Как рассчитать длину нихромовой проволоки

Расчет нагревателей

как рассчитать длину нихромовой проволоки

На данной странице мы рассмотрим справочную информацию о материалах, которые применяют для изготовления электрических нагревателей, а также наведем примеры расчета нихромовых нагревателей электрических печей.

Материалы для нагревателей

Нагреватели это наиболее важный элемент печи, и они должны соответствовать многим требованиям.

  • Жаростойкость и жаропрочность. Проволочные нагреватели должны обладать хорошей жаростойкостью (сопротивление металла или сплава при высокой температуре к газовой коррозии), а также жаропрочностью.
  • Низкий температурный коэффициент сопротивления. Этот фактор важен при выборе материала. Низкий коэффициент говорит, что даже при нагревании материала, его электрическое сопротивление очень слабо меняется. Например, если этот температурный коэффициент велик, то, чтобы включить печь в холодном состоянии, нужно использовать трансформаторы пониженного напряжения в начальный момент.
  • Высокое удельное электрическое сопротивление. Этой характеристикой, должен обладать нагреватель в электропечи. Чем выше значение сопротивления, тем больше материал может нагреться, и тем меньшей длины его нужно. Чем больше диаметр нагревательной проволоки, тем больше ее срок службы. Материалы с очень высоким электрическим сопротивлением это хромоникелевые прецизионные сплавы нихром Х20Н80 и Х15Н60, и сплав фехраль Х23Ю5Т.
  • Хорошие технологические свойства. Материалы должны иметь хорошую пластичность, свариваемость, так как из них изготавливаются: проволоки, ленты, сложной формы нагревательные элементы.
  • Постоянные физические свойства. Ни не должны меняться при больших нагревах, большие промежутки времени.

Лучше всего для производства электрических нагревателей для электропечей подходят нихром и фехраль, которые имеют высокое электрическое сопротивление. Более подробно о марках  и их свойствах можно посмотреть ГОСТ 10994-74.

Марки нихрома подходящие для изготовления нагревателей: Х20Н80, Х20Н80-Н, Х15Н60, Х15Н60-Н.

Марки фехрали подходящие для изготовления нагревателей: Х23Ю5, Х23Ю5Т, Х15Ю5, Х27Ю5Т.

Также железо — хромоникелевые сплавы: Х27Н70ЮЗ, Х15Н60Ю3.

Все эти сплавы обладают теми характеристиками, о которых писалось выше. Например, высокая жаростойкость обеспечивается благодаря образовывавшейся пленке на поверхности из окиси хрома.

Сравним нихром и фехраль

Достоинства нихрома:

  • Прекрасные механические свойства при любых температурах;
  • крипоустойчивость;
  • Пластичный и хорошо обрабатывается;
  • Имеет прекрасную свариваемость;
  • не стареет;
  • немагнитен.

Достоинства фехрали:

  • имеет более низкую цену чем нихром, так как нет в его составе дорогого никеля;
  • фехраль Х23Ю5Т имеет лучшую жаростойкость чем нихром. Фехралевая проволока толщиной 6 мм может работать при 1400 °С.

Недостатки нихрома:

  • Более дорогой чем фехраль, так как основной компонент никель имеет высокую стоимость;
  • Рабочая температура ниже чем у фехрали.

Недостатки фехрали:

  • сплав более хрупкий, особенно при температурах около 1000 °С и больше;
  • Низкое сопротивление ползучести;
  • сплав является магнитный, так как имеет в составе железо. Фехраль также ржавеет во влажной среде.
  • Взаимодействует с окислами железа и шамотной футеровкой;
  • Во время работы фехралевые нагреватели удлиняются.

Также есть сплавы Х27Н70ЮЗ и Х15Н60Ю3 которые содержат 3% алюминия. Этот элемент позволяет улучшить жаростойкость сплавов. Данные сплавы не воздействуют с окисями железа, и с шамотом. Они нехрупкие, прочны и хорошо обрабатываются. Максимальная рабочая температура составляет 1200 °С.

Также нагреватели изготавливают и с тугоплавких металлов, или неметаллов (уголь, дисилицид молибдена, графит, карборунд). Дисилицид молибдена и карборунд применяют для нагревателей в высокотемпературных печах. Графитовые и угольные нагреватели используют в печах с защитной атмосферой.

Тугоплавкие металлы, которые часто используют это тантал, молибден, ниобий, вольфрам. В печах з защитной атмосферой, а также высокотемпературных вакуумных печах применяют вольфрам и молибден.

Нагреватели из молибдена используют в вакууме до 1700 °С и в защитной атмосфере при температуре до 2200 °С. Данная особенность в том, что молибден начинает испарятся при температуре 1700 °С (вакуум). Нагреватели из вольфрама способны работать при тем. до 3000 °С.

Весьма редко для производства нагревателей используют ниобий и тантал.

Расчет нагревателей для электрических печей

При расчете нагревателей для электрических печей учитываются такие исходные данные:

  • объем рабочего пространства печи;
  • мощность нагревателей;
  • максимальная температура (требуется для осуществления технологического процесса: закалка, отпуск, спекание).

Важно: При отсутствие данных о мощности печи,  то ее рассчитывают по эмпирическому правилу. Нужно знать: длину и диаметр проволоки, или длину и площадь сечения ленты, нагревателя.

Мы рассмотрим один из самых популярных сплавов для производства нагревателей это нихром Х20Н80.

Простой расчет длины и диаметра проволоки нагревателя для определенной мощности печи. С одной небольшой особенностью.

Пример. Нихромовая проволока Х20Н80.

Исходные данные:

  • Мощность устройства P = 1.5 кВт = 1500 Вт.
  • Максимальная температура до которой будет нагреваться нагреватель 900 °C.
  • Напряжение U = 220 В.
  1. Сила тока определяется так:
  1. Сопротивления нагревателя определяется так:
  1. Сила тока играет ключевой момент при выборе диаметра проволоки нихромового нагревателя. По таблице, которая находится ниже, мы выбираем необходимый диаметр. В нашем примере, Сила тока = 6,8181 А, а температура нагревателя = 900 °C, то диаметр проволоки будет равен — d = 0,55 мм, и соответственно поперечное сечение — S = 0,238 мм2.

Такие значения мы получили, потому, что проволока выбирается такая, которая имеет допустимую силу тока. Которая в свою очередь меньше, чем расчетная сила тока. То есть мы выбираем проволоку из нихрома с ближайшим больший значением допустимой силы тока.

Табл. 1

Примечание:

При условии, что нихромовый нагреватель будет находится внутри нагревательной жидкости, то допустимую силу тока увеличивают в на 10-50%.

Если нагреватель находится в закрытом расположении, то допустимая сила тока уменьшается в на 20% для толстой проволоки, и на 50% для тонкой проволоки.

  1. Определение длины проволоки.

R — электрическое сопротивление, Ом,

p — удельное электрическое сопротивление материала, Ом • мм2 / м,

l – длина нагревателя, м,

Источник: https://atomsteel.com/ru/heatingalloys/raschet-nagrevatelej.html

Справочные таблицы

как рассчитать длину нихромовой проволоки

Электрическое сопротивление — это одна из самых важных характеристик нихрома.

Оно определяется многими факторами, в частности электрическое сопротивление нихрома зависит от размеров проволоки или ленты, марки сплава.

Общая формула для активного сопротивления имеет вид:

R = ρ · l / S

R — активное электрическое сопротивление (Ом), ρ- удельное электрическое сопротивление (Ом·мм), l- длина проводника (м), S — площадь сечения (мм2)

Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой проволоки Х20Н80

№ Диаметр, мм Электрическое сопротивление нихрома (теория), Ом
1 Ø 0,1 137,00
2 Ø 0,2 34,60
3 Ø 0,3 15,71
4 Ø 0,4 8,75
5 Ø 0,5 5,60
6 Ø 0,6 3,93
7 Ø 0,7 2,89
8 Ø 0,8 2,2
9 Ø 0,9 1,70
10 Ø 1,0 1,40
11 Ø 1,2 0,97
12 Ø 1,5 0,62
13 Ø 2,0 0,35
14 Ø 2,2 0,31
15 Ø 2,5 0,22
16 Ø 3,0 0,16
17 Ø 3,5 0,11
18 Ø 4,0 0,087
19 Ø 4,5 0,069
20 Ø 5,0 0,056
21 Ø 5,5 0,046
22 Ø 6,0 0,039
23 Ø 6,5 0,0333
24 Ø 7,0 0,029
25 Ø 7,5 0,025
26 Ø 8,0 0,022
27 Ø 8,5 0,019
28 Ø 9,0 0,017
29 Ø 10,0 0,014

Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой ленты Х20Н80

№ Размер, мм Площадь, мм2 Электрическое сопротивление нихрома, Ом
1 0,1×20 2 0,55
2 0,2×60 12 0,092
3 0,3×2 0,6 1,833
4 0,3×250 75 0,015
5 0,3×400 120 0,009
6 0,5×6 3 0,367
7 0,5×8 4 0,275
8 1,0×6 6 0,183
9 1,0×10 10 0,11
10 1,5×10 15 0,073
11 1,0×15 15 0,073
12 1,5×15 22,5 0,049
13 1,0×20 20 0,055
14 1,2×20 24 0,046
15 2,0×20 40 0,028
16 2,0×25 50 0,022
17 2,0×40 80 0,014
18 2,5×20 50 0,022
19 3,0×20 60 0,018
20 3,0×30 90 0,012
21 3,0×40 120 0,009
22 3,2×40 128 0,009

Расчет нихромовой спирали

При намотке спирали из нихрома для нагревательных приборов эту операцию зачастую выполняют «на глазок», а затем, включая спираль в сеть, по нагреву нихромового провода подбирают требующееся количество витков. Обычно такая процедура занимает много времени, да и нихром расходуется попусту.

Чтобы рационализировать эту работу при использовании нихромовой спирали на напряжение 220 В, предлагаю воспользоваться данными приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома = (Ом · мм2 / м) C.

С ее помощью можно быстро определить длину намотки виток к витку в зависимости от толщины нихромового провода и диаметра стержня, на который наматывается нихромовая спираль.

Пересчитать длину спирали из нихрома на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию.

Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня

Ø нихрома 0,2 мм Ø нихрома 0,3 мм Ø нихрома 0,4 мм Ø нихрома 0,5 мм Ø нихрома 0,6 мм Ø нихрома 0,7 мм Ø нихрома 0,8 мм Ø нихрома 0,9 мм Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см Ø стержня, мм длина спирали, см
1,5 49 1,5 59 1,5 77 2 64 2 76 2 84 3 68 3 78
2 30 2 43 2 68 3 46 3 53 3 64 4 54 4 72
3 21 3 30 3 40 4 36 4 40 4 49 5 46 6 68
4 16 4 22 4 28 5 30 5 33 5 40 6 40 8 52
5 13 5 18 5 24 6 26 6 30 6 34 8 31
6 20 8 22 8 26 10 24

Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 380 В из провода толщиной 0,3 мм, стержень для намотки Ø 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение:

220 В — 22 см

380 В — Х см

тогда:

X = 380 · 22 / 220 = 38 см

Намотав нихромовую спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице.

Расчет массы нихрома Х20Н80 (проволока и лента)

В данной таблице приведена теоретическая масса 1 метра нихромовой проволоки и ленты. Она изменяется в зависимости от размеров продукции.

Диаметр, типоразмер, мм Плотность (удельный вес), г/см3 Площадь сечения, мм2 Масса 1 м, кг
Ø 0,4 8,4 0,126 0,001
Ø 0,5 8,4 0,196 0,002
Ø 0,6 8,4 0,283 0,002
Ø 0,7 8,4 0,385 0,003
Ø 0,8 8,4 0,503 0,004
Ø 0,9 8,4 0,636 0,005
Ø 1,0 8,4 0,785 0,007
Ø 1,2 8,4 1,13 0,009
Ø 1,4 8,4 1,54 0,013
Ø 1,5 8,4 1,77 0,015
Ø 1,6 8,4 2,01 0,017
Ø 1,8 8,4 2,54 0,021
Ø 2,0 8,4 3,14 0,026
Ø 2,2 8,4 3,8 0,032
Ø 2,5 8,4 4,91 0,041
Ø 2,6 8,4 5,31 0,045
Ø 3,0 8,4 7,07 0,059
Ø 3,2 8,4 8,04 0,068
Ø 3,5 8,4 9,62 0,081
Ø 3,6 8,4 10,2 0,086
Ø 4,0 8,4 12,6 0,106
Ø 4,5 8,4 15,9 0,134
Ø 5,0 8,4 19,6 0,165
Ø 5,5 8,4 23,74 0,199
Ø 5,6 8,4 24,6 0,207
Ø 6,0 8,4 28,26 0,237
Ø 6,3 8,4 31,2 0,262
Ø 7,0 8,4 38,5 0,323
Ø 8,0 8,4 50,24 0,422
Ø 9,0 8,4 63,59 0,534
Ø 10,0 8,4 78,5 0,659
1 x 6 8,4 6 0,050
1 x 10 8,4 10 0,084
0,5 x 10 8,4 5 0,042
1 x 15 8,4 15 0,126
1,2 x 20 8,4 24 0,202
1,5 x 15 8,4 22,5 0,189
1,5 x 25 8,4 37,5 0,315
2 x 15 8,4 30 0,252
2 x 20 8,4 40 0,336
2 x 25 8,4 50 0,420
2 x 32 8,4 64 0,538
2 x 35 8,4 70 0,588
2 x 40 8,4 80 0,672
2,1 x 36 8,4 75,6 0,635
2,2 x 25 8,4 55 0,462
2,2 x 30 8,4 66 0,554
2,5 x 40 8,4 100 0,840
3 x 25 8,4 75 0,630
3 x 30 8,4 90 0,756
1,8 x 25 8,4 45 0,376
3,2 x 32 8,4 102,4 0,860
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Гистерезис что это такое

Жаропрочность титановых сплавов

Титановый сплав Максимальные рабочие температуры, °С
ОТ4, ОТ4-1 350
ВТ3-1 400-450
ВТ5 400
ВТ5-1 450
ВТ6 400-450
ВТ8 450-500
ВТ9 500-550
ВТ18 550-600
ВТ20 500
ВТ22 350-400

Расчет массы вольфрамовой проволоки

Ø мк Ø мм мг в 200 мм г в 1 м г в 1000 м м в 1 г
8 0,008 0,19 0,0010 0,97 1031,32
9 0,009 0,25 0,0012 1,23 814,87
10 0,01 0,30 0,0015 1,52 660,04
11 0,011 0,37 0,0018 1,83 545,49
12 0,012 0,44 0,0022 2,18 458,36
13 0,013 0,51 0,0026 2,56 390,56
14 0,014 0,59 0,0030 2,97 336,76
15 0,015 0,68 0,0034 3,41 293,35
16 0,016 0,78 0,0039 3,88 257,83
17 0,017 0,88 0,0044 4,38 228,39
18 0,018 0,98 0,0049 4,91 203,72
19 0,019 1,09 0,0055 5,47 182,84
20 0,02 1,21 0,0061 6,06 165,01
30 0,03 2,73 0,0136 13,64 73,34
40 0,04 4,85 0,0242 24,24 41,25
50 0,05 7,58 0,0379 37,88 26,40
60 0,06 10,91 0,0545 54,54 18,33

Источник: http://meta-torg.ru/spravochnyie-tabliczyi.html

Расчёт элементов нагревателя из нихромовой проволоки: методика проведения вычислений, справочные таблицы

как рассчитать длину нихромовой проволоки

Наиболее значительной деталью электротепловой установки является нагревательный элемент. Основная составляющая часть приборов косвенного нагрева — резистор с высоким удельным сопротивлением. А одним из приоритетных материалов — хромоникелевый сплав.

Так как сопротивление нихромовой проволоки высоко, этот материал занимает лидирующее место в качестве сырья для различных видов электротепловых установок. Расчёт нагревателя из нихромовой проволоки проводят с целью определения размеров нагревательного элемента.

В целом производить расчёт нагревательного элемента из нихрома необходимо по четырём вычислениям: гидравлическому, механическому, тепловому и электрическому. Но обычно подсчёты проводят лишь в два этапа: по тепловым и электрическим показателям.

К тепловым характеристикам относятся:

  • тепловая изоляция;
  • коэффициент полезного действия по теплоте;
  • необходимая теплоотдающая поверхность.

Основной целью расчёта нихрома является определение геометрических размеров нагревательного сопротивления.

К электрическим параметрам обогревателейявляются:

  • напряжение питания;
  • способ регулирования мощности;
  • коэффициент мощности и электрический коэффициент полезного действия.

При выборе питающего напряжения для устройств обогрева отдают предпочтение тому, что несёт минимальную угрозу животным и обслуживающему персоналу. Напряжение сети в установках сельского хозяйства составляет 380/200 вольт с частотой тока 50 Герц. В случае применения электроустановок в особо сырых помещениях, при повышенной электроопасности напряжение следует снизить. Его значение должно не превышать 12, 24, 36 вольт.

Регулировать температуру и мощность нагревателя можно двумя способами:

  • меняя напряжение;
  • переменой величины сопротивления.

Наиболее распространённым способом изменять мощность является включение в работу определённого числа секций трехфазной установки. В современных нагревательных установках мощность меняют регулировкой напряжения с помощью тиристоров.

Расчёт по рабочему току основан на табличной зависимости, которая связывает токовую нагрузку на проводник из нихрома, его площадь сечения и температуру.

Табличные данные были составлены для проволоки из нихрома, которая натягивалась в воздухе без учёта колебаний и вибраций при температуре 20 °C.

Для того чтобы перейти к реальным условиям, в расчётах необходимо использовать поправочные коэффициенты.

Алгоритм расчёта для однофазных установок

Расчёт спирали из нихрома следует проводить поэтапно, используя начальные сведения о нагревателе: необходимая мощность и марка нихрома.

Мощность одной секции:

Рс = Р/ (mn)

P — мощность установки, Вт;

m — количество фаз, для однофазной m = 1;

n — число секций в одной фазе, для установок мощностью около 1 квт n = 1.

Рабочий ток одной секции нагревателя:

Ic = P с/(Un)

U — напряжение сети, для однофазных установок U = 220 в

Расчётная температура проволоки:

θр = θд/(Км Кс)

θд — допустимая рабочая температура, выбирается из таблицы 1 в зависимости от материала, °C.

Таблица 1 — Параметры материалов для электрических нагревателей.

Материал Удельное сопротивление при 20 °C, x10-6Ом·м Температурный коэффициент сопротивления, x10— 6 °C -1 Допустимая рабочая температура, °C Температура плавления, °C
Нихром двойной (Х20Н80-Н) 1,1 16,5 1200 1400
Нихром тройной (Х15Н60-Н) 1,1 16,3 1100 1390

Км — коэффициент монтажа, выбирают из таблицы 2 в зависимости от конструктивного исполнения.

Таблица 2 — Коэффициент монтажа для некоторых видов конструкций нагревателей в спокойном потоке воздуха.

Конструктивное исполнение нагревателя Км
Провод при горизонтальном размещении 1,0
Спираль из провода без тепловой изоляции 0,8 — 0,9
Спираль из провода на огнеупорном каркасе 0,7
Провод на огнеупорном каркасе 0,6 — 0,7
Нагревательные сопротивления между двумя слоями тепловой изоляции 0,5
Нагревательные сопротивления с хорошей тепловой изоляцией 0,3 — 0,4

Роль коэффициента монтажа в том, что он даёт возможность учитывать повышение температуры нагревателя в реальных условиях по сравнению с данными справочной таблицы.

Кс — коэффициент окружающей среды, определяется из таблицы 3.

Таблица 3 — Коэффициент поправки на некоторые условия окружающей среды.

Условия окружающей среды Кс
Спираль из провода в потоке воздуха со скоростью движения, м /с
3 1,8
5 2,1
10 3,1
Нагревательный элемент в неподвижной воде 2,5
Нагревательный элемент в потоке воды 3,0−3,5

Коэффициент среды даёт поправку на улучшение теплоотдачи из-за условий окружающей среды. Поэтому реальные результаты расчётов будут немного отличаться от табличных значений.

Диаметр d, мм и площадь поперечного сечения S, мм 2 выбирается по рабочему току и расчётной температуре из таблицы 4

Таблица 4 — Допустимая нагрузка на нихромовую проволоку при 20 °C, подвешенную в спокойном воздухе горизонтально.

Длина проволоки одной секции:

L = (U ф2S*10-6)/(ρ 20 [1+α(θ р -20)] Рс x103)

ρ 20 — удельное сопротивление при температуре 20 °C, выбирается из таблицы 1;

α — температурный коэффициент сопротивления, определяется из соответствующего столбца в таблице 1.

Диаметр спирали:

D = (610) d, мм.

Определяем шаг спирали:

h = (24) d, мм

Шаг спирали влияет на производительность работы. При его больших значениях теплоотдача увеличивается.

Количество витков спирали

W = (lx103)/ (√h2+(πD)2)

Длина спирали:

L = h W x10-3

Если назначением проволочного нагревателя является повышение температуры жидкости, рабочий ток увеличивают в 1,5 раза от расчётного значения. В случае расчёта нагревателя с закрытым типом рабочий ток рекомендуется снизить в 1,2 раза.

Классификация нагревателей по температуре

Нагреватели по предельно допустимой температуре подразделяются на пять классов:

  1. 200° C. В этом диапазоне температур наиболее широко распространено использование трубчатых электрических нагревателей. Для того чтобы в рабочем пространстве соблюдалась оптимальная температура, при монтаже ТЕНов необходимо уделить внимание их правильному расположению.
  2. От 200 до 400° C. Используются ленточные нагреватели. Для создания необходимой температуры в рабочей камере охватывают весь её периметр.
  3. От 400 до 600° C. Материалом для нагревателей должен служить лишь резистивный элемент высокого сопротивления. Распространёнными являются константан, фехраль, нихром. С целью обеспечения необходимой температуры нагреватель должен быть открытым для доступа воздуха. Поэтому расположен внутри или снаружи трубки.
  4. От 600 до 1250° C. В печах старого образца используется нихром. Но в этом диапазоне температур он значительно уступает сплаву из алюминия, железа и хрома (фехрали). Поэтому в более современных образцах печей нихром заменён фехралью.
  5. От 1250 до 1700° C. Высокотемпературные нагреватели изготавливают из дисилицида молибдена, карбида кремния. Основным недостатком обогревателей является их дефицит и высокая стоимость.

Параметры, способствующие неполадкам

Наиболее велика вероятность выхода из строя электрических нагревателей вследствие окисления поверхности нагревательного сопротивления.

Факторы, которые влияют на скорость разрушения нагревателя:

  • рабочая температура;
  • условия окружающей среды, в которых работает нагреватель;
  • частота включений.

Из-за того, что электронагревательные установки работают с превышением допустимых значений этих параметров, происходят наиболее частые поломки: обгорание контактов, нарушение механической прочности нихромовой проволоки.

Ремонт нагревательного элемента из нихрома осуществляется с помощью пайки или скручивания.

Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/metodika-rascheta-nagrevatelya-iz-nihromovoy-provoloki.html

Как рассчитать длину нихромовой проволоки для нагревателя?

Наиболее значительной деталью электротепловой установки является нагревательный элемент. Основная составляющая часть приборов косвенного нагрева — резистор с высоким удельным сопротивлением. А одним из приоритетных материалов — хромоникелевый сплав.

Так как сопротивление нихромовой проволоки высоко, этот материал занимает лидирующее место в качестве сырья для различных видов электротепловых установок. Расчёт нагревателя из нихромовой проволоки проводят с целью определения размеров нагревательного элемента.

В целом производить расчёт нагревательного элемента из нихрома необходимо по четырём вычислениям: гидравлическому, механическому, тепловому и электрическому. Но обычно подсчёты проводят лишь в два этапа: по тепловым и электрическим показателям.

К тепловым характеристикам относятся:

  • тепловая изоляция;
  • коэффициент полезного действия по теплоте;
  • необходимая теплоотдающая поверхность.

Основной целью расчёта нихрома является определение геометрических размеров нагревательного сопротивления.

К электрическим параметрам обогревателейявляются:

  • напряжение питания;
  • способ регулирования мощности;
  • коэффициент мощности и электрический коэффициент полезного действия.

При выборе питающего напряжения для устройств обогрева отдают предпочтение тому, что несёт минимальную угрозу животным и обслуживающему персоналу. Напряжение сети в установках сельского хозяйства составляет 380/200 вольт с частотой тока 50 Герц. В случае применения электроустановок в особо сырых помещениях, при повышенной электроопасности напряжение следует снизить. Его значение должно не превышать 12, 24, 36 вольт.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое опн в электрике

Регулировать температуру и мощность нагревателя можно двумя способами:

  • меняя напряжение;
  • переменой величины сопротивления.

Наиболее распространённым способом изменять мощность является включение в работу определённого числа секций трехфазной установки. В современных нагревательных установках мощность меняют регулировкой напряжения с помощью тиристоров.

Расчёт по рабочему току основан на табличной зависимости, которая связывает токовую нагрузку на проводник из нихрома, его площадь сечения и температуру.

Табличные данные были составлены для проволоки из нихрома, которая натягивалась в воздухе без учёта колебаний и вибраций при температуре 20 °C.

Для того чтобы перейти к реальным условиям, в расчётах необходимо использовать поправочные коэффициенты.

Применение и расчёт электрической спирали из нихрома​

  • 19 июля 2018 г. в 09:18
  • 6539

Нихромовая спираль — это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения. Проволока изготавливается из нихрома — прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром. «Классический» состав этого сплава — 80% никеля, 20% хрома. Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов — «нихром».

Самые известные марки нихрома — Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72-73 % никеля и 20-23 % хрома. Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки. никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17-29 % против 1,5 у Х20Н80.

На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре. Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С

Применение нихромовой проволоки

 Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава. Нихромовая спираль применяется в двух качествах — как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.

Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н. Примеры применений:

  • бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
  • ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
  • нагреватели для промышленных печей и термооборудования.

Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.

Спираль из нихромамарок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры. Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.

Как навить спираль из нихрома

 Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.

Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.

Учет температуры

 Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 0С. Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя. При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного. Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.

На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали. Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение. Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.

Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины

 Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления. Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U. Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.

Обозначения здесь общепринятые:

  • P – выделяемая мощность;
  • U – напряжение на концах спирали;
  • R – сопротивление спирали;
  • I – сила тока.

Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов. Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки. Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ. Здесь:

  • L – искомая длина;
  • R – сопротивление проволоки;
  • d – диаметр проволоки;
  • ρ – удельное сопротивление нихрома;
  • π – константа 3,14.

Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве. В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.

Навивка спирали

Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)).

Расчет закончен.

На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя. Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.

Компания «ПАРТАЛ»

Источник: https://www.elec.ru/articles/elektricheskaja-spiral-iz-nikhroma/

Резка пенопласта нихромом

Среди любимых технологий моделистов пенопласт занимает важное место. Он прост в обработке, легкий и в меру прочный. Цельные крылья из пенопласта различной плотности используются в моделях воздушного боя. Для их изготовления требуется специальный резак — пенорезка. По сути это нихромовая проволока разогретая под действием электрического тока.

Конструктивные решения каждый моделист может принять сам. Я хочу рассказать как определиться с параметрами проволоки и блока питания.

Как подобрать диаметр и напряжение

Самое главное, что нужно знать, это зависимость величины тока от диаметра нихромовой проволоки, необходимая для ее разогрева. В таблице представлены данные для температуры 700 градусов (пенопласт плавится при ~250 градусов Цельсия).

Диаметр, ммТок, А
1,0 12,1
0,9 10,45
0,8 9,15
0,75 8,4
0,7 7,8
0,65 7,15
0,6 6,5
0,55 5,8
0,5 5,2
0,45 4,45
0,4 3,85
0,35 3,3
0,3 2,7
0,25 2,15
0,2 1,65
0,15 1,15
0,1 0,72

У меня есть блок питания на 12В и несколько кусочков нихрома разного диаметра. Поэтому я буду отталкиваться от напряжения. Хочется получить резак около 50-60 см длиной, чтобы удобно было вырезать консоли крыльев.

Выбор диаметра при фиксированном напряжении

Посчитаем длину проволоки для разных диаметров.

D=0.3мм

Требуется ток 2.7А (см таблицу выше). Сопротивление проволоки должно быть

R = U / I; R = 12В / 2.7А = 4.4 Ом

Удельное сопротивление нихрома p = 1.1 Ом мм²/м. Чтобы получить требуемую длину проволоки

L = S * R / p; S — площадь сечения в мм², S = Pi * D * D / 4; L = 0.07 * 4.4 / 1.1 = 0.28м

Получается достаточно коротко, хочется длиннее. Попробуем взять проволоку потолще.

D=0.5мм

Для разогрева потребуется ток 5.2А (см первую таблицу). Сопротивление R = 2.3 Ом. Длина равна

L = 0.20 * 2.3 / 1.1 = 0.41 м

Уже ближе. Для удобства приведу расчеты для других диаметров.

  • 0.6мм — 47см (6.5А)
  • 0.7мм — 54см (7.8А)
  • 0.8мм — 60см (9.2А)
  • 0.9мм — 67см (10.5А)
  • 1.0мм — 71см (12.1А)

Мой блок питания держит ток до 15 ампер, так что все подходят.

Выбор напряжения при фиксированном диаметре

Предположим у нас есть проволока одного диаметра, и нужно выбрать блок питания под нее. Возьмем проволоку 0.3мм. Найдем напряжение требуемое для разогрева кусочка длиной 0.5м.

U = I * R; R = L * p / S; Тогда U = I * L * p / S; U = 2.7 * 0.5 * 1.1 / 0.12 = 21 В

Таким образом чтобы разогреть проволоку нам понадобится источник питания на 20В (ток 2.7А). Блоки питания от ноутбуков имеют сходные параметры, можно использовать их.

Выводы

Если проволока не греется, то нужно увеличивать ток.

  • Увеличиваем напряжение — при постоянном сопротивлении (наш кусок проволоки), ток тоже увеличится.
  • Уменьшаем сопротивление — при постоянном напряжении, ток увеличится. Сопротивление уменьшается путем увеличения диаметра (электронам проще протекать через толстое сечение), либо укорачивая длину.

Где взять проволоку

  • В паяльниках очень тонкая проволока ~0.1мм
  • Мощные нагреватели имеют более толстые проволоки 0.3-0.5мм
  • На рынке от 50 рублей за катушку до 50 рублей за метр, зависит от наглости продавца )

как подобрать сечение проводов под аккумулятор.

Источник: https://imelnikov.ru/model/tool/foamcut/

Пайка нихромовой проволоки

Вы молодой и амбициозный вейпер. У вас появилась электронная сигарета, которая позволяет вам устанавливать собственные намотки и парить на них. Вы научились мотать очень классные койлы, но вот незадача. Когда вы захотели сделать нихромовую спиральку, если ваш термоконтроль на нихроме работает прекрасно, вас может ввести в заблуждение ценовой вопрос на этот материал.

И если вы не хотите тратить кучу денег на эту проволочку, то возникает вопрос – где взять нихромовую проволоку, чтобы не покупать ее в магазине? Попробуем помочь всем начинающим вейперам в этом нелегком деле.

Почему именно нихром

Чаще всего перед создателями койлов возникает вопрос, что лучше для намотки кантал или нихром? Оба этих материала широко используются для изготовления намоток. Но когда речь зашла о том, какая лучше, мнения профи на этот счет разделились. У каждого есть и плюсы, есть и минусы.

Если собрать объективную информацию, то мы получим следующее:

  1. Нихромом называется сплав никеля и хрома, с возможными небольшими примесями других металлов. Проволока из такого материала будет довольно мягкая и гибкая. Эта проволока не будет быстро чернеть.
  2. Кантал – это сплав железа, алюминия и хрома. Если вы встретите название фехраль, то вы должны знать, что речь идет об одном и том же материале. Такая проволока, не имеющая в составе никель, пружинит и имеет не такой высокий срок службы. Такой материал по цене дешевле, чем нихром.

Так как же выбрать, кто из них будет лучше?

Выбор между нихромом и канталом

Как и касаемо всего, что относится к электронным сигаретам, лучшего не существует. Разнообразные характеристики хорошо подходят для одних целей и совершенно непригодны для других. С проволокой та же история.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Витая пара что это

Рассмотрим характеристики нихрома:

  • нихром, по сравнению с канталом, имеет меньшее удельно сопротивление;
  • на нихромовой проволоке боксмод может выдать больше мощности;
  • нихром не содержит железа. Такая намотка не будет ржаветь, а значит прослужит значительно дольше;
  • нихром очень хорошо проводит тепло. Спираль из этого металла будет быстрее разогреваться и быстрее остывать.

Очевидны преимущества нихрома перед канталом, а значит, самое время задаться вопросом, где найти такую проволоку.

В поисках нихрома

Само собой, что нихромовую нить можно купить в магазинах, где продаются разнообразные принадлежности для парения. Само собой разумеется, что метр такой проволоки может обойтись достаточно дорого. А если вы только начинаете карьеру создателя койлов, то вам нужен будет не 1 м заготовки.

Если такой способ вам не по карману, то можно попробовать поискать нихромовую нить на радиорынках. На просторах нашей родины таковые еще существуют, но совершенно не факт, что вам удастся ее там найти. Но, все тот же радиорынок нам может помочь с этим вопросом, только нужно знать, где искать

Выходом из ситуации может послужить паяльник, который вам удастся найти на радиорынке, или может быть нерабочее устройство вы обнаружите в кладовке или в гараже. Если вам так и не удалось найти паяльник, то его можно купить.

Есть некая сеть магазинов, которая называется Фикс Прайс. Там все товары продаются по фиксированной цене. И паяльник высочайшего китайского качества вам обойдется всего за 1 доллар США.

Дальше производим следующие манипуляции:

  1. Нужно разобрать паяльник и отыскать ту самую нихромовую нить. Нить внутри нашего паяльника действительно оказалась нихромовой и она была ну очень тонкая.
  2. Чтобы узнать сечение вашей проволоки, вам нужно взять карандаш и намотать на него 10 витков нити. Прижав плотно друг к другу 10 витков нити, мы можем достаточно точно определить сечение проволоки.

В нашем случае 10 витков занимают 1 миллиметр, что говорит нам о том, что сечение нашей нити 0.1 мм.

Нихромовая проволока, которую вы сможете извлечь из паяльника в домашних условиях, для использования ее в дальнейшем в намотке койла для электронных сигарет, имеет определенные размеры. Намотка из паяльника, которую нам удалось достать таким образом, стоит очень дешево, как мы узнали.

Купить таких дешевых паяльников можно сколько угодно, но, как мы узнали опытным путем, спираль из нихрома в таких приборах иногда отличается по длине. Разборка бытового паяльника, чтобы получить нихром – рабочая схема. Но что делать если паяльника не нашлось?

Подобную спираль можно найти в старом фене. Фены разных моделей содержат нихромовые спирали разного диаметра, но этот материал там однозначно есть. Следующее место, где можно достать нихром – это обогреватель, который построен по принципу вентилятора, правда этот способ будет немного дороже. И самым труднодоступным способом достать этот металл будет извлечение его из электрической плиты с открытой спиралью.

Не все так сложно, как казалось

Сегодня вы узнали, намотка из нихрома не столь затратное мероприятие. Если вы решите разобрать паяльник, то перед вами будет 2.5 метра проволоки. Из такого количества металла у вас получится далеко ни 1 намотка.

Вы наматывали свой койл, и тут вас посетила мысль – а кто вам сказал, что металл, который вы достали, это вообще нихром? Как отличить его от других металлов и как определить, он ли это? Есть один простой и надежный способ.

Вам нужно будет взять обычный магнит и проверить с его помощью вашу проволоку. Для сравнения, кантал моментально притянется к магниту, а металлу, который вы искали, на магнитное поле будет абсолютно все равно. Удачных вам экспериментов.

Источник: https://rem-serv.com/payka-nihromovoy-provoloki/

Как рассчитать длину нихромовой проволоки для нагревателя

g84jsm9tB4S

Калькулятор предназначен для расчета длины нихромовой проволоки марок Х20Н80, Х20Н80-Н и Х15Н60, успешно используемой в современных нагревательных и резисторных элементах.

Калькулятор расчета длины нихромовой проволоки

Суть предложенного расчета сводится к определению необходимого сопротивления путем подбора длины проволоки, используя данные об удельном сопротивлении перечисленных выше марок нихрома (ρ) с учетом диаметра проволоки и требуемой потребляемой мощности нагревателя. Вычисление производится по формуле l=SR/ρ.

Калькулятор предназначен для расчета в однофазной сети, заложенное значение напряжения составляет 220 В, для получения более точного результата можно ввести измеренные фактические значения.

Очень важным является соответствие значений расчетного и допустимого тока. По окончании расчета используя данные таблицы выше следует убедиться в том, что допустимая сила тока не менее итоговой расчетной.

В случае, если по итогам вычислений Iрасч превышает Iдопустимый, то его следует повторить используя диаметр проволоки с большей допустимой силой тока.

Для нагревательных элементов, погруженных в жидкость (охлаждающая среда) значение допустимого тока можно взять несколько увеличенным (в 1,1. 1,5 раз). И наоборот: для закрытых нихромовых спиралей, охлаждение которых затруднено рекомендуется уменьшить его значение (в 1,1. 1,5 раз).

Кроме того, необходимо обязательно учитывать одно важное условие расчета: предполагается, что нихромовая спираль нагревателя закреплена горизонтально, так как в этом положении обеспечивается большая равномерность распределения тепла по поверхности спирали.

При намотке спирали для достижения лучшей эффективности и безопасности работы нагревателя необходимо учитывать шаг: намотка с небольшим шагом позволяет добиться высокой отдачи тепла и, соответственно большей эффективности работы нагревательного элемента.

Однако, при намотке спирали с небольшим шагом охлаждение нихрома хуже, высока вероятность выхода ее из строя вследствие перегрева или возникновения межвиткового замыкания.

Больший шаг намотки, наоборот снизит эффективность работы нагревателя, но позволит добиться большей безопасности эксплуатации и увеличить срок службы спирали.

  • Расчеты по электротехнике
  • Расчет длины нихромовой проволоки

Информация

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.

Документ, определяющий правила устройства, регламентирующий принципы построения и требования как к отдельным системам, так и к их элементам, узлам и коммуникациям ЭУ, условиям размещения и монтажа.

ПТЭЭП

Требования и обязанности потребителей, ответственность за выполнение, требования к персоналу, осуществляющему эксплуатацию ЭУ, управление, ремонт, модернизацию, ввод в эксплуатацию ЭУ, подготовке персонала.

Источник: http://pechi-sibiri.ru/kak-rasschitat-dlinu-nihromovoj-provoloki-dlja/

Расчет нихромовой спирали по мощности — Все об электричестве

Электрическое сопротивление — это одна из самых важных характеристик нихрома.

Оно определяется многими факторами, в частности электрическое сопротивление нихрома зависит от размеров проволоки или ленты, марки сплава.

Общая формула для активного сопротивления имеет вид:

Расчет нихромовой спирали. Готовы для Вас изготовить нихромовую спираль

При навивке спирали из нихрома для нагревательных элементов, операцию зачастую выполняют методом проб и ошибок, а затем подают напряжение на спираль и по нагреву нихромовой проволоки, нити подбирают требуемое количество витков.

Обычно такая процедура занимает много времени, а нихром теряет свои характеристики при множественных перегибах, что приводит к быстрому прогоранию в местах деформации. В худшем случае из делового нихрома получается нихромовый лом.

Чтобы правильно рассчитать  нихромовую спираль (напряжение сети 220 В), предлагаем воспользоваться данными приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома = (Ом · мм2 / м)

С ее помощью можно точно определить длину намотки виток к витку. В зависимости от Ø нихромовой проволоки и Ø стержня, на который наматывается нихромовая спираль. Пересчитать длину спирали из нихрома на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию.

Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня

нихром Ø 0,2 мм

 нихром Ø 0,3 мм  нихром Ø 0,4 мм   нихром Ø 0,5 мм  нихром Ø 0,6 мм  нихром Ø 0,7 мм
 Ø стержня, мм длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см
1,5 49 1,5 59 1,5 77 2 64 2 76 2 84
2 30 2 43 2 68 3 46 3 53 3 64
3 21 3 30 3 40 4 36 4 40 4 49
4 16 4 22 4 28 5 30 5 33 5 40
5 13 5 18 5 24 6 26 6 30 6 34
6 20 8 22 8 26

нихром Ø 0,8 мм

 нихром Ø 0,9 мм  нихром Ø 1,0 мм  нихром Ø 2,0 мм нихром Ø 3,0 мм нихром Ø 5,0 мм
 Ø стержня, мм длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см

Ø стержня, мм

длина спирали, см
3 68 3 78 3 75 15 25 30
4 54 4 72 4 63 20 30 40
5 46 6 68 5 54 30 40 50
6 40 8 59 6 48 40 50 60
8 31 8 33
10 24 10 30

Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 380 В из  проволоки Ø 0,3 мм, стержень для намотки Ø 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение:

220 В — 22 см

380 В — Х см

тогда:

X = 380 · 22 / 220 = 38 см

Намотав нихромовую спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице. 

 Расчет электронагревательных элементов из нихромовой проволоки

Длину нихромовой проволоки для изготовления спирали определяют исходя из необходимой мощности.

Пример: Определить длину проволоки из нихрома для нагревательного элемента плитки мощностью P = 600 Вт при Uсети=220 В.

Решение:

1) I = P/U = 600/220 = 2,72 A

2) R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом

3) По этим данным (см. таблицу 1) выбираем d=0,45; S=0,159

тогда длина нихрома

l = SR / ρ = 0,159·81 /1,1 = 11,6 м

где l — длина проволоки (м)

S — сечение проволоки (мм2)

R — сопротивление проволоки (Ом)

ρ — удельное сопротивление (для нихрома ρ=1.0÷1.2 Ом·мм2/м)

Допустимая сила тока (l), А

1

2

3

4

5

6

7

Ø нихрома при 700 °C, мм

0,17

0,3

0,45

0,55

0,65 

0,75

0,85

Сечение проволоки (S), мм2

0,0227

0,0707

0,159

0.238

0,332

0,442

0,57

Купить нихромовую спираль в компании ПАРТАЛ удобно и выгодно — онлайн заказ

Доставка заказов по России, в Казахстан и Беларусь

 

Источник: https://partalstalina.ru/page/10

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
220 вольт
Что можно сделать из светодиодов

Закрыть