала. Неговите производители обещават, че спиралата Mirena е по-малко вероятно да се измести в матката или да изпадне. А именно, това води до началото на бременността, поради което пациентите се съветват редовно да проверяват наличието на вътрематочен контрацептив на правилното място.
Стандартно напрежение в битово захранване U=220V. Силата на тока е ограничена от предпазители в електрическия панел и обикновено е равна на I \u003d 16A.
Източници:
- Таблици на физическите величини, I.K. Кикоин, 1976 г
- формула за дължина на спирала
Електрическият поялник е ръчен инструмент, предназначен за закрепване на части с помощта на меки спойки, чрез нагряване на спойката до течно състояние и запълване на празнината между споените части с нея.
Предлагат се електрически поялници за мрежово напрежение 12, 24, 36, 42 и 220 V и за това има причини. Основното нещо е безопасността на човека, второто е мрежовото напрежение на място, работата по запояване е извършена. В производството, където цялото оборудване е заземено и има висока влажност, е позволено да се използват поялници с напрежение не повече от 36 V, докато тялото на поялника трябва да бъде заземено. Бордовата мрежа на мотоциклет е с постоянно напрежение 6 V, лек автомобил - 12 V, камион - 24 V. В авиацията се използва мрежа с честота 400 Hz и напрежение 27 V. Има също така ограничения на дизайна, например, трудно е да се направи 12 W поялник на захранващо напрежение 220 V, тъй като спиралата ще трябва да бъде навита от много тънък проводник и следователно много слоеве ще бъдат навити, поялникът ще се обърне е голям, не е удобен за малка работа. Тъй като намотката на поялника е навита от нихромова тел, тя може да се захранва както с променливо, така и с постоянно напрежение. Основното е, че захранващото напрежение съвпада с напрежението, за което е предназначен поялникът.
Мощните електрически поялници са 12, 20, 40, 60, 100 W и повече. И това също не е случайно. За да може спойката да се разпространи добре по повърхностите на запоените части по време на запояване, те трябва да се нагреят до температура, малко по-висока от точката на топене на спойката. При контакт с детайла топлината се предава от върха към детайла и температурата на върха пада. Ако диаметърът на върха на поялника не е достатъчен или мощността на нагревателния елемент е ниска, след като отдели топлина, върхът няма да може да се нагрее до зададената температура и ще бъде невъзможно да се запоява. В най-добрия случай получавате хлабава и не здрава спойка. По-мощният поялник може да запоява малки части, но има проблем с недостъпността до точката на запояване. Как например да запоявате микросхема с стъпка на крака 1,25 мм в печатна платка с 5 мм накрайник за поялник? Вярно е, че има изход, няколко завоя от медна тел с диаметър 1 мм се навиват върху такова жило и се запояват с края на този проводник. Но обемистостта на поялника прави работата почти невъзможна. Има още едно ограничение. С висока мощност поялникът бързо ще загрее елемента, а много радиокомпоненти не позволяват нагряване над 70 ° C и следователно допустимото време за запояване е не повече от 3 секунди. Това са диоди, транзистори, микросхеми.
Устройство за поялник
Поялникът е червен меден прът, който се нагрява от нихромова спирала до температурата на топене на спойката. Поялният прът е изработен от мед поради високата си топлопроводимост. В крайна сметка, когато запоявате, трябва бързо да прехвърлите топлината към върха на поялника от нагревателния елемент. Краят на пръта има клиновидна форма, е работната част на поялника и се нарича жило. Пръчката се вкарва в стоманена тръба, увита в слюда или фибростъкло. Слюдата е навита с нихромова тел, която служи като нагревателен елемент.
Върху нихрома се навива слой от слюда или азбест, който служи за намаляване на топлинните загуби и електрическата изолация на нихромовата спирала от металното тяло на поялника.
Краищата на нихромовата спирала са свързани към медните проводници на електрически кабел с щепсел в края. За да се гарантира надеждността на тази връзка, краищата на нихромовата спирала се огъват и сгъват наполовина, което намалява нагряването на кръстовището с Меден проводник. Освен това, връзката се кримпва с метална плоча, най-добре е да се кримпва с алуминиева плоча, която има висока топлопроводимост и по-ефективно ще отстрани топлината от кръстовището. За електрическа изолация на кръстовището се поставят тръби, изработени от топлоустойчив изолационен материал, фибростъкло или слюда.
Медният прът и нихромовата спирала са затворени от метален корпус, състоящ се от две половини или плътна тръба, както е на снимката. Тялото на поялника върху тръбата е фиксирано с капачни пръстени. За да се предпази ръката на човек от изгаряния, върху тръбата е монтирана дръжка, изработена от материал, който не вижда добре топлината, дърво или топлоустойчива пластмаса.
Когато щепселът на поялника се постави в гнездото, електрическият ток протича към нихромовия нагревателен елемент, който се нагрява и предава топлина на медния прът. Поялникът е готов за запояване.
Транзистори с ниска мощност, диоди, резистори, кондензатори, микросхеми и тънки жициЗапояване с 12W поялник. Поялници 40 и 60 W се използват за запояване на мощни и големи радиокомпоненти, дебели проводници и малки части. За запояване на големи части, например топлообменници с газова колона, ще ви е необходим поялник с мощност от сто или повече вата.
Както можете да видите на чертежа, електрическата верига на поялника е много проста и се състои само от три елемента: щепсел, гъвкав електрически проводник и нихромова спирала.
Както се вижда от диаграмата, поялникът няма възможност да регулира температурата на нагряване на върха. И дори ако мощността на поялника е избрана правилно, все още не е факт, че температурата на върха ще е необходима за запояване, тъй като дължината на върха намалява с времето поради постоянното му презареждане, спойките също имат различни температури на топене. Следователно, за да се поддържа оптимална температура на върха за запояване, е необходимо той да се свърже чрез тиристорни контролери на мощността с ръчно регулиране и автоматично поддържане на зададената температура на върха за запояване.
Изчисляване и ремонт на нагревателната намотка на поялника
При ремонт или при изработка на електрически поялник или друго нагревателно устройство сами, трябва да навиете нагревателната намотка от нихромова тел. Първоначалните данни за изчисляване и избор на тел са съпротивлението на намотката на поялника или нагревателя, което се определя въз основа на неговото захранване и захранващо напрежение. Можете да изчислите какво трябва да бъде съпротивлението на намотката на поялник или нагревател, като използвате таблицата.
При ремонт или самостоятелно производствоелектрически поялник или друго нагревателно устройство, трябва да навиете нагревателна намотка, изработена от нихромова тел. Първоначалните данни за изчисляване и избор на тел са съпротивлението на намотката на поялника или нагревателя, което се определя въз основа на неговото захранване и захранващо напрежение. Можете да изчислите какво трябва да бъде съпротивлението на намотката на поялник или нагревател, като използвате таблицата.
Познавайки захранващото напрежение и измерване на съпротивлениевсеки нагревателен уред, като поялник,или електрическа ютия, можете да разберете консумацията на енергия на този домакински уред.б. Например, съпротивлението на електрическа кана с мощност 1,5 kW ще бъде 32,2 ома.
| Таблица за определяне на съпротивлението на нихромовата намотка в зависимост от захранването и захранващото напрежение електрически уреди, ом | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Консумация на енергия поялник, W | Захранващо напрежение на поялника, V | ||||
| 12 | 24 | 36 | 127 | 220 | |
| 12 | 12 | 48,0 | 108 | 1344 | 4033 |
| 24 | 6,0 | 24,0 | 54 | 672 | 2016 |
| 36 | 4,0 | 16,0 | 36 | 448 | 1344 |
| 42 | 3,4 | 13,7 | 31 | 384 | 1152 |
| 60 | 2,4 | 9,6 | 22 | 269 | 806 |
| 75 | 1.9 | 7.7 | 17 | 215 | 645 |
| 100 | 1,4 | 5,7 | 13 | 161 | 484 |
| 150 | 0,96 | 3,84 | 8,6 | 107 | 332 |
| 200 | 0,72 | 2,88 | 6,5 | 80,6 | 242 |
| 300 | 0,48 | 1,92 | 4,3 | 53,8 | 161 |
| 400 | 0,36 | 1,44 | 3,2 | 40,3 | 121 |
| 500 | 0,29 | 1,15 | 2,6 | 32,3 | 96,8 |
| 700 | 0,21 | 0,83 | 1,85 | 23,0 | 69,1 |
| 900 | 0,16 | 0,64 | 1,44 | 17,9 | 53,8 |
| 1000 | 0,14 | 0,57 | 1,30 | 16,1 | 48,4 |
| 1500 | 0,10 | 0,38 | 0,86 | 10,8 | 32,3 |
| 2000 | 0,07 | 0,29 | 0,65 | 8,06 | 24,2 |
| 2500 | 0,06 | 0,23 | 0,52 | 6,45 | 19,4 |
| 3000 | 0,05 | 0,19 | 0,43 | 5,38 | 16,1 |
Нека да разгледаме пример как да използвате таблицата. Да приемем, че трябва да пренавиете поялник от 60 W, предназначен за захранващо напрежение от 220 V. Изберете 60 W от най-лявата колона на таблицата. На горната хоризонтална линия изберете 220 V. В резултат на изчислението се оказва, че съпротивлението на намотката на поялника, независимо от материала на намотката, трябва да бъде равно на 806 ома.
Ако трябва да направите поялник с мощност 60 W, предназначен за напрежение 220 V, поялник за захранване от 36 V мрежа, тогава съпротивлението на новата намотка вече трябва да бъде 22 ома. Можете самостоятелно да изчислите съпротивлението на намотката на всеки електрически нагревател, като използвате онлайн калкулатор.
След определяне на необходимата стойност на съпротивлението на намотката на поялника от таблицата по-долу се избира подходящият диаметър на нихромовата тел въз основа на геометричните размери на намотката. Нихромовата тел е хром-никелова сплав, която издържа на нагряване до 1000˚C и е обозначена с X20H80. Това означава, че сплавта съдържа 20% хром и 80% никел.
За да навиете спирала на поялник със съпротивление 806 ома от примера по-горе, ще ви трябват 5,75 метра нихромна тел с диаметър 0,1 mm (трябва да разделите 806 на 140) или 25,4 m тел с диаметър 0,2 мм и т.н.
При навиване на спиралата на поялника завоите се подреждат близо един до друг. При нагряване нагорещената повърхност на нихромовата тел се окислява и образува изолационна повърхност. Ако цялата дължина на телта не се побира на ръкава в един слой, тогава слоят на раната се покрива със слюда, а вторият се навива.
За електрическа и топлоизолация на намотката на нагревателния елемент най-добрите материалие слюда, плат от фибростъкло и азбест. Азбестът има интересен имот, може да се накисва с вода и става мека, позволява ви да му придадете всякаква форма и след изсъхване има достатъчна механична якост. Когато изолирате намотката на поялника с мокър азбест, трябва да се има предвид, че мокрият азбест провежда добре еклектичен ток и ще бъде възможно да включите поялника в електрическата мрежа само след като азбестът е напълно изсъхнал.
Нихромовата намотка е нагревателен елемент под формата на тел, навит с винт за компактно поставяне. Жицата е направена от нихром- прецизна сплав, основните компоненти на която са никел и хром. "Класическият" състав на тази сплав е 80% никел, 20% хром. Съставът на имената на тези метали формира името, което обозначава групата хром-никелови сплави - "нихром".
Най-известният нихромни марки - Х20Н80 и Х15Н60. Първият от тях е близък до "класиката". Съдържа 72-73% никел и 20-23% хром. Вторият е предназначен да намали разходите и да подобри обработваемостта на жицата. Съдържанието на никел и хром в него е намалено - съответно до 61% и до 18%. Но количеството желязо е увеличено - 17-29% срещу 1,5 в X20H80.
На базата на тези сплави се създават техните модификации с по-висока оцеляване и устойчивост на окисляване под висока температура. Това са марките Kh20N80-N (-N-VI) и Kh15N60 (-N-VI). Използват се за нагревателни елементи в контакт с въздух. Препоръчителната максимална работна температура е от 1100 до 1220 °C
Използването на нихромова тел
Основното качество на нихрома е неговата висока устойчивост на електрически ток. Той определя обхвата на сплавта. Нихромова спиралаизползва се в две качества - като нагревателен елемент или като материал за електрически съпротивления електрически вериги.
Използва се за нагреватели електрическа спиралаот сплави Kh20N80-N и Kh15N60-N. Примери за приложение:
- битови терморефлектори и вентилаторни нагреватели;
- Нагревателни елементи за домакински отоплителни уреди и електрическо отопление;
- нагреватели за промишлени пещи и термично оборудване.
Сплави Kh15N60-N-VI и Kh20N80-N-VI, получени във вакуум индукционни пещи, използвано в промишлено оборудванеповишена надеждност.
Нихромова спирала класове Х15Н60, Х20Н80, Kh20N80-VI се различава по това, че електрическото му съпротивление се променя малко с температурата. От него се изработват резистори, съединители на електронни схеми, критични части на вакуумни устройства.
Как да навиете спирала от нихром
резистивен или нагревателна намоткаможе да се направи у дома. За да направите това, имате нужда от нихромова тел от подходяща марка и правилното изчисляване на необходимата дължина.
Някои домакински отоплителни уреди все още използват нихромова тел. Има висока устойчивост на топлина, характерна за сплав от никел и хром. Този материал има добра пластичност, високо електрическо съпротивление и нисък температурен коефициент на съпротивление. Следователно, при изчисляване на нихромовата тел за нагревател, тези параметри трябва да се вземат предвид. В противен случай резултатите от изчисленията ще бъдат неточни и няма да дадат желания резултат.
Използване на онлайн калкулатор при изчисления
Бързи изчисления могат да се правят с онлайн калкулатор. С него можете да изчислите и приблизително да зададете желаната дължина на нихромовата тел. Като правило се разглеждат марките, които се използват най-широко в отоплителните устройства - Kh20N80, Kh20N80-N, Kh15N60.
За извършване на изчисления са необходими задължителни първоначални данни. На първо място, това е стойността на мощността на нагревателя, която се планира да се получи, диаметърът на нихромовата жица и стойността на мрежовото захранващо напрежение.
Изчисленията се извършват по следния начин. На първо място, трябва да инсталирате в съответствие с посочените параметри, по формулата: I = P / U. След това се изчислява съпротивлението за целия нагревателен елемент. След това имате нужда от електрическо съпротивление за конкретна марка нихромен проводник. Тази стойност ще бъде необходима, за да се зададе най-оптималната дължина на нагревателния елемент, като се използва друга формула: l = SR/ρ. Правилен избордължина ще доведе съпротивлението на нагревателя R до желаната стойност.
След извършване на изчисленията се препоръчва да проверите получените данни с помощта на таблицата и да се уверите, че изчисленият ток съответства на допустимата стойност. Ако номиналният ток надвишава допустимите граници, трябва да се извършат преизчисления чрез увеличаване на диаметъра на нихромовата тел или намаляване на мощността на самия нагревателен елемент. Необходимо е да се вземе предвид фактът, че всички параметри, дадени в таблиците, са изчислени за нагреватели в хоризонтално положение и работещи във въздушна среда.
Ако се планира да се използва нихромовата спирала, поставена в течност, стойността на допустимия ток трябва да се умножи с коефициент 1,1-1,5. Когато спиралата е затворена, напротив, тя трябва да бъде намалена с 1,2-1,5 пъти.
