Výpočet délky nichromového drátu pro výkon a odpor

• Základní informace a značka nichromu
• Metody výpočtu
• Závěr

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

V praxi domácího řemeslníka musí opravovat nebo navrhovat topná zařízení. Mohou to být různé pece, pájecí ohřívače a řezačky. Nejčastěji se používá pro tuto spirálu nebo drát od nichromu. Hlavním úkolem je určit délku a průřez materiálu. V tomto článku budeme hovořit o tom, jak vypočítat délku nichromového drátu nebo šroubovice z hlediska výkonu, odporu a teploty.

Základní informace a značka nichromu

Nichrom je slitina niklu a chrómu s přídavkem manganu, křemíku, železa, hliníku. Tyto materiálové parametry závisí na specifickém poměru látek ve slitině, ale v průměru leží v rozmezí:

• elektrický odpor - 1, 05-1, 4 ohm * mm ² / m (v závislosti na kvalitě slitiny);
• teplotní součinitel odporu - (0, 1-0, 25) · 10 ⁻³ K ⁻¹ ;
• pracovní teplota - 1100 ° C;
• teplota tání - 1400 ° C;

V tabulkách je odpor často uváděn v µOhm * m (nebo 10 ^-6 Ohm * m) - stejné číselné hodnoty, rozdíl v rozměrech.

V současné době existují dvě z nejběžnějších značek nichromového drátu:

• X20H80. Skládá se ze 74% niklu a 23% chrómu, dále 1% železa, křemíku a manganu. Vodiče této značky lze použít při teplotách do 1250 ^° C, bod tání je 1400 ^° C. Také má zvýšený elektrický ^odpor . Slitina se používá pro výrobu prvků topných zařízení. Rezistivita je 1, 03-1, 18 uOhmm;
• X15H60. Složení: 60% niklu, 25% železa, 15% chromu. Pracovní teplota není vyšší než 1150 ^° C. Bod tání - 1390 ^° C Obsahuje více železa, které zvyšuje magnetické vlastnosti slitiny a zvyšuje její odolnost proti korozi.

Dozvíte se více o značkách a vlastnostech těchto slitin z GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 a dalších.

Jak již bylo zmíněno, používá se nichromový drát všude tam, kde je zapotřebí topných prvků. Vysoká odolnost a bod tání umožňují použití nichromu jako základu pro různé topné prvky, od kotle nebo sušičky, až po muflovou peci.

Metody výpočtu

Odporem

Podívejme se, jak vypočítat délku nichromového drátu pro výkon a odpor. Výpočet začíná stanovením požadovaného výkonu. Představme si, že potřebujeme nitro z nitrom pro malou velikost páječky s kapacitou 10 wattů, která bude fungovat z 12V zdroje. K tomu máme drát o průměru 0, 12 mm.

Nejjednodušší výpočet délky nichromu na výkonu bez ohřevu je následující:

Určete sílu proudu:

P = UI

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

Odpor nikuromového drátu vypočítáváme podle Ohmova zákona:

R = U / I = 12 / 0, 83 = 14, 5 Ohmů

Délka drátu je:

l = sr / ρ,

kde S je plocha průřezu, ρ je odpor.

Nebo podle následujícího vzorce:

l = (Rπd2) / 4 p

Nejdříve však musíte vypočítat odpor pro nichromový drát o průměru 0, 12 mm. Záleží na průměru - čím více je, tím menší odpor.

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

Totéž lze převzít z tabulky GOST 12766.1-90. 8, kde hodnota je uvedena v 95, 6 Ohm / m, pokud to počítáme, pak dostaneme téměř totéž:

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

Pro 10 W topení, které je napájeno 12V, potřebujete 15, 1 cm.

Pokud potřebujete spočítat počet otáček šroubovice, aby se z nichromantrového drátu takové délky, pak použijte následující vzorec:

Délka jedné zatáčky:

l ₁ = π (D + d / 2),

Počet závitů:

N = L / (π (D + d / 2)),

kde L a d jsou délka a průměr drátu, D je průměr tyče, na které bude spirála navinuta.

Předpokládejme, že budeme navíjet nichromový drát na prut o průměru 3 mm, pak se výpočty provádějí v milimetrech:

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

Současně je však třeba vzít v úvahu, zda tento úsek může tento proud vydržet s nichromem. Níže jsou uvedeny podrobné tabulky pro stanovení maximálního přípustného proudu při specifické teplotě pro specifické sekce. Jednoduše řečeno - určujete, kolik stupňů by se měl drát zahřát a zvolit jeho průřez pro vypočtený proud.

Všimněte si také, že pokud je ohřívač uvnitř kapaliny, může být proud zvýšen 1, 2-1, 5 krát, a pokud je v uzavřeném prostoru, pak naopak - pro snížení.

Podle teploty

Problém s výše uvedeným výpočtem spočívá v tom, že uvažujeme odolnost studené spirály podél průměru nichromového vlákna a jeho délku. Záleží však na teplotě a zároveň je třeba vzít v úvahu, za jakých podmínek bude možné dosáhnout. Pokud je tento výpočet stále použitelný pro řezání pěny nebo ohřívače, bude pro muflovou pec příliš hrubý.

Uveďme příklad výpočtů pro nichromovou pec.

Nejprve určete jeho objem, řekněme 50 litrů, pak určete sílu, pro toto je pravidlo:

• do 50 litrů - 100W / l;
• 100-500 litrů - 50-70 W / l.

Pak v našem případě:

P = P _emp * V = 50 * 100 = 5 kW.

Dále zvažte aktuální sílu a odpor:

Pro 220V:

I = 5000/220 = 22, 7 ampér

R = 220 / 22, 7 = 9, 7 ohmů

Pro 380V při připojení spirál s hvězdou bude výpočet následující.

Rozdělíme mocninu do tří fází:

Pf = 5/3 = 1, 66 kW na fázi

Při zapojení hvězda, 220V se vztahuje na každé větve (fázové napětí, může se lišit v závislosti na vaší elektrické instalaci), pak aktuální:

I = 1660/220 = 7, 54 A

Odpor:

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

Pro zapojení do trojúhelníku vypočteme napětí sítě 380V:

I = 1660/380 = 4, 36 A

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

Pro určení průměru vezměte v úvahu specifický povrchový výkon ohřívače. Vypočítejte délku, vezmeme specifický odpor z tabulky. 8. GOST 12766.1-90, ale nejprve určete průměr.

Pro výpočet specifického povrchového výkonu pece podle vzorce.

Beff (závisí na povrchu přijímajícím teplo) a (koeficient účinnosti záření) se volí podle následujících tabulek.

Pro ohřev pece na 1000 stupňů, vezmeme teplotu spirály na 1100 stupňů, pak podle výběrové tabulky B _ef zvolíme hodnotu 4, 3 W / cm ² a podle výběrové tabulky a = 0, 2.

V _přídavku = In _eff * a = 4, 3 x 0, 2 = 0, 86 W / cm2 = 0, 86 x 10 4 W / m2

Průměr je dán vzorcem:

p _t - měrný odpor materiálu ohřívače v daném t, je určen podle GOST 12766.1, tabulka 9 (níže).

Pro nichrom Х80Н20 - 1, 025

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

Pak se připojte k třífázové síti pod schématem "Star":

d = 1, 23 mm

Délka se vypočítá podle vzorce:

L = 42m

Zkontrolujte hodnoty:

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

Hodnoty se liší v důsledku vysoké teploty spirály, zkouška nebere v úvahu řadu faktorů. Proto vezmeme délku 1 spirály - 42 m, pak pro tři spirály potřebujete 126 metrů nichromu 1, 3 mm.

Závěr

Můžete tak vypočítat délku drátu pro spirálu nichrom a určit požadovaný průměr podle výkonu, průřezu a teploty. Je důležité zvážit:

• podmínky prostředí;
• Uspořádání topných prvků;
• teplota cívky;
• teplota, na kterou se musí povrch zahřát, a další faktory.

I výše uvedený výpočet nelze navzdory své složitosti nazvat dostatečně přesným. Protože výpočet topných prvků je termodynamika pevných látek a lze citovat řadu faktorů, které ovlivňují její výsledky, například tepelnou izolaci pece a podobně.

V praxi se po odhadovaných výpočtech přidávají nebo odebírají spirály v závislosti na dosaženém výsledku, nebo teplotní čidla a zařízení se používají k jeho nastavení.

Materiály k tématu:

• Jak vyrobit indukční kotel vlastníma rukama
• Výpočet průřezu kabelu pro výkon a proud
• Jak vypočítat odpor vodiče

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!