Calculul unei spirale de nicrom pentru 220 V. Calculați puterea firului de nicrom

Înfășurarea unei spirale de nicrom pentru încălzire suplimentară se realizează în principal prin încercare și eroare. După înfășurare, tensiunea este aplicată elementului de încălzire și numărul necesar de spire este determinat de modul în care este încălzit firul.

Acest proces poate dura mult timp. Merită să ne amintim că nichrome poate pierde când cantitati mariîși îndoaie caracteristicile. Firul se va arde rapid în zonele de deformare. În cele din urmă, se poate dovedi că material bun se transformă în resturi.

Pentru calcul corect spirala nicrom folosește de obicei mese speciale, unde rezistivitate fir nicrom = (Ohm mm2/m). Dar, aceste tabele afișează date pentru o tensiune de 220V. Pentru a opera elementul de încălzire într-un mediu industrial, va trebui să efectuați singur calculul, înlocuind datele disponibile.

Folosind datele tabelare, puteți determina cu precizie lungimea înfășurării și distanța dintre spire. În funcție de diametrul firului și de diametrul tijei de înfășurare nicrom, nu va fi dificil să se recalculeze lungimea spiralei pentru funcționare la o tensiune diferită. Aici trebuie să utilizați o proporție matematică simplă.

De exemplu, dacă trebuie să calculați lungimea spiralei pentru o tensiune de 380 V folosind un fir cu un diametru de Ø 0,6 mm și o tijă de înfășurare Ø 6 mm. În tabel puteți vedea că lungimea spiralei la o tensiune de 220 V ar trebui să fie de 30 cm. Apoi, calculăm folosind următorul raport:

220 V – 30 cm
380 V – X cm

Pe baza acestor date:

X= 380 30/220=52 cm

După ce spirala a fost deja înfășurată, ar trebui să fie conectată la purtătorul de energie și să vă asigurați că înfășurarea este corectă. În acest caz, firul înfăşurat nu este tăiat. Pentru o spirală într-un încălzitor închis, lungimea înfășurării ar trebui să fie cu 1/3 mai mare decât valorile date în tabel.

Calculul unui element de încălzire din sârmă de nicrom

Lungimea firului este determinată pe baza indicatorilor puterea necesară.

Ca exemplu, vom efectua următoarele calcule pe baza indicatorilor disponibili.

Pe această pagină ne vom uita informații de fundal despre materialele care sunt utilizate pentru fabricarea încălzitoarelor electrice și, de asemenea, dați exemple de calculare a încălzitoarelor cu nicrom pentru cuptoare electrice.

Materiale pentru încălzire

Încălzitoarele sunt cel mai important element al cuptorului și trebuie să îndeplinească multe cerințe.

• Rezistenta la caldura si rezistenta la caldura.Încălzitoarele cu fir trebuie să aibă o rezistență bună la căldură (rezistența metalului sau a aliajului la temperatură ridicată la coroziunea gazelor), precum și rezistența la căldură.
• Coeficient de rezistență la temperatură scăzută. Acest factor este important atunci când alegeți un material. Un coeficient scăzut înseamnă că, chiar și atunci când materialul este încălzit, rezistența lui electrică se modifică foarte puțin. De exemplu, dacă acest coeficient de temperatură este mare, atunci pentru a porni cuptorul în stare rece, este necesar să folosiți transformatoare de tensiune redusă în momentul inițial.
• Rezistivitate electrică ridicată.Încălzitorul dintr-un cuptor electric trebuie să aibă această caracteristică. Cu cât valoarea rezistenței este mai mare, cu atât materialul se poate încălzi mai mult și este mai scurt necesar. Cu cât diametrul firului de încălzire este mai mare, cu atât durata de viață a acestuia este mai lungă. Materialele cu rezistență electrică foarte mare sunt aliajele de precizie crom-nichel și, și.
• Proprietăți tehnologice bune. Materialele trebuie să aibă o bună ductilitate și sudabilitate, deoarece sunt folosite pentru a realiza: fire, benzi și elemente de încălzire de formă complexă.
• Proprietăți fizice constante. Nici unul nu ar trebui să se schimbe la temperaturi ridicate, pentru perioade lungi de timp.

Nichrome și fechral, ​​​​care au rezistență electrică ridicată, sunt cele mai potrivite pentru producția de încălzitoare electrice pentru cuptoare electrice. Pentru mai multe informații despre clase și proprietățile acestora, consultați GOST 10994-74.

Clasele de nicrom potrivite pentru fabricarea încălzitoarelor:

Mărci de fechral potrivite pentru fabricarea încălzitoarelor: .

De asemenea fier - aliaje crom-nichel: Kh27N70YuZ, Kh15N60Yu3.

Toate aceste aliaje au caracteristicile descrise mai sus. De exemplu, rezistența ridicată la căldură este asigurată datorită formării unei pelicule de oxid de crom pe suprafață.

Comparați nicrom și fechral

Avantajele nicromului:

• Proprietăți mecanice excelente la orice temperatură;
• rezistență la fluaj;
• Plastic si bine prelucrat;
• Are o sudabilitate excelentă;
• nu îmbătrânește;
• nemagnetice.

Avantajele fehrali:

• are un preț mai mic decât nicromul, deoarece nu conține nichel scump;
• Fechral X23Yu5T are o rezistență la căldură mai bună decât nicromul. Sârma Fechral de 6 mm grosime poate funcționa la 1400 °C.

Dezavantajele nicromului:

• Mai scump decât fechral, ​​​​deoarece nichelul principal are un cost ridicat;
• Temperatura de functionare mai jos decât cel al fehralii.

Dezavantajele fehrali:

• aliajul este mai fragil, mai ales la temperaturi de aproximativ 1000 °C și mai mult;
• Rezistență scăzută la fluaj;
• aliajul este magnetic deoarece contine fier. Fechral rugineste si in medii umede.
• Interacționează cu oxizii de fier și căptușeala din argilă de foc;
• În timpul funcționării, încălzitoarele fehrale se alungesc.

Există și aliaje Kh27N70YuZ și Kh15N60Yu3 care conțin 3% aluminiu. Acest element face posibilă îmbunătățirea rezistenței la căldură a aliajelor. Aceste aliaje nu reacţionează cu oxizii de fier sau argila refractară. Sunt non-fragile, durabile și bine prelucrate. Temperatura maximă de funcționare este de 1200 °C.

Încălzitoarele sunt, de asemenea, fabricate din metale sau nemetale refractare (cărbune, disilicid de molibden, grafit, carborundum). Disilicidul de molibden și carborundum sunt utilizate pentru încălzitoare în cuptoare de înaltă temperatură. Încălzitoarele din grafit și carbon sunt utilizate în cuptoarele cu atmosferă protectoare.

Metalele refractare care sunt adesea folosite sunt tantalul, molibdenul, niobiul și wolfram. Tungstenul și molibdenul sunt utilizate în cuptoarele cu atmosferă protectoare, precum și în cuptoarele cu vid la temperatură înaltă. Încălzitoarele din molibden sunt utilizate în vid până la 1700 °C și în atmosferă protectoare la temperaturi de până la 2200 °C. Această caracteristică este că molibdenul începe să se evapore la o temperatură de 1700 ° C (vid). Încălzitoarele de tungsten sunt capabile să funcționeze la... până la 3000 °C. Niobiul și tantalul sunt foarte rar folosite pentru a produce încălzitoare.

Calculul încălzitoarelor pentru cuptoare electrice

La calcularea încălzitoarelor pentru cuptoare electrice, se iau în considerare următoarele date inițiale:

• volumul spațiului de lucru al cuptorului;
• puterea încălzitoarelor;
• temperatura maximă (necesară pentru implementare proces tehnologic: călire, revenire, sinterizare).

Important: Dacă nu există date despre puterea cuptorului, aceasta este calculată conform unei reguli empirice. Trebuie să știți: lungimea și diametrul firului sau lungimea și aria secțiunii transversale a benzii, încălzitor.

Ne vom uita la unul dintre cele mai populare aliaje pentru producția de încălzitoare - nichrome X20N80.

Calcul simplu al lungimii și diametrului firului de încălzire pentru o anumită putere a cuptorului. Cu o mică caracteristică.

Exemplu. Fir nicrom X20N80.

Date inițiale:

• Puterea dispozitivului P = 1,5 kW = 1500 W.
• Temperatura maximă la care se va încălzi încălzitorul este de 900 °C.
• Tensiune U = 220 V.

1. Puterea curentului este determinată după cum urmează:

1. Rezistența încălzitorului este determinată după cum urmează:

1. Forța curentă joacă punct cheie atunci când alegeți diametrul firului de încălzire cu nicrom. Folosind tabelul de mai jos, selectăm diametrul necesar. În exemplul nostru, curent = 6,8181 A și temperatura încălzitorului = 900 °C, atunci diametrul firului va fi d = 0,55 mm și, în consecință, secțiunea transversală va fi S = 0,238 mm2.

Am obținut astfel de valori deoarece firul este selectat astfel încât să aibă o putere admisibilă a curentului. Care, la rândul său, este mai mică decât puterea curentului calculată. Adică, selectăm firul de nicrom cu cea mai apropiată valoare de curent admisibilă mai mare.

Nota:

Cu condiția ca încălzitorul cu nicrom să fie amplasat în interiorul lichidului de încălzire, curentul admis este crescut cu 10-50%.

Dacă încălzitorul este într-o poziție închisă, atunci curentul admis este redus cu 20% pentru firul gros și cu 50% pentru firul subțire.

1. Determinarea lungimii firului.

R - rezistența electrică, Ohm,

p—rezistivitatea electrică a materialului, Ohm mm2/m,

l – lungimea încălzitorului, m,

S - zona secţiune transversală, mm2.

Pe baza formulei de mai sus, aflăm că lungimea încălzitorului se calculează după cum urmează:

În exemplu, a fost utilizat un diametru de sârmă de d = 0,55 mm.

Valoarea nominală a rezistivității electrice a firului X20N80 este preluată din tabelul 2, în conformitate cu GOST 12766.1-90 și are o valoare de ρ = 1,1 Ohm mm2/m.

Rezumatul calculului a arătat că în condițiile:

puterea aparatului P = 1,5 kW = 1500 W;

temperatura încălzitorului 900 °C;

ai nevoie de sarma nicrom cu o vale de 6,91 m si un diametru de 0,55 mm.

Tabelul 2

Calculul detaliat al lungimii și diametrului firului de nicrom pentru încălzitoarele unui anumit cuptor.

Iată un calcul complex care ia în considerare: parametrii suplimentari ai încălzitoarelor, diverse opțiuni conectarea lor la o rețea trifazată.

Calculul se efectuează pe baza volumului intern al cuptorului.

1. Volumul camerei este calculat folosind formula binecunoscută:

De exemplu, să luăm:

• inaltime h = 490 mm,
• lățimea camerei d = 350 mm,
• adâncimea camerei l = 350 mm.

Volumul va fi:

1. Puterea cuptorului se calculează după regula generală: cuptoarele electrice cu un volum de 10 până la 50 litri au o putere specifică de aproximativ 100 W/l, cuptoarele cu un volum de 100 - 500 litri - respectiv o putere de 50 până la 70 W/l.

În exemplul nostru, puterea specifică a cuptorului va fi de 100 W/l.

Pe baza acestui fapt, puterea încălzitorului nicrom ar trebui să fie:

Important!

Incalzitoarele cu o putere de 5-10 kW sunt realizate monofazate. Cu o putere de peste 10 kW, încălzitoarele sunt realizate trifazate.

1. Puterea curentului care trece prin încălzitor este calculată prin:

P este puterea încălzitorului nicrom,

U este tensiunea.

Rezistența încălzitorului se calculează folosind formula:

Dacă încălzitorul este conectat la o fază, atunci U = 220 V, dacă la o fază trifazată, atunci U = 220 V va fi între zero și orice altă fază, sau U = 380 V va fi între două faze.

Curent monofazat (rețea casnică)

– puterea curentului pe firul de încălzire.

— rezistența încălzitorului cuptorului.

Cu o conexiune trifazată, sarcina este distribuită uniform în trei faze, adică 6 împărțit la 3 și obțineți 2 kW pentru fiecare fază. De aici rezultă că avem nevoie de 3 încălzitoare de câte 2 kW fiecare.

Există două moduri de a conecta trei încălzitoare simultan. „TRIANGUL” și „STEA”.

Conexiunea „STAR” înseamnă conectarea fiecărui încălzitor între zero și faza sa (Fig. 2). În acest caz, tensiunea este U = 220 V.

Puterea curentă:

Rezistenţă:

Orez. 1 conexiune „STAR” într-o rețea trifazată

Conexiunea „TRIANGUL” presupune amplasarea încălzitorului între două faze (Fig. 3). De aici rezultă că tensiunea U = 380 V.

Puterea curentă:

Rezistenţă:

Orez. 2 Conexiune „TRIANGUL” într-o rețea trifazată

1. După ce ați determinat rezistența încălzitorului nicrom, trebuie să calculați diametrul și lungimea acestuia.

De asemenea, este necesar să se analizeze puterea specifică de suprafață a firului (puterea care este eliberată de la 1 cm2 de suprafață). Această putere depinde de designul încălzitorului în sine și de temperatura materialului încălzit.

Cu racord monofazat, pentru 60 l. rezistența cuptorului: R = 8,06 Ohm.

Luăm sârmă X20N80 cu diametrul d=1 mm.

Pentru a obține rezistența, trebuie să calculăm lungimea:

ρ este valoarea nominală a rezistenței electrice a unui fir de 1 metru lungime conform GOST 12766.1-90, (Ohm/m).

Piesa necesară de sârmă de nicrom va avea următoarea masă:

μ este masa a 1 metru de sârmă de nicrom.

Suprafața unei lungimi de sârmă l=5,7 metri este calculată prin formula:

l – lungimea în centimetri.

d – diametrul în centimetri.

Conform calculelor, am constatat că suprafața firului de 179 cm2 emite 6 kW. Astfel, 1 cm2 de suprafață a firului eliberează putere:

β este puterea de suprafață a firului de încălzire.

În acest exemplu, am primit prea multă putere de suprafață a firului, motiv pentru care încălzitorul se va topi pur și simplu atunci când este încălzit la temperatura necesară pentru a obține puterea de suprafață. Această temperatură va fi cu siguranță mai mare decât punctul de topire al nicromului. Acest exemplu de calcul arată alegerea incorectă a diametrului firului de încălzire pentru fabricarea încălzitorului.

Fiecare material are propria sa valoare admisibilă a puterii de suprafață, în funcție de temperatură. Valorile sunt luate din tabele.

Cuptoarele de înaltă temperatură (700 - 800 °C) au o putere de suprafață admisă, (W/m2), care este calculată prin formula:

βeff – puterea de suprafață în funcție de temperatura mediului de primire a căldurii, (W/m2).

α este coeficientul de eficiență a radiației.

Masă 4

Un cuptor cu temperatură joasă (200 – 300 °C) are o putere de suprafață admisă de (4 – 6) × 104 W/m2.

Să presupunem că temperatura încălzitorului nostru este de 1000 °C și trebuie să încălzim piesa de prelucrat condiționată la 700 °C. Apoi de la masă. 3 este luat

βeff = 8,05 W/cm2,

si calculeaza:

1. În continuare, trebuie să calculați diametrul încălzitorului de sârmă sau grosimea și lățimea încălzitorului cu bandă și, desigur, lungimea încălzitorului.

Diametrul este determinat de formula:

d—diametru, m;

U este tensiunea la capetele încălzitorului, V;

P—putere, W;

βadd — puterea de suprafață admisă, W/m2.

ρt este rezistivitatea materialului la o anumită temperatură, Ohm m;

ρ20 este rezistivitatea electrică a materialului la o temperatură de 20 °C, Ohm m.

k - Factorul de corecție care se utilizează pentru a calcula modificarea rezistenței electrice în funcție de temperatură.

Lungimea firului de nicrom este determinată după cum urmează:

l - lungime, m.

Rezistivitate electrică Х20Н80 –

Curent monofazat (rețea casnică)

Privind calculele anterioare, a devenit clar că pentru o sobă de 60 de litri conectată la o rețea monofazată:

U = 220 V, P = 6000 W, puterea de suprafață admisă βadd = 1,6 × 104 W/m2. Înlocuind aceste numere în formulă, obținem grosimea firului.

Această grosime este rotunjită la cea mai apropiată dimensiune standard, care se găsește în Tabelul 8 conform GOST 12766.1-90.

Anexa 2, Tabel. 8.

În exemplul nostru, diametrul firului din formulă este rotunjit la d = 2,8 mm.

Încălzitorul va avea această lungime

Exemplul nostru necesită o lungime a firului l = 43 m.

Uneori trebuie să aflați și masa întregului fir de care aveți nevoie.

Există o formulă pentru asta:

m este masa bucății de sârmă de care avem nevoie, kg;

l - lungime, m.

μ—gravitatea specifică (1 m de sârmă), kg/m;

Calculul a arătat că firul nostru de nicrom va avea o masă m = 43 × 0,052 = 2,3 kg.

Exemplul nostru de calcul ne permite să determinăm diametrul minim al firului necesar pentru încălzitor în anumite condiții. Această metodă este cea mai economică și optimă. Desigur, puteți folosi sârmă cu un diametru mai mare, dar cantitatea acestuia va crește desigur atunci.

Examinare

Calculul firului de nicrom poate fi verificat.

Am obținut un diametru de sârmă d = 2,8 mm. Lungimea se calculează după cum urmează:

l—lungime, m;

ρ este valoarea nominală a rezistenței electrice a unui fir de 1 m lungime, Ohm/m.

R—rezistență, Ohm;

k este factorul de corecție pentru rezistența electrică în funcție de temperatură;

Calculul a aratat ca lungimea obtinuta a firului coincide cu lungimea obtinuta intr-un alt calcul.

Pentru a verifica puterea de suprafață și a compara cu puterea admisă. În conformitate cu paragraful 4.

și nu depășește βadd = 1,6 W/cm2 admisibil.

Concluzie

În exemplul nostru, avem nevoie de 43 de metri de sârmă nicrom de calitate X20N80 cu un diametru d = 2,8 mm. Greutatea firului - 2,3 kg.

Curent trifazat (rețea industrială)

Găsim lungimea și diametrul firului care este necesar pentru producția de încălzitoare.

Conectare la curent trifazat conform tipului „STAR”.

Avem 3 încălzitoare, fiecare dintre ele necesită 2 kW de putere.

Găsim lungimea, diametrul și masa unui singur încălzitor.

Cea mai apropiată dimensiune standard mai mare este d = 1,4 mm.

Lungime, l = 30 de metri.

Greutatea încălzitorului

Control

Cu un diametru de sârmă de nicrom d = 1,4 mm, calculați lungimea

Lungimea este aproape aceeași cu calculul de mai sus.

Puterea de suprafață a firului este

Număr total

Avem trei încălzitoare identice conectate după tipul „STAR”, iar pentru ele avem nevoie de:

l = 30×3 = 90 metri de sârmă cântărind m = 0,39×3 = 1,2 kg.

Conectare la curent trifazat conform tipului „TRIANGUL”. (Fig. 3)

Comparând valoarea noastră obținută, cea mai apropiată mare dimensiune standard, d = 0,95 mm.

Un încălzitor va avea o lungime de l = 43 de metri.

Greutatea încălzitorului

Verificarea calculului

Cu un diametru al firului d = 0,95 mm, calculăm lungimea firului:

Valorile pentru lungimea firului sunt aproape aceleași pentru ambele calcule.

Puterea de suprafață va fi:

și nu depășește limita admisă.

Să rezumam

Conectarea a trei încălzitoare conform schemei „TRIANGUL”, aveți nevoie de:

l = 43×3 = 129 metri de sârmă, cântărind

m = 0,258×3 = 0,8 kg.

Însumând rezultatele pentru ambele tipuri de conexiune „STAR” și „DELTA” în trei faze, obținem date interesante.

Pentru o „STAR” aveți nevoie de o sârmă cu diametrul d=1,4 mm, iar pentru un „TRIANGUL” un diametru d=0,95 mm,

Lungimea firului pentru circuitul „STAR” va fi de 90 de metri cu o masă de 1,2 kg, iar pentru circuitul „TRIANGUL” de 129 de metri cu o masă de 0,8 kg, adică 800 g.

Pentru a utiliza sârmă de nicrom, acesta este înfășurat într-o spirală. Se presupune că diametrul spiralei este:

pentru aliaje crom-nichel.

- pentru crom-aluminiu.

D—diametrul spiralei, mm.

d—diametrul firului, mm.

Pentru a elimina supraîncălzirea, spirala este întinsă în așa măsură încât distanța dintre spire să fie de 1,5-2 ori mai mare decât diametrul firului de nicrom în sine.

Am analizat informații despre încălzitoarele electrice, exemple de calculare a încălzitoarelor cu sârmă pentru cuptoare electrice.

De asemenea, merită să ne amintim că, pe lângă sârmă, banda poate fi folosită și ca încălzitoare. Pe lângă alegerea dimensiunii firului, merită să luați în considerare materialul, tipul și locația încălzitorului.

Unele aparate de încălzire de uz casnic folosesc încă sârmă de nicrom. Are rezistență ridicată la căldură, caracteristică unui aliaj de nichel și crom. Acest material are o ductilitate bună, rezistivitate electrică ridicată și un coeficient de rezistență scăzut la temperatură. Prin urmare, atunci când se calculează firul de nicrom pentru un încălzitor, acești parametri trebuie luați în considerare. În caz contrar, rezultatele calculului vor fi inexacte și nu vor da rezultatul dorit.

Utilizarea unui calculator online în calcule

Calculele rapide se pot face folosind un calculator online. Cu ajutorul acestuia, puteți calcula și seta aproximativ lungimea necesară a firului de nicrom. De regulă, luăm în considerare mărcile care sunt cele mai utilizate în dispozitivele de încălzire - X20N80, X20N80-N, X15N60.

Pentru efectuarea calculelor sunt necesare date inițiale obligatorii. În primul rând, aceasta este cantitatea de putere a încălzitorului care este planificată să fie obținută, diametrul firului de nicrom și valoarea tensiunii de alimentare.

Calculele se efectuează după cum urmează. În primul rând, trebuie să-l instalați în conformitate cu parametrii specificați, conform formulei: I = P/U. După aceasta, se calculează rezistența pentru întregul element de încălzire. În continuare, veți avea nevoie de rezistivitate electrică pentru o anumită marcă de fir nicrom. Această valoare va fi necesară pentru a stabili cel mai mult lungime optimă element de încălzire folosind o formulă diferită: l = SR/ρ. Alegerea corectă lungimea va aduce rezistența încălzitorului R la valoarea dorită.

După efectuarea calculelor, se recomandă să verificați datele obținute folosind tabelul și să vă asigurați că curentul calculat corespunde valorii admisibile. Dacă curentul calculat depășește limitele admise, calculele repetate trebuie efectuate prin creșterea diametrului firului de nicrom sau reducerea puterii elementului de încălzire în sine. Este necesar să se țină cont de faptul că toți parametrii dați în tabele sunt calculați pentru încălzitoarele situate în poziție orizontală și care funcționează într-un mediu aerian.

Dacă intenționați să utilizați o spirală de nicrom plasată într-un lichid, valoarea curentului admisibil trebuie înmulțită cu un factor de 1,1-1,5. Cu un aranjament în spirală închis, dimpotrivă, este necesar să o reduceți de 1,2-1,5 ori.

În practică meșteșug acasă este necesară repararea sau construirea dispozitivelor de încălzire. Acestea pot fi diverse cuptoare, încălzitoare, fiare de lipit și tăietoare. Cel mai adesea, pentru aceasta se folosesc spirale sau sârmă nicrom. Sarcina principală este de a determina lungimea și secțiunea transversală a materialului. În acest articol vom vorbi despre cum se calculează lungimea unui fir nicrom sau a unei spirale în funcție de putere, rezistență și temperatură.

Informații de bază și mărci de nichrome

Nichromul este un aliaj de nichel și crom cu adaosuri de mangan, siliciu, fier și aluminiu. Parametrii acestui material depind de raportul specific al substanțelor din aliaj, dar în medie se încadrează în limitele:

• rezistenta electrica specifica - 1,05-1,4 Ohm*mm 2 /m (in functie de marca aliajului);
• coeficient de rezistență la temperatură - (0,1-0,25)·10 −3 K −1;
• temperatura de funcționare - 1100 °C;
• punctul de topire - 1400°C;

În tabele, rezistivitatea este adesea dată în µOhm*m (sau 10 -6 Ohm*m) - valorile numerice sunt aceleași, diferența este de dimensiune.

În prezent, există două mărci cele mai comune de fire nichrome:

• Х20Н80. Este format din 74% nichel și 23% crom, precum și 1% fiecare din fier, siliciu și mangan. Conductorii acestui brand pot fi utilizați la temperaturi de până la 1250 ᵒ C, punctul de topire este de 1400 ᵒ C. De asemenea, se caracterizează prin rezistență electrică crescută. Aliajul este utilizat pentru fabricarea elementelor dispozitivelor de încălzire. Rezistență specifică – 1,03-1,18 µOhm m;
• Х15Н60. Compozitie: 60% nichel, 25% fier, 15% crom. Temperatura de funcționare nu este mai mare de 1150 ᵒ C. Punct de topire – 1390 ᵒ C. Conține mai mult fier, ceea ce crește proprietăți magnetice aliaj și crește rezistența sa anticorozivă.

Veți afla mai multe despre calitățile și proprietățile acestor aliaje de la GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 și altele.

După cum am menționat deja, sârma de nicrom este folosit peste tot unde sunt necesare elemente de încălzire. Rezistivitatea ridicată și punctul de topire fac posibilă utilizarea nicromului ca bază pentru diferite elemente de încălzire, de la un fierbător sau un uscător de păr până la un cuptor cu mufă.

Metode de calcul

Prin rezistență

Să ne dăm seama cum să calculăm lungimea firului nicrom pe baza puterii și rezistenței. Calculul începe cu determinarea puterii necesare. Să ne imaginăm că avem nevoie de un fir nicrom pentru un mic fier de lipit cu o putere de 10 W, care va funcționa de la o sursă de 12V. Pentru aceasta avem sârmă cu diametrul de 0,12 mm.

Cel mai simplu calcul al lungimii nicromului prin putere fără a lua în considerare încălzirea se realizează după cum urmează:

Să determinăm puterea curentă:

I=P/U=10/12=0,83 A

Calculăm rezistența firului de nicrom în funcție de:

R=U/I=12/0,83=14,5 Ohm

Lungimea firului este:

l=SR/ ρ ,

unde S este aria secțiunii transversale, ρ – rezistivitate.

Sau folosind această formulă:

l= (Rπd2)/4 ρ

L=(14,5*3,14*0,12^2)/4*1,1=0,149m=14,9cm

Același lucru poate fi luat din tabelul GOST 12766.1-90. 8, unde este indicată valoarea de 95,6 Ohm/m, dacă o recalculați, obțineți aproape același lucru:

L=R necesar /R masa =14,4/95,6=0,151m=15,1cm

Pentru un încălzitor de 10 wați alimentat la 12V, aveți nevoie de 15,1 cm.

Dacă trebuie să calculați numărul de spire ale unei spirale pentru a o face din fir nicrom de această lungime, atunci utilizați următoarele formule:

Lungimea unei ture:

Numărul de ture:

N=L/(π(D+d/2)),

unde L și d sunt lungimea și diametrul firului, D este diametrul tijei pe care va fi înfășurată spirala.

Să presupunem că înfășurăm sârmă nicrom pe o tijă cu un diametru de 3 mm, apoi efectuăm calcule în milimetri:

N=151/(3,14(3+0,12/2))=15,71 ture

Dar, în același timp, este necesar să se ia în considerare dacă nicromul unei astfel de secțiuni transversale este chiar capabil să reziste acestui curent. Tabelele detaliate pentru determinarea curentului maxim admisibil la o anumită temperatură pentru anumite secțiuni sunt prezentate mai jos. Cu cuvinte simple– determinați la câte grade trebuie să se încălzească firul și selectați secțiunea lui transversală pentru curentul calculat.

De asemenea, rețineți că, dacă încălzitorul se află în interiorul unui lichid, atunci curentul poate fi crescut de 1,2-1,5 ori, iar dacă este într-un spațiu restrâns, atunci invers - redus.

După temperatură

Problema cu calculul de mai sus este că calculăm rezistența spiralei la rece după diametrul firului de nicrom și lungimea acestuia. Dar depinde de temperatură și, de asemenea, trebuie să țineți cont în ce condiții va fi posibil să o obțineți. Deși un astfel de calcul este încă aplicabil pentru tăierea plasticului cu spumă sau pentru un încălzitor, va fi prea dur pentru un cuptor cu mufă.

Să dăm un exemplu de calcule ale nicromului pentru un cuptor.

Mai întâi, determinați-i volumul, să spunem 50 de litri, apoi determinați puterea, pentru aceasta există o regulă generală:

• până la 50 litri – 100 W/l;
• 100-500 litri – 50-70 W/l.

Apoi, în cazul nostru:

I=5000/220=22,7 Amperi

R=220/22,7=9,7 Ohm

Pentru 380V la conectarea spiralelor cu o stea, calculul va fi după cum urmează.

Împărțim puterea în 3 faze:

Pf=5/3=1,66 kW pe fază

Când este conectat printr-o stea, se aplică 220V la fiecare ramură (tensiunea de fază poate diferi în funcție de instalația electrică), apoi curentul:

I=1660/220=7,54 A

Rezistenţă:

R=220/7,54=29,1 Ohm

Pentru o conexiune triunghiulară, calculăm folosind o tensiune de linie de 380V:

I=1660/380=4,36 A

R=380/4,36=87,1 Ohm

Pentru a determina diametrul, se ia în considerare puterea specifică de suprafață a încălzitorului. Să calculăm lungimea, să luăm rezistivitatea din tabel. 8. GOST 12766.1-90, dar mai întâi vom determina diametrul.

Pentru a calcula puterea de suprafață specifică a cuptorului, utilizați formula.

Bef (depinde de suprafața de primire a căldurii) și a (coeficientul de eficiență de radiație) – sunt selectate conform tabelelor următoare.

Deci, pentru a încălzi cuptorul la 1000 de grade, să luăm temperatura bobinei la 1100 de grade, apoi conform tabelului de selecție pentru B eff selectam o valoare de 4,3 W/cm 2 și conform tabelului de selecție pentru coeficientul a - 0,2.

V suplimentar = V eff *a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W/cm 2 = 0,86 * 10^4 W/m 2

Diametrul este determinat de formula:

рт – rezistența specifică a materialului de încălzire la un t dat, determinată conform GOST 12766.1, tabelul 9 (prezentat mai jos).

Pentru nicrom Х80Н20 – 1.025

р t =р 20 *р 1000 =1,13*10^6*1,025=1,15*10^6 Ohm/mm

Apoi, pentru a vă conecta la o rețea trifazată conform schemei „Star”:

Lungimea se calculează folosind formula:

Să verificăm valorile:

L=R/(p*k)=29,1/(0,82*1,033)=34m

Valorile diferă din cauza temperaturii ridicate a bobinei, testul nu ia în considerare o serie de factori. Prin urmare, să considerăm că lungimea unei spirale este de 42 m, apoi pentru trei spirale aveți nevoie de 126 de metri de nicrom de 1,3 mm.

Concluzie

• condiţiile de mediu;
• amplasarea elementelor de încălzire;
• temperatura bobinelor;
• temperatura la care ar trebui să se încălzească suprafața și alți factori.

Chiar și calculul de mai sus, în ciuda complexității sale, nu poate fi numit suficient de precis. Deoarece calculul elementelor de încălzire este termodinamică pură și pot fi citați o serie de alți factori care îi afectează rezultatele, de exemplu, izolarea termică a cuptorului și așa mai departe.

În practică, după calcule estimate, se adaugă sau se îndepărtează spirale în funcție de rezultatul obținut, sau se folosesc senzori și dispozitive de temperatură pentru reglarea acestuia.

Materiale

Calculul unui încălzitor de sârmă pentru un cuptor electric.

Acest articol dezvăluie cele mai mari secrete în proiectarea cuptoarelor electrice - secretele calculelor încălzitorului.

Cum sunt legate volumul, puterea și viteza de încălzire a unui cuptor?

După cum sa menționat în altă parte, nu există cuptoare obișnuite. De asemenea, nu există cuptoare pentru arderea de faianță sau jucării, lut roșu sau mărgele. Există pur și simplu o sobă (și aici vorbim exclusiv de sobe electrice) cu un anumit volum spatiu utilizabil, realizat din unele materiale refractare. În acest cuptor puteți plasa o vază mare sau mică pentru ardere sau puteți pune un întreg teanc de plăci pe care se vor așeza plăci groase de argilă refractă. Este necesar să ardeți o vază sau gresie, poate la 1000 o C, și poate la 1300 o C. Din multe motive de producție sau gospodărie, arderea ar trebui să aibă loc în 5-6 ore sau 10-12.

Nimeni nu știe de ce ai nevoie de la o sobă mai bine decât tine. Prin urmare, înainte de a începe calculul, trebuie să clarificați singuri toate aceste probleme. Dacă aveți deja o sobă, dar trebuie să instalați încălzitoare în ea sau să înlocuiți cele vechi cu altele noi, nu este nevoie de construcție. Dacă un cuptor este construit de la zero, trebuie să începeți prin a afla dimensiunile camerei, adică lungimea, adâncimea, lățimea.

Să presupunem că știți deja aceste valori. Să presupunem că aveți nevoie de o cameră cu o înălțime de 490 mm, o lățime și o adâncime de 350 mm. Mai departe în text vom numi un cuptor cu o astfel de cameră un cuptor de 60 de litri. Totodata, vom proiecta un al doilea cuptor, mai mare, cu inaltime H=800 mm, latime D=500 mm si adancime L=500 mm. Vom numi acest cuptor un cuptor de 200 de litri.

Volumul cuptorului în litri = H x D x L,
unde H, D, L sunt exprimate în decimetri.

Dacă ați convertit corect milimetrii în decimetri, volumul primului cuptor ar trebui să fie de 60 de litri, volumul celui de-al doilea ar trebui să fie într-adevăr 200! Să nu credeți că autorul este sarcastic: cele mai frecvente erori de calcul sunt erorile de dimensiuni!

Să trecem la următoarea întrebare - din ce sunt făcuți pereții cuptorului? Cuptoarele moderne sunt aproape toate realizate din materiale refractare ușoare, cu conductivitate termică scăzută și capacitate termică scăzută. Sobele foarte vechi sunt făcute din argilă grea. Astfel de cuptoare sunt ușor de recunoscut după căptușeala lor masivă, a cărei grosime este aproape egală cu lățimea camerei. Dacă acesta este cazul tău, ai ghinion: în timpul tragerii, 99% din energie va fi cheltuită pentru încălzirea pereților, nu a produselor. Presupunem că pereții sunt realizați din materiale moderne (MKRL-08, ShVP-350). Apoi, doar 50-80% din energie va fi cheltuită pentru încălzirea pereților.

Masa de încărcare rămâne foarte incertă. Deși este, de regulă, mai mică decât masa refractarelor pereților (plus vatra și acoperișul) cuptorului, această masă, desigur, va contribui la viteza de încălzire.

Acum despre putere. Puterea este cantitatea de căldură produsă de încălzitorul într-o secundă. Unitatea de măsură a puterii este watul (abreviat W). Un bec luminos cu incandescență are 100 W, un fierbător electric este de 1000 W sau 1 kilowatt (abreviat ca 1 kW). Dacă porniți un încălzitor de 1 kW, acesta va elibera căldură în fiecare secundă, care, conform legii conservării energiei, va merge pentru a încălzi pereții, produsele și va zbura cu aerul prin fisuri. Teoretic, dacă nu există pierderi prin fisuri și pereți, 1 kW este capabil să încălzească orice la o temperatură infinită într-un timp infinit. În practică, pierderea de căldură reală (medie aproximativă) este cunoscută pentru cuptoare, deci există următoarea regulă-recomandare:

Pentru o rată normală de încălzire a unui cuptor de 10-50 de litri, este nevoie de putere
100 W pe litru de volum.

Pentru o rată normală de încălzire a cuptorului de 100-500 de litri, este nevoie de putere
50-70 W pe litru de volum.

Valoarea puterii specifice trebuie determinată nu numai luând în considerare volumul cuptorului, ci și ținând cont de masivitatea căptușelii și încărcării. Cu cât masa de încărcare este mai mare, cu atât este mai mare valoarea pe care trebuie să o selectați. În caz contrar, cuptorul se va încălzi, dar va dura mai mult. Să alegem o putere specifică de 100 W/l pentru rezervorul nostru de 60 de litri și 60 W/l pentru rezervorul nostru de 200 de litri. În consecință, constatăm că puterea încălzitoarelor de 60 de litri ar trebui să fie de 60 x 100 = 6000 W = 6 kW, iar încălzitorul de 200 de litri ar trebui să fie de 200 x 60 = 12000 W = 12 kW. Uite ce interesant este: volumul a crescut de peste 3 ori, dar puterea a crescut doar de 2. De ce? (Întrebare pentru munca independentă).

Se întâmplă că în apartament nu există priză pentru 6 kW, dar există doar una pentru 4. Dar ai nevoie de una de 60 de litri! Ei bine, puteți calcula încălzitorul la 4 kilowați, dar acceptați că etapa de încălzire în timpul arderii va dura 10-12 ore. Se întâmplă că, dimpotrivă, este necesar să se încălzească o sarcină foarte masivă în 5-6 ore. Atunci va trebui să investești 8 kW într-o sobă de 60 de litri și să nu fii atent la cablajul încins... Pentru discuții ulterioare, ne vom limita la puteri clasice - 6, respectiv 12 kW.

Putere, amperi, volți, faze.

Cunoscând puterea, cunoaștem necesarul de căldură pentru încălzire. Conform legii inexorabile a conservării energiei, trebuie să luăm aceeași putere din rețeaua electrică. Vă reamintim formula:

Puterea încălzitorului (W) = Tensiunea încălzitorului (V) x curent (A)
sau P = U x I

Există două capcane în această formulă. În primul rând: tensiunea trebuie luată la capetele încălzitorului și nu în general la priză. Tensiunea este măsurată în volți (abreviat ca V). În al doilea rând: ne referim la curentul care circulă în mod specific prin acest încălzitor și nu prin mașină deloc. Curentul este măsurat în amperi (abreviat ca A).

Ni se dă întotdeauna tensiunea din rețea. Dacă stația funcționează normal și nu este o oră de vârf, tensiunea într-o priză obișnuită va fi de 220 V. Tensiunea într-o rețea industrială trifazată între orice fază și firul neutru este de asemenea 220V, iar tensiunea între oricare două faze- 380 V. Astfel, în cazul unei rețele de uz casnic, monofazat, nu avem de ales în tensiune - doar 220 V. În cazul unei rețele trifazate, există o alegere, dar mică - fie 220, fie 380 V. Dar cum rămâne cu amperii? Acestea vor fi obținute automat din tensiunea și rezistența încălzitorului conform marii legi a Marelui Ohm:

Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit electric:
Curent (A) = Tensiunea secțiunii (V) / Rezistența secțiunii (Ohm)
sau I = U/R

Pentru a obține 6 kW dintr-o rețea monofazată, aveți nevoie de curent I=P/U= 6000/220 = 27,3 amperi. Acesta este un curent mare, dar real, al unei rețele gospodărești bune. De exemplu, un astfel de curent circulă într-o sobă electrică cu toate arzătoarele aprinse la putere maximă și cuptorul de asemenea. Pentru a obține 12 kW într-o rețea monofazată pentru un rezervor de 200 de litri, veți avea nevoie de două ori mai mult curent - 12000/220 = 54,5 amperi! Acest lucru nu este acceptabil pentru nicio rețea casnică. Este mai bine să folosiți trei faze, adică. distribuie puterea pe trei linii. Fiecare fază va curge 12000/3/220 = 18,2 amperi.

Să fim atenți la ultimul calcul. Momentan NU ȘTIM ce fel de încălzitoare vor fi în cuptor, NU ȘTIM ce tensiune (220 sau 380 V) va fi furnizată încălzitoarelor. Dar ȘTIM sigur că 12 kW trebuie preluați dintr-o rețea trifazată și sarcina distribuită uniform, adică. 4 kW în fiecare fază a rețelei noastre, adică 18,2 A vor curge prin fiecare fir de fază al întreruptorului de circuit de intrare (general) al cuptorului și nu este deloc necesar ca un astfel de curent să circule prin încălzitor. Apropo, prin contorul de electricitate vor trece și 18,2 A. (Și apropo: nu va exista curent de-a lungul firului neutru din cauza caracteristicilor sursei de alimentare trifazate. Aceste caracteristici sunt ignorate aici, deoarece ne interesează doar munca termică a curentului). Dacă aveți întrebări în acest moment al prezentării, citiți totul din nou. Și gândiți-vă: dacă în volumul cuptorului se eliberează 12 kilowați, atunci, conform legii conservării energiei, aceiași 12 kilowați trec prin trei faze, fiecare cu 4 kW...

Să revenim la aragazul monofazat de 60 de litri. Este ușor de găsit că rezistența încălzitorului cuptorului ar trebui să fie R=U/I= 220 V / 27,3 A = 8,06 Ohm. Prin urmare, în chiar vedere generală Circuitul electric al cuptorului va arăta astfel:

Un încălzitor cu o rezistență de 8,06 ohmi ar trebui să transporte un curent de 27,3 A

Pentru un cuptor cu trei faze, vor fi necesare trei circuite de încălzire identice: figura arată cel mai general circuit electric al unui cuptor de 200 de litri.

Puterea unei sobe de 200 de litri trebuie distribuită uniform pe 3 circuite - A, B și C.

Dar fiecare încălzitor poate fi pornit fie între fază și zero, fie între două faze. În primul caz, vor exista 220 de volți la capetele fiecărui circuit de încălzire, iar rezistența acestuia va fi R=U/I= 220 V / 18,2 A = 12,08 Ohm. În al doilea caz, vor exista 380 de volți la capetele fiecărui circuit de încălzire. Pentru a obține o putere de 4 kW, curentul trebuie să fie I=P/U= 4000/380 = 10,5 amperi, adică trebuie sa existe rezistenta R=U/I= 380 V / 10,5 A = 36,19 Ohm. Aceste opțiuni de conectare se numesc „stea” și „delta”. După cum se poate vedea din valorile rezistenței necesare, nu va fi posibil să schimbați pur și simplu circuitul de alimentare de la o stea (încălzitoare de 12,08 ohmi) la un triunghi (încălzitoare de 36,19 ohmi) - în fiecare caz aveți nevoie de propriul dvs. încălzitoare.

Într-un circuit în stea, fiecare circuit de încălzire
conectat între fază și zero la o tensiune de 220 Volți. Fiecare încălzitor cu o rezistență de 12,08 ohmi transportă un curent de 18,2 A. Niciun curent nu trece prin firul N.

Într-un circuit delta, fiecare circuit de încălzire
conectat între două faze la o tensiune de 380 Volți. Fiecare încălzitor cu o rezistență de 36,19 Ohmi transportă un curent de 10,5 A. Punctul de conectare al firului A1 la sursa de alimentare (punctul A) poartă un curent de 18,2 A, deci 380 x 10,5 = 220 x 18,2 = 4 kilowați! În mod similar cu liniile B1 - B și C1 - C.

Teme pentru acasă. Era o stea în sticla de 200 de litri. Rezistența fiecărui circuit este de 12,08 ohmi. Care va fi puterea cuptorului dacă aceste încălzitoare sunt pornite într-un triunghi?

Sarcini maxime de încălzitoare de sârmă (Х23У5Т).

Victorie completă! Cunoaștem rezistența încălzitorului! Tot ce rămâne este să desfășurați o bucată de sârmă de lungimea necesară. Să nu ne săturam de calcule cu rezistivitate - totul a fost mult timp calculat cu suficientă precizie pentru nevoile practice.

Diametru, mm	Metri la 1 kg	Rezistenta 1 metru, 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

Pentru un cuptor de 60 de litri ai nevoie de 8,06 Ohmi, hai să alegem unul și jumătate și constatăm că rezistența necesară va fi asigurată de doar 10 metri de sârmă, care va cântări doar 140 de grame! Rezultat uimitor! Să verificăm din nou: 10 metri de sârmă cu diametrul de 1,5 mm are o rezistență de 10 x 0,815 = 8,15 Ohmi. Curentul la 220 volți va fi de 220 / 8,15 = 27 amperi. Puterea va fi de 220 x 27 = 5940 Watt = 5,9 kW. Am vrut 6 kW. Nu am greșit nicăieri, singurul lucru alarmant este că astfel de sobe nu există...

Un singur încălzitor fierbinte într-un cuptor de 60 de litri.

Încălzitorul este foarte mic, sau așa ceva. Acesta este sentimentul pe care îl simți când te uiți la imaginea de mai sus. Dar suntem angajați în calcule, nu în filozofie, așa că să trecem de la senzații la numere. Numerele spun următoarele: 10 metri liniari de sârmă cu diametrul de 1,5 mm au o zonă S = L x d x pi = 1000 x 0,15 x 3,14 = 471 sq. cm Din această zonă (unde altundeva?) 5,9 kW sunt radiați în volumul cuptorului, adică. pe 1 mp. cm de suprafață puterea emisă este de 12,5 wați. Omițând detaliile, subliniem că încălzitorul trebuie să se încălzească la o temperatură uriașă înainte ca temperatura din cuptor să crească semnificativ.

Supraîncălzirea încălzitorului este determinată de valoarea așa-numitei sarcini de suprafață p, pe care l-am calculat mai sus. În practică, există valori limită pentru fiecare tip de încălzitor p, în funcție de materialul încălzitorului, diametrul și temperatură. Cu o bună aproximare, pentru sârmă din aliajul casnic X23Yu5T de orice diametru (1,5-4 mm), se poate folosi o valoare de 1,4-1,6 W/cm2 pentru o temperatură de 1200-1250 o C.

Din punct de vedere fizic, supraîncălzirea poate fi asociată cu diferența de temperatură pe suprafața firului și în interiorul acestuia. Căldura este eliberată în întregul volum, astfel încât cu cât este mai mare sarcina de suprafață, cu atât mai mult aceste temperaturi vor diferi. Când temperatura suprafeței este aproape de temperatura limită de funcționare, temperatura miezului firului se poate apropia de punctul de topire.

Dacă cuptorul este proiectat pentru temperaturi scăzute, sarcina de suprafață poate fi aleasă mai mare, de exemplu, 2 - 2,5 W/cm 2 pentru 1000 o C. Aici putem face o remarcă tristă: kanthal real (acesta este un aliaj original, un analogul căruia este fechralul rusesc X23Yu5T) permite p până la 2,5 la 1250 o C. Acest tip de kanthal este realizat de compania suedeză Kanthal.

Să revenim la tubul nostru de 60 de litri și să alegem un fir mai gros din tabel - doi. Este clar că cei doi vor trebui să ia 8,06 Ohm / 0,459 Ohm/m = 17,6 metri și vor cântări deja 440 de grame. Calculăm sarcina de suprafață: p= 6000 W / (1760 x 0,2 x 3,14) cm 2 = 5,43 W/cm 2. Multe. Pentru un fir cu diametrul de 2,5 mm, rezultatul este de 27,5 metri și p= 2,78. Pentru trei - 39 de metri, 2,2 kilograme și p= 1,66. in sfarsit.

Acum va trebui să înfășurăm 39 de metri din trei piese (dacă sparge, începeți din nou să înfășurăm). Dar puteți folosi DOUĂ încălzitoare conectate în paralel. Desigur, rezistența fiecăruia nu ar trebui să mai fie de 8,06 ohmi, ci de două ori mai mult. Prin urmare, pentru un dublu, obțineți două încălzitoare de 17,6 x 2 = 35,2 m, fiecare cu 3 kW de putere, iar sarcina de suprafață va fi de 3000 W / (3520 x 0,2 x 3,14) cm 2 = 1, 36 W/cm2 . Și greutate - 1,7 kg. Am economisit o jumătate de kilogram. Am primit o mulțime de ture în total, care pot fi distribuite uniform pe toți pereții cuptorului.

Incalzitoare bine distribuite intr-un cuptor de 60 de litri.

Diametru, mm	Limita de curent pentru p=2 W/cm2 la 1000 o C	Limita de curent pentru p=1,6 W/cm2 la 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

Un exemplu de calcul al unui aragaz de 200 de litri.

Acum că sunt cunoscute principiile de bază, vom arăta cum sunt ele utilizate în calcularea unei sobe reale de 200 de litri. Toate etapele calculului, desigur, pot fi formalizate și scrise într-un program simplu care va face aproape totul singur.

Să ne desenăm cuptorul „în dezvoltare”. Se pare că o privim de sus, în centru - dedesubt, pe părțile laterale ale peretelui. Vom calcula suprafața tuturor pereților, astfel încât apoi să putem organiza corect furnizarea de căldură proporțional cu suprafața.

„Desfacerea” unui aragaz de 200 de litri.

Știm deja că atunci când este conectat de o stea, în fiecare fază ar trebui să curgă un curent de 18,2 A. Din tabelul de mai sus privind limitarea curenților rezultă că pentru un fir cu diametrul de 2,5 mm puteți utiliza un element de încălzire (curent maxim 20,7 A), iar pentru un fir de 2,0 mm trebuie să utilizați două elemente conectate în paralel (deoarece curentul maxim este de doar 14,8A), în total vor fi 3 x 2 = 6 în cuptor.

Folosind legea lui Ohm, calculăm rezistența necesară a încălzitoarelor. Pentru sârmă cu diametrul de 2,5 mm R= 220 / 18,2 = 12,09 ohmi sau 12,09 / 0,294 = 41,1 metri. Veți avea nevoie de 3 dintre aceste încălzitoare, de aproximativ 480 de spire fiecare, dacă sunt înfășurate pe un dorn de 25 mm. Greutatea totală sarma va fi (41,1 x 3) / 25 = 4,9 kg.

Pentru un fir de 2,0 mm, există două elemente paralele în fiecare fază, astfel încât rezistența fiecăruia ar trebui să fie de două ori mai mare - 24,18 ohmi. Lungimea fiecăruia va fi de 24,18 / 0,459 = 52,7 metri. Fiecare element va avea 610 spire la aceeași înfășurare. Greutatea totală a tuturor celor 6 elemente de încălzire (52,7 x 6) / 40 = 7,9 kg.

Nimic nu ne împiedică să împărțim orice spirală în mai multe bucăți, care apoi sunt legate în serie. Pentru ce? În primul rând, pentru ușurința instalării. În al doilea rând, dacă un sfert din încălzitor se defectează, doar acel sfert va trebui înlocuit. La fel, nimeni nu te deranjează să pui o spirală solidă în cuptor. Atunci ușa va avea nevoie de o spirală separată, iar în cazul unui diametru de 2,5 mm, avem doar trei dintre ele...

Am instalat o fază de sârmă de 2,5 mm. Încălzitorul a fost împărțit în 8 spirale scurte independente, toate conectate în serie.

Când punem toate cele trei faze într-un mod similar (vezi figura de mai jos), următoarele devin clare. Am uitat de sub! Și ocupă 13,5% din suprafață. În plus, spiralele se află în apropiere electrică periculoasă una de alta. Apropierea spiralelor de pe peretele din stânga, unde tensiunea dintre ele este de 220 Volți (fază - zero - fază - zero...), este deosebit de periculoasă. Dacă dintr-un motiv oarecare spiralele adiacente ale peretelui stâng se ating, nu poate fi evitat un scurtcircuit mare. Vă sugerăm să optimizați în mod independent locația și conectarea spiralelor.

Toate fazele au fost instalate.

În cazul în care decidem să folosim două, diagrama este prezentată mai jos. Fiecare element, lung de 52,7 metri, este împărțit în 4 spirale succesive de 610 / 4 = 152 de spire (înfășurare pe un dorn de 25 mm).

Opțiune pentru amplasarea încălzitoarelor în cazul firului de 2,0 mm.

Caracteristici de înfășurare, instalare, funcționare.

Sârma este convenabilă deoarece poate fi înfășurată într-o spirală, iar spirala poate fi apoi întinsă la fel de convenabil. Se crede că diametrul bobinei ar trebui să fie mai mare de 6-8 diametre de sârmă. Pasul optim între ture este de 2-2,5 diametre de sârmă. Dar trebuie să-l înfășurați pe rând: întinderea spiralei este foarte ușoară, comprimarea ei este mult mai dificilă.

Sârma groasă se poate rupe în timpul înfășurării. Este deosebit de frustrant dacă mai sunt doar 5 ture din 200. Ideal este să bobinați pe un strung la o viteză de rotație foarte mică a dornului. Aliajul Kh23Yu5T este produs călit și necălit. Acesta din urmă se rupe mai ales des, așa că dacă aveți de ales, asigurați-vă că cumpărați sârmă călită pentru înfășurare.

Câte ture sunt necesare? În ciuda simplității întrebării, răspunsul nu este evident. În primul rând, diametrul dornului și, în consecință, diametrul unei spire nu este cunoscut cu exactitate. În al doilea rând, se știe cu siguranță că diametrul firului variază ușor pe lungimea sa, astfel încât și rezistența spiralei va varia. În al treilea rând, rezistivitatea unui aliaj specific poate diferi de cea de referință. În practică, ei înfășoară spirala cu 5-10 spire mai mult decât s-a calculat, apoi îi măsoară rezistența - cu un aparat FOARTE PRECIS în care poți avea încredere, și nu cu o săpună. În special, trebuie să vă asigurați că, în cazul sondelor scurtcircuitate, dispozitivul arată zero sau un număr de ordinul a 0,02 Ohm, care va trebui să fie scăzut din valoarea măsurată. La măsurarea rezistenței, spirala este ușor întinsă pentru a elimina influența scurtcircuitelor între tururi. Turnurile suplimentare sunt mușcate.

Cel mai bine este să plasați spirala într-un cuptor pe un tub de mullit-silice (MSR). Pentru un diametru de bobinaj de 25 mm este potrivit un tub cu un diametru exterior de 20 mm, pentru un diametru de bobinare de 35 mm - 30 - 32 mm.

Este bine dacă soba este încălzită uniform pe cinci laturi (patru pereți + dedesubt). Puterea semnificativă trebuie concentrată pe vatră, de exemplu, 20 -25% din puterea totală de proiectare a cuptorului. Aceasta compensează aspirația aerului rece din exterior.

Din păcate, uniformitatea absolută a încălzirii nu poate fi atinsă. Te poți apropia de el folosind sisteme de ventilație cu admisie de aer BOTTOM din cuptor.

În timpul primei încălziri sau chiar a primelor două sau trei încălziri, pe suprafața firului se formează depuneri. Trebuie să ne amintim să-l scoatem atât de pe încălzitoare (cu o perie), cât și de pe suprafața plăcilor, cărămizilor etc. Scara este deosebit de periculoasă dacă spirala stă pur și simplu pe cărămizi: oxizii de fier cu aluminosilicați la temperaturi ridicate (încălzitorul este la un milimetru!) formează compuși fuzibili, din cauza cărora încălzitorul se poate arde.

vei avea nevoie

• Spirală, șubler, riglă. Este necesar să se cunoască materialul spiralei, puterea curentului I și tensiunea U la care va funcționa spirala și din ce material este făcută.

Instrucţiuni

Aflați ce rezistență R ar trebui să aibă bobina dvs. Pentru a face acest lucru, utilizați legea lui Ohm și înlocuiți valoarea curentului I din circuit și tensiunea U la capetele spiralei în formula R=U/I.

Cu ajutorul cărții de referință, determinați rezistivitatea electrică ρ a materialului din care va fi realizată spirala. ρ trebuie exprimat în Ohm m Dacă valoarea lui ρ din cartea de referință este dată în Ohm mm²/m, atunci înmulțiți-o cu 0,000001 De exemplu: rezistivitatea cuprului ρ=0,0175 Ohm mm²/m, atunci când este convertit în SI. ρ=0 .0175 0.000001=0.0000000175 Ohm m.

Aflați lungimea firului folosind formula: Lₒ=R S/ρ.

Măsurați o lungime arbitrară l cu o riglă pe spirală (de exemplu: l=10cm=0,1m). Numărați numărul de spire n care ajung la această lungime. Determinați pasul spiralei H=l/n sau măsurați-l cu un șubler.

Aflați câte spire N pot fi făcute dintr-un fir de lungime Lₒ: N= Lₒ/(πD+H).

Aflați lungimea spiralei în sine folosind formula: L=Lₒ/N.

O eșarfă spirală se mai numește și eșarfă boa sau eșarfă cu val. Principalul lucru aici nu este tipul de fire, nu modelul de tricotat sau culoarea produsului finit, ci tehnica de execuție și originalitatea modelului. Eșarfa spirală reprezintă festivitatea, splendoarea și solemnitatea. Arată ca un volan elegant din dantelă, o boa exotică și o eșarfă obișnuită, dar foarte originală.

Cum se tricotează o eșarfă spirală cu ace de tricotat

Pentru a tricota o eșarfă spirală, executați 24 de ochiuri și tricotați primul rând:
- 1 bucla de margine;
- 11 facial;
- 12 bucle pentru dos.

Calitatea și culoarea firului pentru acest model de eșarfă spirală este la discreția dumneavoastră.

Rândul 1: prima 1 buclă de margine, apoi 1 fire peste, apoi 1 ochi tricotat, apoi 1 fire peste și 8 bucle tricotate. Treceți unul pe acul drept ca pe dos și trageți firul înainte între ace. Întoarceți bucla îndepărtată la acul de tricotat din stânga, trageți firul înapoi între acele de tricotat (în acest caz, bucla se va dovedi a fi înfășurată în fir). Întoarceți lucrarea și tricotați 12 ochiuri dos.

Al 2-lea rând: tricotați mai întâi 1 buclă de margine, apoi 1 tricot, apoi tricotați 3 ochiuri tricotate, 1 fire peste și 6 ochiuri tricotate. Treceți unul pe acul drept ca pe dos și trageți firul înainte între ace. Apoi, întoarceți ochiul pe acul din stânga, trageți firul înapoi între ace, apoi întoarceți lucrarea și faceți 12 ochiuri invers.

Al 3-lea rând: tricotați 1 buclă de margine, apoi 2 ochiuri împreună, apoi 1 ochi, apoi 2 ochiuri împreună și 4 ochiuri tricotate. Treceți unul pe acul drept ca pe dos, trageți firul înainte între ace, readuceți ochiul pe acul din stânga, apoi trageți firul înapoi între ace. După aceasta, întoarceți lucrarea și tricotați 8 ochiuri dos.

Al 4-lea rând: se tricotează 1 ochi de margine, apoi se tricotează 3 ochiuri împreună, apoi se tricotează 4 ochiuri, *se scoate bucla înfășurată de dedesubt și se tricotează împreună cu următorul ochi tricotat, se tricotează 1* (se repetă * până la * de 3 ori). Fără a întoarce lucrarea, tricotați ochiurile dos.

În acest fel, tricotați o eșarfă spirală la lungimea necesară în blocuri din aceste 4 rânduri.

Aproape toate femeile se confruntă cu problema contracepției. Una dintre metodele fiabile și dovedite este dispozitivul intrauterin, care este încă solicitat și astăzi.

Tipuri de spirale

Dispozitivele intrauterine sunt fabricate din plastic și sunt disponibile în două tipuri: dispozitive care conțin cupru (argint) și dispozitive care conțin hormoni. Dimensiunea lor este de 3X4 cm Alegerea metodei contraceptive și a dispozitivului în sine are loc la o întâlnire cu un ginecolog. Nu ar trebui să faci asta singur. Dispozitivul intrauterin este instalat de un medic ginecolog în timpul menstruației. Este de dimensiuni mici și seamănă cu forma literei T.

O spirală de cupru este făcută din sârmă de cupru. Particularitatea sa este capacitatea de a acționa asupra uterului în așa fel încât oul să nu se poată atașa de el. Acest lucru este facilitat de două antene de cupru.

DIU hormonal are un recipient care conține progestativ. Acest hormon previne apariția ovulației. Dacă se folosește un dispozitiv intrauterin hormonal, spermatozoizii nu pot fertiliza un ovul. După cum notează femeile, atunci când folosesc o astfel de spirală, menstruația devine mai puțină și mai puțin dureroasă. Cu toate acestea, acest lucru nu dăunează, deoarece este asociat cu acțiunea hormonilor aflați în interiorul spiralei. Medicii ginecologi recomandă femeilor care suferă de menstruații dureroase să instaleze un DIU hormonal.

Selecția în spirală

Dispozitivele ginecologice intrauterine sunt diferite mărci, atât producția internă cât și cea externă. În plus, costul lor poate varia de la 250 de ruble la câteva mii. Acest lucru este influențat de mulți factori.

Spirala Juno Bio este destul de populară în rândul femeilor ruse. Atrage, în primul rând, cu costul redus. Totuși, eficiența scăzută a acestei spirale presupune risc ridicat debutul sarcinii.
Aparatul intrauterin Mirena s-a dovedit bine, dar este unul dintre cele mai scumpe din seria sa. În același timp, utilizarea unui dispozitiv intrauterin este considerată cea mai ieftină și mai accesibilă formă de contracepție.

Acesta este un DIU hormonal. Producătorii săi promit că DIU Mirena este mai puțin probabil să se miște în uter sau să cadă. Și anume, acest lucru duce la sarcină, prin urmare, pacienții sunt sfătuiți să verifice în mod regulat prezența unui contraceptiv intrauterin la locul potrivit.

Tensiunea standard in reteaua electrica casnica este U=220V. Puterea curentului este limitată de siguranțele din tabloul electric și este de obicei egală cu I = 16A.

Surse:

• Mesele mărimi fizice, I.K. Kikoin, 1976
• formula lungimii spiralei

Un fier de lipit electric este o unealtă de mână concepută pentru a fixa piesele împreună folosind lipituri moi, prin încălzirea lipirii la stare lichidă și umplerea golului dintre piesele care sunt lipite cu ea.

Fiarele de lipit electrice sunt produse pentru tensiuni de rețea de 12, 24, 36, 42 și 220 V și există motive pentru aceasta. Principalul lucru este siguranța umană, al doilea este tensiunea rețelei la locul în care se efectuează lucrările de lipire. În producție, unde toate echipamentele sunt împământate și există umiditate ridicată, este permisă utilizarea fierelor de lipit cu o tensiune de cel mult 36 V, iar corpul fierului de lipit trebuie împământat. Rețeaua de bord a motocicletei are tensiune DC 6 V, o mașină de pasageri - 12 V, un camion - 24 V. În aviație, folosesc o rețea cu o frecvență de 400 Hz și o tensiune de 27 V. Există, de asemenea, limitări de proiectare, de exemplu, un fier de lipit de 12 W. este dificil de realizat pentru o tensiune de alimentare de 220 V, deoarece spirala va trebui să fie înfășurată dintr-un fir foarte subțire și, prin urmare, înfășurarea mai multor straturi, fierul de lipit se va dovedi a fi mare, nu este convenabil pentru lucrări mici. Deoarece înfășurarea fierului de lipit este înfășurată dintr-un fir de nicrom, acesta poate fi alimentat fie de AC, fie de tensiune constantă. Principalul lucru este că tensiunea de alimentare se potrivește cu tensiunea pentru care este proiectat fierul de lipit.

Fiarele de lipit electrice au puteri de 12, 20, 40, 60, 100 W și mai mult. Și nici asta nu este o coincidență. Pentru ca lipirea să se răspândească bine pe suprafețele pieselor care sunt lipite în timpul lipirii, acestea trebuie încălzite la o temperatură puțin mai mare decât punctul de topire al lipirii. La contactul cu o parte, căldura este transferată de la vârf la piesă și temperatura vârfului scade. Dacă diametrul vârfului fierului de lipit nu este suficient sau puterea elementului de încălzire este mică, atunci, după ce a emis căldură, vârful nu se va putea încălzi până la temperatura setată și lipirea va fi imposibilă. În cel mai bun caz, rezultatul va fi o lipire slabă și nu puternică. Un fier de lipit mai puternic poate lipi piese mici, dar există o problemă de inaccesibilitate la punctul de lipit. Cum, de exemplu, să lipiți placa de circuit imprimat un microcircuit cu pasul piciorului de 1,25 mm cu un vârf de fier de lipit de 5 mm? Adevărat, există o cale de ieșire: mai multe spire de sârmă de cupru cu un diametru de 1 mm sunt înfășurate în jurul unei astfel de înțepături, iar capătul acestui fir este lipit. Dar volumul fierului de lipit face ca munca să fie practic imposibilă. Mai este o limitare. La putere mare, fierul de lipit va încălzi rapid elementul, iar multe componente radio nu permit încălzirea peste 70˚C și, prin urmare, timpul de lipit admisibil nu este mai mare de 3 secunde. Acestea sunt diode, tranzistoare, microcircuite.

Dispozitiv fier de lipit

Fierul de lipit este o tijă de cupru roșie, care este încălzită printr-o spirală de nicrom la temperatura de topire a lipitului. Tija fierului de lipit este realizata din cupru datorita conductibilitatii sale termice ridicate. La urma urmei, atunci când lipiți, trebuie să transferați rapid căldura de la vârful fierului de lipit de la elementul de încălzire. Capătul tijei este în formă de pană, este partea de lucru a fierului de lipit și se numește vârf. Tija este introdusă într-un tub de oțel învelit în mica sau fibră de sticlă. Un fir de nicrom este înfășurat în jurul mica, care servește ca element de încălzire.

Un strat de mica sau azbest este infasurat peste nicrom, care serveste la reducerea pierderilor de caldura si la izolarea electrica a spiralei de nicrom de corpul metalic al fierului de lipit.

Capetele spiralei nicrom sunt conectate la conductoare de cupru cablu electric cu ștecher la capăt. Pentru a asigura fiabilitatea acestei conexiuni, capetele spiralei nicrom sunt îndoite și pliate în jumătate, ceea ce reduce încălzirea la joncțiunea cu fir de cupru. În plus, conexiunea este sertizată cu o placă metalică, cel mai bine este să faceți sertizarea dintr-o placă de aluminiu, care are o conductivitate termică ridicată și va elimina mai eficient căldura din îmbinare. Pentru izolarea electrică, la joncțiune se așează tuburi din material izolator rezistent la căldură, fibră de sticlă sau mica.

Tija de cupru și spirala nicrom sunt închise cu o carcasă metalică formată din două jumătăți sau un tub solid, ca în fotografie. Corpul fierului de lipit este fixat pe tub cu inele de capac. Pentru a proteja mâna unei persoane de arsuri, pe tub este atașat un mâner dintr-un material care nu transmite bine căldura, lemn sau plastic rezistent la căldură.

Când introduceți ștecherul fierului de lipit într-o priză, curentul electric circulă către elementul de încălzire cu nicrom, care se încălzește și transferă căldura tijei de cupru. Fierul de lipit este gata de lipit.

Tranzistoarele de putere redusă, diodele, rezistențele, condensatoarele, microcircuitele și firele subțiri sunt lipite cu un fier de lipit de 12 W. Fiarele de lipit de 40 și 60 W sunt folosite pentru lipirea componentelor radio puternice și de dimensiuni mari, a firelor groase și a pieselor mici. Pentru a lipi piesele mari, de exemplu, schimbătoarele de căldură ale unui gheizer, veți avea nevoie de un fier de lipit cu o putere de o sută sau mai mult de wați.

După cum puteți vedea în desen, circuitul electric al fierului de lipit este foarte simplu și este format din doar trei elemente: un ștecher, un fir electric flexibil și o spirală nicrom.

După cum se poate observa din diagramă, fierul de lipit nu are capacitatea de a regla temperatura de încălzire a vârfului. Și chiar dacă puterea fierului de lipit este aleasă corect, încă nu este un fapt că temperatura vârfului va fi necesară pentru lipire, deoarece lungimea vârfului scade în timp datorită reumplerii sale constante, de asemenea, lipiturile au diferite temperaturile de topire. Prin urmare, pentru a menține temperatura optimă a vârfului fierului de lipit, este necesară conectarea acestuia prin regulatoare de putere tiristoare cu reglare manuală și menținere automată a temperaturii setate a vârfului fierului de lipit.

Calculul și repararea înfășurării de încălzire a unui fier de lipit

Când reparați sau faceți propriul fier de lipit electric sau orice alt dispozitiv de încălzire, trebuie să înfășurați o înfășurare de încălzire din sârmă de nicrom. Datele inițiale pentru calcularea și selectarea firului sunt rezistența înfășurării unui fier de lipit sau a unui dispozitiv de încălzire, care este determinată în funcție de puterea și tensiunea de alimentare. Puteți calcula care ar trebui să fie rezistența înfășurării unui fier de lipit sau a unui dispozitiv de încălzire folosind tabelul.