Ako vypočítať dĺžku nichrom drôtu

Základné informácie a značky nichrome

Nikel je zliatina niklu a chrómu s prídavkom mangánu, kremíka, železa, hliníka. Parametre tohto materiálu závisia od špecifického pomeru látok v zliatine, ale v priemere ležia v rozmedzí:

• elektrický odpor - 1,05-1,4 Ohm * mm²/ m (v závislosti od stupňa zliatiny);
• teplotný koeficient odporu - (0,1-0,25) · 10⁻³ TO⁻¹;
• prevádzková teplota - 1100 ° C;
• teplota topenia - 1400 ° C;

V tabuľkách je odpor uvádzaný často v μOhm * m (alebo 10^-6 Ohm * m) - číselné hodnoty sú rovnaké, rozdiel v rozmeroch.

V súčasnosti existujú dve z najbežnejších značiek nichrom drôtu:

• X20H80. Skladá sa zo 74% niklu a 23% chrómu, ako aj z 1% železa, kremíka a mangánu. Vodiče tejto značky sa môžu používať pri teplotách do 1250 ^ᵒC, teplota topenia - 1400 ° C ^ᵒMá tiež vysoký elektrický odpor. Zliatina sa používa na výrobu prvkov vykurovacích zariadení. Merný odpor je 1,03 až 1,18 μOhm.m;
• X15H60. Zloženie: 60% niklu, 25% železa, 15% chrómu. Prevádzková teplota nie viac ako 1150 ^ᵒC. Teplota topenia - 1390 ° C ^ᵒObsahuje viac železa, čo zvyšuje magnetické vlastnosti zliatiny a zvyšuje jej odolnosť proti korózii.

Dozviete sa viac o stupňoch a vlastnostiach týchto zliatin od spoločností GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 a ďalších.

Ako už bolo uvedené, nichrom drôt sa používa všade tam, kde sú potrebné vykurovacie telesá. Vysoká odolnosť a teplota topenia umožňujú použitie nichrómu ako základu pre rôzne vykurovacie telesá, od varnej kanvice alebo fénu až po muflovú pec.

Metódy výpočtu

Odporom

Poďme zistiť, ako vypočítať dĺžku nichrom drôtu z hľadiska sily a odporu. Výpočet začína určením požadovaného výkonu. Predstavte si, že potrebujeme nichromické vlákno pre malú spájkovačku s výkonom 10 wattov, ktoré bude fungovať z 12V zdroja energie. Na tento účel máme drôt s priemerom 0,12 mm.

Najjednoduchší výpočet dĺžky nichrómu pri zohľadnení zahrievania sa vykonáva takto:

Definujte aktuálnu silu:

P = UI

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

Výpočet odporu nichrómového drôtu sa vykonáva pomocou Ohmov zákon:

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

Dĺžka drôtu je:

l = SR /ρ,

kde S je plocha prierezu, ρ – odporu.

Alebo podľa tohto vzorca:

l = (Rdd2) / 4ρ

Najprv však musíte vypočítať odpor pre nichrómový drôt s priemerom 0,12 mm. Závisí to od priemeru - čím väčší je, tým menší odpor.

L = (14,5 * 3,14 * 0,122) / 4 x 1,1 = 0,149 m = 14,9 cm

To isté možno vziať z tabuľky GOST 12766.1-90. 8, kde je uvedená hodnota 95,6 Ohm / m, ak ju spočítate, dostanete takmer to isté:

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

Pre 10-wattový ohrievač, ktorý je napájaný 12V, potrebujete 15,1 cm.

Ak potrebujete vypočítať počet závitov špirály, aby ste ju prekrútili z nichrómového drôtu tejto dĺžky, použite nasledujúce vzorce:

Dĺžka jednej zákruty:

l₁= π (D + d / 2),

Počet otočení:

N = L / (π (D + d / 2)),

kde L a d sú dĺžka a priemer drôtu, D je priemer tyče, na ktorú bude špirála navinutá.

Predpokladajme, že budeme navíjať nichromový drôt na tyč s priemerom 3 mm, potom sa výpočty vykonávajú v milimetroch:

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

Zároveň však treba vziať do úvahy, či nichróm takéhoto prierezu vydrží tento prúd. Podrobné tabuľky na určenie maximálneho povoleného prúdu pri určitej teplote pre konkrétne oddiely sú uvedené nižšie. Jednoducho povedané - určíte, o koľko stupňov by sa vodič mal zahriať, a vyberte jeho prierez pre menovitý prúd.

Tiež si všimnite, že ak je ohrievač vo vnútri kvapaliny, potom je možné zvýšiť prúd 1,2 - 1,5 krát, a ak je v obmedzenom priestore, potom naopak - znížiť.

Podľa teploty

Problém vyššie uvedeného výpočtu je v tom, že uvažujeme odpor studenej špirály pozdĺž priemeru nichromového vlákna a jeho dĺžky. Závisí to však od teploty a zároveň je potrebné zvážiť, za akých podmienok bude možné ho dosiahnuť. Ak je tento výpočet stále použiteľný pre rezanie peny alebo pre ohrievač, bude príliš hrubý pre muflovú pec.

Uvádzame príklad nichromových výpočtov pre pec.

Najprv stanovte jeho objem, povedzme 50 litrov, potom určete silu, pretože existuje empirické pravidlo:

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

Potom v našom prípade:

P = p_zam* V = 50 x 100 = 5 kW.

Ďalej zvažujeme súčasnú silu a odpor:

Pre 220 V:

I = 5000/220 = 22,7 ampérov

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

Pri 380 V pri spájaní špirál s hviezdou bude výpočet nasledujúci.

Rozdeľte výkon na 3 fázy:

Pf = 5/3 = 1,66 kW na fázu

Pri zapojení hviezdou sa na každú vetvu pripája 220 V (fázové napätie sa môže líšiť v závislosti od vašej elektrickej inštalácie), potom prúd:

I = 1660/220 = 7,54 A

resistance:

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

Pre pripojenie trojuholníka počítame podľa lineárneho napätia 380V:

I = 1660/380 = 4,36 A

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

Na určenie priemeru sa berie do úvahy špecifický povrchový výkon ohrievača. Vypočítame dĺžku, z tabuľky vyberieme odpor. 8. GOST 12766.1-90, ale najskôr definujeme priemer.

Na výpočet špecifického povrchového výkonu pece pomocou vzorca.

Bet (závisí od povrchu absorbujúceho teplo) a (koeficient účinnosti žiarenia) sa vyberajú podľa nasledujúcich tabuliek.

Takže na zahriatie pece na 1000 stupňov, vezmite teplotu špirály 1100 stupňov, potom podľa tabuľky výberu B_ef zvoľte hodnotu 4,3 W / cm²a podľa tabuľky výberu koeficientu a - 0.2.

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

Priemer je určený vzorcom:

R_T - špecifický odpor materiálu ohrievača pri danom t sa stanoví podľa GOST 12766.1, tabuľka 9 (zobrazené nižšie).

Pre nichrom X80N20 - 1 025

R_T= p₂₀* R₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 106 ^ Ohm / mm

Potom sa pripojte k trojfázovej sieti podľa schémy „Star“:

d = 1,23 mm

Dĺžka sa vypočíta podľa vzorca:

L = 42 m

Skontrolujte hodnoty:

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

Hodnoty sa líšia v dôsledku vysokej teploty špirály, pri kontrole sa nezohľadňuje množstvo faktorov. Preto berieme dĺžku 1 špirály - 42 m, potom pre tri špirály potrebujete 126 metrov s 1,3 mm nichrom.

záver

Takto môžete vypočítať dĺžku drôtu pre nichrómovú špirálu a určiť požadovaný priemer pomocou sily, prierezu a teploty. Je dôležité zvážiť:

• podmienky životného prostredia;
• usporiadanie vykurovacích telies;
• teplota špirály;
• teplota, na ktorú by mal byť povrch zahrievaný, a ďalšie faktory.

Ani uvedený výpočet, napriek jeho zložitosti, nemožno označiť ako dostatočne presný. Pretože výpočet vykurovacích telies je kontinuálna termodynamika a je možné citovať množstvo faktorov, ktoré môžu ovplyvniť jeho výsledky, napríklad tepelná izolácia pece atď.

V praxi po vyhodnotení špirál pridávajú alebo odoberajú, v závislosti od výsledku, alebo na ich nastavenie používajú snímače teploty a zariadenia.

Súvisiace materiály:

• Ako vyrobiť indukčný kotol sami
• Výpočet prierezu kábla podľa výkonu a prúdu
• Ako vypočítať odpor vodiča