Πώς να υπολογίσετε το μήκος ενός καλωδίου νικολίου

Βασικές πληροφορίες και μάρκες του nichrome

Το νικέλιο ονομάζεται κράμα νικελίου και χρωμίου με την προσθήκη μαγγανίου, πυριτίου, σιδήρου, αλουμινίου. Για αυτό το υλικό, οι παράμετροι εξαρτώνται από την ειδική αναλογία ουσιών στο κράμα, αλλά κατά μέσο όρο βρίσκονται στο εύρος:

• ηλεκτρική αντίσταση - 1,05-1,4 Ohm * mm²/ m (ανάλογα με τον βαθμό του κράματος).
• συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης - (0.1-0.25) · 10⁻³ Προς⁻¹;
• θερμοκρασία λειτουργίας - 1100 ° C;
• σημείο τήξης - 1400 ° C;

Στους πίνακες, η αντίσταση δίνεται συχνά σε μOhm * m (ή 10^-6 Ohm * m) - οι αριθμητικές τιμές είναι ίδιες, η διαφορά στη διάσταση.

Υπάρχουν επί του παρόντος δύο από τις πιο κοινές μάρκες καλωδίων nichrome:

• Χ20Η80. Αποτελείται από 74% νικέλιο και 23% χρώμιο, καθώς και 1% σίδηρο, πυρίτιο και μαγγάνιο. Οι αγωγοί αυτής της μάρκας μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε θερμοκρασίες έως 1250 ^ᵒC, σημείο τήξης - 1400 ^ᵒΓ. Έχει επίσης υψηλή ηλεκτρική αντίσταση. Το κράμα χρησιμοποιείται για την κατασκευή στοιχείων θερμαντικών συσκευών. Η ειδική αντίσταση είναι 1,03-1,18 μOhm · m;
• Χ15Η60. Σύνθεση: 60% νικέλιο, 25% σίδηρος, 15% χρώμιο. Θερμοκρασία λειτουργίας όχι περισσότερο από 1150 ^ᵒΓ. Σημείο τήξεως - 1390 ^ᵒΓ. Περιέχει περισσότερο σίδηρο, ο οποίος αυξάνει τις μαγνητικές ιδιότητες του κράματος και αυξάνει την αντοχή του στη διάβρωση.

Θα μάθετε περισσότερα για τους βαθμούς και τις ιδιότητες αυτών των κραμάτων από τα GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 και άλλα.

Όπως ήδη αναφέρθηκε, το σύρμα νικελίου χρησιμοποιείται παντού όπου χρειάζονται θερμαντικά στοιχεία. Η υψηλή αντίσταση και το σημείο τήξης καθιστούν δυνατή τη χρήση του nichrome ως βάση για διάφορα θερμαντικά στοιχεία, από βραστήρα ή στεγνωτήρα μαλλιών έως φούρνο σιγαστήρα.

Μέθοδοι υπολογισμού

Με αντίσταση

Ας υπολογίσουμε πώς να υπολογίσουμε το μήκος ενός καλωδίου νικολίου σε όρους ισχύος και αντίστασης. Ο υπολογισμός ξεκινά με τον προσδιορισμό της απαιτούμενης ισχύος. Φανταστείτε ότι χρειαζόμαστε ένα νήμα νικελίου για ένα μικρό κολλητήρι με ισχύ 10 watts, το οποίο θα λειτουργεί από τροφοδοσία 12V. Για να το κάνουμε αυτό, έχουμε ένα σύρμα με διάμετρο 0,12 mm.

Ο απλούστερος υπολογισμός του μήκους νικολίου σε ισχύ χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η θέρμανση πραγματοποιείται ως εξής:

Προσδιορίζουμε την τρέχουσα ισχύ:

P = UI

I = P / U = 10/12 = 0,83 Α

Ο υπολογισμός της αντίστασης ενός καλωδίου νίχρωμου γίνεται από Ο νόμος του Ωμ:

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

Το μήκος του σύρματος είναι:

l = SR /ρ,

όπου S είναι η περιοχή διατομής, ρ – αντίσταση.

Ή σύμφωνα με αυτόν τον τύπο:

l = (Rπd2) / 4ρ

Αλλά πρώτα πρέπει να υπολογίσετε την αντίσταση για σύρμα νικελίου με διάμετρο 0,12 mm. Εξαρτάται από τη διάμετρο - όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση.

L = (14.5 * 3.14 * 0.12 ^ 2) / 4 * 1.1 = 0.149μ = 14.9εκ

Το ίδιο μπορεί να ληφθεί από τον πίνακα GOST 12766.1-90. 8, όπου υποδεικνύεται μια τιμή 95,6 Ohm / m, αν το μετρήσετε, λαμβάνετε σχεδόν το ίδιο πράγμα:

L = R_{απαιτείται}/ Ρ_tabl= 14.4 / 95.6 = 0.151μ = 15.1εκ

Για θερμαντήρα 10 watt που τροφοδοτείται από 12V, χρειάζεστε 15,1 cm.

Εάν πρέπει να υπολογίσετε τον αριθμό των στροφών μιας σπείρας για να το στρίψετε από ένα σύρμα νικελίου αυτού του μήκους, χρησιμοποιήστε τους ακόλουθους τύπους:

Μήκος μιας στροφής:

λ₁= π (D + d / 2),

Αριθμός στροφών:

N = L / (π (D + d / 2)),

όπου L και d είναι το μήκος και η διάμετρος του σύρματος, D είναι η διάμετρος της ράβδου στην οποία θα τυλιχθεί η σπείρα.

Ας υποθέσουμε ότι θα τυλίξουμε ένα σύρμα νικελίου σε μια ράβδο διαμέτρου 3 mm και, στη συνέχεια, οι υπολογισμοί θα πραγματοποιηθούν σε χιλιοστά:

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

Αλλά ταυτόχρονα, πρέπει κανείς να λάβει υπόψη του εάν μπορεί να αντέξει αυτό το ρεύμα σε ένα τέτοιο διατομή. Αναλυτικοί πίνακες για τον προσδιορισμό του μέγιστου επιτρεπόμενου ρεύματος σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία για συγκεκριμένες ενότητες δίνονται παρακάτω. Με απλά λόγια - καθορίζετε πόσους βαθμούς θα πρέπει να θερμαίνει το καλώδιο και επιλέξτε τη διατομή του για το ονομαστικό ρεύμα.

Σημειώστε επίσης ότι εάν ο θερμαντήρας βρίσκεται μέσα στο υγρό, τότε το ρεύμα μπορεί να αυξηθεί κατά 1,2-1,5 φορές, και εάν σε περιορισμένο χώρο, τότε αντιστρόφως - μειωμένο.

Κατά θερμοκρασία

Το πρόβλημα του παραπάνω υπολογισμού είναι ότι λαμβάνουμε υπόψη την αντίσταση μιας ψυχρής σπείρας κατά μήκος της διαμέτρου του νήματος νίχρωμου και του μήκους του. Αλλά εξαρτάται από τη θερμοκρασία, ενώ είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη υπό ποιες συνθήκες θα είναι δυνατόν να επιτευχθεί. Εάν αυτός ο υπολογισμός εξακολουθεί να ισχύει για την κοπή αφρού ή για θερμαντήρα, τότε θα είναι πολύ χονδροειδής για τον κλίβανο σιγαστήρα.

Δίνουμε ένα παράδειγμα υπολογισμών nichrome για έναν κλίβανο.

Κατ 'αρχάς, προσδιορίστε τον όγκο του, ας πούμε 50 λίτρα και, στη συνέχεια, προσδιορίστε την ισχύ, για αυτό υπάρχει ένας εμπειρικός κανόνας:

• έως 50 λίτρα - 100W / l;
• 100-500 λίτρα - 50-70 W / l.

Στη συνέχεια στην περίπτωσή μας:

Ρ = σ_emp* V = 50 * 100 = 5 kW.

Στη συνέχεια, εξετάζουμε την τρέχουσα ισχύ και αντίσταση:

Για 220V:

I = 5000/220 = 22,7 Amps

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

Για 380V κατά τη σύνδεση των σπειρών με ένα αστέρι, ο υπολογισμός θα έχει ως εξής.

Χωρίστε τη δύναμη σε 3 φάσεις:

Pf = 5/3 = 1,66 kW ανά φάση

Όταν συνδέεται με ένα αστέρι, 220V εφαρμόζεται σε κάθε κλάδο (τάση φάσης, μπορεί να διαφέρει ανάλογα με την ηλεκτρική σας εγκατάσταση), τότε το ρεύμα:

I = 1660/220 = 7,54 Α

Αντίσταση

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

Για μια τριγωνική σύνδεση, υπολογίζουμε σύμφωνα με μια γραμμική τάση 380V:

I = 1660/380 = 4,36 Α

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

Για τον προσδιορισμό της διαμέτρου, λαμβάνεται υπόψη η ειδική επιφανειακή ισχύς του θερμαντήρα. Υπολογίζουμε το μήκος, παίρνουμε την αντίσταση από τον πίνακα. 8. GOST 12766.1-90, αλλά πρώτα καθορίζουμε τη διάμετρο.

Για τον υπολογισμό της ειδικής επιφανειακής ισχύος του κλιβάνου χρησιμοποιώντας τον τύπο.

Το στοίχημα (εξαρτάται από την επιφάνεια που απορροφά τη θερμότητα) και ένα (συντελεστής απόδοσης ακτινοβολίας) επιλέγονται σύμφωνα με τους παρακάτω πίνακες.

Έτσι, για να θερμάνετε τον κλίβανο σε 1000 μοίρες, πάρτε τη σπειροειδή θερμοκρασία των 1100 βαθμών και έπειτα σύμφωνα με τον πίνακα επιλογής Β_εφ επιλέξτε τιμή 4,3 W / cm², και σύμφωνα με τον πίνακα επιλογής του συντελεστή a - 0,2.

Σε_{επιπλέον}= Β_εφ* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm² = 0,86 * 10 ^ 4 W / m²

Η διάμετρος καθορίζεται από τον τύπο:

σ_τ - η ειδική αντίσταση του θερμαντικού υλικού σε ένα δεδομένο t καθορίζεται σύμφωνα με το GOST 12766.1, πίνακας 9 (φαίνεται παρακάτω).

Για nichrome X80N20 - 1.025

σ_τ= σ₂₀* σ₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 Ohm / mm

Στη συνέχεια, για να συνδεθείτε σε ένα τριφασικό δίκτυο σύμφωνα με το σχήμα "Star":

d = 1,23 mm

Το μήκος υπολογίζεται με τον τύπο:

L = 42μ

Ελέγξτε τις τιμές:

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

Οι τιμές διαφέρουν λόγω της υψηλής θερμοκρασίας της σπείρας · ο έλεγχος δεν λαμβάνει υπόψη ορισμένους παράγοντες. Ως εκ τούτου, παίρνουμε για μήκος 1 σπείρα - 42μ, και για τρεις σπείρες χρειάζεστε 126 μέτρα 1,3 mm νίχρωμο.

Συμπέρασμα

Έτσι, μπορείτε να υπολογίσετε το μήκος του σύρματος για μια σπείρα νικολίου και να προσδιορίσετε την επιθυμητή διάμετρο από ισχύ, διατομή και θερμοκρασία. Είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη:

• περιβαλλοντικές συνθήκες ·
• θέση των θερμαντικών στοιχείων.
• σπειροειδής θερμοκρασία;
• θερμοκρασία στην οποία πρέπει να θερμανθεί η επιφάνεια και άλλοι παράγοντες.

Ακόμη και ο παραπάνω υπολογισμός, παρά την πολυπλοκότητά του, δεν μπορεί να χαρακτηριστεί αρκετά ακριβής. Επειδή ο υπολογισμός των θερμαντικών στοιχείων είναι μια συνεχής θερμοδυναμική και μπορεί να αναφερθεί ένας αριθμός παραγόντων που επηρεάζουν τα αποτελέσματά του, για παράδειγμα, τη θερμομόνωση ενός κλιβάνου και ούτω καθεξής.

Στην πράξη, μετά την αξιολόγηση των σπειρών, προσθέτουν ή αφαιρούν, ανάλογα με το αποτέλεσμα, ή χρησιμοποιούν αισθητήρες θερμοκρασίας και συσκευές για να το προσαρμόσουν.

Σχετικά υλικά:

• Πώς να φτιάξετε μόνοι σας έναν επαγωγικό λέβητα
• Υπολογισμός διατομής καλωδίου με ισχύ και ρεύμα
• Πώς να υπολογίσετε την αντίσταση του καλωδίου