Los elementos calefactores eléctricos se utilizan en equipos domésticos e industriales. El uso de varios calentadores es conocido por todos. Se trata de cocinas, hornos y hornos eléctricos, cafeteras eléctricas, teteras eléctricas y calentadores de diversos diseños.
Los calentadores de agua eléctricos, más a menudo denominados, también contienen elementos de calefacción. La base de muchos elementos calefactores es un cable con alta resistencia eléctrica. Y la mayoría de las veces este cable está hecho de nicromo.
Hélice abierta de nicromo
El elemento calefactor más antiguo es quizás la bobina de nicromo habitual. Érase una vez que se usaban estufas eléctricas caseras, calderas de agua y calentadores de cabra. Teniendo a mano un hilo de nicromo, que se podía “agarrar” en producción, no era problema hacer una espiral de la potencia requerida.
El extremo del cable de la longitud requerida se inserta en el corte de la llave, el cable se pasa entre dos bloques de madera. El tornillo de banco debe sujetarse de modo que toda la estructura quede sujeta como se muestra en la figura. La fuerza de sujeción debe ser tal que el alambre pase a través de las barras con cierta fuerza. Si la fuerza de sujeción es grande, el cable simplemente se romperá.
Figura 1. Enrollado de una espiral de nicromo
Al girar la perilla, el cable se tira a través de las barras de madera y, con cuidado, bobina a bobina, se coloca en una barra de metal. En el arsenal de electricistas había un juego completo de perillas. diámetro diferente de 1,5 a 10 mm, lo que permitió enrollar espirales para todas las ocasiones.
Se sabía de qué diámetro era el alambre y qué longitud se requería para enrollar la espiral de la potencia requerida. Estos numeros magicos todavía se puede encontrar en Internet. La figura 2 muestra una tabla que muestra datos sobre espirales de varias capacidades a una tensión de alimentación de 220V.
Figura 2. Cálculo de la espiral eléctrica elemento de calefacción(haga clic en la imagen para ampliar)
Todo aquí es simple y claro. Habiendo preguntado por la potencia requerida y el diámetro del alambre de nicrom disponible, solo queda cortar un trozo de la longitud deseada y enrollarlo en un mandril del diámetro apropiado. En este caso, la longitud de la espiral resultante se indica en la tabla. Pero, ¿y si hay un cable con un diámetro no indicado en la tabla? En este caso, simplemente habrá que calcular la espiral.
Si es necesario, calcular la espiral es bastante simple. Como ejemplo se da el cálculo de una espiral de alambre de nicromo de 0,45 mm de diámetro (diámetro no existe en la tabla) con una potencia de 600 W para una tensión de 220 V. Todos los cálculos se realizan de acuerdo con la ley de Ohm.
Cómo convertir amperios a vatios y viceversa, vatios a amperios:
I = P/U = 600/220 = 2,72 A
Para hacer esto, basta con dividir la potencia dada por el voltaje y obtener la cantidad de corriente que pasa por la espiral. Potencia en vatios, voltaje en voltios, resultado en amperios. Todo según el sistema SI.
La fórmula para calcular la resistencia del conductor R=ρ*L/S,
donde ρ es la resistencia específica del conductor (para nicrom 1.0÷1.2 Ohm.mm2/m), L es la longitud del conductor en metros, S es la sección transversal del conductor en milímetros cuadrados. Para un conductor de 0,45 mm de diámetro, la sección transversal será de 0,159 mm2.
Por lo tanto, L = S * R / ρ = 0,159 * 81 / 1,1 = 1170 mm o 11,7 m.
En general, resulta un cálculo no tan complicado. Sí, de hecho, la fabricación de una espiral no es tan difícil, lo que, sin duda, es la ventaja de las espirales de nicromo ordinarias. Pero esta ventaja está cubierta por muchas desventajas inherentes a las espirales abiertas.
En primer lugar, esta es una temperatura de calentamiento bastante alta: 700 ... 800˚C. La bobina calentada tiene un brillo rojo tenue, el contacto accidental con ella puede causar una quemadura. Además, puede resultar en una descarga eléctrica. Una espiral al rojo vivo quema el oxígeno del aire, atrae partículas de polvo que, cuando se queman, dan un olor muy desagradable.
Pero la principal desventaja de las espirales abiertas debe considerarse su alto riesgo de incendio. Por lo tanto, el departamento de bomberos simplemente prohíbe el uso de calentadores con serpentín abierto. Estos calentadores, en primer lugar, incluyen la llamada "cabra", cuyo diseño se muestra en la Figura 3.
Figura 3. Calentador casero "cabra"
Aquí está una "cabra" tan salvaje: se hizo deliberadamente sin cuidado, simplemente, incluso muy mal. Un incendio con un calentador de este tipo no tendrá que esperar mucho. En la Figura 4 se muestra un diseño más avanzado de dicho calentador.
Figura 4. Casa "Cabra"
Es fácil ver que la espiral está cerrada con una carcasa de metal, esto es lo que evita tocar las partes calentadas que conducen corriente. El riesgo de incendio de dicho dispositivo es mucho menor que el que se muestra en la figura anterior.
Érase una vez, los calentadores reflectores se produjeron en la URSS. En el centro del reflector niquelado había un cartucho de cerámica en el que, como una bombilla con casquillo E27, se enroscaba un calentador de 500W. El riesgo de incendio de dicho reflector también es muy alto. Bueno, de alguna manera no pensaron en esos días a qué podría conducir el uso de tales calentadores.
Figura 5. Calentador tipo reflector
Es bastante obvio que varios calentadores con bobina abierta pueden, contrariamente a los requisitos de la inspección de incendios, usarse solo bajo supervisión atenta: si sale de la habitación, ¡apague el calentador! Mejor aún, deja de usar calentadores de este tipo.
Elementos calefactores de bobina cerrada
Para deshacerse de la bobina abierta, se inventaron los calentadores eléctricos tubulares - TEN. El diseño del elemento calefactor se muestra en la Figura 6.
Figura 6. El diseño del elemento calefactor.
La espiral de nicromo 1 está oculta dentro de un tubo de metal de pared delgada 2. La espiral está aislada del tubo por un relleno 3 con alta conductividad térmica y alta resistencia eléctrica. El relleno más utilizado es la periclasa (una mezcla cristalina de óxido de magnesio MgO, a veces con impurezas de otros óxidos).
Después de llenar con un compuesto aislante, el tubo se presiona y, bajo alta presión, la periclasa se convierte en un monolito. Después de tal operación, la espiral se fija rígidamente, por lo tanto, el contacto eléctrico con el cuerpo: el tubo está completamente excluido. El diseño es tan fuerte que cualquier elemento calefactor se puede doblar si el diseño del calentador lo requiere. Algunos elementos calefactores tienen una forma muy extraña.
La espiral está conectada a los terminales metálicos 4, que salen a través de los aisladores 5. Los cables conductores están conectados a los extremos roscados de los terminales 4 con la ayuda de tuercas y arandelas 7. Los elementos calefactores están sujetos en la caja del dispositivo con la ayuda de tuercas y arandelas 6, proporcionando, si es necesario, la estanqueidad de la conexión.
Sujeto a las condiciones de operación, dicho diseño es bastante confiable y duradero. Esto es lo que condujo al uso muy generalizado de elementos calefactores en dispositivos para diversos propósitos y diseños.
Según las condiciones de funcionamiento, los elementos calefactores se dividen en dos grandes grupos: aire y agua. Pero es solo un nombre. De hecho, los elementos de calentamiento de aire están diseñados para operar en varios medios gaseosos. Incluso el aire atmosférico ordinario es una mezcla de varios gases: oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, incluso hay impurezas de argón, neón, criptón, etc.
El ambiente aéreo es muy diverso. Puede ser aire atmosférico en calma o una corriente de aire que se mueve a una velocidad de varios metros por segundo, como en los ventiladores calefactores o las pistolas de aire caliente.
El calentamiento de la carcasa del elemento calefactor puede alcanzar los 450 ˚C e incluso más. Por lo tanto, para la fabricación de la cubierta tubular exterior, varios materiales. Puede ser acero al carbono ordinario, acero inoxidable o acero resistente al calor de alta temperatura. Todo depende del entorno.
Para mejorar la transferencia de calor, algunos elementos calefactores están equipados con aletas en tubos en forma de cinta metálica enrollada. Tales calentadores se llaman con aletas. El uso de dichos elementos es más apropiado en un entorno de aire en movimiento, por ejemplo, en ventiladores calefactores y pistolas de aire caliente.
Los elementos de calentamiento de agua tampoco se usan necesariamente en agua, este es el nombre general para varios medios líquidos. Puede ser aceite, fuel oil e incluso varios líquidos agresivos. Elementos de calentamiento de líquidos, destiladores, desaladoras eléctricas agua de mar y simplemente en titanes para hervir agua potable.
La conductividad térmica y la capacidad calorífica del agua son mucho más altas que las del aire y otros medios gaseosos, lo que proporciona, en comparación con el ambiente del aire, una mejor y más rápida eliminación del calor del elemento calefactor. Por lo tanto, con la misma potencia eléctrica, el calentador de agua tiene dimensiones geométricas más pequeñas.
Aquí puede dar un ejemplo simple: al hervir agua en un hervidor eléctrico común, el elemento calefactor puede calentarse al rojo vivo y luego quemarse hasta los agujeros. La misma imagen se puede observar con calderas ordinarias diseñadas para hervir agua en un vaso o en un balde.
El ejemplo dado muestra claramente que los calentadores de agua nunca deben usarse para trabajar en un ambiente de aire. Los calentadores de aire se pueden usar para calentar agua, pero solo hay que esperar mucho tiempo hasta que el agua hierva.
La capa de incrustaciones que se forma durante el funcionamiento no beneficiará a los elementos calentadores de agua. La escala, por regla general, tiene una estructura porosa y su conductividad térmica es baja. Por lo tanto, el calor generado por la espiral no penetra bien en el líquido, pero la propia espiral dentro del calentador se calienta a una temperatura muy alta, lo que tarde o temprano conducirá a su agotamiento.
Para evitar que esto suceda, es recomendable limpiar periódicamente los elementos calefactores con diversos productos químicos. Por ejemplo, los comerciales de televisión recomiendan Calgon para proteger los calentadores de las lavadoras. Aunque hay muchas opiniones diferentes sobre esta herramienta.
Cómo deshacerse de la escala
Además de los agentes antical químicos, varios dispositivos. En primer lugar, estos son convertidores de agua magnéticos. En un campo magnético poderoso, los cristales de sales "duras" cambian su estructura, se convierten en escamas, se vuelven más pequeños. A partir de tales escamas, las incrustaciones se forman de forma menos activa, la mayoría de las escamas simplemente se lavan con un chorro de agua. Así es como se logra la protección de calentadores y tuberías contra las incrustaciones. Los filtros-convertidores magnéticos son producidos por muchas empresas extranjeras, tales empresas también existen en Rusia. Dichos filtros están disponibles como tipo mortaja y aéreo.
Ablandadores de agua electrónicos
V Últimamente Los ablandadores de agua electrónicos son cada vez más populares. Exteriormente, todo parece muy simple. Se instala una pequeña caja en la tubería, de la cual salen los cables de la antena. Los cables se enrollan alrededor de la tubería, sin siquiera tener que quitar la pintura. Puede instalar el dispositivo en cualquier lugar accesible, como se muestra en la Figura 7.
Figura 7. Ablandador de agua electrónico
Lo único que necesitas para conectar el dispositivo es una toma de 220V. El dispositivo está diseñado para estar encendido durante mucho tiempo, no es necesario apagarlo periódicamente, ya que apagarlo hará que el agua se endurezca nuevamente, se formarán incrustaciones nuevamente.
El principio de funcionamiento del dispositivo se reduce a la emisión de oscilaciones en el rango de frecuencias ultrasónicas, que pueden alcanzar hasta 50 kHz. La frecuencia de oscilación está regulada por el panel de control del dispositivo. Las emisiones se producen en paquetes varias veces por segundo, lo que se logra utilizando el microcontrolador incorporado. El poder de vibración es pequeño, por lo tanto, dichos dispositivos no representan ninguna amenaza para la salud humana.
Es bastante fácil determinar la viabilidad de instalar dichos dispositivos. Todo se reduce a determinar qué tan fuerte fluye el agua desde tubería de agua. Ni siquiera necesita ningún dispositivo "abstruso" aquí: si después de lavar su piel se seca, las salpicaduras de agua en teja aparecen manchas blancas, aparecen incrustaciones en el hervidor, la lavadora se borra más lentamente que al comienzo de la operación: definitivamente sale agua dura del grifo. Todo esto puede provocar la falla de los elementos calefactores y, en consecuencia, de las propias teteras o lavadoras.
El agua dura no disuelve varios detergentes- desde jabón ordinario hasta detergentes en polvo de moda. Como resultado, hay que poner más polvos, pero esto no ayuda mucho, ya que los cristales de sal de dureza permanecen en las telas, la calidad del lavado deja mucho que desear. Todos los signos enumerados de dureza del agua indican elocuentemente que es necesario instalar ablandadores de agua.
Conexión y control de los elementos calefactores
Al conectar el elemento calefactor, se debe utilizar un cable de sección transversal adecuada. Todo depende de la corriente que circula por el calentador. Muy a menudo, se conocen dos parámetros. Esta es la potencia del propio calentador y la tensión de alimentación. Para determinar la corriente, basta con dividir la potencia por la tensión de alimentación.
Un ejemplo sencillo. Sea un elemento calefactor con una potencia de 1 kW (1000 W) para una tensión de alimentación de 220 V. Para tal calentador, resulta que la corriente será
I \u003d P / U \u003d 1000/220 \u003d 4.545A.
De acuerdo con las tablas colocadas en el PUE, dicha corriente puede ser proporcionada por un cable con una sección transversal de 0,5 mm2 (11 A), pero para garantizar la resistencia mecánica, es mejor utilizar un cable con una sección transversal de al menos menos 2,5 mm2. Tal cable se usa con mayor frecuencia para suministrar electricidad a los enchufes.
Pero antes de realizar la conexión, debe asegurarse de que incluso el elemento calefactor nuevo que acaba de comprar esté funcionando. En primer lugar, es necesario medir su resistencia y verificar la integridad del aislamiento. La resistencia del elemento calefactor es bastante simple de calcular. Para hacer esto, debe elevar al cuadrado el voltaje de suministro y dividirlo por la potencia. Por ejemplo, para un calentador de 1000 W, este cálculo se ve así:
220*220/1000=48,4 ohmios.
Dicha resistencia debe mostrar un multímetro cuando se conecta a los terminales del elemento calefactor. Si la espiral se rompe, entonces, naturalmente, el multímetro mostrará una ruptura. Si toma un elemento calefactor de una potencia diferente, la resistencia, por supuesto, será diferente.
Para comprobar la integridad del aislamiento, mida la resistencia entre cualquiera de los terminales y la carcasa metálica del elemento calefactor. La resistencia del relleno-aislante es tal que en cualquier límite de medición el multímetro debería mostrar una ruptura. Si resulta que la resistencia es cero, entonces la espiral tiene contacto con el cuerpo metálico del calentador. Esto puede suceder incluso con un elemento calefactor nuevo recién comprado.
En general, se utiliza para comprobar el aislamiento, pero no siempre ni todo el mundo lo tiene a mano. Por lo tanto, verificar con un multímetro normal es bastante adecuado. Como mínimo, se debe hacer tal verificación.
Como ya se mencionó, los elementos calefactores se pueden doblar incluso después de llenarlos con un aislante. Hay calentadores de las más diversas formas: en forma de tubo recto, en forma de U, enrollado en un anillo, una serpiente o una espiral. Todo depende del dispositivo del dispositivo de calefacción en el que se supone que debe instalarse el elemento de calefacción. Por ejemplo, en un calentador de agua instantáneo lavadora Se utilizan elementos calefactores retorcidos en espiral.
Algunos elementos calefactores tienen elementos de protección. lo mas defensa sencilla es un fusible térmico. Si se quemó, entonces debe cambiar todo el elemento calefactor, pero no se incendiará. También hay un sistema de protección más complejo que le permite usar el elemento calefactor después de que se haya activado.
Una de estas protecciones es la protección basada en una placa bimetálica: el calor de un elemento calefactor sobrecalentado dobla la placa bimetálica, lo que abre el contacto y desactiva el elemento calefactor. Después de que la temperatura desciende a un valor aceptable, la placa bimetálica se desdobla, el contacto se cierra y el elemento calefactor está listo para funcionar nuevamente.
Resistencias con termostato
En ausencia de suministro de agua caliente, debe usar calderas. El diseño de las calderas es bastante simple. Esta contenedor metalico, escondido en un "abrigo de piel" hecho de un aislante térmico, encima del cual hay una caja de metal decorativa. Un termómetro está incrustado en el cuerpo, que muestra la temperatura del agua. El diseño de la caldera se muestra en la Figura 8.
Figura 8. Caldera de tipo acumulador
Algunas calderas contienen un ánodo de magnesio. Su propósito es la protección contra la corrosión del calentador y el tanque interno de la caldera. El ánodo de magnesio es consumible, debe cambiarse periódicamente cuando se realiza el mantenimiento de la caldera. Pero en algunas calderas, aparentemente baratas. categoría de precio, no se proporciona dicha protección.
Como elemento calefactor en las calderas, se utiliza un elemento calefactor con termostato, el diseño de uno de ellos se muestra en la Figura 9.
Figura 9. Resistencia con termostato
Un microinterruptor está ubicado en una caja de plástico, que se activa mediante un sensor de temperatura del líquido (un tubo recto al lado del elemento calefactor). La forma del elemento calefactor en sí puede ser muy diversa, la figura muestra la más simple. Todo depende de la potencia y el diseño de la caldera. El grado de calentamiento está regulado por la posición del contacto mecánico, controlado por una perilla redonda blanca ubicada en la parte inferior de la caja. También hay terminales para el suministro de corriente eléctrica. El calentador se sujeta con un hilo.
Calentadores húmedos y secos
Dicho calentador está en contacto directo con el agua, por lo tanto, dicho elemento calefactor se denomina "húmedo". La vida útil de un elemento calefactor "húmedo" está en el rango de 2 ... 5 años, después de lo cual debe cambiarse. En general, la vida útil es corta.
Para aumentar la vida útil del elemento calefactor y de toda la caldera en su conjunto, la empresa francesa Atlantic en los años 90 del siglo pasado desarrolló el diseño de un elemento calefactor "seco". En pocas palabras, el calentador estaba oculto en un matraz protector de metal, lo que excluye el contacto directo con el agua: el elemento calefactor se calienta dentro del matraz, que transfiere calor al agua.
Naturalmente, la temperatura del matraz es mucho más baja que el elemento calefactor real, por lo que la formación de incrustaciones a la misma dureza del agua no es tan intensa, se transfiere más calor al agua. La duración del servicio de tales calentadores alcanza los 10…15 años. Esto es cierto para las buenas condiciones de funcionamiento, especialmente la estabilidad de la tensión de alimentación. Pero incluso en buenas condiciones Los elementos de calefacción "secos" también desarrollan su recurso y deben cambiarse.
Aquí es donde se revela otra ventaja de la tecnología de elementos calefactores "secos": al reemplazar el calentador, no es necesario drenar el agua de la caldera, por lo que debe desconectarse de la tubería. Simplemente desenrosque el calentador y reemplácelo por uno nuevo.
Atlantic, por supuesto, patentó su invención, después de lo cual comenzó a otorgar licencias a otras empresas. Actualmente, otras empresas, por ejemplo, Electrolux y Gorenje, también producen calderas con un elemento calefactor "seco". El diseño de una caldera con un elemento calefactor "seco" se muestra en la Figura 10.
Figura 10. Caldera con calentador seco
Por cierto, la figura muestra una caldera con un calentador de esteatita cerámica. El dispositivo de dicho calentador se muestra en la Figura 11.
Figura 11. Calentador de cerámica
Montada sobre una base de cerámica hay una hélice abierta ordinaria de alambre de alta resistencia. La temperatura de calentamiento de la espiral alcanza los 800 grados y se transfiere al medio ambiente (aire debajo de la capa protectora) por convección y radiación de calor. Naturalmente, un calentador de este tipo en relación con las calderas solo puede funcionar en una carcasa protectora, en un entorno de aire, simplemente se excluye el contacto directo con el agua.
La espiral se puede enrollar en varias secciones, como lo demuestra la presencia de varios terminales para la conexión. Esto le permite cambiar la potencia del calentador. La potencia específica máxima de tales calentadores no supera los 9 W/cm 2 .
La condición para el funcionamiento normal de dicho calentador es la ausencia de cargas mecánicas, curvas y vibraciones. La superficie debe estar libre de óxido y manchas de aceite. Y, por supuesto, cuanto más estable sea el voltaje de suministro, sin sobretensiones y sobretensiones, más duradero será el funcionamiento del calentador.
Pero la ingeniería eléctrica no se detiene. Las tecnologías se están desarrollando y mejorando, por lo tanto, además de los elementos calefactores, se ha desarrollado y utilizado con éxito una amplia variedad de elementos calefactores. Estos son elementos calefactores cerámicos, elementos calefactores de carbono, elementos calefactores infrarrojos, pero ese será un tema para otro artículo.
Cálculo del calentador de alambre de un horno eléctrico.
Este artículo revela los mayores secretos del diseño de hornos eléctricos: los secretos de los cálculos del calentador.
¿Cómo se relacionan el volumen, la potencia y la velocidad de calentamiento del horno?
Como se mencionó en otra parte, no hay hornos convencionales. Del mismo modo, no hay hornos para cocer loza o juguetes, arcilla roja o cuentas. Simplemente hay un horno (y aquí estamos hablando exclusivamente de hornos eléctricos) con cierta cantidad de espacio útil, hecho de algunos refractarios. En este horno, puede colocar un jarrón grande o pequeño para hornear, o puede colocar una pila completa de platos sobre los que se colocarán gruesas baldosas de arcilla refractaria. Es necesario cocer un jarrón o azulejos, tal vez a 1000 o C, o tal vez a 1300 o C. Por muchas razones industriales o domésticas, la cocción debe llevar de 5 a 6 horas o de 10 a 12.
Nadie sabe lo que necesita de un horno mejor que usted mismo. Por lo tanto, antes de continuar con el cálculo, debe aclarar todas estas preguntas por sí mismo. Si ya hay un horno, pero es necesario instalar calentadores en él o cambiar los viejos por nuevos, no hay necesidad de diseñar. Si el horno se está construyendo desde cero, debe comenzar por averiguar las dimensiones de la cámara, es decir, desde la longitud, la profundidad y el ancho.
Supongamos que ya conoce estos valores. Suponga que necesita una cámara con una altura de 490 mm, un ancho y una profundidad de 350 mm. Más adelante en el texto, llamaremos a un horno con una cámara de este tipo uno de 60 litros. Al mismo tiempo, diseñaremos un segundo horno, más grande, con una altura H=800 mm, un ancho D=500 mm y una profundidad L=500 mm. Llamaremos a este horno un horno de 200 litros.
Volumen del horno en litros = H x D x L,
donde H, D, L se expresan en decímetros.
Si convirtió correctamente milímetros a decímetros, el volumen del primer horno debería ser de 60 litros, el volumen del segundo, ¡realmente 200! No creas que el autor está siendo sarcástico: ¡los errores más comunes en los cálculos son errores en las dimensiones!
Pasamos a la siguiente pregunta: ¿de qué están hechas las paredes del horno? Casi todos los hornos modernos están hechos de refractarios livianos con baja conductividad térmica y baja capacidad calorífica. Las estufas muy antiguas están hechas de chamota pesada. Dichos hornos son fácilmente reconocibles por el revestimiento macizo, cuyo espesor es casi igual al ancho de la cámara. Si tiene este caso, no tiene suerte: durante la cocción, el 99% de la energía se gastará en calentar las paredes, no los productos. Suponemos que las paredes están hechas de materiales modernos (MKRL-08, ShVP-350). Entonces, solo el 50-80% de la energía se gastará en calentar las paredes.
La masa de carga sigue siendo muy incierta. Aunque generalmente es menor que la masa de las paredes refractarias (más el fondo y el techo) del horno, esta masa ciertamente contribuirá a la tasa de calentamiento.
Ahora sobre el poder. La potencia es la cantidad de calor que libera el calentador en 1 segundo. La unidad de potencia es el vatio (abreviado W). Una bombilla incandescente brillante tiene 100 W, un hervidor eléctrico tiene 1000 W o 1 kilovatio (abreviado 1 kW). Si enciende un calentador con una potencia de 1 kW, liberará calor cada segundo, que, de acuerdo con la ley de conservación de la energía, irá a calentar las paredes, los productos, volarán con aire a través de las grietas. Teóricamente, si no hay pérdidas por las ranuras y las paredes, 1 kW es capaz de calentar cualquier cosa hasta una temperatura infinita en un tiempo infinito. En la práctica, se conocen las pérdidas de calor reales (promedio aproximado) para los hornos, por lo que existe la siguiente regla-recomendación:
Para una tasa de calentamiento normal del horno de 10-50 litros, se necesita energía
100 vatios por litro de volumen.
Para una tasa de calentamiento normal del horno de 100-500 litros, se necesita energía
50-70 W por cada litro de volumen.
El valor de la potencia específica debe determinarse no solo teniendo en cuenta el volumen del horno, sino también teniendo en cuenta la masividad del revestimiento y la carga. Cuanto mayor sea la carga, mayor importancia tienes que elegir. De lo contrario, el horno se calentará, pero durante más tiempo. Elijamos para nuestra potencia específica de 60 litros 100 W/l, y para la de 200 litros - 60 W/l. En consecuencia, obtenemos que la potencia de los calentadores de una botella de 60 litros debe ser 60 x 100 = 6000 W = 6 kW, y una botella de 200 litros debe ser 200 x 60 = 12000 W = 12 kW. Vea lo interesante que es: el volumen ha aumentado más de 3 veces y la potencia, solo 2. ¿Por qué? (Pregunta para trabajo independiente).
Sucede que no hay una toma de corriente de 6 kW en el apartamento, pero solo hay 4. ¡Pero necesita exactamente una de 60 litros! Bueno, puede calcular el calentador en 4 kilovatios, pero acepte el hecho de que la etapa de calentamiento durante la cocción durará de 10 a 12 horas. Sucede que, por el contrario, el calentamiento es necesario durante 5-6 horas de una carga muy masiva. Luego, tendrá que invertir 8 kW en un horno de 60 litros y no prestar atención al cableado al rojo vivo ... Para razonar más, nos limitaremos a las potencias clásicas: 6 y 12 kW, respectivamente.
Potencia, amperios, voltios, fases.
Conociendo la potencia, conocemos la necesidad de calor para calefacción. Según la inexorable ley de la conservación de la energía, debemos tomar la misma potencia de la red eléctrica. Recuerda la fórmula:
Potencia del calentador (W) = Voltaje del calentador (V) x Corriente (A)
o P = U x I
Hay dos trampas en esta fórmula. Primero: el voltaje debe tomarse en los extremos del calentador y no en el tomacorriente. El voltaje se mide en voltios (abreviado V). Segundo: nos referimos a la corriente que fluye a través de este calentador, y no a través de la máquina. La corriente se mide en amperios (abreviado como A).
Siempre se nos da el voltaje en la red. Si la subestación está operando normalmente y no es hora pico, el voltaje en un tomacorriente doméstico regular será de 220 V. El voltaje en un industrial red trifásica entre cualquier fase y cable neutro también es igual a 220V, y el voltaje entre dos fases- 380 V. Por lo tanto, en el caso de una red doméstica monofásica, no tenemos opción en voltaje, solo 220 V. En el caso de una red trifásica, hay una opción, pero pequeña - ya sea 220 o 380 V. Pero ¿y los amperios? Se obtendrán automáticamente a partir del voltaje y la resistencia del calentador según la gran ley de Ohm:
Ley de Ohm para una sección de un circuito eléctrico:
Corriente (A) \u003d Voltaje en la sección (V) / Resistencia de la sección (Ohm)
o I=U/R
Para obtener 6 kW de una red monofásica, necesita una corriente I=P/U= 6000/220 = 27,3 amperios. Esta es una corriente grande, pero real, de una buena red doméstica. Por ejemplo, tal corriente fluye en una estufa eléctrica, en la que todos los quemadores están encendidos a máxima potencia y el horno también. Para obtener 12 kW en una red monofásica para 200 litros, necesita el doble de corriente: ¡12000/220 = 54,5 amperios! Esto es inaceptable para cualquier red doméstica. Es mejor usar tres fases, es decir. distribuir energía a tres líneas. 12000/3/220 = fluirán 18,2 amperios en cada fase.
Echemos un vistazo al último cálculo. Por el momento NO SABEMOS qué calentadores habrá en el horno, NO SABEMOS qué voltaje (220 o 380 V) se suministrará a los calentadores. Pero SABEMOS con certeza que se deben tomar 12 kW de la red trifásica, la carga debe distribuirse de manera uniforme, es decir 4 kW en cada fase de nuestra red, es decir 18.2A fluirá a través de cada cable de fase del autómata del horno de entrada (común), y no es necesario que dicha corriente fluya a través del calentador. Por cierto, 18,2 A también pasarán por el contador de electricidad. (Y por cierto: no habrá corriente a través del cable neutro debido a las características de una fuente de alimentación trifásica. Estas características se ignoran aquí, ya que solo nos interesa el trabajo térmico de la corriente). Si tiene alguna pregunta en este punto de la presentación, léala nuevamente. Y piense: si se liberan 12 kilovatios en el volumen del horno, entonces, de acuerdo con la ley de conservación de la energía, los mismos 12 kilovatios pasan a través de tres fases, cada una: 4 kW ...
Volvamos a la estufa monofásica de 60 litros. Es fácil encontrar que la resistencia del calentador del horno debe ser R=U/I\u003d 220 V / 27,3 A \u003d 8,06 ohmios. Por lo tanto, en el mismo vista general el diagrama de cableado del horno se verá así:
Un calentador con una resistencia de 8,06 ohmios debe conducir una corriente de 27,3 A
Un horno trifásico requerirá tres circuitos de calefacción idénticos: en la figura, el circuito eléctrico más común de 200 litros.
La potencia de un horno de 200 litros debe distribuirse uniformemente en 3 circuitos: A, B y C.
Pero cada calentador se puede encender entre fase y cero, o entre dos fases. En el primer caso, habrá 220 voltios en los extremos de cada circuito de calefacción, y su resistencia será R=U/I\u003d 220 V / 18,2 A \u003d 12,08 ohmios. En el segundo caso, habrá 380 voltios en los extremos de cada circuito de calefacción. Para obtener una potencia de 4 kW, es necesario que la corriente sea I=P/U= 4000/380 = 10,5 amperios, es decir la resistencia debe ser R=U/I\u003d 380 V / 10,5 A \u003d 36,19 ohmios. Estas opciones de conexión se denominan "estrella" y "triángulo". Como se puede ver en los valores de la resistencia requerida, no funcionará simplemente cambiar el circuito de alimentación de una estrella (calentadores de 12,08 ohmios) a un triángulo (calentadores de 36,19 ohmios); en cada caso, usted necesita sus propios calentadores.
En el esquema "estrella", cada circuito de calefacción
conmutado entre fase y cero para una tensión de 220 voltios. Una corriente de 18.2 A fluye a través de cada calentador con una resistencia de 12.08 Ohm No fluye corriente a través del cable N.
En el esquema "delta", cada circuito de calefacción
conectado entre dos fases para una tensión de 380 voltios. Por cada calentador con una resistencia de 36,19 ohmios, fluye una corriente de 10,5 A. Una corriente de 18,2 A fluye a través del cable que conecta el punto A1 a la fuente de alimentación automática (punto A), de modo que 380 x 10,5 \u003d 220 x 18,2 \ u003d 4 kilovatios! Del mismo modo con las líneas B1 - B y C1 - C.
Tarea. Había una estrella en la botella de 200 litros. La resistencia de cada circuito es de 12,08 ohmios. ¿Cuál será la potencia del horno si estos calentadores están conectados a un triángulo?
Limite las cargas de los calentadores de alambre (Kh23Yu5T).
¡Victoria completa! ¡Conocemos la resistencia del calentador! Solo queda desenrollar un trozo de alambre de la longitud deseada. No nos cansemos de los cálculos con resistividad: todo se ha calculado durante mucho tiempo con suficiente precisión para las necesidades prácticas.
| Diámetro, mm | Metros a 1 kg | Resistencia 1 metro, Ohm |
| 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 |
Para un horno de 60 litros se necesitan 8.06 Ohms, elegiremos uno y medio y encontraremos que solo 10 metros de alambre darán la resistencia deseada, que pesará solo 140 gramos! ¡Resultado increíble! Comprobemos de nuevo: 10 metros de cable con un diámetro de 1,5 mm tienen una resistencia de 10 x 0,815 = 8,15 ohmios. La corriente a 220 voltios será 220/8,15 = 27 amperios. La potencia será de 220 x 27 = 5940 vatios = 5,9 kW. Queríamos 6 kW. No cometieron un error en ninguna parte, lo único alarmante es que no existen tales hornos ...
Un calentador al rojo vivo solitario en un horno de 60 litros.
El calentador es muy pequeño. Tal sentimiento se crea al considerar la imagen de arriba. Pero nos dedicamos a los cálculos, no a la filosofía, por lo que pasaremos de las sensaciones a los números. Los números dicen lo siguiente: 10 metros lineales de alambre con un diámetro de 1,5 mm tienen un área S = L x re x pi = 1000 x 0,15 x 3,14 = 471 pies cuadrados cm Desde esta área (¿y dónde más?) Se irradian 5,9 kW al volumen del horno, es decir. por 1 metro cuadrado cm área representa la potencia radiada de 12,5 vatios. Omitiendo detalles, señalaremos que el calentador debe calentarse a una temperatura enorme antes de que la temperatura en el horno aumente significativamente.
El sobrecalentamiento del calentador está determinado por el valor de la llamada carga superficial pags, que calculamos anteriormente. En la práctica, existen valores límite para cada tipo de calentador. pags dependiendo del material del calentador, el diámetro y la temperatura. Con una buena aproximación para alambre de la aleación doméstica X23Yu5T de cualquier diámetro (1,5-4 mm), puede usar el valor de 1,4-1,6 W / cm 2 para una temperatura de 1200-1250 o C.
Físicamente, el sobrecalentamiento puede estar asociado con la diferencia de temperatura en la superficie del cable y en su interior. El calor se libera en todo el volumen, por lo que cuanto mayor sea la carga superficial, más diferirán estas temperaturas. Cuando la temperatura de la superficie está cerca de la temperatura de operación límite, la temperatura en el núcleo del alambre puede acercarse al punto de fusión.
Si el horno está diseñado para bajas temperaturas, se puede elegir una carga superficial mayor, por ejemplo, 2 - 2,5 W / cm 2 para 1000 o C. Aquí puede hacer un comentario triste: kanthal real (esta es una aleación original, el análogo del cual es el fechral ruso X23Yu5T) permite pags hasta 2,5 a 1250 o C. Este kanthal lo fabrica la empresa sueca Kanthal.
Volvamos a nuestro tanque de 60 litros y elijamos un cable más grueso de la mesa: un dos. Está claro que los deuces tendrán que tomar 8,06 Ohm/0,459 Ohm/m = 17,6 metros, y ya pesarán 440 gramos. Consideramos la carga superficial: pags\u003d 6000 W / (1760 x 0,2 x 3,14) cm 2 \u003d 5,43 W / cm 2. Lote. Para un cable con un diámetro de 2,5 mm, obtienes 27,5 metros y pags= 2,78. Para la troika - 39 metros, 2,2 kilogramos y pags= 1,66. Por fin.
Ahora tendremos que enrollar 39 metros de la troika (si revienta, empezar a enrollar de nuevo). Pero puede usar DOS calentadores conectados en paralelo. Naturalmente, la resistencia de cada uno ya no debería ser de 8,06 ohmios, sino del doble. Por lo tanto, para un deuce, obtienes dos calentadores de 17,6 x 2 = 35,2 m, cada uno tendrá 3 kW de potencia y la carga superficial será de 3000 W / (3520 x 0,2 x 3,14) cm 2 = 1, 36 W/ cm2. Y el peso es de 1,7 kg. Medio kilo ahorrado. Obtuvimos muchas vueltas en total, que se pueden distribuir uniformemente en todas las paredes del horno.
Calentadores bien distribuidos en un horno de 60 litros.
| Diámetro, mm | Límite actual para pags= 2 W / cm 2 a 1000 o C | Límite actual para pags= 1,6 W / cm 2 a 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 |
Ejemplo de cálculo para un horno de 200 litros.
Ahora que se conocen los principios básicos, mostraremos cómo se utilizan en el cálculo de un horno real de 200 litros. Todas las etapas del cálculo, por supuesto, pueden formalizarse y escribirse en un programa simple que hará casi todo por sí mismo.
Dibujemos nuestro horno "en barrido". Parece que lo miramos desde arriba, en el centro - abajo, a los lados de la pared. Calculamos las áreas de todas las paredes, para luego, en proporción al área, organizar el suministro de calor.
Horno "Scan" de 200 litros.
Ya sabemos que al estar conectado en estrella debe fluir una corriente de 18.2A en cada fase. De la tabla anterior sobre los límites de corriente, se deduce que para un cable con un diámetro de 2,5 mm, puede usar un elemento calefactor (límite de corriente 20,7 A), y para un cable de 2,0 mm, debe usar dos elementos conectados en paralelo (porque la corriente límite es solo 14.8A), en total habrá 3 x 2 = 6 en el horno.
De acuerdo con la ley de Ohm, calculamos la resistencia requerida de los calentadores. Para diámetro de alambre de 2,5 mm R\u003d 220 / 18.2 \u003d 12.09 ohmios, o 12.09 / 0.294 \u003d 41.1 metros. Se necesitarán 3 calentadores de este tipo, aproximadamente 480 vueltas cada uno, si se enrollan en un mandril de 25 mm. El peso total del alambre será (41,1 x 3) / 25 = 4,9 kg.
Para un cable de 2,0 mm, hay dos elementos paralelos en cada fase, por lo que la resistencia de cada uno debe ser el doble: 24,18 ohmios. La longitud de cada uno será de 24,18 / 0,459 = 52,7 metros. Cada elemento tendrá 610 vueltas con el mismo devanado. El peso total de los 6 elementos calefactores (52,7 x 6) / 40 = 7,9 kg.
Nada nos impide dividir cualquier espiral en varias partes, que luego se conectan en serie. ¿Para qué? En primer lugar, por la facilidad de instalación. En segundo lugar, si falla una cuarta parte del calentador, solo será necesario reemplazar esa cuarta parte. De la misma manera, nadie se molesta en meter toda una espiral en el horno. Luego, la puerta requerirá una espiral separada, y nosotros, en el caso de un diámetro de 2,5 mm, solo tenemos tres de ellos ...
Ponemos una fase de cable de 2,5 mm. El calentador se dividió en 8 bobinas cortas independientes, todas conectadas en serie.
Cuando ponemos las tres fases de la misma manera (ver la figura a continuación), queda claro lo siguiente. ¡Nos olvidamos de la vaina! Y ocupa el 13,5% de la superficie. Además, las espirales se encuentran en peligrosa proximidad eléctrica entre sí. Especialmente peligrosa es la proximidad de las espirales en la pared izquierda, donde hay una tensión de 220 voltios entre ellas (fase - cero - fase - cero...). Si por alguna razón las espirales vecinas de la pared izquierda se tocan, no se puede evitar un gran cortocircuito. Ofrecemos optimizar de forma independiente la ubicación y conexión de las espirales.
Todas las fases están configuradas.
En caso de que decidamos usar un dos, el diagrama se muestra a continuación. Cada elemento de 52,7 metros de largo se divide en 4 espirales consecutivas de 610 / 4 = 152 vueltas (bobinado en un mandril de 25 mm).
Opción para la ubicación de los calentadores en el caso de alambre de 2,0 mm.
Características de bobinado, instalación, operación.
El alambre es conveniente porque se puede enrollar en una espiral y luego la espiral se puede estirar según sea conveniente. Se cree que el diámetro del devanado debe tener más de 6-8 diámetros de alambre. El paso óptimo entre vueltas es de 2-2,5 diámetros de alambre. Pero es necesario enrollar bobina a bobina: estirar la espiral es muy fácil, comprimirla es mucho más difícil.
El alambre grueso puede romperse durante el enrollado. Es especialmente decepcionante si de 200 vueltas quedan 5. Lo ideal es enrollar en un torno a una velocidad muy lenta de rotación del mandril. La aleación Kh23Yu5T se produce templada y sin templar. Este último estalla especialmente a menudo, por lo que si tiene otra opción, asegúrese de comprar un cable liberado para enrollarlo.
¿Cuántas vueltas se necesitan? A pesar de la simplicidad de la pregunta, la respuesta no es obvia. En primer lugar, no se conoce exactamente el diámetro del mandril y, en consecuencia, el diámetro de una vuelta. En segundo lugar, se sabe con certeza que el diámetro del cable varía ligeramente a lo largo, por lo que la resistencia de la espiral también variará. En tercer lugar, la resistividad de una aleación de un punto de fusión particular puede diferir de la de referencia. En la práctica, una espiral se enrolla de 5 a 10 vueltas más de lo calculado, luego se mide su resistencia, con un dispositivo MUY PRECISO en el que se puede confiar, y no con una caja de jabón. En particular, debe asegurarse de que con sondas en cortocircuito, el dispositivo muestre cero o un número del orden de 0,02 ohmios, que deberá restarse del valor medido. Al medir la resistencia, la espiral se estira ligeramente para eliminar la influencia de los cortocircuitos entre espiras. Las bobinas adicionales muerden.
Lo mejor es colocar la espiral en el horno sobre un tubo de mullita-sílice (MKR). Para un diámetro de bobinado de 25 mm, es adecuado un tubo con un diámetro exterior de 20 mm, para un diámetro de bobinado de 35 mm - 30 - 32 mm.
Es bueno si el horno se calienta de manera uniforme desde los cinco lados (cuatro paredes + debajo). Se debe concentrar una potencia significativa en el hogar, por ejemplo, 20 -25% de la potencia nominal total del horno. Esto compensa la entrada de aire frío del exterior.
Desafortunadamente, la uniformidad absoluta del calentamiento sigue siendo imposible de lograr. Puede acercarse a él utilizando sistemas de ventilación con una extracción de aire INFERIOR del horno.
Durante el primer calentamiento, o incluso los primeros dos o tres calentamientos, se forman incrustaciones en la superficie del alambre. No debemos olvidar retirarlo tanto de los calentadores (con un cepillo), como de la superficie de losas, ladrillos, etc. La escala es especialmente peligrosa si la espiral simplemente se encuentra sobre los ladrillos: los óxidos de hierro con aluminosilicatos a altas temperaturas (¡el calentador es de un milímetro!) Forman compuestos fusibles, por lo que el calentador puede quemarse.
Necesitará
- Espiral, calibre, regla. Es necesario conocer el material de la espiral, los valores de corriente I y voltaje U a los que funcionará la espiral y de qué material está hecho.
Instrucción
Averigüe qué resistencia R debe tener su bobina. Para hacer esto, use la ley de Ohm y sustituya el valor de la corriente I en el circuito y el voltaje U en los extremos de la espiral en la fórmula R = U / I.
Usando el libro de referencia, determine la resistividad eléctrica del material ρ del cual se hará la espiral. ρ debe expresarse en Ohm m. Si el valor de ρ en el libro de referencia se da en Ohm mm² / m, entonces multiplíquelo por 0.000001. Por ejemplo: resistividad del cobre ρ = 0.0175 Ohm mm² / m, cuando se convierte a SI tenemos ρ = 0,0175 0,000001=0,0000000175 ohmios m.
Encuentra la longitud del cable usando la fórmula: Lₒ=R S/ρ.
Mida una longitud arbitraria l en la espiral con una regla (por ejemplo: l \u003d 10cm \u003d 0,1m). Cuenta el número de vueltas n que llegan a esta longitud. Determine el paso de hélice H=l/n o mídalo con un calibrador.
Encuentra cuántas vueltas N se pueden dar a partir de un alambre de longitud Lₒ: N= Lₒ/(πD+H).
Encuentre la longitud de la espiral usando la fórmula: L \u003d Lₒ / N.
Una bufanda en espiral también se llama bufanda boa, bufanda ondulada. Lo principal aquí no es en absoluto el tipo de hilo, ni el patrón de tejido ni los colores del producto terminado, sino la técnica de ejecución y la originalidad del modelo. Pañuelo espiral encarna fiesta, esplendor, solemnidad. Parece una chorrera de encaje elegante, una boa exótica y una bufanda común pero muy original.
Cómo tejer una bufanda en espiral con agujas de punto
Para tejer una bufanda en espiral, marque 24 bucles en las agujas de tejer y teja la primera fila:
- 1 bucle de borde;
- 11 faciales;
- 12 bucles del revés.
La calidad y el color del hilo para este patrón de bufanda en espiral depende de ti.
1ª hilera: primero 1 bucle de borde, luego 1 lazada, luego 1 bucle delantero, luego 1 lazada y 8 bucles delanteros. Retire uno en la aguja de tejer derecha como un revés, tire del hilo entre las agujas de tejer hacia adelante. Devuelva el bucle eliminado a la aguja de tejer izquierda, tire del hilo entre las agujas de tejer hacia atrás (en este caso, el bucle resultará ser un hilo envuelto). Da la vuelta a la labor y teje 12 puntos del revés.
Vuelta 2: Tejer 1 pt dobladillo primero, luego 1 lazada, luego tejer 3 derechos, 1 lazada y tejer 6 derechos. Retire uno en la aguja de tejer derecha como un revés, tire del hilo entre las agujas de tejer hacia adelante. Luego, devuelva el bucle a la aguja de tejer izquierda, tire del hilo entre las agujas de tejer hacia atrás, luego gire el trabajo y teja 12 bucles de revés.
3ª fila: tejer 1 bucle de borde, luego tejer 2 juntos de derecho, luego tejer 1 derecho, luego tejer 2 juntos de derecho y 4 derechos. Deslice uno en la aguja derecha como un revés, tire del hilo entre las agujas hacia adelante, devuelva el lazo a la aguja izquierda y luego tire del hilo entre las agujas hacia atrás. Después de eso, gire el trabajo y tejer 8 bucles del revés.
Hilera 4: Tejer 1 dobladillo, luego tejer 3 juntos de derecho, luego tejer 4 derechos, *quitar el pt enrollado de abajo y tejer junto con el siguiente punto, tejer 1 derecho* (repetir de * a * 3 veces). Sin girar el trabajo, ate los bucles incorrectos.
De esta forma, tejer la bufanda espiral al largo deseado en bloques de estas 4 vueltas.
Casi todas las mujeres se enfrentan al problema de la anticoncepción. Uno de los métodos confiables y probados es el dispositivo intrauterino, que todavía tiene demanda en la actualidad.
tipos de espirales
Los dispositivos intrauterinos están hechos de plástico y vienen en dos variedades: dispositivos que contienen cobre (plata) y dispositivos que contienen hormonas. Su tamaño es de 3X4 cm La elección del método anticonceptivo y la espiral en sí se realiza en la cita con el ginecólogo. No debe hacer esto por su cuenta. El dispositivo intrauterino lo instala un ginecólogo durante la menstruación. Es de tamaño pequeño y se asemeja a la forma de la letra T.
La espiral de cobre está hecha de alambre de cobre. Su característica es la capacidad de actuar sobre el útero de tal manera que el óvulo no pueda adherirse a él. Esto es facilitado por dos antenas de cobre.
El espiral hormonal tiene un recipiente que contiene progestina. Esta hormona previene el inicio de la ovulación. Al usar hormonas dispositivo intrauterino los espermatozoides no pueden fertilizar un óvulo. Como señalan las mujeres, al usar una espiral de este tipo, la menstruación se vuelve más escasa y menos dolorosa. Sin embargo, esto no trae daño, porque está asociado a la acción de las hormonas que se encuentran dentro de la espiral. Los ginecólogos recomiendan que las mujeres que sufren períodos dolorosos instalen una espiral hormonal.
Selección espiral
Los dispositivos intrauterinos ginecológicos vienen en diferentes marcas, tanto nacionales como extranjeras. Además, su costo puede variar de 250 rublos a varios miles. Esto está influenciado por muchos factores.
La espiral Juno Bio es bastante popular entre las mujeres rusas. Atrae, en primer lugar, el bajo costo. Sin embargo, la baja eficacia de esta espiral conlleva un alto riesgo de embarazo.
El dispositivo intrauterino Mirena ha demostrado su eficacia, pero es uno de los más caros de su serie. Al mismo tiempo, el uso de un dispositivo intrauterino se considera el tipo de anticoncepción más barato y asequible.
Esta espiral hormonal. Sus fabricantes prometen que es menos probable que la espiral de Mirena se desplace en el útero o se caiga. Es decir, esto conduce al inicio del embarazo, por lo tanto, se recomienda a los pacientes que verifiquen regularmente la presencia de un anticonceptivo intrauterino en el lugar correcto.
Tensión estándar en el suministro eléctrico doméstico U=220V. La intensidad de la corriente está limitada por fusibles en el panel eléctrico y generalmente es igual a I \u003d 16A.
Fuentes:
- Tablas de cantidades físicas, I.K. Kikoin, 1976
- fórmula de longitud de espiral
Un soldador eléctrico es una herramienta manual diseñada para unir piezas usando soldadura blanda, calentando la soldadura hasta un estado líquido y rellenando con ella el espacio entre las piezas soldadas.
Los soldadores eléctricos están disponibles para voltajes de alimentación de 12, 24, 36, 42 y 220 V, y hay razones para ello. Lo principal es la seguridad humana, lo segundo es la tensión de red en el lugar donde se realiza el trabajo de soldadura. En producción, donde todos los equipos están conectados a tierra y hay mucha humedad, se permite usar soldadores con un voltaje de no más de 36 V, mientras que el cuerpo del soldador debe estar conectado a tierra. La red a bordo de una motocicleta tiene un voltaje de CC de 6 V, un automóvil - 12 V, un camión - 24 V. En aviación, se utiliza una red con una frecuencia de 400 Hz y un voltaje de 27 V. Hay también limitaciones de diseño, por ejemplo, es difícil hacer un soldador de 12 W con un voltaje de suministro de 220 V, ya que la espiral deberá enrollarse con un cable muy delgado y, por lo tanto, se enrollarán muchas capas, el soldador girará fuera para ser grande, no conveniente para el trabajo pequeño. Dado que el devanado del soldador se enrolla con alambre de nicromo, se puede alimentar tanto con voltaje alterno como constante. Lo principal es que el voltaje de suministro coincida con el voltaje para el que está diseñado el soldador.
La potencia de los soldadores eléctricos es de 12, 20, 40, 60, 100 W y más. Y esto tampoco es casual. Para que la soldadura se extienda bien durante la soldadura sobre las superficies de las piezas a soldar, deben calentarse a una temperatura ligeramente superior a la temperatura de fusión de la soldadura. Al entrar en contacto con la pieza de trabajo, el calor se transfiere de la punta a la pieza de trabajo y la temperatura de la punta desciende. Si el diámetro de la punta del soldador no es suficiente o la potencia del elemento calefactor es pequeña, luego de emitir calor, la punta no podrá calentarse a la temperatura establecida y será imposible soldar. En el mejor de los casos, obtiene una soldadura suelta y no fuerte. Se puede utilizar un soldador más potente para soldar piezas pequeñas, pero existe el problema de la inaccesibilidad al punto de soldadura. ¿Cómo, por ejemplo, se puede soldar un microcircuito en una placa de circuito impreso con un paso de 1,25 mm con una punta de soldador de 5 mm de tamaño? Es cierto que hay una salida, se enrollan varias vueltas de alambre de cobre con un diámetro de 1 mm en una picadura de este tipo y el extremo de este alambre ya está soldado. Pero la incomodidad del soldador hace que el trabajo sea casi imposible. Hay una limitación más. A alta potencia, el soldador calentará rápidamente el elemento y muchos componentes de radio no permiten el calentamiento por encima de 70˚С y, por lo tanto, el tiempo permitido para su soldadura no es más de 3 segundos. Estos son diodos, transistores, microcircuitos.
dispositivo de soldadura de hierro
El soldador es una varilla de cobre rojo que se calienta mediante una espiral de nicromo hasta el punto de fusión de la soldadura. La varilla del soldador está hecha de cobre debido a su alta conductividad térmica. Después de todo, al soldar, debe transferir rápidamente la punta del soldador del elemento calefactor al calor. El extremo de la varilla tiene forma de cuña, es la parte de trabajo del soldador y se llama punta. La varilla se inserta en un tubo de acero envuelto en mica o fibra de vidrio. Un alambre de nicromo se enrolla en mica, que sirve como elemento calefactor.
Se enrolla una capa de mica o asbesto sobre el nicromo, que sirve para reducir la pérdida de calor y el aislamiento eléctrico de la espiral de nicromo del cuerpo metálico del soldador.
Los extremos de la espiral de nicromo están conectados a los conductores de cobre del cable eléctrico con un enchufe en el extremo. Para garantizar la fiabilidad de esta conexión, los extremos de la espiral de nicromo se doblan y doblan por la mitad, lo que reduce el calentamiento en la unión con alambre de cobre. Además, la junta se engarza con una placa de metal, lo mejor es hacer el engarce de una placa de aluminio, que tiene una alta conductividad térmica y eliminará el calor de la junta de manera más eficiente. Para el aislamiento eléctrico, se colocan en la unión tubos hechos de material aislante resistente al calor, fibra de vidrio o mica.
Una varilla de cobre y una espiral de nicromo está cerrada por una caja de metal, que consta de dos mitades o un tubo sólido, como en la foto. El cuerpo del soldador se fija en el tubo con anillos de tapa. Para proteger la mano de una persona de quemaduras, se coloca un mango en el tubo hecho de un material que no proporciona bien calor, como madera o plástico resistente al calor.
Cuando inserta el enchufe del soldador en el tomacorriente, la corriente eléctrica fluye hacia el elemento calefactor de nicromo, que se calienta y transfiere calor a la varilla de cobre. El soldador está listo para soldar.
Transistores de baja potencia, diodos, resistencias, condensadores, microcircuitos y alambres delgados Soldar con un soldador de 12W. Los soldadores de 40 y 60 W se utilizan para soldar componentes de radio potentes y de gran tamaño, cables gruesos y piezas pequeñas. Para soldar piezas grandes, por ejemplo, intercambiadores de calor de columna de gas, necesitará un soldador con una potencia de cien o más vatios.
Como puedes ver en el dibujo, el circuito eléctrico del soldador es muy simple, y consta de solo tres elementos: un enchufe, un cable eléctrico flexible y una espiral de nicromo.
Como puede ver en el diagrama, el soldador no tiene la capacidad de ajustar la temperatura de calentamiento de la punta. E incluso si la potencia del soldador se elige correctamente, todavía no es un hecho que se requerirá la temperatura de la punta para soldar, ya que la longitud de la punta disminuye con el tiempo debido a su reabastecimiento constante, las soldaduras también tienen diferente temperaturas de fusión. Por lo tanto, para mantener la temperatura óptima de la punta del soldador, es necesario conectarla a través de reguladores de potencia de tiristores con ajuste manual y mantenimiento automático de la temperatura establecida de la punta del soldador.
Cálculo y reparación del devanado calefactor de un soldador.
Cuando repare o fabrique un soldador eléctrico o cualquier otro dispositivo de calefacción por su cuenta, debe enrollar un devanado de calefacción hecho de alambre de nicromo. Los datos iniciales para calcular y elegir un cable son la resistencia del devanado de un soldador o un dispositivo de calefacción, que se determina en función de su potencia y voltaje de suministro. Puede usar la tabla para calcular cuál debe ser la resistencia del devanado de un soldador o dispositivo de calentamiento.
Al reparar o autoproducción un soldador eléctrico o cualquier otro dispositivo de calentamiento, debe enrollar un devanado de calentamiento de alambre de nicrom. Los datos iniciales para calcular y elegir un cable son la resistencia del devanado de un soldador o un dispositivo de calefacción, que se determina en función de su potencia y voltaje de suministro. Puede usar la tabla para calcular cuál debe ser la resistencia del devanado de un soldador o dispositivo de calentamiento.
Conociendo la tensión de alimentación y midiendo la resistencia cualquier aparato de calefacción, como un soldador, o una plancha eléctrica, puede averiguar el consumo de energía de este electrodoméstico. B. Por ejemplo, la resistencia de un hervidor eléctrico de 1,5 kW será de 32,2 ohmios.
| Tabla para determinar la resistencia de la espiral de nicromo, según la potencia y la tensión de alimentación. electrodomésticos, ohmio | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| El consumo de energía soldador, W | Tensión de alimentación del soldador, 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 |
Veamos un ejemplo de cómo usar la tabla. Supongamos que necesita rebobinar un soldador de 60 W diseñado para una tensión de alimentación de 220 V. Seleccione 60 W en la columna más a la izquierda de la tabla. En la línea horizontal superior, elija 220 V. Como resultado del cálculo, resulta que la resistencia del devanado del soldador, independientemente del material del devanado, debe ser igual a 806 ohmios.
Si necesita hacer un soldador a partir de un soldador de 60 W, diseñado para un voltaje de 220 V, para ser alimentado desde una red de 36 V, entonces la resistencia del nuevo devanado ya debería ser igual a 22 ohmios. Puede calcular de forma independiente la resistencia del devanado de cualquier dispositivo de calefacción eléctrica utilizando una calculadora en línea.
Después de determinar el valor de resistencia requerido del devanado del soldador, el diámetro del alambre de nicrom se selecciona de la siguiente tabla, según las dimensiones geométricas del devanado. El alambre de nicromo es una aleación de cromo-níquel que puede soportar temperaturas de calentamiento de hasta 1000˚C y está marcado con Х20Н80. Esto significa que la aleación contiene un 20 % de cromo y un 80 % de níquel.
Para enrollar una espiral de soldador con una resistencia de 806 ohmios del ejemplo anterior, necesitará 5,75 metros de alambre de nicrom con un diámetro de 0,1 mm (debe dividir 806 por 140), o 25,4 m de alambre con un diámetro de 0,2 mm, y así sucesivamente.
Al enrollar una espiral de un soldador, las vueltas se apilan una cerca de la otra. Cuando se calienta, la superficie al rojo vivo del alambre de nicromo se oxida y forma una superficie aislante. Si toda la longitud del cable no cabe en el manguito en una capa, la capa enrollada se cubre con mica y la segunda se enrolla.
Para el aislamiento eléctrico y térmico del devanado del elemento calefactor los mejores materiales es mica, tela de fibra de vidrio y asbesto. El asbesto tiene propiedad interesante, se puede empapar con agua y se ablanda, permite darle cualquier forma, y después del secado tiene suficiente resistencia mecánica. Al aislar el devanado de un soldador con asbesto húmedo, se debe tener en cuenta que el asbesto húmedo conduce bien una corriente ecléctica y será posible encender el soldador en la red eléctrica solo después de que el asbesto se haya secado por completo.
Una bobina de nicromo es un elemento calefactor en forma de alambre enrollado con un tornillo para una colocación compacta. El alambre está hecho de nicromo- aleación de precisión, cuyos componentes principales son el níquel y el cromo. La composición "clásica" de esta aleación es 80% níquel, 20% cromo. La composición de los nombres de estos metales formó el nombre que denota el grupo de aleaciones de cromo-níquel: "nicrom".
El más famoso marcas de nicromo - Х20Н80 y Х15Н60. El primero está cerca de los "clásicos". Contiene 72-73% de níquel y 20-23% de cromo. El segundo está diseñado para reducir el costo y mejorar la maquinabilidad del alambre. El contenido de níquel y cromo en él se reduce, hasta un 61% y hasta un 18%, respectivamente. Pero la cantidad de hierro aumenta: 17-29% frente a 1,5 en X20H80.
Sobre la base de estas aleaciones, se obtuvieron sus modificaciones con una mayor capacidad de supervivencia y resistencia a la oxidación en alta temperatura. Estas son las marcas X20N80-N (-N-VI) y Kh15N60 (-N-VI). Se utilizan para calentar elementos en contacto con el aire. Temperatura de funcionamiento máxima recomendada: de 1100 a 1220 ° С
Aplicación de alambre de nicromo
La principal cualidad del nicromo es su alta resistencia a la corriente eléctrica. Define las áreas de aplicación de la aleación. Espiral de nicromo se utiliza en dos calidades - como elemento calefactor o como material para resistencias eléctricas circuitos electricos.
Se utiliza para calentadores espiral electrica de las aleaciones Kh20N80-N y Kh15N60-N. Ejemplos de aplicación:
- termorreflectores domésticos y calentadores de ventilador;
- Elementos de calefacción para aparatos domésticos de calefacción y calefacción eléctrica;
- calentadores para hornos industriales y equipos térmicos.
Aleaciones Kh15N60-N-VI y Kh20N80-N-VI, obtenidas al vacío hornos de inducción, utilizado en equipo industrial mayor confiabilidad.
Espiral de nicromo grados Х15Н60, Х20Н80, Kh20N80-VI difiere en que su resistencia eléctrica cambia poco con la temperatura. De él se fabrican resistencias, conectores para circuitos electrónicos, partes críticas de dispositivos de vacío.
Cómo enrollar una espiral de nicromo
resistivo o bobina de calentamiento se puede hacer en casa. Para hacer esto, necesita un alambre de nicromo de una marca adecuada y el cálculo correcto de la longitud requerida.
Algunos dispositivos de calefacción domésticos todavía usan alambre de nicrom. Posee la característica de alta resistencia al calor de una aleación de níquel-cromo. Este material tiene buena plasticidad, alta resistividad eléctrica y coeficiente de resistencia a baja temperatura. Por lo tanto, al calcular un alambre de nicromo para un calentador, se deben tener en cuenta estos parámetros. De lo contrario, los resultados del cálculo serán inexactos y no darán el resultado deseado.
Usando la calculadora en línea en los cálculos.
Los cálculos rápidos se pueden hacer usando una calculadora en línea. Con su ayuda, puede calcular y establecer aproximadamente la longitud requerida de alambre de nicrom. Como regla general, se consideran las marcas más utilizadas en los dispositivos de calefacción: Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60.
Para llevar a cabo los cálculos, se requieren los datos de entrada requeridos. En primer lugar, esta es la cantidad de potencia del calentador que se planea obtener, el diámetro del cable de nicromo y el valor de la tensión de alimentación de la red.
Los cálculos se realizan de la siguiente manera. En primer lugar, debe configurar de acuerdo con los parámetros especificados, de acuerdo con la fórmula: I = P / U. Después de eso, se calcula la resistencia de todo el elemento calefactor. A continuación, necesita una resistencia eléctrica específica para una marca específica de alambre de nicromo. Este valor será necesario para establecer la longitud más óptima del elemento calefactor utilizando una fórmula diferente: l = SR / ρ. Buena elección longitud llevará la resistencia del calentador R al valor deseado.
Después de realizar los cálculos, se recomienda verificar los datos obtenidos utilizando la tabla y asegurarse de que la corriente nominal corresponda al valor permitido. Si la corriente nominal excede los límites permitidos, se deben realizar nuevos cálculos aumentando el diámetro del alambre de nicromo o reduciendo la potencia del elemento calefactor en sí. Es necesario tener en cuenta el hecho de que todos los parámetros dados en las tablas se calculan para calentadores ubicados en posición horizontal y que funcionan en un ambiente aéreo.
Si se planea usar la espiral de nicromo colocada en un líquido, el valor de la corriente permisible debe multiplicarse por un factor de 1.1-1.5. Cuando la espiral está cerrada, por el contrario, debe reducirse entre 1,2 y 1,5 veces.
