Elektripliidi niklispiraal on pikkusega 5 m. Elektripliidi niklispiraal asendati nikroomiga

Nikroomi leiutas 1905. aastal Albert Marsh, kes ühendas nikli (80%) ja kroomi (20%). Tänapäeval on umbes kümme erinevat marki sulamite modifikatsiooni. Täiendavate legeerivate lisanditena on lisatud alumiiniumi, mangaani, rauda, ​​räni, titaani, molübdeeni jne. Tänu oma silmapaistvatele omadustele on see metall leidnud laialdast kasutust elektriseadmete tootmisel.

Nikroomi põhiomadused

Nikroom on erinev:

• kõrge kuumakindlus. Kõrgel temperatuuril ei muutu selle mehaanilised omadused;
• plastilisus, mis võimaldab teil sulamist valmistada nikroomspiraale, juhtmeid, teipe, niite;
• töötlemise lihtsus. Nikroomist valmistatud tooted on hästi keevitatud ja tembeldatud;
• kõrge korrosioonikindlus erinevates keskkondades.
• Nikroomi vastupidavus on kõrge.

Põhiomadused

• Tihedus on 8200-8500 kg/m3.
• Nikroomi sulamistemperatuur on 1400 C.
• Maksimaalne töötemperatuur on 1100°C.
• Tugevus - 650-700 MPa.
• Nikroomi eritakistus on 1,05-1,4 oomi.

Nikroomtraat märgistus

Nikroomtraat on suurepärane materjal erinevate elektriliste kütteelementide jaoks, mida kasutatakse peaaegu kõigis tööstusharudes. Peaaegu igas majapidamises kasutatavas kütteseadmes on nikroomist valmistatud elemendid.

Traadi tähemärgistus:

• “H” - kasutatakse reeglina kütteelementides.
• "C" - kasutatakse takistuselementides.
• “TEN” - mõeldud torukujulistele elektriküttekehadele.

Kodumaiste standardite kohaselt on mitu peamist kaubamärki:

• Topelttraat X20N80. Sulami koostis sisaldab: niklit - 74%, kroomi - 23%, samuti 1% rauda, ​​räni ja mangaani.
• Kolmekordne X15N60. Sulam koosneb 60% niklist ja 15% kroomist. Kolmas komponent on raud (25%). Sulami küllastumine rauaga võimaldab märkimisväärselt vähendada nikroomi maksumust, mille hind on üsna kõrge, ja samal ajal säilitada selle kuumakindlust. Lisaks suureneb selle töödeldavus.
• Nikroomi odavaim variant on X25N20. See on rauarikas sulam, mille mehaanilised omadused säilivad, kuid töötemperatuur on piiratud 900°C-ga.

Nikroomi pealekandmine

Tänu kvaliteetsetele ja ainulaadsetele omadustele saab nikroomtooteid kasutada seal, kus on vaja töökindlust, tugevust ja vastupidavust keemiliselt agressiivsele keskkonnale ja väga kõrgetele temperatuuridele.

Nikroomspiraalid ja traat on peaaegu igat tüüpi kütteseadmete lahutamatu osa. Nikroomi leidub rösterites, pagaritöökodades, küttekehades ja ahjudes. Sulam on leidnud rakendust ka kõrgel kuumusel töötavates takistites ja reostaatides. Nikroomi leidub ka elektrilampides ja jootekolbides. Nikroomspiraalidel on kuumakindlus ja märkimisväärne vastupidavus, mis võimaldab neid kasutada kõrge temperatuuriga kuivatus- ja põletusahjudes.

Kasutatakse ka nikroomi jääke. See sulatatakse ja materjali kasutatakse uuesti. Keemialaborites kasutatakse nikli ja kroomi sulamit. See koostis ei reageeri enamiku leeliste ja hapetega. Elektroonilistes sigarettides kasutatakse deformeerunud nikroomi kuumutusspiraale.

Võrreldes varem sel eesmärgil kasutatud rauaga, on nikroomtooted ohutumad, ei tekita sädemeid, ei roosteta ja neil ei ole sulanud kohti.

Nikroomi sulamistemperatuur on 1400°C, mistõttu ei ole toidu valmistamisel tunda võõrast lõhna ega suitsu.

Insenerid uurivad endiselt selle materjali ainulaadseid omadusi, laiendades pidevalt selle rakendusala.

Kodustes tingimustes valmistatakse nikroomtraadist isetehtud seadmeid, tikksaagisid ja lõikureid, nagu näiteks vaht- või puidulõikamismasin, jootekolb, puidupõletusseade, keevitusmasinad, majapidamises kasutatavad küttekehad jne.

Kõige populaarsemad juhtmed on X20H80 ja X15H60.

Kust saab nikroomtraati osta?

Seda toodet müüakse rullides (poolid, poolid) või lindi kujul. Nikroomtraadi ristlõige võib olla ovaalse, ringi, ruudu või trapetsi kujul; läbimõõt on vahemikus 0,1 kuni 1 millimeeter.

Kust saada või osta nikroomtooteid? Soovitame kaaluda kõige levinumaid ja võimalikke valikuid:

1. Kõigepealt võite võtta ühendust neid tooteid tootva organisatsiooniga ja esitada tellimus. Selliste ettevõtete täpse aadressi saate teada spetsiaalsetest kaupade ja teenuste teabelaudadest, mis on saadaval peaaegu kõigis suuremates linnades. Operaator oskab teile öelda, kust seda osta, ja annab teile telefoninumbri. Lisaks leiate teavet selliste toodete valiku kohta tootjate ametlikel veebisaitidel.
2. Nikroomtooteid saate osta spetsialiseeritud kauplustes, näiteks need, kus müüakse raadiokomponente, käsitöölistele mõeldud materjale nagu “Osavad käed” jne.


3. Osta eraisikutelt, kes müüvad raadiokomponente, varuosi ja muid metalltooteid.
4. Igas ehituspoes.
5. Turult saate osta mõne vana seadme, näiteks labori reostaadi, ja võtta nikroomi.
6. Nikroomtraati leiab ka kodust. Näiteks sellest valmistatakse elektripliidi spiraal.

Kui teil on vaja teha suur tellimus, on esimene variant kõige sobivam. Kui vajate väikest kogust nikroomtraati, võite sel juhul kaaluda kõiki muid loendis olevaid üksusi. Ostmisel pöörake kindlasti tähelepanu märgistusele.

Nikroomspiraalmähis

Tänapäeval on nikroomspiraal paljude kütteseadmete üks peamisi elemente. Pärast jahutamist suudab nikroom säilitada oma plastilisuse, tänu millele saab sellisest materjalist spiraali kergesti eemaldada, muuta selle kuju või vajadusel kohandada sobivasse mõõtu. Spiraali kerimine tööstuslikes tingimustes toimub automaatselt. Kodus saab teha ka käsitsi mähise. Vaatame lähemalt, kuidas seda teha.

Kui valmis nikroomspiraali parameetrid tööolekus pole liiga olulised, saate mähise ajal arvutada nii-öelda "silma järgi". Selleks peaksite valima vajaliku pöörete arvu sõltuvalt nikroomtraadi kuumutamisest, kaasates samal ajal perioodiliselt spiraali võrku ja vähendades või suurendades pöörete arvu. See kerimisprotseduur on väga lihtne, kuid see võib võtta üsna palju aega ja osa nikroomist läheb raisku.

Spiraalmähise arvutuste lihtsuse ja täpsuse suurendamiseks võite kasutada spetsiaalset veebikalkulaatorit.

Olles arvutanud vajaliku pöörete arvu, võite hakata seda vardale kerima. Ilma traati lõikamata peaksite nikroomspiraali ettevaatlikult pingeallikaga ühendama. Seejärel kontrollige spiraali kerimise arvutuste õigsust. Oluline on arvestada, et suletud tüüpi spiraalide puhul tuleks mähise pikkust suurendada kolmandiku võrra arvutamisel saadud väärtusest.

Et tagada sama kaugus külgnevate pöörete vahel, peate kerima kaks traati: üks - nikroom, teine ​​- mis tahes vask või alumiinium, mille läbimõõt on võrdne nõutava vahega. Kui mähis on lõpetatud, tuleb abijuhe ettevaatlikult kokku kerida.

Nikroomi maksumus

Nikroomi ainus puudus on hind. Seega on kahekomponendilise sulami hind jaemüügist ostes ligikaudu 1000 rubla kilogrammi kohta. Ligatuuriga nikroomtemplite maksumus on umbes 500-600 rubla.

Järeldus

Nikroomtoodete valikul tuleb arvestada andmeid huvipakkuva toote keemilise koostise, elektrijuhtivuse ja takistuse, läbimõõdu füüsikaliste omaduste, ristlõike, pikkuse jms kohta. Samuti on oluline küsida vastavust nõuetele dokumentatsioon. Lisaks peate suutma sulamit visuaalselt eristada nii-öelda konkurentidest. Õige materjali valik on elektrotehnika töökindluse võti.

fb.ru

NÄITED ÜLESANNETEST

1. osa

1. Voolutugevust juhis suurendati 2 korda. Kuidas muutub selles eralduv soojushulk ajaühikus, kui juhi takistus jääb konstantseks?

1) suureneb 4 korda
2) väheneb 2 korda
3) suureneb 2 korda
4) väheneb 4 korda

2. Elektripliidi spiraali pikkus vähenes 2 korda. Kuidas muutub spiraalis eralduv soojushulk ajaühikus konstantse võrgupinge juures?

1) suureneb 4 korda
2) väheneb 2 korda
3) suureneb 2 korda
4) väheneb 4 korda

3. Takisti takistus (R_1) on neli korda väiksem kui takisti takistus (R_2). Praegune töö takistis 2

1) 4 korda rohkem kui takistis 1
2) 16 korda rohkem kui takistis 1
3) 4 korda vähem kui takistis 1
4) 16 korda vähem kui takistis 1

4. Takisti takistus (R_1) on 3 korda suurem kui takisti takistus (R_2). Soojushulk, mis takistis 1 vabaneb

1) 3 korda rohkem kui takistis 2
2) 9 korda rohkem kui takistis 2
3) 3 korda vähem kui takistis 2
4) 9 korda vähem kui takistis 2

5. Ahel on kokku pandud vooluallikast, lambipirnist ja peenikesest järjestikku ühendatud raudtraadist. Lambipirn helendab eredamalt, kui

1) asendage traat peenema raudse vastu
2) vähendage traadi pikkust
3) vahetage juhe ja pirn
4) asendage raudtraat nikroomiga

6. Joonisel on kujutatud tulpdiagrammi. See näitab pinge väärtusi kahe sama takistusega juhtme (1) ja (2) otstes. Võrrelge nende juhtmete voolutugevuse (A_1) ja (A_2) väärtusi sama aja jooksul.

1) (A_1=A_2).
2) (A_1=3A_2)
3) (9A_1=A_2)
4) (3A_1=A_2)

7. Joonisel on kujutatud tulpdiagrammi. See näitab vooluväärtusi kahes sama takistusega juhis (1) ja (2). Võrrelge nende juhtmete voolu töö väärtusi (A_1) ja (A_2) sama aja jooksul.

1) (A_1=A_2).
2) (A_1=3A_2)
3) (9A_1=A_2)
4) (3A_1=A_2)

8. Kui kasutate ruumi valgustamiseks lühtris lampe võimsusega 60 ja 100 W, siis

V. 100 W lambis on suur vool.
B. 60 W lambil on suurem takistus.

Järgmised väited vastavad tõele:

1) ainult A
2) ainult B
3) nii A kui ka B
4) ei A ega B

9. Alalisvooluallikaga ühendatud elektripliit tarbib 120 s jooksul 108 kJ energiat. Kui suur on voolutugevus plaadispiraalis, kui selle takistus on 25 oomi?

1) 36 A
2) 6 A
3) 2,16 A
4) 1,5 A

10. Elektripliit voolutugevusega 5 A tarbib 1000 kJ energiat. Kui kaua kulub voolu läbimiseks plaadi spiraalist, kui selle takistus on 20 oomi?

1) 10 000 s
2) 2000 s
3) 10 s
4) 2 s

11. Elektripliidi nikliinispiraal asendati sama pikkuse ja ristlõikepinnaga nikroomiga. Luua vastavus füüsikaliste suuruste ja nende võimalike muutuste vahel plaadi elektrivõrku ühendamisel. Kirjutage valitud numbrid tabelisse vastavate tähtede alla. Vastuses olevad numbrid võivad korduda.

FÜÜSIKALINE KOGUS
A) spiraali elektritakistus
B) elektrivoolu tugevus spiraalis
B) plaadi tarbitud elektrienergia

MUUTUSE OLEMUS
1) suurenenud
2) vähenenud
3) ei ole muutunud

12. Looge vastavus füüsikaliste suuruste ja valemite vahel, mille abil need suurused määratakse. Kirjutage valitud numbrid tabelisse vastavate tähtede alla.

FÜÜSIKALISED KOGUSED
A) praegune töö
B) voolutugevus
B) praegune võimsus

VALEMID
1) (frac(q)(t)).
2) (qU).
3) (frac(RS)(L)).
4) (UI).
5) (frac(U)(I)).

2. osa

13. Keris on ühendatud reostaadiga, mille takistus on 7,5 oomi, jadamisi 220 V pingega võrku. Kui suur on küttekeha takistus, kui reostaadi elektrivoolu võimsus on 480 W?

See artikkel annab taustteavet kütteseadmete valmistamisel kõige levinumate materjalide kohta elektriahjud, samuti nende arvutamise meetodid ja näited (elektriahjude küttekehade arvutamine).

Küttekehad. Materjalid küttekehade valmistamiseks

Nõuded kütteseadmetele

• Küttekehadel peab olema piisav kuumuskindlus (katlakivikindlus) ja kuumakindlus. Kuumakindlus - mehaaniline tugevus kõrgetel temperatuuridel. Kuumakindlus - metallide ja sulamite vastupidavus gaasikorrosioonile kõrgetel temperatuuridel (kuumuskindluse ja kuumakindluse omadused on täpsemalt kirjeldatud lehel).
• Kütteseade elektriahjus peab olema valmistatud suure elektritakistusega materjalist. Lihtsamalt öeldes, mida suurem on materjali elektritakistus, seda rohkem see kuumeneb. Seega, kui võtate väiksema takistusega materjali, vajate pikemat ja väiksema ristlõikepindalaga kütteseadet. Alati ei ole võimalik ahju panna piisavalt pikka küttekeha. Samuti tasub arvestada sellega, mida suurem on traadi läbimõõt, millest kütteseade on valmistatud, seda pikem on selle kasutusiga . Suure elektritakistusega materjalideks on näiteks kroomi-nikli sulam, raua-kroom-alumiiniumi sulam, mis on suure elektritakistusega täppissulamid.
• Madal temperatuuritakistustegur on küttekeha materjali valimisel oluline tegur. See tähendab, et kui temperatuur muutub, siis materjali elektritakistus küttekeha ei muuda palju. Kui elektritakistuse temperatuuritegur on kõrge, on ahju külmas olekus sisselülitamiseks vaja kasutada trafosid, mis algselt tagavad vähendatud pinge.
• Küttekeha materjalide füüsikalised omadused peavad olema püsivad. Mõned materjalid, näiteks karborund, mis on mittemetallist küttekeha, võivad aja jooksul muuta oma füüsikalisi omadusi, eriti elektritakistust, mis raskendab nende töötingimusi. Elektritakistuse stabiliseerimiseks kasutatakse suure astmete arvu ja pingevahemikuga trafosid.
• Metallmaterjalidel peavad olema head tehnoloogilised omadused, nimelt plastilisus ja keevitatavus, et neid saaks kasutada traat, lint, ja lindilt - keeruka konfiguratsiooniga kütteelemendid. Samuti küttekehad saab valmistada mittemetallidest. Mittemetallist küttekehad pressitakse või vormitakse valmistooteks.

Materjalid küttekehade valmistamiseks

Eespool loetletud sulamitel on head kuumakindlus- ja kuumakindlusomadused, mistõttu need võivad töötada kõrgetel temperatuuridel. hea kuumakindlus tagab kroomoksiidist kaitsekile, mis tekib materjali pinnale. Kile sulamistemperatuur on kõrgem kui sulami enda sulamistemperatuur, see ei pragune kuumutamisel ja jahutamisel.

Anname nikroomi ja fekraali võrdleva kirjelduse.
Nikroomi eelised:

• head mehaanilised omadused nii madalatel kui kõrgetel temperatuuridel;
• sulam on libisemiskindel;
• on heade tehnoloogiliste omadustega - plastilisus ja keevitatavus;
• hästi töödeldud;
• ei vanane, mittemagnetiline.

• nikli kõrge hind - sulami üks peamisi komponente;
• madalamad töötemperatuurid võrreldes fechraliga.

• nikroomiga võrreldes odavam sulam, sest ei sisalda ;
• on võrreldes nikroomiga parema kuumakindlusega, näiteks fechral X23Yu5T võib töötada temperatuuridel kuni 1400 °C (1400 °C on maksimaalne töötemperatuur traadist Ø 6,0 mm või rohkem; Ø 3,0 - 1350 °C; Ø 1,0 - 1225 °C; Ø 0,2 - 950 °C).

• habras ja nõrk sulam, need negatiivsed omadused ilmnevad eriti selgelt pärast seda, kui sulam on olnud temperatuuril üle 1000 °C;
• sest Kuna fechral sisaldab rauda, ​​on see sulam magnetiline ja võib normaalsel temperatuuril niiskes atmosfääris roostetada;
• on madala libisemiskindlusega;
• interakteerub šamottvoodriga ja raudoksiididega;
• Töötamise ajal pikeneb fechral küttekeha oluliselt.

Viimasel ajal on välja töötatud Kh15N60Yu3 ja Kh27N70YUZ tüüpi sulamid, st. 3% alumiiniumi lisamisega, mis parandas oluliselt sulamite kuumakindlust ning nikli olemasolu välistas praktiliselt raua-kroom-alumiiniumi sulamite puudused. Sulamid Kh15N60YUZ, Kh27N60YUZ ei suhtle šamoti ja raudoksiididega, on üsna hästi töödeldud, mehaaniliselt tugevad ja mittehabras. Sulami X15N60YUZ maksimaalne töötemperatuur on 1200 °C.

Lisaks ülalmainitud nikli-, kroomi-, raua- ja alumiiniumipõhistele sulamitele kasutatakse küttekehade valmistamiseks ka muid materjale: tulekindlaid metalle, aga ka mittemetalle.

Küttekehade valmistamiseks kasutatavatest mittemetallidest kasutatakse karborundi, molübdeendisilitsiidi, kivisütt ja grafiiti. Kõrgtemperatuurilistes ahjudes kasutatakse karborundi ja molübdeeni disilitsiidsoojendeid. Kaitsva atmosfääriga ahjudes kasutatakse söe- ja grafiidisoojendeid.

Tulekindlatest materjalidest saab küttekehadena kasutada tantaali ja nioobiumi. Kõrgtemperatuurilistes vaakumpahjudes ja kaitsva atmosfääriga ahjudes kasutatakse neid molübdeenküttekehad Ja volfram. Molübdeenküttekehad võivad töötada kuni temperatuurini 1700 °C vaakumis ja kuni 2200 °C kaitsvas atmosfääris. See temperatuuride erinevus on tingitud molübdeeni aurustumisest vaakumis temperatuuril üle 1700 °C. Volframküttekehad võivad töötada kuni 3000 °C. Erijuhtudel kasutatakse tantaalist ja nioobiumist küttekehasid.

Elektriahju küttekehade arvutamine

Samuti on vaja kindlaks määrata materjal, millest valmistada küttekehad(seda punkti artiklis ei käsitleta). Käesolevas artiklis käsitletakse küttekehade materjalina suure elektritakistusega kroomi-nikli täppissulamit, mis on kütteelementide valmistamisel üks populaarsemaid.

Küttekeha (nikroomtraadi) läbimõõdu ja pikkuse määramine antud ahju võimsuse jaoks (lihtne arvutus)

Näide kütteelemendi läbimõõdu ja pikkuse arvutamisest

Algandmed:
Seadme võimsus P = 800 W; võrgupinge U = 220 V; küttekeha temperatuur 800 °C. Kütteelemendina kasutatakse nikroomtraati X20N80.

1. Kõigepealt peate määrama kütteelementi läbiva voolutugevuse:
I=P/U = 800 / 220 = 3,63 A.

2. Nüüd peate leidma küttekeha takistuse:
R = U/I = 220 / 3,63 = 61 oomi;

3. Lähtudes sammus 1 läbiva voolutugevuse väärtusest nikroom kütteseade, peate valima traadi läbimõõdu. Ja see punkt on oluline. Kui näiteks 6 A vooluga kasutada 0,4 mm läbimõõduga nikroomtraati, siis see põleb. Seetõttu on voolutugevuse arvutamisel vaja tabelist valida sobiv traadi läbimõõdu väärtus. Meie puhul valime voolutugevuse 3,63 A ja küttekeha temperatuuri 800 °C jaoks läbimõõduga nikroomtraadi d = 0,35 mm ja ristlõikepindala S = 0,096 mm2.

Traadi läbimõõdu valimise üldreegel saab sõnastada järgmiselt: on vaja valida traat, mille lubatud voolutugevus ei ole väiksem küttekeha läbivast arvutuslikust voolutugevusest. Küttekeha materjali säästmiseks tuleks valida lähima suurema (arvutuslikust) lubatud voolutugevusega traat.

Tabel 1

• kui küttekehad asuvad kuumutatud vedeliku sees, saab koormust (lubatud voolu) suurendada 1,1–1,5 korda;
• küttekehade suletud paigutusega (näiteks kambriga elektriahjudes) on vaja koormust vähendada 1,2 - 1,5 korda (jämedama traadi puhul võetakse väiksem koefitsient, peenema traadi puhul suurem).

Seega saame küttekeha pikkuse:
l = R S/ρ = 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 m.

Selles näites kasutatakse küttekehana nikroomtraati Ø 0,35 mm. Kooskõlas "Suure elektritakistusega täppissulamitest traat. Tehnilised andmed" nikroomtraadi X20N80 elektritakistuse nimiväärtus on 1,1 oomi mm 2 / m ( ρ = 1,1 oomi mm 2 / m), vaata tabelit. 2.

Arvutuste tulemuseks on nikroomtraadi nõutav pikkus, mis on 5,3 m, läbimõõt - 0,35 mm.

tabel 2

Küttekeha (nikroomtraadi) läbimõõdu ja pikkuse määramine antud ahju jaoks (üksikasjalik arvutus)

1. Esimene asi, mida peate tegema, on arvutada ahju sees oleva kambri maht. Sel juhul võtame h = 490 mm, d = 350 mm ja l = 350 mm (vastavalt kõrgus, laius ja sügavus). Seega saame helitugevuse V = h d l = 490 · 350 · 350 = 60 · 10 6 mm 3 = 60 l (mahu mõõt).

2. Järgmisena peate määrama võimsuse, mida ahi peaks tootma. Võimsust mõõdetakse vattides (W) ja selle määrab pöidlareegel: elektriahjul mahuga 10 - 50 liitrit on erivõimsus 100 W/l (Watt 1 liitri mahu kohta), mahuga 100 - 500 liitrit - 50 - 70 W/l. Võtame kõnealuse ahju erivõimsuseks 100 W/l. Seega peaks elektriahju küttekeha võimsus olema P = 100 · 60 = 6000 W = 6 kW.

Väärib märkimist, et võimsusega 5-10 kW küttekehad Tavaliselt toodetakse ühefaasiliselt. Suure võimsusega, et tagada võrgu ühtlane koormus, tehakse küttekehad kolmefaasilised.

3. Seejärel peate leidma kütteseadet läbiva voolu I=P/U , Kus P - küttekeha võimsus, U - pinge üle küttekeha (selle otste vahel) ja küttekeha takistus R = U/I .

Võib olla kaks võimalust elektrivõrguga liitumiseks:

• ühefaasilisele majapidamisvõrku - siis U = 220 V;
• tööstuslikule kolmefaasilisele vooluvõrgule - U = 220 V (nulljuhtme ja faasi vahel) või U = 380 V (mis tahes kahe faasi vahel).

I=P/U = 6000 / 220 = 27,3 A - kütteseadet läbiv vool.
Järgmisena peate määrama ahju küttekeha takistuse.
R = U/I = 220 / 27,3 = 8,06 oomi.

Joonis 1 Traatküttekeha ühefaasilises vooluvõrgus

Traadi läbimõõdu ja selle pikkuse nõutavad väärtused määratakse kindlaks käesoleva lõike lõikes 5.

Seda tüüpi ühenduse korral jaotub koormus ühtlaselt kolme faasi vahel, s.t. 6/3 = 2 kW faasi kohta. Seega vajame 3 kütteseadet. Järgmisena peate valima kütteseadmete (koormuse) otsese ühendamise meetodi. Võib olla 2 võimalust: "TÄHT" või "KOLMNURK".

Väärib märkimist, et selles artiklis on voolutugevuse arvutamise valemid ( I ) ja vastupanu ( R ) kolmefaasilise võrgu jaoks ei ole kirjutatud klassikalises vormis. Seda tehakse selleks, et küttekehade arvutamise materjali esitamist elektriliste terminite ja definitsioonidega (näiteks faasi- ja lineaarpingeid ja voolusid ning nendevahelisi seoseid ei mainita) ei komplitseeritaks. Klassikalise lähenemise ja kolmefaasiliste ahelate arvutamise valemid leiate erialakirjandusest. Selles artiklis on mõned klassikaliste valemitega tehtud matemaatilised teisendused lugeja eest varjatud ja see ei mõjuta lõpptulemust.

Kui ühendate "STAR" tüüpi kütteseade on ühendatud faasi ja nulli vahele (vt joonis 2). Sellest lähtuvalt on pinge küttekeha otstes U = 220 V.
I=P/U = 2000 / 220 = 9,10 A.
R = U/I = 220 / 9,10 = 24,2 oomi.

Joonis 2 Traatküttekeha kolmefaasilises vooluvõrgus. STAR ühendus

Kui ühendate "TRIANGLE" tüüpi küttekeha on ühendatud kahe faasi vahele (vt joonis 3). Sellest lähtuvalt on pinge küttekeha otstes U = 380 V.
Kütteseadet läbiv vool -
I=P/U = 2000 / 380 = 5,26 A.
Ühe küttekeha vastupidavus -
R = U/I = 380 / 5,26 = 72,2 oomi.

Joonis 3 Traatküttekeha kolmefaasilises vooluvõrgus. Ühendus vastavalt skeemile "KOLMNURK".

4. Pärast vastava elektrivõrguga ühendusega küttekeha takistuse määramist on vaja valida traadi läbimõõt ja pikkus.

Ülaltoodud parameetrite määramisel on vaja analüüsida küttekeha eripindvõimsus, st. võimsus, mis vabaneb pinnaühiku kohta. Kerise pinnavõimsus sõltub kuumutatava materjali temperatuurist ja küttekehade konstruktsioonist.

Näide
Eelnevatest arvutuspunktidest (vt selle lõigu lõiget 3) teame küttekeha takistust. Ühefaasilise ühendusega 60-liitrise pliidi jaoks on R = 8,06 oomi. Võtame näiteks 1 mm läbimõõdu. Seejärel on vajaliku takistuse saavutamiseks vajalik l = R/ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 m nikroomtraati, kus ρ - 1 m juhtme elektritakistuse nimiväärtus [Ohm/m]. Selle nikroomtraadi tüki mass on m = l μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 kg = 40 g, kus μ - 1 m traadi mass. Nüüd peate määrama 5,7 m pikkuse traaditüki pindala. S = l π d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 cm 2, kus l – traadi pikkus [cm], d – traadi läbimõõt [cm]. Seega tuleks 179 cm2 suuruselt alalt vabastada 6 kW. Lihtsa proportsiooni lahendamisel leiame, et võimsus vabaneb 1 cm 2-st β = P/S = 6000 / 179 = 33,5 W, kus β - küttekeha pinnavõimsus.

Saadud pinnavõimsus on liiga suur. Kütteseade sulab, kui kuumutatakse temperatuurini, mis annab tulemuseks oleva pinnavõimsuse väärtuse. See temperatuur on kõrgem kui küttekeha materjali sulamistemperatuur.

Toodud näide demonstreerib küttekeha valmistamisel kasutatava traadi läbimõõdu vale valikut. Selle lõigu lõikes 5 on toodud näide diameetri õige valiku kohta.

Iga materjali jaoks määratakse sõltuvalt nõutavast küttetemperatuurist pinnavõimsuse lubatud väärtus. Seda saab määrata spetsiaalsete tabelite või graafikute abil. Nendes arvutustes kasutatakse tabeleid.

Sest kõrge temperatuuriga ahjud(temperatuuril üle 700–800 °C) on lubatud pinnavõimsus, W/m2, β täiendav = β eff · α , Kus β eff – küttekehade pinnavõimsus sõltuvalt soojust vastuvõtva keskkonna temperatuurist [W/m2], α – kiirgusefektiivsuse koefitsient. β eff valitud vastavalt tabelile 3, α - vastavalt tabelile 4.

Kui madala temperatuuriga ahi(temperatuur alla 200 - 300 °C), siis võib lubatud pinnavõimsuseks lugeda (4 - 6) · 10 4 W/m2.

Tabel 3

Tabel 4

Traatspiraalid, poolsuletud voodri soontes

Traadispiraalid riiulitel torudes

Traadist siksakilised (varraste) küttekehad

Oletame, et küttekeha temperatuur on 1000 °C ja me tahame töödeldavat detaili kuumutada temperatuurini 700 °C. Seejärel valime vastavalt tabelile 3 β eff = 8,05 W/cm2, α = 0,2, β täiendav = β eff · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 W/cm2 = 1,61 · 10 4 W/m2.

5. Pärast küttekeha lubatud pinnavõimsuse määramist on vajalik leida selle läbimõõt(traatküttekehade jaoks) või laius ja paksus(lintsoojendite jaoks), samuti pikkus.

Traadi läbimõõtu saab määrata järgmise valemi abil: d - traadi läbimõõt, [m]; P - küttekeha võimsus, [W]; U - pinge küttekeha otstes, [V]; β täiendav - küttekeha lubatud pinnavõimsus, [W/m 2 ]; ρ t - küttekeha materjali eritakistus antud temperatuuril [Ohm m].
ρ t = ρ 20 k , Kus ρ 20 - küttekeha materjali elektriline eritakistus temperatuuril 20 °C, [oomi m] k - parandustegur elektritakistuse muutuste arvutamiseks sõltuvalt temperatuurist ( võrra ).

Traadi pikkuse saab määrata järgmise valemi abil:
l - traadi pikkus [m].

Valige traadi läbimõõt ja pikkus nikroom X20N80. Küttekeha materjali elektriline eritakistus on
ρ t = ρ 20 k = 1,13 · 10 -6 · 1,025 = 1,15 · 10 -6 oomi m.

Ühefaasiline majapidamisvõrk
Ühefaasilise majapidamisvõrguga ühendatud 60-liitrise pliidi puhul on eelmiste arvutusetappide põhjal teada, et ahju võimsus on P = 6000 W, pinge küttekeha otstes - U = 220 V, pinnasoojendi lubatud võimsus β täiendav = 1,6 · 10 4 W/m2. Siis saame

Saadud suurus tuleb ümardada lähima suurema standardini. Nikroom- ja fekraaljuhtmete standardsuurused leiate Lisa 2, tabel 8. Sel juhul on lähim suurem standardmõõt Ø 2,8 mm. Küttekeha läbimõõt d = 2,8 mm.

Küttekeha pikkus l = 43 m.

Samuti on mõnikord vaja määrata vajaliku koguse traadi mass.
m = l μ , Kus m - traaditüki kaal, [kg]; l - traadi pikkus, [m]; μ - erikaal (1 meetri traadi kaal), [kg/m].

Meie puhul küttekeha mass m = l μ = 43 · 0,052 = 2,3 kg.

See arvutus annab minimaalse traadi läbimõõdu, mille juures saab seda antud tingimustel küttekehana kasutada. Materjali säästmise seisukohalt on see arvutus optimaalne. Sel juhul võib kasutada ka suurema läbimõõduga traati, kuid siis selle kogus suureneb.

Uurimine
Arvutustulemused saab kontrollida järgmisel viisil. Saadi traadi läbimõõt 2,8 mm. Siis on meile vajalik pikkus
l = R / (ρ k) = 8,06 / (0,179 1,025) = 43 m, kus l - traadi pikkus, [m]; R - küttekeha takistus, [oomi]; ρ - 1 m juhtme elektritakistuse nimiväärtus, [Ohm/m]; k - parandustegur elektritakistuse muutuste arvutamiseks sõltuvalt temperatuurist.
See väärtus on sama mis teisest arvutusest saadud väärtus.

Nüüd tuleb kontrollida, kas meie valitud kerise pinnavõimsus ei ületa 4. sammus leitud lubatud pinnavõimsust. β = P/S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 W/cm2. Saadud väärtus β = 1,59 W/cm 2 ei ületa β täiendav = 1,6 W/cm2.

Tulemused
Seega vajab kütteseade 43 meetrit X20N80 nikroomtraati läbimõõduga 2,8 mm, mis on 2,3 kg.

Kolmefaasiline tööstusvõrk
Samuti leiate kolmefaasilise vooluvõrguga ühendatud ahjuküttekehade valmistamiseks vajaliku traadi läbimõõdu ja pikkuse.

Nagu on kirjeldatud lõikes 3, annavad kõik kolm küttekehast 2 kW võimsust. Leiame ühe küttekeha läbimõõdu, pikkuse ja massi.

STAR ühendus(vt joonis 2)

Sel juhul on lähim suurem standardmõõt Ø 1,4 mm. Küttekeha läbimõõt d = 1,4 mm.

Ühe küttekeha pikkus l = 30 m.
Ühe küttekeha kaal m = l μ = 30 · 0,013 = 0,39 kg.

Uurimine
Saadi traadi läbimõõt 1,4 mm. Siis on meile vajalik pikkus
l = R / (ρ k) = 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 m.

β = P/S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 W/cm2, see ei ületa lubatud piiri.

Tulemused
Kolme "STAR" konfiguratsiooniga ühendatud küttekeha jaoks on vaja
l = 3 30 = 90 m traati, mis on
m = 3 · 0,39 = 1,2 kg.

TRIANGLE ühendus(vt joonis 3)

Sel juhul on lähim suurem standardmõõt Ø 0,95 mm. Küttekeha läbimõõt d = 0,95 mm.

Ühe küttekeha pikkus l = 43 m.
Ühe küttekeha kaal m = l μ = 43 · 0,006 = 0,258 kg.

Uurimine
Saadi traadi läbimõõt 0,95 mm. Siis on meile vajalik pikkus
l = R / (ρ k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 m.

See väärtus kattub praktiliselt teise arvutuse tulemusel saadud väärtusega.

Pinna paksus saab olema β = P/S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 W/cm2, see ei ületa lubatud piiri.

Tulemused
Kolme "KOLMNURGI" mustriga ühendatud küttekeha jaoks vajate
l = 3 43 = 129 m traati, mis on
m = 3 · 0,258 = 0,8 kg.

Kui võrrelda kahte eelpool kirjeldatud küttekehade ühendamise võimalust kolmefaasilise vooluvõrguga, märkate, et "STAR" nõuab suurema läbimõõduga traati kui "TRIANGLE" (1,4 mm versus 0,95 mm), et tagada etteantud ahju võimsus 6 kW. Kus nikroomtraadi nõutav pikkus ühendamisel vastavalt skeemile "STAR" on väiksem kui juhtme pikkus, kui ühendate vastavalt tüübile "TRIANGLE"(90 m versus 129 m) ja nõutav mass on vastupidi suurem (1,2 kg vs 0,8 kg).

Spiraalarvutus

Spiraali sammu ja selle läbimõõdu ning traadi läbimõõdu suhe valitakse nii, et see hõlbustaks küttekehade paigutamist ahju, tagaks nende piisava jäikuse, välistaks spiraali enda keerdude lokaalse ülekuumenemise. maksimaalsel võimalikul määral ja samal ajal mitte takistada soojusülekannet neilt toodetele.

Mida suurem on spiraali läbimõõt ja väiksem on selle samm, seda lihtsam on küttekehasid ahju paigutada, kuid läbimõõdu suurenedes spiraali tugevus väheneb ja selle keerdude kalduvus üksteise peale asetseda suureneb. . Teisest küljest suureneb mähise sageduse suurenemisega selle pöörete toodetele suunatud osade varjestusefekt ülejäänud osas ja sellest tulenevalt halveneb selle pinna kasutamine, samuti võib tekkida lokaalne ülekuumenemine.

Praktika on loonud täpselt määratletud, soovitatavad seosed traadi läbimõõdu vahel ( d ), samm ( t ) ja spiraali läbimõõt ( D ) traadi Ø jaoks 3 kuni 7 mm. Need suhted on järgmised: t ≥ 2d Ja D = (7÷10) d nikroomile ja D = (4÷6) d - vähem vastupidavate raud-kroom-alumiiniumisulamite jaoks, nagu fechral jne. Peenemate juhtmete puhul suhe D Ja d ja t tavaliselt võta rohkem.

Järeldus

Näidetes võeti arvesse ainult arvutusmeetodeid traatküttekehad. Teibist saab lisaks täppissulamitest valmistatud traadile valmistada ka küttekehasid.

Kütteseadmete arvutamine ei piirdu nende suuruste valikuga. Samuti on vaja kindlaks määrata materjal, millest kütteseade tuleks valmistada, küttekeha tüüp (traat või lint), küttekehade asukoha tüüp ja muud omadused. Kui kütteseade on valmistatud spiraali kujul, on vaja kindlaks määrata pöörete arv ja nendevaheline samm.

Loodame, et artikkel oli teile kasulik. Lubame selle tasuta levitamist tingimusel, et säilib link meie veebisaidile http://www.sait

Kui leiate ebatäpsusi, andke meile teada e-posti teel info@site või kasutades Orfus süsteemi, tõstes esile veaga teksti ja vajutades Ctrl+Enter.

Bibliograafia

• Djakov V.I. "Elektriseadmete tüüpilised arvutused".
• Žukov L.L., Plemjannikova I.M., Mironova M.N., Barkaja D.S., Šumkov Yu.V. "Soojendite sulamid".
• Sokunov B.A., Grobova L.S. "Elektrotermilised paigaldised (elektritakistusahjud)".
• Feldman I.A., Gutman M.B., Rubin G.K., Shadrich N.I. "Takistuse elektriliste ahjuküttekehade arvutamine ja projekteerimine".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Selle ülesande täitmisel peaksite:

2. Analüüsige vasakut veergu ja taipake, mida antud suurused iseloomustavad (keha omadus, vastastikmõju, olek, oleku muutus jne). Antud näites iseloomustavad antud väärtused keha seisundit ja nende muutumist seostatakse oleku muutumisega.

3. Analüüsige tingimuses kirjeldatud protsessi ja võrrelge nende muutumise olemust selles protsessis füüsikaliste suurustega.

4. Kirjutage valitud elementide numbrid tabeli parempoolsesse veergu.

Ülesanded iseseisvaks tööks

147. Pliipall jahutatakse külmkapis. Kuidas muutub palli siseenergia, mass ja palli aine tihedus?

Määrake iga füüsikalise suuruse jaoks vastav muutuse olemus.

1) suurenenud

2) vähenenud

3) ei ole muutunud

Kirjutage valitud numbrid tabelisse vastavate tähtede alla.

Vastuses olevad numbrid võivad korduda.