Kaip apskaičiuoti nichromo laido ilgį

Pagrindinė informacija ir nichromo prekės ženklai

Nikelis yra nikelio ir chromo lydinys, pridedant mangano, silicio, geležies, aliuminio. Šios medžiagos parametrai priklauso nuo konkretaus lydinyje esančių medžiagų santykio, tačiau vidutiniškai yra intervale:

• elektrinė varža - 1,05–1,4 omai * mm²/ m (priklausomai nuo lydinio klasės);
• temperatūros atsparumo koeficientas - (0,1–0,25) · 10⁻³ Kam⁻¹;
• darbinė temperatūra - 1100 ° C;
• lydymosi temperatūra - 1400 ° C;

Lentelėse varža dažnai nurodoma μOhm * m (arba 10 mm)^-6 Ohm * m) - skaitinės vertės yra vienodos, matmenų skirtumas.

Šiuo metu yra du labiausiai paplitę nichromo vielos prekės ženklai:

• X20H80. Jį sudaro 74% nikelio ir 23% chromo, taip pat 1% geležies, silicio ir mangano. Šios markės laidininkai gali būti naudojami temperatūroje iki 1250 ^ᵒC, lydymosi temperatūra - 1400 ^ᵒC. Jis taip pat turi didelę elektrinę varžą. Lydinys naudojamas šildymo prietaisų elementams gaminti. Savitasis pasipriešinimas yra 1,03–1,18 μOhm · m;
• X15H60. Sudėtis: 60% nikelio, 25% geležies, 15% chromo. Darbinė temperatūra ne didesnė kaip 1150 ^ᵒC. Lydymosi temperatūra - 1390 ^ᵒC. Jame yra daugiau geležies, kuri padidina lydinio magnetines savybes ir padidina jo atsparumą korozijai.

Sužinosite daugiau apie šių lydinių klases ir savybes iš GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 ir kitų.

Kaip jau minėta, nichromo viela naudojama visur, kur reikalingi kaitinimo elementai. Didelis atsparumas ir lydymosi temperatūra leidžia naudoti nichromą kaip pagrindą įvairiems kaitinimo elementams, nuo virdulio ar plaukų džiovintuvo iki mufelinės krosnies.

Skaičiavimo metodai

Pagal pasipriešinimą

Išsiaiškinkime, kaip apskaičiuoti nichromo laido ilgį atsižvelgiant į galią ir varžą. Skaičiavimas prasideda nustatant reikiamą galią. Įsivaizduokite, kad mums reikia nichromo sriegio mažam 10 vatų galingumo lituokliui, kuris veiks iš 12 V maitinimo šaltinio. Norėdami tai padaryti, mes turime laidą, kurio skersmuo yra 0,12 mm.

Paprasčiausias nichromo ilgio galios apskaičiavimas neatsižvelgiant į kaitinimą atliekamas taip:

Mes nustatome srovės stiprį:

P = UI

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

Nichromo laido varžos apskaičiavimas atliekamas: Ohmo įstatymas:

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

Laido ilgis yra:

l = SR /ρ,

kur S yra skerspjūvio plotas, ρ – atsparumas.

Arba pagal šią formulę:

l = (Rπd2) / 4ρ

Bet pirmiausia turite apskaičiuoti 0,12 mm skersmens nichromo laido varžą. Tai priklauso nuo skersmens - kuo jis didesnis, tuo mažesnis pasipriešinimas.

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

Tą patį galima paimti iš GOST 12766.1-90 lentelės. 8, kur nurodyta 95,6 omo / m vertė, jei ją suskaičiuojate, gaunamas beveik tas pats:

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

10 vatų šildytuvui, kurį maitina 12 V, reikia 15,1 cm.

Jei jums reikia apskaičiuoti spiralės apsisukimų skaičių, kad galėtumėte susukti iš tokio ilgio nichromo vielos, naudokite šias formules:

Vieno posūkio ilgis:

l₁= π (D + d / 2),

Posūkių skaičius:

N = L / (π (D + d / 2)),

kur L ir d yra vielos ilgis ir skersmuo, D yra strypo, ant kurio bus suvyniota spiralė, skersmuo.

Tarkime, kad mes apvijosime nichromo vielą ant 3 mm skersmens strypo, tada skaičiavimai bus atliekami milimetrais:

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

Bet tuo pačiu metu reikia atsižvelgti į tai, ar tokio skerspjūvio nichromas gali atlaikyti šią srovę, ar ne. Žemiau pateiktos išsamios lentelės, kaip nustatyti maksimalią leistiną srovę tam tikroje temperatūroje tam tikriems skyriams. Paprastais žodžiais - jūs nustatote, kiek laipsnių laidas turėtų įkaisti, ir pasirinkite jo skerspjūvį vardinei srovei.

Taip pat atkreipkite dėmesį, kad jei šildytuvas yra skysčio viduje, tada srovę galima padidinti 1,2–1,5 karto, o jei uždaroje erdvėje, tada atvirkščiai - sumažinti.

Pagal temperatūrą

Aukščiau pateikto skaičiavimo problema yra ta, kad mes atsižvelgiame į šaltos spiralės pasipriešinimą išilgai nichromo sriegio skersmens ir jo ilgio. Bet tai priklauso nuo temperatūros, tuo pat metu būtina apsvarstyti, kokiomis sąlygomis tai bus įmanoma pasiekti. Jei pjaustant putas ar šildytuvą toks skaičiavimas vis dar galioja, tada mufelinei krosniai jis bus per šiurkštus.

Pateikiame nichromo krosnies skaičiavimo pavyzdį.

Pirmiausia nustatykite jo tūrį, tarkime, 50 litrų, tada nustatykite galią, nes tam yra empirinė taisyklė:

• iki 50 litrų - 100W / l;
• 100–500 litrų - 50–70 W / l.

Tada mūsų atveju:

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

Toliau mes atsižvelgsime į esamą jėgą ir atsparumą:

220 V:

I = 5000/220 = 22,7 amperų

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

Kai 380 V jungiate spiralę su žvaigžde, skaičiavimas bus toks.

Padalinkite galią į 3 fazes:

Pf = 5/3 = 1,66 kW vienai fazei

Prijungus žvaigždute, kiekvienai atšakai įdedama 220 V (fazinė įtampa, ji gali skirtis priklausomai nuo jūsų elektros instaliacijos), tada srovė:

I = 1660/220 = 7,54 A

Pasipriešinimas

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

Trikampio jungčiai apskaičiuoti pagal tiesinę 380 V įtampą:

I = 1660/380 = 4,36 A

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

Norint nustatyti skersmenį, atsižvelgiama į savitą šildytuvo paviršiaus galią. Mes apskaičiuojame ilgį, paimame varžą iš lentelės. 8. GOST 12766.1-90, bet pirmiausia mes apibrėžiame skersmenį.

Apskaičiuoti specifinę krosnies paviršiaus galią naudojant formulę.

Statymas (priklauso nuo šilumą sugeriančio paviršiaus) ir (radiacijos efektyvumo koeficientas) parenkami pagal šias lenteles.

Taigi, norint kaitinti krosnį iki 1000 laipsnių, paimkite spiralės temperatūrą 1100 laipsnių, tada pagal atrankos lentelę B_ef pasirinkite reikšmę 4,3 W / cm², o pagal koeficiento a atrankos lentelę - 0,2.

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

Skersmuo nustatomas pagal formulę:

p_t - savitasis šildytuvo medžiagos atsparumas tam tikru t yra nustatytas pagal GOST 12766.1 9 lentelę (parodyta žemiau).

Dėl nichromo X80N20 - 1 025

p_t= p₂₀* p₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 omai / mm

Tada prisijungti prie trifazio tinklo pagal „Žvaigždutės“ schemą:

d = 1,23 mm

Ilgis apskaičiuojamas pagal formulę:

L = 42m

Patikrinkite vertes:

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

Vertės skiriasi dėl aukštos spiralės temperatūros, tikrinant neatsižvelgiama į daugelį veiksnių. Todėl imame 1 spiralės ilgį - 42 m, tada trims spiralėms reikia 126 metrų 1,3 mm nichromo.

Išvada

Taigi, jūs galite apskaičiuoti nichromo spiralės laido ilgį ir nustatyti norimą skersmenį pagal galią, skerspjūvį ir temperatūrą. Svarbu atsižvelgti į:

• aplinkos sąlygos;
• kaitinimo elementų vieta;
• spiralės temperatūra;
• temperatūra, iki kurios paviršius turėtų būti šildomas, ir kiti veiksniai.

Net ir aukščiau pateiktas skaičiavimas, nepaisant jo sudėtingumo, negali būti vadinamas pakankamai tiksliu. Kadangi šildymo elementų skaičiavimas yra nenutrūkstama termodinamika, ir galima paminėti daugybę veiksnių, turinčių įtakos jo rezultatams, pavyzdžiui, krosnies šilumos izoliacija ir pan.

Praktiškai įvertinę spiralę, priklausomai nuo rezultato, jie pridedami arba pašalinami arba, norint jį sureguliuoti, naudojami temperatūros jutikliai ir įtaisai.

Susijusios medžiagos:

• Kaip patiems pasigaminti indukcinį katilą
• Kabelio skerspjūvio apskaičiavimas pagal galią ir srovę
• Kaip apskaičiuoti laido varžą