Spirala de nichelină a sobei electrice are o lungime de 5 m. Spirala de nichelină a sobei electrice a fost înlocuită cu una de nicrom

Nichromul a fost inventat în 1905 de Albert Marsh, care a combinat nichelul (80%) și cromul (20%). Astăzi există aproximativ zece modificări ale aliajelor de diferite mărci. Aluminiul, manganul, fierul, siliciul, titanul, molibdenul etc. sunt adăugate ca impurități de aliere suplimentare Datorită calităților sale remarcabile, acest metal a devenit utilizat pe scară largă în producția de echipamente electrice.

Calitățile de bază ale nicromului

Nichrome este diferit:

• rezistență ridicată la căldură. La temperaturi ridicate, proprietățile sale mecanice nu se modifică;
• plasticitate, care permite producerea de spirale nicrom, fire, benzi, fire din aliaj;
• ușurința procesării. Produsele din nicrom sunt bine sudate și ștanțate;
• rezistență ridicată la coroziune în diverse medii.
• Rezistența la nicrom este mare.

Proprietăți de bază

• Densitatea este de 8200-8500 kg/m3.
• Punctul de topire al nicromului este de 1400 C.
• Temperatura maximă de funcționare este de 1100°C.
• Rezistență - 650-700 MPa.
• Rezistivitatea nicromului este de 1,05-1,4 Ohm.

Marcare fir nicrom

Sârma de nicrom este un material excelent pentru diferite elemente de încălzire electrice, care sunt utilizate în aproape toate industriile. Aproape fiecare dispozitiv de încălzire de uz casnic are elemente din nicrom.

Marcarea cu litere a firului:

• „H” - este folosit, de regulă, în elementele de încălzire.
• „C” - folosit în elementele de rezistență.
• „TEN” - destinat încălzitoarelor electrice tubulare.

Conform standardelor interne, există mai multe mărci principale:

• Fir dublu X20N80. Compoziția aliajului include: nichel - 74%, crom - 23%, precum și 1% fiecare din fier, siliciu și mangan.
• Triplu X15N60. Aliajul este format din 60% nichel și 15% crom. A treia componentă este fierul (25%). Saturarea aliajului cu fier face posibilă reducerea semnificativă a costului nicromului, al cărui preț este destul de ridicat, și, în același timp, menținerea rezistenței la căldură. În plus, prelucrabilitatea sa crește.
• Cea mai ieftină opțiune pentru nichrome este X25N20. Este un aliaj bogat în fier în care proprietățile mecanice sunt menținute, dar temperatura de funcționare este limitată la 900°C.

Aplicarea nicromului

Datorită caracteristicilor lor de înaltă calitate și unice, produsele cu nicrom pot fi utilizate acolo unde este nevoie de fiabilitate, rezistență și rezistență la medii agresive chimic și la temperaturi foarte ridicate.

Spiralele și firele de nicrom fac parte integrantă din aproape toate tipurile de dispozitive de încălzire. Nichromul este prezent în prăjitoarele de pâine, brutării, încălzitoare și cuptoare. Aliajul și-a găsit aplicație și în rezistoare și reostate care funcționează la căldură ridicată. Nicromul se găsește și în lămpile electrice și fiarele de lipit. Spiralele de nicrom au rezistență la căldură și o rezistență semnificativă, ceea ce le permite să fie utilizate în cuptoare de uscare și ardere la temperatură ridicată.

De asemenea, se utilizează resturi de nicrom. Se topește, iar materialul este folosit din nou. Un aliaj de nichel și crom este folosit în laboratoarele chimice. Această compoziție nu reacționează cu majoritatea alcalinelor și acizilor. Bobinele de încălzire de nichel deformate sunt utilizate în țigările electronice.

În comparație cu fierul folosit anterior în aceste scopuri, produsele cu nicrom sunt mai sigure, nu fac scântei, nu ruginesc și nu au zone topite.

Punctul de topire al nicromului este de 1400°C, astfel încât nu se simt mirosuri străine sau vapori la gătit.

Inginerii încă explorează proprietățile unice ale acestui material, extinzând în mod constant domeniul de aplicare al acestuia.

Acasă, sârma de nicrom este folosită pentru a face echipamente de casă, ferăstraie și tăietoare, cum ar fi, de exemplu, o mașină de tăiat spumă sau lemn, un fier de lipit, un dispozitiv de ardere a lemnului, mașini de sudură, încălzitoare de uz casnic etc.

Cele mai populare fire sunt X20H80 și X15H60.

De unde pot cumpăra fir nichrome?

Acest produs se vinde sub formă de role (bobine, bobine) sau sub formă de bandă. Secțiunea transversală a firului de nicrom poate fi sub formă de oval, cerc, pătrat sau trapez, diametrul variază de la 0,1 la 1 milimetru.

De unde pot obține sau cumpăra produse Nichrome? Vă sugerăm să luați în considerare cele mai comune și posibile opțiuni:

1. În primul rând, puteți contacta organizația care produce aceste produse și puteți plasa o comandă. Puteți afla adresa exactă a unor astfel de întreprinderi în birourile speciale de informații despre bunuri și servicii, care sunt disponibile în aproape toate orașele și orașele importante. Operatorul vă va putea spune de unde să îl cumpărați și vă va oferi un număr de telefon. În plus, informații despre gama de astfel de produse pot fi găsite pe site-urile oficiale ale producătorilor.
2. Puteți cumpăra produse nichrome din magazinele specializate, de exemplu, cele care vând componente radio, materiale pentru meșteri precum „Skillful Hands” etc.


3. Cumpărați de la persoane fizice care vând componente radio, piese de schimb și alte produse metalice.
4. La orice magazin de hardware.
5. Pe piață puteți cumpăra un dispozitiv vechi, de exemplu un reostat de laborator, și puteți lua nicrom.
6. Sârma de nicrom poate fi găsită și acasă. De exemplu, din aceasta este făcută spirala unui aragaz electric.

Dacă trebuie să plasați o comandă mare, atunci prima opțiune este cea mai potrivită. Dacă aveți nevoie de o cantitate mică de fir nicrom, în acest caz puteți lua în considerare toate celelalte articole de pe listă. Când cumpărați, asigurați-vă că acordați atenție etichetei.

Înfășurare spirală nicrom

Astăzi, spirala nicrom este unul dintre elementele principale ale multor dispozitive de încălzire. După răcire, nicromul își poate păstra plasticitatea, datorită căreia o spirală realizată dintr-un astfel de material poate fi îndepărtată cu ușurință, își poate schimba forma sau, dacă este necesar, poate fi ajustată la o dimensiune adecvată. Înfășurarea spiralei în condiții industriale se realizează automat. Acasa, poti face si bobinaj manual. Să aruncăm o privire mai atentă la cum să facem acest lucru.

Dacă parametrii spiralei de nicrom finite în starea sa de funcționare nu sunt prea importanți, în timpul înfășurării puteți face calculul, ca să spunem așa, „prin ochi”. Pentru a face acest lucru, ar trebui să selectați numărul necesar de spire în funcție de încălzirea firului de nicrom, incluzând periodic spirala în rețea și scăzând sau mărind numărul de spire. Această procedură de înfășurare este foarte simplă, dar poate dura destul de mult timp și o parte din nicrom este irosită.

Pentru a crește simplitatea și acuratețea calculelor de înfășurare în spirală, puteți utiliza un calculator online special.

După ce ați calculat numărul necesar de spire, puteți începe să-l înfășurați pe tijă. Fără a tăia firul, ar trebui să conectați cu atenție spirala nicrom la sursa de tensiune. Apoi verificați corectitudinea calculelor pentru înfășurarea spiralei. Este important de luat în considerare că pentru spiralele de tip închis, lungimea înfășurării ar trebui mărită cu o treime din valoarea obținută în calcul.

Pentru a asigura aceeași distanță între turele adiacente, trebuie să înfășurați două fire: unul - nicrom, al doilea - orice cupru sau aluminiu, cu un diametru egal cu spațiul necesar. Când înfășurarea este finalizată, firul auxiliar trebuie înfășurat cu grijă.

Costul nicromului

Singurul dezavantaj pe care îl are nichrome este prețul. Astfel, un aliaj cu două componente atunci când este achiziționat cu amănuntul este estimat la aproximativ 1000 de ruble pe kilogram. Costul ștampilelor nicrom cu o ligatură este de aproximativ 500-600 de ruble.

Concluzie

Atunci când alegeți produse cu nicrom, este necesar să se țină seama de datele privind compoziția chimică a produsului de interes, conductivitatea și rezistența electrică a acestuia, caracteristicile fizice ale diametrului, secțiunii transversale, lungimii etc. Este, de asemenea, important să ne întrebăm despre conformitate. documentație. În plus, trebuie să puteți distinge vizual aliajul de „concurenții” săi, ca să spunem așa. Alegerea corectă a materialului este cheia fiabilității ingineriei electrice.

fb.ru

EXEMPLE DE SARCINI

Partea 1

1. Puterea curentului în conductor a fost crescută de 2 ori. Cum se va schimba cantitatea de căldură eliberată în el pe unitatea de timp dacă rezistența conductorului rămâne constantă?

1) va crește de 4 ori
2) va scadea de 2 ori
3) va crește de 2 ori
4) va scădea de 4 ori

2. Lungimea spiralei aragazului electric a fost redusă de 2 ori. Cum se va schimba cantitatea de căldură eliberată în spirală pe unitatea de timp la o tensiune constantă a rețelei?

1) va crește de 4 ori
2) va scadea de 2 ori
3) va crește de 2 ori
4) va scădea de 4 ori

3. Rezistența rezistorului ​(R_1)​ este de patru ori mai mică decât rezistența ​(R_2)​. Lucru curent în rezistența 2

1) de 4 ori mai mult decât în ​​rezistorul 1
2) de 16 ori mai mult decât în ​​rezistorul 1
3) de 4 ori mai puțin decât în ​​rezistorul 1
4) de 16 ori mai puțin decât în ​​rezistorul 1

4. Rezistența rezistorului ​(R_1)​ este de 3 ori mai mare decât rezistența ​(R_2)​. Cantitatea de căldură care va fi eliberată în rezistorul 1

1) de 3 ori mai mult decât în ​​rezistența 2
2) de 9 ori mai mult decât în ​​rezistorul 2
3) de 3 ori mai puțin decât în ​​rezistorul 2
4) de 9 ori mai puțin decât în ​​rezistorul 2

5. Circuitul este asamblat dintr-o sursă de curent, un bec și un fir de fier subțire conectat în serie. Becul va străluci mai puternic dacă

1) înlocuiți firul cu unul de fier mai subțire
2) reduceți lungimea firului
3) schimbați firul și becul
4) înlocuiți firul de fier cu nicrom

6. Figura prezintă un grafic cu bare. Afișează valorile tensiunii la capetele a doi conductori (1) și (2) cu aceeași rezistență. Comparați valorile curentului de lucru ​(A_1)​ și ​(A_2)​ în acești conductori în același timp.

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

7. Figura prezintă un grafic cu bare. Afișează valorile curentului în doi conductori (1) și (2) cu aceeași rezistență. Comparați valorile curentului de lucru (A_1)​ și ​(A_2) în acești conductori în același timp.

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

8. Dacă utilizați lămpi cu o putere de 60 și 100 W într-un candelabru pentru a ilumina camera, atunci

A. Un curent mare va fi într-o lampă de 100 W.
B. O lampă de 60 W are o rezistență mai mare.

Următoarele afirmații sunt adevărate:

1) doar A
2) doar B
3) atât A cât și B
4) nici A, nici B

9. O sobă electrică conectată la o sursă de curent continuu consumă 108 kJ de energie în 120 s. Care este puterea curentului în spirala plăcilor dacă rezistența sa este de 25 ohmi?

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

10. O sobă electrică cu un curent de 5 A consumă 1000 kJ de energie. Cât este timpul necesar pentru trecerea curentului prin spirala plăcii dacă rezistența acesteia este de 20 ohmi?

1) 10000 s
2) 2000 s
3) 10 s
4) 2 s

11. Spirala de nichelină a sobei electrice a fost înlocuită cu una de nicrom de aceeași lungime și secțiune transversală. Stabiliți o corespondență între mărimile fizice și posibilele modificări ale acestora atunci când țigla este conectată la rețeaua electrică. Notați numerele selectate în tabel sub literele corespunzătoare. Numerele din răspuns pot fi repetate.

CANTITATE FIZICA
A) rezistența electrică a spiralei
B) puterea curentului electric în spirală
B) puterea electrică consumată de plăci

NATURA SCHIMBĂRII
1) a crescut
2) a scăzut
3) nu s-a schimbat

12. Stabiliți o corespondență între mărimile fizice și formulele prin care sunt determinate aceste mărimi. Notați numerele selectate în tabel sub literele corespunzătoare.

CANTITATI FIZICE
A) munca curenta
B) puterea curentului
B) puterea curentă

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

Partea 2

13. Incalzitorul este conectat in serie cu un reostat cu rezistenta de 7,5 Ohmi intr-o retea cu o tensiune de 220 V. Care este rezistenta incalzitorului daca puterea curentului electric in reostat este de 480 W?

Acest articol oferă informații de bază despre materialele cele mai comune în fabricarea încălzitoarelor cuptoare electrice, precum și metode și exemple de calcul a acestora (calcul încălzitoarelor pentru cuptoare electrice).

Încălzitoare. Materiale pentru fabricarea încălzitoarelor

Cerințe pentru încălzitoare

• Încălzitoarele trebuie să aibă suficientă rezistență la căldură (rezistență la scară) și rezistență la căldură. Rezistenta la caldura - rezistenta mecanica la temperaturi ridicate. Rezistența la căldură - rezistența metalelor și aliajelor la coroziunea gazelor la temperaturi ridicate (proprietățile rezistenței la căldură și rezistenței la căldură sunt descrise mai detaliat pe pagină).
• Încălzitorîntr-un cuptor electric trebuie să fie realizat dintr-un material cu rezistivitate electrică ridicată. În termeni simpli, cu cât rezistența electrică a unui material este mai mare, cu atât se încălzește mai mult. Prin urmare, dacă luați un material cu rezistență mai mică, veți avea nevoie de un încălzitor de lungime mai mare și cu o secțiune transversală mai mică. Nu este întotdeauna posibil să plasați un încălzitor suficient de lung în cuptor. De asemenea, merită luat în considerare faptul că, cu cât este mai mare diametrul firului din care este realizat încălzitorul, cu atât durata de viață a acestuia este mai mare . Exemple de materiale cu rezistență electrică mare sunt aliajele crom-nichel, aliajul fier-crom-aluminiu, care sunt aliaje de precizie cu rezistență electrică ridicată.
• Un coeficient de rezistență la temperatură scăzută este un factor esențial atunci când alegeți un material pentru un încălzitor. Aceasta înseamnă că atunci când temperatura se schimbă, rezistența electrică a materialului încălzitor nu se schimba prea mult. Dacă coeficientul de temperatură al rezistenței electrice este mare, pentru a porni cuptorul în stare rece, este necesar să folosiți transformatoare care asigură inițial o tensiune redusă.
• Proprietățile fizice ale materialelor de încălzire trebuie să fie constante. Unele materiale, de exemplu carborundum, care este un încălzitor nemetalic, își pot modifica proprietățile fizice în timp, în special rezistența electrică, ceea ce le complică condițiile de funcționare. Pentru a stabiliza rezistența electrică, se folosesc transformatoare cu un număr mare de trepte și un domeniu de tensiune.
• Materialele metalice trebuie să aibă proprietăți tehnologice bune, și anume ductilitate și sudabilitate, astfel încât să poată fi utilizate la realizarea sârmă, bandă, iar din bandă - elemente de încălzire de configurație complexă. De asemenea încălzitoare poate fi fabricat din nemetale. Încălzitoarele nemetalice sunt presate sau turnate într-un produs finit.

Materiale pentru fabricarea încălzitoarelor

Aliajele enumerate mai sus au proprietăți bune de rezistență la căldură și rezistență la căldură, astfel încât pot funcționa la temperaturi ridicate. bun rezistență la căldură asigură o peliculă protectoare de oxid de crom care se formează pe suprafața materialului. Punctul de topire al filmului este mai mare decât punctul de topire al aliajului în sine, nu se crăpă când este încălzit și răcit.

Să dăm o descriere comparativă a nicromului și fechralului.
Avantajele nicromului:

• proprietăți mecanice bune atât la temperaturi scăzute, cât și la temperaturi ridicate;
• aliajul este rezistent la fluaj;
• are proprietăți tehnologice bune - ductilitate și sudabilitate;
• bine prelucrat;
• nu îmbătrânește, este nemagnetic.

• costul ridicat al nichelului - una dintre componentele principale ale aliajului;
• temperaturi de funcționare mai scăzute comparativ cu fechral.

• un aliaj mai ieftin comparativ cu nicromul, deoarece nu contine ;
• are o rezistență mai bună la căldură în comparație cu nicromul, de exemplu, fechral X23Yu5T poate funcționa la temperaturi de până la 1400 °C (1400 °C este temperatura maximă de funcționare pentru un încălzitor din sârmă Ø 6,0 mm sau mai mare; Ø 3,0 - 1350 °C; Ø 1,0 - 1225 °C Ø 0,2 - 950 °C).

• un aliaj fragil și slab, aceste proprietăți negative sunt mai ales pronunțate după ce aliajul a fost la temperaturi peste 1000 °C;
• deoarece Deoarece fechral conține fier, acest aliaj este magnetic și poate rugini într-o atmosferă umedă la temperaturi normale;
• are rezistență scăzută la fluaj;
• interacționează cu căptușeala de argilă de foc și oxizii de fier;
• În timpul funcționării, încălzitoarele fehrale se alungesc semnificativ.

Recent, au fost dezvoltate aliaje de tipurile Kh15N60Yu3 și Kh27N70YUZ, adică. cu adăugarea de 3% aluminiu, care a îmbunătățit semnificativ rezistența la căldură a aliajelor, iar prezența nichelului a eliminat practic dezavantajele aliajelor fier-crom-aluminiu. Aliajele Kh15N60YUZ, Kh27N60YUZ nu interacționează cu argila refractară și oxizii de fier, sunt destul de bine prelucrate, puternice din punct de vedere mecanic și nu sunt fragile. Temperatura maximă de funcționare a aliajului X15N60YUZ este de 1200 °C.

Pe lângă aliajele menționate mai sus pe bază de nichel, crom, fier și aluminiu, pentru fabricarea încălzitoarelor sunt utilizate și alte materiale: metale refractare, precum și nemetale.

Printre nemetale pentru fabricarea încălzitoarelor, se folosesc carborundum, disilicid de molibden, cărbune și grafit. Încălzitoarele cu disilicid de carborundum și molibden sunt utilizate în cuptoarele de înaltă temperatură. În cuptoarele cu atmosferă protectoare se folosesc încălzitoare pe cărbune și grafit.

Dintre materialele refractare, tantalul și niobiul pot fi folosite ca încălzitoare. În cuptoarele cu vid la temperatură înaltă și cuptoarele cu atmosferă protectoare, acestea sunt utilizate încălzitoare din molibdenȘi tungsten. Încălzitoarele din molibden pot funcționa până la temperaturi de 1700 °C în vid și până la 2200 °C într-o atmosferă protectoare. Această diferență de temperatură se datorează evaporării molibdenului la temperaturi de peste 1700 °C în vid. Încălzitoarele din wolfram pot funcționa până la 3000 °C. În cazuri speciale, se folosesc încălzitoare din tantal și niobiu.

Calculul încălzitoarelor electrice ale cuptorului

De asemenea, este necesar să se determine materialul din care să se facă încălzitoare(acest punct nu este discutat în articol). În acest articol, un aliaj de precizie crom-nichel cu rezistență electrică ridicată, care este unul dintre cele mai populare în fabricarea elementelor de încălzire, este considerat material pentru încălzitoare.

Determinarea diametrului și lungimii încălzitorului (sârmă nicrom) pentru o putere dată a cuptorului (calcul simplu)

Un exemplu de calcul al diametrului și lungimii unui element de încălzire

Date inițiale:
Puterea dispozitivului P = 800 W; tensiunea principala U = 220 V; temperatura încălzitorului 800 °C. Sârma de nicrom X20N80 este folosit ca element de încălzire.

1. Mai întâi trebuie să determinați puterea curentului care va trece prin elementul de încălzire:
I=P/U = 800 / 220 = 3,63 A.

2. Acum trebuie să găsiți rezistența încălzitorului:
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 Ohm;

3. Pe baza valorii intensității curentului obținut la trecerea pasului 1 încălzitor nicrom, trebuie să selectați diametrul firului. Și acest punct este important. Dacă, de exemplu, cu un curent de 6 A folosești fir nicrom cu diametrul de 0,4 mm, acesta va arde. Prin urmare, după calcularea puterii curente, este necesar să selectați valoarea corespunzătoare a diametrului firului din tabel. În cazul nostru, pentru un curent de 3,63 A și o temperatură a încălzitorului de 800 °C, alegem un fir de nicrom cu un diametru d = 0,35 mm și aria secțiunii transversale S = 0,096 mm 2.

Regula generală pentru alegerea diametrului firului poate fi formulat după cum urmează: este necesar să se selecteze un fir a cărui putere de curent admisibilă nu este mai mică decât puterea de curent calculată care trece prin încălzitor. Pentru a economisi materialul de încălzire, ar trebui să alegeți un fir cu cea mai apropiată putere de curent admisibilă mai mare (decât calculată)..

tabelul 1

• dacă încălzitoarele sunt situate în interiorul lichidului încălzit, atunci sarcina (curent admisibil) poate fi mărită de 1,1 - 1,5 ori;
• cu un aranjament închis de încălzitoare (de exemplu, în cuptoarele electrice cu cameră), este necesar să se reducă sarcina de 1,2 - 1,5 ori (se ia un coeficient mai mic pentru sârmă mai groasă, unul mai mare pentru sârmă mai subțire).

Astfel, obținem lungimea încălzitorului:
l = R S / ρ = 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 m.

În acest exemplu, ca încălzitor este folosit un fir de nicrom Ø 0,35 mm. În conformitate cu "Sârmă din aliaje de precizie cu rezistență electrică mare. Specificații tehnice" valoarea nominală a rezistivității electrice a firului de nicrom de calitate X20N80 este de 1,1 Ohm mm 2 / m ( ρ = 1,1 Ohm mm 2 / m), vezi tabel. 2.

Rezultatul calculelor este lungimea necesară a firului de nicrom, care este de 5,3 m, diametrul - 0,35 mm.

masa 2

Determinarea diametrului și lungimii încălzitorului (sârmă nicrom) pentru un cuptor dat (calcul detaliat)

1. Primul lucru pe care trebuie să-l faceți este să calculați volumul camerei din interiorul cuptorului. În acest caz, să luăm h = 490 mm, d = 350 mm și l = 350 mm (înălțime, lățime și respectiv adâncime). Astfel, obținem volumul V = h d l = 490 · 350 · 350 = 60 · 10 6 mm 3 = 60 l (măsura volumului).

2. În continuare, trebuie să determinați puterea pe care trebuie să o producă cuptorul. Puterea este măsurată în wați (W) și este determinată de regula generală: pentru un cuptor electric cu un volum de 10 - 50 litri, puterea specifica este de 100 W/l (Watt pe litru de volum), pentru un volum de 100 - 500 litri - 50 - 70 W/l. Să luăm puterea specifică de 100 W/l pentru cuptorul în cauză. Astfel, puterea de încălzire a cuptorului electric ar trebui să fie P = 100 · 60 = 6000 W = 6 kW.

Este de remarcat faptul că cu o putere de 5-10 kW încălzitoare sunt fabricate de obicei monofazate. La puteri mari, pentru a asigura o încărcare uniformă a rețelei, încălzitoarele sunt realizate trifazate.

3. Apoi trebuie să găsiți curentul care trece prin încălzitor I=P/U , Unde P - puterea încălzitorului, U - tensiunea pe încălzitor (între capete) și rezistența încălzitorului R=U/I .

Pot exista două opțiuni de conectare la rețeaua electrică:

• la o rețea casnică monofazată – atunci U = 220 V;
• la o rețea industrială de curent trifazat - U = 220 V (între firul neutru și fază) sau U = 380 V (între oricare două faze).

I=P/U = 6000 / 220 = 27,3 A - curent care trece prin încălzitor.
În continuare, trebuie să determinați rezistența încălzitorului cuptorului.
R=U/I = 220 / 27,3 = 8,06 ohmi.

Figura 1 Încălzitor prin cablu într-o rețea de curent monofazat

Valorile cerute ale diametrului firului și ale lungimii acestuia vor fi determinate în paragraful 5 al acestui alineat.

Cu acest tip de conexiune, sarcina este distribuită uniform în trei faze, adică 6 / 3 = 2 kW pe fază. Deci avem nevoie de 3 încălzitoare. Apoi, trebuie să selectați o metodă pentru conectarea directă a încălzitoarelor (încărcături). Pot exista 2 moduri: „STEA” sau „TRIANGUL”.

Este de remarcat faptul că în acest articol formulele pentru calcularea puterii curente ( eu ) și rezistență ( R ) pentru o rețea trifazată nu sunt scrise în formă clasică. Acest lucru se face pentru a nu complica prezentarea materialului privind calcularea încălzitoarelor cu termeni și definiții electrice (de exemplu, tensiunile și curenții de fază și liniare și relațiile dintre ele nu sunt menționate). Abordarea clasică și formulele de calcul al circuitelor trifazate pot fi găsite în literatura de specialitate. În acest articol, unele transformări matematice efectuate pe formule clasice sunt ascunse cititorului, iar acest lucru nu are niciun efect asupra rezultatului final.

Când conectați tipul „STAR”.încălzitorul este conectat între fază și zero (vezi Fig. 2). În consecință, tensiunea la capetele încălzitorului va fi U = 220 V.
I=P/U = 2000 / 220 = 9,10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 ohmi.

Figura 2 Încălzitor prin cablu într-o rețea de curent trifazat. conexiune STAR

Când conectați tipul „TRIANGUL”.încălzitorul este conectat între două faze (vezi Fig. 3). În consecință, tensiunea la capetele încălzitorului va fi U = 380 V.
Curentul care trece prin încălzitor -
I=P/U = 2000 / 380 = 5,26 A.
Rezistența unui încălzitor -
R=U/I = 380/ 5,26 = 72,2 Ohm.

Figura 3 Încălzitor prin cablu într-o rețea de curent trifazat. Conexiune conform schemei „TRIANGUL”.

4. După determinarea rezistenței încălzitorului cu conexiune corespunzătoare la rețeaua electrică este necesar să se selecteze diametrul și lungimea firului.

La determinarea parametrilor de mai sus, este necesar să se analizeze puterea de suprafață specifică a încălzitorului, adică puterea care este eliberată pe unitate de suprafață. Puterea de suprafață a încălzitorului depinde de temperatura materialului care este încălzit și de proiectarea încălzitoarelor.

Exemplu
Din punctele de calcul anterioare (vezi paragraful 3 al acestui paragraf), cunoaștem rezistența încălzitorului. Pentru o sobă de 60 de litri cu conexiune monofazată este R = 8,06 ohmi. Să luăm ca exemplu un diametru de 1 mm. Apoi, pentru a obține rezistența necesară, este necesar l = R / ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 m fir nicrom, unde ρ - valoarea nominală a rezistenței electrice de 1 m fir, [Ohm/m]. Masa acestei bucăți de sârmă nicrom va fi m = l μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 kg = 40 g, unde μ - masa de 1 m de sarma. Acum trebuie să determinați suprafața unei bucăți de sârmă de 5,7 m lungime. S = l π d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 cm 2, unde l – lungimea firului [cm], d – diametrul firului [cm]. Astfel, 6 kW ar trebui eliberați dintr-o zonă de 179 cm2. Rezolvând o proporție simplă, constatăm că puterea este eliberată de la 1 cm 2 β = P/S = 6000 / 179 = 33,5 W, unde β - puterea de suprafață a încălzitorului.

Puterea de suprafață rezultată este prea mare. Încălzitor se va topi dacă este încălzit la o temperatură care ar furniza valoarea puterii de suprafață rezultată. Această temperatură va fi mai mare decât punctul de topire al materialului de încălzire.

Exemplul dat este o demonstrație a alegerii incorecte a diametrului firului care va fi folosit pentru realizarea încălzitorului. În paragraful 5 al acestui paragraf va fi dat un exemplu cu selectarea corectă a diametrului.

Pentru fiecare material, în funcție de temperatura de încălzire necesară, se determină valoarea admisă a puterii de suprafață. Poate fi determinat folosind tabele sau grafice speciale. Aceste calcule folosesc tabele.

Pentru cuptoare de înaltă temperatură(la temperaturi peste 700 - 800 °C) puterea de suprafață admisă, W/m2, este egală cu β suplimentar = β eff · α , Unde β eff – puterea de suprafață a încălzitoarelor în funcție de temperatura mediului de primire a căldurii [W/m2], α – coeficientul de eficiență a radiațiilor. β eff selectat conform tabelului 3, α - conform tabelului 4.

Dacă cuptor cu temperatura joasa(temperatură mai mică de 200 - 300 °C), atunci puterea de suprafață admisă poate fi considerată egală cu (4 - 6) · 10 4 W/m2.

Tabelul 3

Tabelul 4

Spirale de sârmă, semiînchise în caneluri de căptușeală

Spirale de sârmă pe rafturi în tuburi

Încălzitoare în zig-zag (tijă).

Să presupunem că temperatura încălzitorului este de 1000 °C și dorim să încălzim piesa de prelucrat la o temperatură de 700 °C. Apoi, conform tabelului 3, selectăm β eff = 8,05 W/cm2, α = 0,2, β suplimentar = β eff · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 W/cm2 = 1,61 · 10 4 W/m2.

5. După determinarea puterii de suprafață admisă a încălzitorului, este necesar găsiți diametrul acesteia(pentru încălzitoare cu fir) sau latime si grosime(pentru încălzitoare cu bandă), precum și lungime.

Diametrul firului poate fi determinat folosind următoarea formulă: d - diametrul firului, [m]; P - puterea încălzitorului, [W]; U - tensiune la capetele încălzitorului, [V]; β suplimentar - puterea de suprafață admisă a încălzitorului, [W/m 2 ]; ρ t - rezistența specifică a materialului de încălzire la o temperatură dată, [Ohm m].
ρ t = ρ 20 k , Unde ρ 20 - rezistența electrică specifică a materialului de încălzire la 20 °C, [Ohm m] k - factor de corecție pentru calcularea modificărilor rezistenței electrice în funcție de temperatură (prin ).

Lungimea firului poate fi determinată folosind următoarea formulă:
l - lungimea firului, [m].

Selectați diametrul și lungimea firului din nichel X20N80. Rezistența electrică specifică a materialului de încălzire este
ρ t = ρ 20 k = 1,13 · 10 -6 · 1,025 = 1,15 · 10 -6 Ohm m.

Rețea de uz casnic monofazat
Pentru o sobă de 60 de litri conectată la o rețea casnică monofazată, se știe din etapele anterioare de calcul că puterea sobei este P = 6000 W, tensiune la capetele încălzitorului - U = 220 V, putere admisibilă a încălzitorului de suprafață β suplimentar = 1,6 · 10 4 W/m2. Apoi primim

Dimensiunea rezultată trebuie rotunjită la cel mai apropiat standard mai mare. Dimensiunile standard pentru firele de nicrom și fechral pot fi găsite în, Anexa 2, Tabelul 8. În acest caz, cea mai apropiată dimensiune standard mai mare este Ø 2,8 mm. Diametrul încălzitorului d = 2,8 mm.

Lungimea încălzitorului l = 43 m.

De asemenea, uneori este necesar să se determine masa cantității necesare de sârmă.
m = l μ , Unde m - greutatea unei bucăți de sârmă, [kg]; l - lungimea firului, [m]; μ - greutate specifică (greutate de 1 metru de sârmă), [kg/m].

În cazul nostru, masa încălzitorului m = l μ = 43 · 0,052 = 2,3 kg.

Acest calcul oferă diametrul minim al firului la care poate fi utilizat ca încălzitor în condiții date. Din punct de vedere al economisirii de material, acest calcul este optim. În acest caz, se poate folosi și sârmă cu un diametru mai mare, dar atunci cantitatea acestuia va crește.

Examinare
Rezultatele calculului poate fi verificatîn felul următor. S-a obţinut un diametru de sârmă de 2,8 mm. Atunci lungimea de care avem nevoie va fi
l = R / (ρ k) = 8,06 / (0,179 1,025) = 43 m, unde l - lungimea firului, [m]; R - rezistența încălzitorului, [Ohm]; ρ - valoarea nominală a rezistenței electrice de 1 m fir, [Ohm/m]; k - factor de corecție pentru calcularea modificărilor rezistenței electrice în funcție de temperatură.
Această valoare este aceeași cu valoarea obținută dintr-un alt calcul.

Acum trebuie să verificăm dacă puterea de suprafață a încălzitorului pe care l-am ales nu va depăși puterea de suprafață admisă, care a fost găsită la pasul 4. β = P/S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 W/cm2. Valoare primită β = 1,59 W/cm 2 nu depășește β suplimentar = 1,6 W/cm2.

Rezultate
Astfel, încălzitorul va necesita 43 de metri de sârmă nicrom X20N80 cu diametrul de 2,8 mm, adică 2,3 kg.

Rețea industrială trifazată
De asemenea, puteți găsi diametrul și lungimea firului necesar pentru fabricarea încălzitoarelor de cuptor conectate la o rețea de curent trifazat.

După cum este descris în paragraful 3, fiecare dintre cele trei încălzitoare reprezintă 2 kW de putere. Să găsim diametrul, lungimea și masa unui încălzitor.

conexiune STAR(vezi fig. 2)

În acest caz, cea mai apropiată dimensiune standard mai mare este Ø 1,4 mm. Diametrul încălzitorului d = 1,4 mm.

Lungimea unui singur încălzitor l = 30 m.
Greutatea unui încălzitor m = l μ = 30 · 0,013 = 0,39 kg.

Examinare
S-a obţinut un diametru de sârmă de 1,4 mm. Atunci lungimea de care avem nevoie va fi
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, nu depășește limita admisă.

Rezultate
Pentru trei încălzitoare conectate într-o configurație „STAR”, veți avea nevoie
l = 3 30 = 90 m de sârmă, adică
m = 3 · 0,39 = 1,2 kg.

conexiune TRIUNG(vezi fig. 3)

În acest caz, cea mai apropiată dimensiune standard mai mare este Ø 0,95 mm. Diametrul încălzitorului d = 0,95 mm.

Lungimea unui singur încălzitor l = 43 m.
Greutatea unui încălzitor m = l μ = 43 · 0,006 = 0,258 kg.

Examinare
S-a obţinut un diametru de sârmă de 0,95 mm. Atunci lungimea de care avem nevoie va fi
l = R / (ρ k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 m.

Această valoare coincide practic cu valoarea obținută în urma unui alt calcul.

Grosimea suprafeței va fi β = P/S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 W/cm2, nu depășește limita admisă.

Rezultate
Pentru trei încălzitoare conectate într-o configurație TRIUNG, veți avea nevoie
l = 3 43 = 129 m de sârmă, adică
m = 3 · 0,258 = 0,8 kg.

Dacă comparăm cele 2 opțiuni discutate mai sus pentru conectarea încălzitoarelor la o rețea de curent trifazat, putem observa că „STAR” necesită un fir cu diametru mai mare decât „TRIANGUL” (1,4 mm față de 0,95 mm) pentru a asigura o putere dată cuptorului de 6 kW. în care lungimea necesară a firului de nicrom la conectarea conform schemei „STAR” este mai mică decât lungimea firului la conectarea conform tipului „TRIANGUL”(90 m față de 129 m) și masa necesară, dimpotrivă, este mai mare (1,2 kg față de 0,8 kg).

Calcul în spirală

Relația dintre pasul spiralei și diametrul acesteia și diametrul firului este aleasă astfel încât să faciliteze amplasarea încălzitoarelor în cuptor, să asigure rigiditatea lor suficientă, să elimine supraîncălzirea locală a spirelor în sine pentru a în măsura maximă posibilă și, în același timp, să nu împiedice transferul de căldură de la ele la produse.

Cu cât diametrul spiralei este mai mare și cu cât pasul acesteia este mai mic, cu atât este mai ușor să plasați încălzitoare în cuptor, dar pe măsură ce diametrul crește, rezistența spiralei scade și tendința spirelor de a se așeza una peste alta crește. . Pe de altă parte, odată cu creșterea frecvenței de înfășurare, efectul de ecranare al părții spirelor sale care se confruntă cu produsele asupra restului crește și, în consecință, utilizarea suprafeței sale se deteriorează și poate apărea și supraîncălzirea locală.

Practica a stabilit relații bine definite, recomandate între diametrul firului ( d ), Etapa ( t ) și diametrul spiralei ( D ) pentru Ø sârmă de la 3 la 7 mm. Aceste rapoarte sunt după cum urmează: t ≥ 2d Și D = (7÷10) d pentru nicrom și D = (4÷6) d - pentru aliaje mai puțin durabile fier-crom-aluminiu, cum ar fi fechral etc. Pentru fire mai subțiri raportul D Și d , și t De obicei iau mai mult.

Concluzie

În exemple, au fost luate în considerare numai metodele de calcul încălzitoare cu fir. Pe lângă sârmă din aliaje de precizie, banda poate fi folosită și pentru a face încălzitoare.

Calculul încălzitoarelor nu se limitează la alegerea dimensiunilor acestora. De asemenea este necesar să se determine materialul din care ar trebui să fie fabricat încălzitorul, tipul de încălzire (sârmă sau bandă), tipul de locație a încălzitoarelor și alte caracteristici. Dacă încălzitorul este realizat sub formă de spirală, atunci este necesar să se determine numărul de spire și pasul dintre ele.

Sperăm că articolul ți-a fost de folos. Permitem distribuirea sa gratuită cu condiția menținerii unui link către site-ul nostru http://www.site

Dacă găsiți vreo inexactitate, vă rugăm să ne anunțați prin e-mail la info@site sau folosind sistemul Orfus evidențiind textul cu eroarea și apăsând Ctrl+Enter.

Bibliografie

• Dyakov V.I. „Calcule tipice pentru echipamente electrice”.
• Jukov L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. „Aliaje pentru încălzitoare”.
• Sokunov B.A., Grobova L.S. „Instalații electrotermale (cuptoare cu rezistență electrică)”.
• Feldman I.A., Gutman M.B., Rubin G.K., Shadrich N.I. „Calculul și proiectarea rezistenței încălzitoarelor electrice pentru cuptoare”.
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Când finalizați această sarcină, ar trebui să:

2. Analizați coloana din stânga și realizați ce caracterizează mărimile date (proprietatea corpului, interacțiunea, starea, schimbarea stării etc.). În acest exemplu, valorile date caracterizează starea corpului, iar schimbarea lor este asociată cu o schimbare a stării.

3. Analizați procesul descris în condiție și comparați natura modificării lor în acest proces cu mărimile fizice.

4. Notați numerele elementelor selectate în coloana din dreapta a tabelului.

Sarcini pentru munca independentă

147. Bila de plumb este răcită în frigider. Cum se modifică energia internă a mingii, masa ei și densitatea substanței mingii?

Pentru fiecare mărime fizică, determinați natura corespunzătoare a schimbării.

1) a crescut

2) a scăzut

3) nu s-a schimbat

Notați numerele selectate în tabel sub literele corespunzătoare.

Numerele din răspuns pot fi repetate.