Kako izračunati duljinu nichrome žice

Osnovni podaci i marke nichrome

Nikal je legura nikla i kroma s dodatkom mangana, silicija, željeza, aluminija. Parametri za ovaj materijal ovise o specifičnom omjeru tvari u leguri, ali prosječno leže u rasponu:

• električni otpor - 1,05-1,4 Ohm * mm²/ m (ovisno o stupnju legure);
• temperaturni koeficijent otpora - (0,1-0,25) · 10⁻³ DO⁻¹;
• radna temperatura - 1100 ° C;
• talište - 1400 ° C;

U tablicama se otpornost često daje u μOhm * m (ili 10^-6 Ohm * m) - brojčane su vrijednosti iste, razlika u dimenzijama.

Trenutno postoje dvije najčešće marke nichrome žice:

• X20H80. Sastoji se od 74% nikla i 23% kroma, kao i 1% željeza, silicija i mangana. Provodnici ove marke mogu se koristiti na temperaturama do 1250 ^ᵒC, talište - 1400 ^ᵒC. Također ima visoku električnu otpornost. Legura se koristi za proizvodnju elemenata grijaćih uređaja. Specifični otpor je 1,03-1,18 µOhm · m;
• X15H60. Sastav: 60% nikla, 25% željeza, 15% kroma. Radna temperatura ne više od 1150 ^ᵒC. Talište - 1390 ^ᵒC. Sadrži više željeza što povećava magnetska svojstva legure i povećava njenu otpornost na koroziju.

Saznat ćete više o vrstama i svojstvima ovih legura iz GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 i drugih.

Kao što je već spomenuto, nichrome žica koristi se svugdje gdje su potrebni grijaći elementi. Velika otpornost i talište omogućuju upotrebu nikroma kao osnove za različite grijaće elemente, od kotlića ili sušila za kosu do peći za muffle.

Metode izračuna

Otporom

Donosimo kako izračunati duljinu nikromatske žice u smislu snage i otpora. Proračun počinje određivanjem potrebne snage. Zamislite da nam je potreban nichrome nit za malo željezo za lemljenje snage 10 W, koje će raditi iz 12V napajanja. Da bismo to učinili, imamo žicu promjera 0,12 mm.

Najjednostavniji izračun dužine nikroma u snazi ​​bez uzimanja u obzir grijanja izvodi se na sljedeći način:

Određujemo trenutnu jakost:

P = UI

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

Proračun otpornosti nikromatske žice provodi se sa Ohmov zakon:

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

Duljina žice je:

l = SR /ρ,

gdje je S površina presjeka, ρ – otpor.

Ili prema ovoj formuli:

l = (Rπd2) / 4ρ

Ali prvo morate izračunati otpornost nichrome žice s promjerom 0,12 mm. Ovisi o promjeru - što je veći, manji je otpor.

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

Isto se može uzeti iz tablice GOST 12766.1-90. 8, gdje je označena vrijednost 95,6 Ohm / m, ako je brojite, dobit ćete gotovo istu stvar:

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

Za 10-vatni grijač koji napaja 12V trebate 15,1cm.

Ako trebate izračunati broj zavoja spirale da biste je odvojili od nikromirane žice ove duljine, a zatim koristite sljedeće formule:

Dužina jednog okreta:

l₁= π (D + d / 2),

Broj zavoja:

N = L / (π (D + d / 2)),

gdje su L i d duljina i promjer žice, D je promjer štapa na kojem će se spirala namotati.

Pretpostavimo da ćemo navijati nikromatsku žicu na štap promjera 3 mm, a zatim se proračuni izvode u milimetrima:

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

No istodobno se mora uzeti u obzir može li ili takav takav presjek izdržati ovu struju ili ne. Niže su prikazane detaljne tablice za određivanje najveće dopuštene struje pri određenoj temperaturi za određene dijelove. Jednostavnim riječima - određujete koliko stupnjeva žica treba zagrijati i odaberite njezin presjek za nazivnu struju.

Također imajte na umu da ako je grijač unutar tekućine, tada se struja može povećati za 1,2-1,5 puta, a ako je u skučenom prostoru, onda obrnuto - smanjena.

Prema temperaturi

Problem gornjeg izračuna je da uzmemo u obzir otpor hladne spirale duž promjera nitrom niti i njegove duljine. Ali to ovisi o temperaturi, dok je također potrebno razmotriti pod kojim je uvjetima to moguće postići. Ako je za pjenjenje za rezanje ili za grijač takav izračun još uvijek primjenjiv, tada će za peć za muffle biti previše grub.

Dajemo primjer izračuna nichromea za peć.

Prvo odredite njegovu zapreminu, recimo 50 litara, a zatim odredite snagu, jer postoji empirijsko pravilo:

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

Onda u našem slučaju:

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

Dalje, razmotrimo trenutnu snagu i otpor:

Za 220V:

I = 5000/220 = 22,7 Ampera

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

Za 380 V kada spajate spirale sa zvijezdom, izračun će biti sljedeći.

Podijelite snagu u 3 faze:

Pf = 5/3 = 1,66 kW po fazi

Kada ga spoji zvijezda, na svaku granu se primjenjuje 220 V (fazni napon, može se razlikovati ovisno o vašoj električnoj instalaciji), a zatim i struja:

I = 1660/220 = 7,54 A

Otpornost:

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

Za vezu s trokutom izračunavamo prema linearnom naponu od 380 V:

I = 1660/380 = 4,36 A

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

Za određivanje promjera uzima se u obzir specifična površinska snaga grijača. Izračunavamo duljinu, uzimamo otpor tablice. 8. GOST 12766.1-90, ali prvo definiramo promjer.

Da biste izračunali specifičnu površinsku snagu peći pomoću formule.

Bet (ovisi o površini koja apsorbira toplinu) i (koeficijent učinkovitosti zračenja) odabrani su prema sljedećim tablicama.

Dakle, za zagrijavanje peći na 1000 stupnjeva uzmite temperaturu spirale od 1100 stupnjeva, zatim prema tablici odabira B_ef odaberite vrijednost 4,3 W / cm², a prema tablici odabira koeficijenta a - 0,2.

_dodatni= B_ef* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm² = 0,86 * 10 ^ 4 W / m²

Promjer se određuje formulom:

R_t - specifični otpor materijala grijača na određenu t određuje se prema GOST 12766.1, tablica 9 (prikazano dolje).

Za nichrome X80N20 - 1.025

R_t= p₂₀* R₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 Ohm / mm

Zatim se spojite na trofaznu mrežu prema shemi "Zvijezda":

d = 1,23 mm

Duljina se izračunava po formuli:

L = 42m

Provjerite vrijednosti:

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

Vrijednosti se razlikuju zbog visoke temperature spirale; provjera ne uzima u obzir brojne čimbenike. Stoga uzimamo za duljinu 1 spirale - 42m, tada za tri spirale trebate 126 metara nikroma 1,3 mm.

Zaključak

Dakle, možete izračunati duljinu žice za nichrome spiralu i odrediti željeni promjer po snazi, presjeku i temperaturi. Važno je uzeti u obzir:

• okolišni uvjeti;
• raspored grijaćih elemenata;
• temperatura spirale;
• temperatura na koju se površina treba zagrijati i drugi faktori.

Čak se i gornji proračun, unatoč složenosti, ne može nazvati dovoljno točnim. Budući da je proračun grijaćih elemenata kontinuirana termodinamika, mogu se navesti brojni čimbenici koji utječu na njegove rezultate, na primjer, toplinska izolacija peći i tako dalje.

U praksi se, nakon procjene spirale, dodaju ili uklanjaju, ovisno o rezultatu, ili se koriste senzori temperature i uređaji za podešavanje.

Srodni materijali:

• Kako sami napraviti indukcijski kotao
• Izračunavanje presjeka kabela po snazi ​​i struji
• Kako izračunati otpor žice