Дуже часто за бажання зробити або відремонтувати нагрівачелектропечі своїми руками у людини виникає багато запитань. Наприклад, якого діаметра взяти дріт, яка має бути її довжина або яку потужність можна отримати, використовуючи дріт або стрічку із заданими параметрами і т.д. При правильному підході до вирішення цього питання необхідно враховувати досить багато параметрів, наприклад силу струму, що проходить через нагрівач, робоча температура, тип електричної мережі та інші.

У цій статті наводяться довідкові дані про матеріали, найбільш поширені при виготовленні нагрівачів. електричних печей, а також методика та приклади їх розрахунку (розрахунки нагрівачів електричних печей).

Нагрівачі. Матеріали для виготовлення нагрівачів

Безпосередньо нагрівач– один із найважливіших елементів печі, саме він здійснює нагрівання, має найбільшу температуру та визначає працездатність нагрівальної установки в цілому. Тому нагрівачі повинні відповідати низці вимог, які наведені нижче.

Вимоги до нагрівачів

Основні вимоги до нагрівачів (матеріалів нагрівачів):

• Нагрівачі повинні мати достатню жаростійкість (окалиностійкість) і жароміцність. Жароміцність - механічна міцність при високих температурах. Жаростійкість - опір металів і сплавів газової корозії при високих температурах (докладніше властивості жаростійкості і жаростійкості описані на сторінці).
• Нагрівачв електропечі повинен бути зроблений з матеріалу, що має високий питомий електричний опір. Говорячи простою мовою, ніж вище електричний опірматеріалу, тим більше він нагрівається. Отже, якщо взяти матеріал із меншим опором, то буде потрібно нагрівач більшої довжини та з меншою площею поперечного перерізу. Не завжди печі може бути розміщений досить довгий нагрівач. Також варто враховувати, що, чим більше діаметр дроту, з якого виготовлений нагрівач, тим довше термінйого служби . Прикладами матеріалів, що володіють високим електричним опором, є хромонікелевий сплав, залізохромоалюмінієвий сплав, які відносяться до прецизійних сплавів з високим електричним опором.
• Малий температурний коефіцієнтопору є істотним чинником під час виборів матеріалу для нагрівача. Це означає, що при зміні температури електричний опір матеріалу нагрівачазмінюється не сильно. Якщо температурний коефіцієнт опір великий, для включення печі в холодному стані доводиться використовувати трансформатори, що дають в початковий момент знижену напругу.
• Фізичні властивості матеріалів нагрівачів повинні бути незмінними. Деякі матеріали, наприклад карборунд, який є неметалевим нагрівачем, з часом можуть змінювати свої фізичні властивості, зокрема, електричний опір, що ускладнює умови їх експлуатації. Для стабілізації електричного опору використовують трансформатори з великою кількістю щаблів та діапазоном напруг.
• Металеві матеріалиповинні мати хороші технологічні властивості, а саме: пластичність і зварюваність, - щоб з них можна було виготовити дріт, стрічкуа зі стрічки - складні за конфігурацією нагрівальні елементи. Також нагрівачіможуть бути виготовлені з неметалів. Неметалічні нагрівачі пресуються або формуються, перетворюючись на готовий виріб.

Матеріали для виготовлення нагрівачів

Найбільш підходящими та найбільш використовуваними у виробництві нагрівачів для електропечей є прецизійні сплави з високим електричним опором. До них відносяться сплави на основі хрому та нікелю ( хромонікелеві), заліза, хрому та алюмінію ( залізохромоалюмінієві). Марки та властивості даних сплавів розглянуті в «Сплави прецизійні. Марки». Представниками хромонікелевих сплавів є марок Х20Н80, Х20Н80-Н (950-1200°С), Х15Н60, Х15Н60-Н (900-1125°С), залізохромоалюмінієвих – марок Х23Ю5Т (950-150 ), Х23Ю5 (950-1200 ° С), Х15Ю5 (750-1000 ° С). Також існують залізохромонікелеві сплави – Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.

Перераховані вище сплави мають добрими властивостямижароміцності та жаростійкості, тому вони можуть працювати при високих температурах. Гарну жаростійкістьзабезпечує захисна плівка з окису хрому, який утворюється на поверхні матеріалу. Температура плавлення плівки вище температури плавлення безпосередньо сплаву, вона не розтріскується при нагріванні та охолодженні.

Наведемо порівняльну характеристикуніхрому та фехралі.
Переваги ніхрому:

• гарні механічні властивостіяк за низьких, і при високих температурах;
• сплав крипостійкий;
• має хороші технологічні властивості – пластичність та зварюваність;
• добре обробляється;
• не старіє, немагнітний.

Недоліки ніхрому:

• висока вартість нікелю – одного з основних компонентів сплаву;
• нижчі робочі температури порівняно з фехраллю.

Переваги фехралі:

• більш дешевий метал проти ніхромом, т.к. не містить;
• володіє кращою в порівнянні з ніхромом жаростійкістю, наприклад, фехраль Х23Ю5Т може працювати при температурі до 1400 ° С (1400 ° С - максимальна робоча температура для нагрівача з дроту Ø 6,0 мм і більше; Ø 3,0 - 1350 ° С; Ø 1,0 - 1225 ° С; Ø 0,2 - 950 ° С).

Недоліки фехралі:

• тендітний і неміцний сплав, дані негативні властивості особливо сильно виявляються після перебування сплаву при температурі понад 1000 °С;
• т.к. фехраль має у своєму складі залізо, то даний сплав є магнітним і може іржавіти у вологій атмосфері за нормальної температури;
• має низький опір повзучості;
• взаємодіє з шамотною футеровкою та оксидами заліза;
• під час експлуатації нагрівачі із фехралі суттєво подовжуються.

Також порівняння сплавів фехральі ніхромпроводиться у статті.

У останнім часомрозроблено сплави типу Х15Н60Ю3 та Х27Н70ЮЗ, тобто. з додаванням 3% алюмінію, що значно покращило жаростійкість сплавів, а наявність нікелю практично виключило недоліки, що є у залізохромоалюмінієвих сплавів. Сплави Х15Н60ЮЗ, Х27Н60ЮЗ не взаємодіють з шамотом і окислами заліза, досить добре обробляються, механічно міцні, некрихкі. Максимальна робоча температура сплаву Х15Н60ПЗ становить 1200 °С.

Крім перерахованих вище сплавів на основі нікелю, хрому, заліза, алюмінію для виготовлення нагрівачів застосовують інші матеріали: тугоплавкі метали, а також неметали.

Серед неметалів виготовлення нагрівачів використовують карборунд, дисиліцид молібдену, вугілля, графіт. Нагрівачі з карборунду та дисіліциду молібдену використовують у високотемпературних печах. У печах із захисною атмосферою застосовують вугільні та графітові нагрівачі.

Серед тугоплавких матеріалів як нагрівачі можуть використовуватися , , тантал і ніобій. У високотемпературних вакуумних печах та печах із захисною атмосферою застосовуються нагрівачі з молібденуі вольфраму. Молібденові нагрівачі можуть працювати до температури 1700 ° С у вакуумі та до 2200 ° С – у захисній атмосфері. Така різниця температур обумовлена ​​випаровуванням молібдену при температурах вище 1700 ° С у вакуумі. Вольфрамові нагрівачі можуть працювати до 3000 °С. В особливих випадках застосовують нагрівачі з танталу та ніобію.

Розрахунок нагрівачів електричних печей

Зазвичай як вихідні дані для виступають потужність, яку повинні забезпечувати нагрівачі, максимальна температура, яка потрібна для здійснення відповідного технологічного процесу(відпустки, загартування, спікання тощо) та розміри робочого простору електричної печі. Якщо потужність печі не задана, її можна визначити за емпіричним правилом. У ході розрахунку нагрівачів потрібно отримати діаметр і довжину (для дроту) або площу перерізу та довжину (для стрічки), які необхідні для виготовлення нагрівачів.

Також необхідно визначити матеріал, з якого слід робити нагрівачі(Цей пункт у статті не розглядається). У цій статті як матеріал для нагрівачів розглядається хромонікелевий прецизійний сплав з високим електричним опором, який є одним з найпопулярніших при виготовленні нагрівальних елементів.

Визначення діаметра та довжини нагрівача (ніхромового дроту) для заданої потужності печі (простий розрахунок)

Мабуть, найбільш простим варіантом розрахунку нагрівачівз ніхрому є вибір діаметра і довжини при заданій потужності нагрівача, що живить напруги мережі, а також температури, яку матиме нагрівач. Незважаючи на простоту розрахунку, у ньому є одна особливість, на яку ми звернемо увагу нижче.

Приклад розрахунку діаметра та довжини нагрівального елемента

Вихідні дані:
Пристрій потужністю P = 800 Вт; напруга мережі U = 220; температура нагрівача 800 °C. Як нагрівальний елемент використовується ніхромовий дріт Х20Н80.

1. Спочатку необхідно визначити силу струму, яка проходитиме через нагрівальний елемент:
I = P/U = 800/220 = 3,63 А.

2. Тепер потрібно знайти опір нагрівача:
R = U/I = 220/3,63 = 61 Ом;

3. Виходячи із значення отриманої в п. 1 сили струму, що проходить через ніхромовий нагрівачпотрібно вибрати діаметр дроту. І цей момент є важливим. Якщо, наприклад, при силі струму 6 А використовувати ніхромовий дріт діаметром 0,4 мм, то він згорить. Тому розрахувавши силу струму, необхідно вибрати з таблиці відповідне значення діаметра дроту. У нашому випадку для сили струму 3,63 А та температури нагрівача 800 °C вибираємо ніхромовий дріт з діаметром d = 0,35 мм та площею поперечного перерізу S = 0,096 мм2.

Загальне правило вибору діаметра дротуможна сформулювати наступним чином: необхідно вибрати дріт, у якого допустима сила струму не менша, ніж розрахункова сила струму, що проходить через нагрівач. З метою економії матеріалу нагрівача слід вибирати дріт із найближчою більшою (ніж розрахункова) допустимою силою струму..

Таблиця 1

Допустима сила струму, що проходить через нагрівач з ніхромового дроту, відповідає певним температурам нагрівання дроту, підвішеного горизонтально в спокійному повітрі. нормальної температури

Діаметр, мм	Площа поперечного перерізу ніхромового дроту, мм 2	Температура нагрівання ніхромового дроту, °C
		200	400	600	700	800	900	1000
		Максимальна допустима сила струму, А
5	19,6	52	83	105	124	146	173	206
4	12,6	37,0	60,0	80,0	93,0	110,0	129,0	151,0
3	7,07	22,3	37,5	54,5	64,0	77,0	88,0	102,0
2,5	4,91	16,6	27,5	40,0	46,6	57,5	66,5	73,0
2	3,14	11,7	19,6	28,7	33,8	39,5	47,0	51,0
1,8	2,54	10,0	16,9	24,9	29,0	33,1	39,0	43,2
1,6	2,01	8,6	14,4	21,0	24,5	28,0	32,9	36,0
1,5	1,77	7,9	13,2	19,2	22,4	25,7	30,0	33,0
1,4	1,54	7,25	12,0	17,4	20,0	23,3	27,0	30,0
1,3	1,33	6,6	10,9	15,6	17,8	21,0	24,4	27,0
1,2	1,13	6,0	9,8	14,0	15,8	18,7	21,6	24,3
1,1	0,95	5,4	8,7	12,4	13,9	16,5	19,1	21,5
1,0	0,785	4,85	7,7	10,8	12,1	14,3	16,8	19,2
0,9	0,636	4,25	6,7	9,35	10,45	12,3	14,5	16,5
0,8	0,503	3,7	5,7	8,15	9,15	10,8	12,3	14,0
0,75	0,442	3,4	5,3	7,55	8,4	9,95	11,25	12,85
0,7	0,385	3,1	4,8	6,95	7,8	9,1	10,3	11,8
0,65	0,342	2,82	4,4	6,3	7,15	8,25	9,3	10,75
0,6	0,283	2,52	4	5,7	6,5	7,5	8,5	9,7
0,55	0,238	2,25	3,55	5,1	5,8	6,75	7,6	8,7
0,5	0,196	2	3,15	4,5	5,2	5,9	6,75	7,7
0,45	0,159	1,74	2,75	3,9	4,45	5,2	5,85	6,75
0,4	0,126	1,5	2,34	3,3	3,85	4,4	5,0	5,7
0,35	0,096	1,27	1,95	2,76	3,3	3,75	4,15	4,75
0,3	0,085	1,05	1,63	2,27	2,7	3,05	3,4	3,85
0,25	0,049	0,84	1,33	1,83	2,15	2,4	2,7	3,1
0,2	0,0314	0,65	1,03	1,4	1,65	1,82	2,0	2,3
0,15	0,0177	0,46	0,74	0,99	1,15	1,28	1,4	1,62
0,1	0,00785	0,1	0,47	0,63	0,72	0,8	0,9	1,0

Примітка :

• якщо нагрівачі знаходяться всередині рідини, що нагрівається, то навантаження (допустиму силу струму) можна збільшити в 1,1 - 1,5 рази;
• при закритому розташуванні нагрівачів (наприклад, у камерних електропечах) необхідно зменшити навантаження в 1,2 - 1,5 рази (менший коефіцієнт береться для товстішого дроту, більший - для тонкого).

4. Далі визначимо довжину ніхромового дроту.
R = ρ · l / S ,
де R - електричний опір провідника (нагрівача) [Ом], ρ - питомий електричний опір матеріалу нагрівача [Ом · мм 2/м], l - Довжина провідника (нагрівача) [мм], S - Площа поперечного перерізу провідника (нагрівача) [мм 2].

Таким чином, отримаємо довжину нагрівача:
l = R · S / ρ = 61 · 0,096/1,11 = 5,3 м.

У даному прикладіяк нагрівач використовується ніхромовий дріт Ø 0,35 мм. Відповідно до "Дрот із прецизійних сплавів з високим електричним опором. Технічні умови" номінальне значення питомого електричного опору ніхромового дроту марки Х20Н80 становить 1,1 Ом · мм 2 / м ( ρ = 1,1 Ом · мм 2/м), див. табл. 2.

Підсумком розрахунків є необхідна довжина ніхромового дроту, що становить 5,3 м, діаметр – 0,35 мм.

Таблиця 2

Визначення діаметра та довжини нагрівача (ніхромового дроту) для заданої печі (докладний розрахунок)

Розрахунок, поданий у цьому пункті, є складнішим, ніж вище. Тут ми зважимо на додаткові параметри нагрівачів, спробуємо розібратися з варіантами підключення нагрівачів до мережі трифазного струму. Розрахунок нагрівача будемо проводити на прикладі електричної печі. Нехай вихідними є внутрішні розміри печі.

1. Перше, що потрібно зробити - порахувати об'єм камери всередині печі. В даному випадку візьмемо h = 490 мм, d = 350 мм та l = 350 мм (висота, ширина та глибина відповідно). Таким чином, отримуємо обсяг V = h · d · l = 490 · 350 · 350 = 60 · 10 6 мм 3 = 60 л (міра об'єму).

2. Далі необхідно визначити потужність, яку має видавати піч. Потужність вимірюється у Ваттах (Вт) і визначається за емпіричному правилу: для електричної печі об'ємом 10 - 50 літрів питома потужність становить 100 Вт/л (Ват на літр об'єму), об'ємом 100 - 500 літрів - 50 - 70 Вт/л. Візьмемо для розглянутої печі питому потужність 100 Вт/л. Таким чином, потужність нагрівача електричної печі повинна становити P = 100 · 60 = 6000 Вт = 6 кВт.

При потужності 5-10 кВт нагрівачівиготовляють, як правило, однофазними. За великих потужностей для рівномірного завантаження мережі нагрівачі роблять трифазними.

3. Потім потрібно знайти силу струму, що проходить через нагрівач I = P/U , де P - Потужність нагрівача, U - напруга на нагрівачі (між його кінцями), та опір нагрівача R = U/I .

Тут може бути два варіанти підключення до електричної мережі:

• до побутової мережі однофазного струму - тоді U = 220;
• до промислової мережі трифазного струму - U = 220 В (між нульовим проводом та фазою) або U = 380 (між двома будь-якими фазами).

Далі розрахунок буде проведено окремо для однофазного та трифазного підключення.

I = P/U = 6000 / 220 = 27,3 А - струм, що проходить через нагрівач.
Потім необхідно визначити опір нагрівача печі.
R = U/I = 220/27,3 = 8,06 Ом.

Малюнок 1 Дріт дротяний нагрівач в мережі однофазного струму

Шукані значення діаметра дроту та його довжини будуть визначені у п. 5 даного параграфа.

При цьому типі підключення навантаження розподіляється поступово три фази, тобто. по 6/3 = 2 кВт на фазу. Таким чином, нам потрібні 3 нагрівачі. Далі необхідно вибрати спосіб підключення безпосередньо нагрівачів (навантаження). Способів може бути 2: "ЗІРКА" або "ТРИКУТНИК".

Варто зауважити, що в цій статті формули для розрахунку сили струму ( I ) та опору ( R ) для трифазної мережі записані над класичному вигляді. Це зроблено для того, щоб не ускладнювати виклад матеріалу з розрахунку нагрівачів електротехнічними термінами та визначеннями (наприклад, не згадуються фазні та лінійні напруги та струми та співвідношення між ними). З класичним підходом та формулами розрахунку трифазних ланцюгів можна ознайомитись у спеціалізованій літературі. У цій статті деякі математичні перетворення, проведені над класичними формулами, приховані від читача, і на кінцевий результат це не впливає.

При підключенні типу “ЗІРКА”нагрівач підключається між фазою та нулем (див. рис. 2). Відповідно, напруга на кінцях нагрівача буде U = 220 ст.
I = P/U = 2000/220 = 9,10 А.
R = U/I = 220/9,10 = 24,2 Ом.

Рисунок 2 Дротовий нагрівач у мережі трифазного струму. Підключення за схемою "ЗІРКА"

При підключенні типу “ТРИКУТНИК”нагрівач підключається між двома фазами (див. рис. 3). Відповідно, напруга на кінцях нагрівача буде U = 380 ст.
Струм, що проходить через нагрівач -
I = P/U = 2000/380 = 5,26 А.
Опір одного нагрівача -
R = U/I = 380/5,26 = 72,2 Ом.

Рисунок 3 Дротовий нагрівач у мережі трифазного струму. Підключення за схемою "ТРИКУТНИК"

4. Після визначення опору нагрівача за відповідного підключення до електричної мережі необхідно підібрати діаметр та довжину дроту.

При визначенні наведених вище параметрів необхідно аналізувати питому поверхневу потужність нагрівача, тобто. потужність, що виділяється із одиниці площі. Поверхнева потужність нагрівача залежить від температури нагрівається і від конструктивного виконання нагрівачів.

приклад
З попередніх пунктів розрахунку (див. п. 3 цього параграфу) нам відомий опір нагрівача. Для 60-літрової печі при однофазному підключенні воно становить R = 8,06 Ом. Як приклад візьмемо діаметром 1 мм. Тоді, щоб одержати необхідний опір, необхідно l = R/ρ = 8,06/1,4 = 5,7 м ніхромового дроту, де ρ - номінальне значення електричного опору 1 м дроту по [Ом/м]. Маса даного відрізка дроту з ніхрому складе m = l · μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 кг = 40 г, де μ - Маса 1 м дроту. Тепер необхідно визначити площу поверхні відрізка дроту завдовжки 5,7 м-коду. S = l · π · d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 см 2 де l - Довжина дроту [см], d - Діаметр дроту [см]. Таким чином, із площі 179 см 2 має виділятися 6 кВт. Вирішуючи просту пропорцію, отримуємо, що з 1 см 2 виділяється потужність β = P / S = 6000/179 = 33,5 Вт, де β - Поверхнева потужність нагрівача.

Отримана поверхнева потужність надто велика. Нагрівачрозплавиться, якщо нагріти його до температури, яка б забезпечила отримане значення поверхневої потужності. Ця температура буде вищою за температуру плавлення матеріалу нагрівача.

Наведений приклад є демонстрацією неправильного вибору діаметра дроту, яка використовуватиметься для виготовлення нагрівача. У п. 5 цього параграфа буде наведено приклад з правильним підборомдіаметра.

Для кожного матеріалу, залежно від необхідної температури нагріву, визначено допустиме значення поверхневої потужності. Воно може визначатися за допомогою спеціальних таблиць чи графіків. У цих розрахунках використовуються таблиці.

Для високотемпературних печей(При температурі більше 700 - 800 ° С) допустима поверхнева потужність, Вт/м 2 , дорівнює β доп = β еф · α , де β еф - Поверхнева потужність нагрівачів в залежності від температури теплосприймаючого середовища [Вт / м 2], α - Коефіцієнт ефективності випромінювання. β еф вибирається за таблицею 3, α - за таблицею 4.

Якщо піч низькотемпературна(температура менше 200 - 300 ° С), то допустиму поверхневу потужність можна вважати рівною (4 - 6) · 104 Вт/м 2 .

Таблиця 3

Ефективна питома поверхнева потужність нагрівачів залежно від температури теплосприймаючого середовища

Температура теплосприймаючої поверхні, °С	β еф, Вт/см 2 при температурі нагрівача, °С
	800	850	900	950	1000	1050	1100	1150	1200	1250	1300	1350
100	6,1	7,3	8,7	10,3	12,5	14,15	16,4	19,0	21,8	24,9	28,4	36,3
200	5,9	7,15	8,55	10,15	12,0	14,0	16,25	18,85	21,65	24,75	28,2	36,1
300	5,65	6,85	8,3	9,9	11,7	13,75	16,0	18,6	21,35	24,5	27,9	35,8
400	5,2	6,45	7,85	9,45	11,25	13,3	15,55	18,1	20,9	24,0	27,45	35,4
500	4,5	5,7	7,15	8,8	10,55	12,6	14,85	17,4	20,2	23,3	26,8	34,6
600	3,5	4,7	6,1	7,7	9,5	11,5	13,8	16,4	19,3	22,3	25,7	33,7
700	2	3,2	4,6	6,25	8,05	10,0	12,4	14,9	17,7	20,8	24,3	32,2
800	-	1,25	2,65	4,2	6,05	8,1	10,4	12,9	15,7	18,8	22,3	30,2
850	-	-	1,4	3,0	4,8	6,85	9,1	11,7	14,5	17,6	21,0	29,0
900	-	-	-	1,55	3,4	5,45	7,75	10,3	13	16,2	19,6	27,6
950	-	-	-	-	1,8	3,85	6,15	8,65	11,5	14,5	18,1	26,0
1000	-	-	-	-	-	2,05	4,3	6,85	9,7	12,75	16,25	24,2
1050	-	-	-	-	-	-	2,3	4,8	7,65	10,75	14,25	22,2
1100	-	-	-	-	-	-	-	2,55	5,35	8,5	12,0	19,8
1150	-	-	-	-	-	-	-	-	2,85	5,95	9,4	17,55
1200	-	-	-	-	-	-	-	-	-	3,15	6,55	14,55
1300	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	7,95

Таблиця 4

Дрітальні спіралі, напівзакриті в пазах футерування

Дротові спіралі на поличках у трубках

Дротяні зигзагоподібні (стрижневі) нагрівачі

Припустимо, температура нагрівача 1000 °С, і хочемо нагріти заготовку до температури 700 °С. Тоді за таблицею 3 підбираємо β еф = 8,05 Вт/см 2 α = 0,2, β доп = β еф · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 Вт/см 2 = 1,61 · 10 4 Вт/м 2 .

5. Після визначення допустимої поверхневої потужності нагрівача необхідно знайти його діаметр(для дротяних нагрівачів) або ширину та товщину(для стрічкових нагрівачів), а також довжину.

Діаметр дроту можна визначити за такою формулою: d - Діаметр дроту, [м]; P - Потужність нагрівача, [Вт]; U - Напруга на кінцях нагрівача, [В]; β доп - допустима поверхнева потужність нагрівача [Вт/м 2 ]; ρ t - питомий опірматеріалу нагрівача при заданій температурі [Ом·м].
ρ t = ρ 20 · k , де ρ 20 - питомий електричний опір матеріалу нагрівача при 20 ° С, [Ом · м] k - поправочний коефіцієнт до розрахунку зміни електричного опору залежно від температури (по ).

Довжину дроту можна визначити за такою формулою:
l - Довжина дроту, [м].

Підберемо діаметр і довжину дроту з ніхрому Х20Н80. Питомий електричний опір матеріалу нагрівача складає
ρ t = ρ 20 · k = 1,13 · 10 -6 · 1,025 = 1,15 · 10 -6 Ом · м.

Побутова мережа однофазного струму
Для 60-літрової печі, підключеної до побутової мережі однофазного струму, з попередніх етапів розрахунку відомо, що потужність печі становить P = 6000 Вт, напруга на кінцях нагрівача - U = 220 В, допустима поверхнева потужність нагрівача β доп = 1,6 · 104 Вт/м 2 . Тоді отримуємо

Отриманий розмір необхідно округлити до найближчого стандартного. Стандартні розміри для дроту з ніхрому та фехралі можна знайти в , Додаток 2, Таблиця 8. В даному випадку, найближчим великим стандартним розміромє Ø 2,8 мм. Діаметр нагрівача d = 2,8 мм.

Довжина нагрівача l = 43 м-коду.

Також іноді потрібно визначити масу необхідної кількостідроту.
m = l · μ , де m - Маса відрізка дроту, [кг]; l - Довжина дроту, [м]; μ - Питома маса (маса 1 метра дроту), [кг/м].

У нашому випадку маса нагрівача m = l · μ = 43 · 0,052 = 2,3 кг.

Даний розрахунок дає мінімальний діаметр дроту, при якому він може бути використаний як нагрівач за заданих умов.. З погляду економії матеріалу такий розрахунок є оптимальним. При цьому також може бути використаний дріт більшого діаметра, але тоді його кількість зросте.

Перевірка
Результати розрахунку можуть бути перевіренінаступним способом. Було отримано діаметр дроту 2,8 мм. Тоді потрібна нам довжина становитиме
l = R / (ρ · k) = 8,06/(0,179 · 1,025) = 43 м, де l - Довжина дроту, [м]; R - Опір нагрівача, [Ом]; ρ - номінальне значення електричного опору 1 м дроту [Ом/м]; k - поправочний коефіцієнт розрахунку зміни електричного опору залежно від температури.
Це значення збігається зі значенням, отриманим в результаті іншого розрахунку.

Тепер необхідно перевірити, чи не перевищить поверхнева потужність обраного нами нагрівача допустиму поверхневу потужність, яка була знайдена у п. 4. β = P / S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 Вт/см 2 . Отримане значення β = 1,59 Вт/см 2 не перевищує β доп = 1,6 Вт/см 2 .

Підсумки
Таким чином, для нагрівача потрібно 43 метри ніхромового дроту Х20Н80 діаметром 2,8 мм, це становить 2,3 кг.

Промислова мережа трифазного струму
Також можна знайти діаметр та довжину дроту, необхідного для виготовлення нагрівачів печі, підключеної до мережі трифазного струму.

Як описано в п. 3, на кожен із трьох нагрівачів припадає по 2 кВт потужності. Знайдемо діаметр, довжину та масу одного нагрівача.

Підключення типу “ЗІРКА”(Див. рис. 2)

В даному випадку найближчим великим стандартним розміром є Ø 1,4 мм. Діаметр нагрівача d = 14 мм.

Довжина одного нагрівача l = 30 м-коду.
Маса одного нагрівача m = l · μ = 30 · 0,013 = 0,39 кг.

Перевірка
Було отримано діаметр дроту 1,4 мм. Тоді потрібна нам довжина становитиме
l = R / (ρ · k) = 24,2/(0,714 · 1,025) = 33 м.

β = P / S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 Вт/см 2 вона не перевищує допустиму.

Підсумки
Для трьох нагрівачів, підключених за схемою "ЗІРКА", знадобиться
l = 3 · 30 = 90 м дроту, що становить
m = 3 · 0,39 = 1,2 кг.

Підключення типу “ТРИКУТНИК”(див. рис. 3)

У цьому випадку найближчим великим стандартним розміром є Ø 0,95 мм. Діаметр нагрівача d = 0,95 мм.

Довжина одного нагрівача l = 43 м-коду.
Маса одного нагрівача m = l · μ = 43 · 0,006 = 0,258 кг.

Перевірка
Було отримано діаметр дроту 0,95 мм. Тоді потрібна нам довжина становитиме
l = R / (ρ · k) = 72,2/(1,55 · 1,025) = 45 м.

Це значення практично збігається зі значенням, отриманим в результаті іншого розрахунку.

Поверхнева потужність складе β = P / S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 Вт/см 2 вона не перевищує допустиму.

Підсумки
Для трьох нагрівачів, підключених за схемою "ТРИКУТНИК", знадобиться
l = 3 · 43 = 129 м дроту, що становить
m = 3 · 0,258 = 0,8 кг.

Якщо порівняти 2 розглянутих вище варіанти підключення нагрівачів до мережі трифазного струму, можна помітити, що для “ЗІРКИ” потрібен дріт більшого діаметру, ніж для “ТРИКУТНИКА” (1,4 мм проти 0,95 мм), щоб забезпечити задану потужність печі 6 кВт. При цьому необхідна довжина ніхромового дроту при підключенні за схемою "ЗІРКА" менше довжини дроту при підключенні типу "ТРИКУТНИК"(90 м проти 129 м), а необхідна маса, навпаки, більше (1,2 кг проти 0,8 кг).

Розрахунок спіралі

При експлуатації основне завдання - це розмістити нагрівач розрахункової довжини обмеженому просторіпечі. Ніхромовий та фехралевий дріт піддаються навивці у вигляді спіралей або згинання у формі зигзагів, стрічка згинається у формі зигзагів, що дозволяє вмістити більшу кількість матеріалу (за довжиною) у робочу камеру. Найбільш поширеним варіантом є спіраль.

Співвідношення між кроком спіралі та її діаметром і діаметром дроту вибирають таким чином, щоб полегшити розміщення нагрівачів у печі, забезпечити достатню їх жорсткість, максимально можливою мірою виключити локальний перегрів витків самої спіралі і в той же час не утруднити тепловіддачу від них до виробів.

Чим більший діаметр спіралі і чим менший її крок, тим легше розмістити в печі нагрівачі, але зі збільшенням діаметра зменшується міцність спіралі, збільшується схильність її витків лягти один на одного. З іншого боку, зі збільшенням частоти намотування збільшується екрануюча дія зверненої до виробів частини її витків на інші і, отже, погіршується використання поверхні, а також можуть виникнути місцеві перегріви.

Практика встановила цілком певні, рекомендовані співвідношення між діаметром дроту ( d ), кроком ( t ) та діаметром спіралі ( D ) для дроту Ø від 3 до 7 мм. Ці співвідношення такі: t ≥ 2d і D = (7÷10)·d для ніхрому та D = (4÷6)·d - для менш міцних залізохромоалюмінієвих сплавів, таких як фехраль тощо. Для більш тонких дротів відношення D і d , а також t зазвичай беруться більше.

Висновок

У статті було розглянуто різні аспекти, що стосуються розрахунку нагрівачів електричних печей- Матеріали, приклади розрахунку з необхідними довідковими даними, посиланнями на стандарти, ілюстраціями.

У прикладах були розглянуті методики розрахунку лише дротяних нагрівачів. Крім дроту з прецизійних сплавів виготовлення нагрівачів може застосовуватися і стрічка.

Розрахунок нагрівачів не обмежується вибором їх розмірів. Також необхідно визначити матеріал, з якого має бути зроблений нагрівач, тип нагрівача (дротяний або стрічковий), тип розташування нагрівачів та інші особливості. Якщо нагрівач виготовляється у вигляді спіралі, необхідно визначити кількість витків і крок між ними.

Сподіваємось, що стаття виявилася Вам корисною. Ми допускаємо її вільне поширення за умови збереження посилання на наш сайт http://www.сайт

У разі виявлення неточностей просимо повідомити нас на адресу електронної пошти info@сайт або за допомогою системи "Орфус", виділивши текст з помилкою та натиснувши Ctrl+Enter.

Список литературы

• Дяков В.І. "Типові розрахунки з електроустаткування".
• Жуков Л.Л., Племеннікова І.М., Миронова М.М., Барка Д.С., Шумков Ю.В. "Сплави для нагрівачів".
• Сокунов Б.А., Гробова Л.С. "Електротермічні установки (електричні печі опору)".
• Фельдман І.А., Гутман М.Б., Рубін Г.К., Шадріч Н.І. "Розрахунок та конструювання нагрівачів електропечей опору".
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Існує кілька видів підігріву тандира. Сьогодні все більшого поширення набуває електричний спосіб, тому що він не вимагає придбання палива, не виділяє продуктів горіння, полегшує користування за піччю.

Згорнути

Нагрівання пристрою відбувається за допомогою розжарювання спіралей та наступної рівномірної тепловіддачі. У статті докладно розглядаються особливості тандирної спіралі. Ця інформація допоможе правильно вибрати та встановити нагрівальний елемент на піч.

Що таке спіраль для тандирів?

Спіраль – важливий елемент тандира, без нього пристрій не працюватиме. Прогрівається досить швидко. Дозволяє підтримувати необхідну температуру тривалий час, що особливо важливо, якщо готувати на печі доводиться цілий день.

Так виглядає спіраль

Робиться нагрівальний елемент із дроту з високим питомим опором електроструму. Довжина дроту досить велика, тому для зручності закручується витками. Спіралі можуть мати форму циліндрів або плоских змійовиків, забезпечувати контактні підведення. До печі нагрівачі кріпляться на керамічні або металеві основи із спеціальними теплостійкими вставками чи ізоляторами.

Призначення спіралі

Головна функція спіралі для тандира - розжарювання та подальше рівномірне розподіл жару. Для цього елемент повинен володіти якостями:

• Жаростійкість (не руйнуватися при високих температурах у тандирах).
• Високий опір струму (від цього залежить швидкість прогріву, температура, термін служби елемента).
• Постійність властивостей (не змінюється залежно та умовами середовища, тривалості експлуатації).

Види

Найпрактичнішими матеріалами для нагрівальних деталей є ніхромові та фехралеві сполуки. Розглянемо коротко їх особливості.

Ніхромові

Ніхромові спіралі робляться з Cr+Ni. Такий сплав дозволяє досягти прогріву пристрою до 1200 градусів. Відрізняється крипостійкістю, стійкістю до окиснення. Мінус – менший температурний режимпорівняно з фехралевими металами.

Ціна на ніхромові вироби демократична. Наприклад, марка Х20Н80(20% хрому, 80% нікелю), що підходить під стандартну напругу 220 вольт буде коштувати 150-170 руб. за метр.

Фехраль

Фехраль – це поєднання хрому, заліза, алюмінію та титану. Матеріал відрізняється добрими показниками опору струму. Має підвищену жаростійкість: максимальна температура плавлення у спіралей з цього матеріалу досягає 1500 градусів.

Фехралева спіраль

Типи

При підборі нагрівального пристрою важливо звертати увагу не тільки на матеріал, а й на тип виробу: спіраль для тандира на 220 або 380 вольт має деякі відмінності.

220 В – це стандартна напруга для домашніх електромереж (тобто для підключення до звичайних розеток у квартирах та заміських котеджах). Допускається використання в невеликих ресторанах з низькою продуктивністю. За правилами безпеки до 220 вольт підключаються спіралі з потужністю 3,5-7 кіловат.

Потужний тандир не підключається до стандартної споживчої електромережі. Це призведе до згоряння нагрівача та замикання. Потрібне приєднання до промислової трифазної електромережі 380 вольт. Потужність кожної спіралі в тандирі у цьому випадку підвищується до 12 кіловат. Особливі вимоги до проводів, використаних у нагрівальних елементах: вони мають бути перерізом не менше ніж 4 мм.

Як правильно вибрати спіраль?

Габарити дроту, що використовується при створенні нагрівачів, визначаються потужністю тандира, напруги в електромережі та жаром, який повинен видаватися піччю. Спочатку треба за формулою визначити силу струму: I = Р:U

• Р – технічна потужність печі.
• U - напруга в електромережі.

Наприклад, для печі 800 ват і напругою електромережі в 220 вольт, величина сили електроструму дорівнюватиме 3.6 ампер. Після заданих параметрів (температура і сила електроструму) у спеціальній таблиці шукаються відповідні габарити дроту.

Довжина дроту для спіралі розраховується за формулою l=RхS:ρ. Наприклад, при опорі 61 Ом, розміром перерізу 0.2 кв. мм та опорі 1,1 потрібно спіраль, зроблена з дроту довжиною 5.3 метра.

Монтажні роботи

Фахівці за монтаж нагрівальних елементів у печі беруть близько 2300-3000 руб. Якщо хочеться заощадити та встановити спіраль у тандир самостійно, то ось кілька важливих порад:

• Вертикально розміщувати нагрівальний елемент не варто. Розжарений дріт м'який, тому через силу тяжкості може прогнутися. Краще укладати її горизонтально.
• Не рекомендується встановлювати нагріватель впритул до теплоізоляційної цеглини – збільшується ризик перегріву. Між стінами печі та дротом робиться невелика «повітряна подушка»
• При встановленні треба розтягнути спіраль так, щоб усі витки знаходилися на невеликій відстані один від одного (фахівці радять відстань між кільцями в 1,5-2 рази більше, ніж діаметр дроту).

Альтернативний варіант: на дно тандира встановлюється тен (трубчастий електронагрівач, усередині якого знаходиться дротяна спіраль). Це зручний та безпечний варіант. Але як показує практика, прогрівання від тену буде повільнішимніж у випадку з відкритою спіраллю.

На фотографіях нижче показано кілька видів установки спіралі:

Приклад встановлення спіралі

Ще один спосіб

ТЕН замість спіралі

Висновок

Коректна та безпечна роботатандира залежить від такого важливого елементаяк спіраль. При покупці готової печі або виготовлення пристрою своїми руками важливо вибрати відповідний матеріал, тип, розмір нагрівачі. Якщо немає впевненості у своїх силах та знаннях, вибір та монтаж пінних спіралей краще довірити фахівцям.

←Попередня стаття Наступна стаття →

Розрахунок дротяного нагрівача електричної печі.

Ця стаття відкриває найбільші секрети конструкції електричних печей – секрети розрахунків нагрівачів.

Як пов'язані обсяг, потужність та темп нагріву печі.

Як мовилося раніше в іншому місці, звичайних печей немає. Так само не буває печей для випалу фаянсу чи іграшок, червоної глини чи бусин. Буває просто піч (а тут ми говоримо виключно про електричні печі) з деяким об'ємом корисного простору, виготовлена ​​з деяких вогнетривів. У цю піч можна поставити на випал одну велику або маленьку вазу, а можна - цілу етажерку плит, на яких лежатимуть товсті шамотні кахлі. Випалювати вазу або кахлі потрібно, можливо, на 1000 o C, а може бути і на 1300 o C. З багатьох виробничих чи побутових міркувань, випалення має пройти за 5-6 годин або за 10-12.

Ніхто не знає, що Вам потрібно від печі, краще, ніж Ви самі. Тому перед тим, як приступити до розрахунку, потрібно прояснити для себе всі ці питання. Якщо піч вже є, але в неї треба встановити нагрівачі або поміняти старі на нові, відпадає потреба у конструюванні. Якщо піч будується з нуля, треба починати з з'ясування габаритів камери, тобто з довжини, глибини, ширини.

Припустимо, Ви знаєте ці значення. Припустимо, Вам потрібна камера з висотою 490 мм, шириною і глибиною 350 мм. Далі в тексті пекти з такою камерою ми називатимемо 60-літровою. Одночасно ми проектуватимемо другу піч, більшу, з висотою H=800 мм, шириною D=500 мм та глибиною L=500 мм. Цю піч ми називатимемо 200-літрівкою.

Об'єм печі в літрах = H x D x L,
де H, D, L виражені дециметрах.

Якщо Ви правильно перевели міліметри в дециметри, об'єм першої печі має вийти 60 літрів, об'єм другої – справді 200! Не подумайте, що автор єхидничає: найпоширеніші помилки у розрахунках – помилки у розмірностях!

Приступаємо до наступного питання – з чого виготовлені стіни печі. Сучасні печі практично всі виконані з легких вогнетривів з низькою теплопровідністю та низькою теплоємністю. Дуже старі печі виготовлені з важкого шамоту. Такі печі легко впізнати по масивній футеровці, товщина якої чи не дорівнює ширині камери. Якщо у вас цей випадок, вам не пощастило: під час випалу 99% енергії витрачатиметься на нагрівання стінок, а не виробів. Припускаємо, що стінки виконані із сучасних матеріалів (МКРЛ-08, ШВП-350). Тоді на нагрівання стін витрачатиметься всього 50-80% енергії.

Дуже невизначеною залишається маса завантаження. Хоча вона, як правило, менша, ніж маса вогнетривів стінок (плюс пода і склепіння) печі, ця маса, звичайно ж, зробить свій внесок у темп нагрівання.

Тепер про потужність. Потужність - це скільки тепла виділяє нагрівач за 1 секунду. Одиниця виміру потужності - ват (скорочено Вт). Яскрава лампочка розжарювання – це 100 Вт, електричний чайник – 1000 Вт, або 1 кіловат (скорочено 1 кВт). Якщо увімкнути нагрівач потужністю 1 кВт, він щосекунди виділятиме тепло, яке за законом збереження енергії йтиме на нагрівання стінок, виробів, відлітати з повітрям через щілини. Теоретично, якщо ніяких втрат через щілини та стінки немає, 1 кВт може за нескінченний час нагріти все що завгодно до нескінченної температури. Практично для печей відомі реальні (зразкові середні) тепловтрати, тому є таке правило-рекомендація:

Для нормального темпу нагрівання печі 10-50 літрів потрібна потужність
100 Вт на кожний літр об'єму.

Для нормального темпу нагрівання печі 100-500 літрів потрібна потужність
50-70 Вт на кожний літр об'єму.

Значення питомої потужності потрібно визначати не тільки з урахуванням обсягу печі, але й з урахуванням масивності футерування та завантаження. Чим більша маса завантаження, тим більше значенняпотрібно вибирати. В іншому випадку піч нагріється, але за більший час. Виберемо для нашої 60-літрівки питому потужність 100 Вт/л, а для 200-літрівки - 60 Вт/л. Відповідно отримаємо, що потужність нагрівачів 60-літрівки повинна становити 60 х 100 = 6000 Вт = 6 кВт, а 200-літрівки - 200 х 60 = 12000 Вт = 12 кВт. Дивіться, як цікаво: обсяг збільшився в 3 рази, а потужність - тільки в 2. Чому? (Питання для самостійної роботи).

Буває, що немає у квартирі розетки на 6 кВт, а є лише на 4. Але потрібна саме 60-літрівка! Що ж, можна порахувати нагрівач на 4 кіловати, але змиритися з тим, що стадія нагрівання при випаленні триватиме годин 10-12. Буває, що, навпаки, необхідне нагрівання за 5-6 годин дуже потужного завантаження. Тоді в 60-літрову піч доведеться вкласти 8 кВт і не звертати увагу на проводку, що розжарилася до червона... Для подальших міркувань обмежимося класичними потужностями - 6 і 12 кВт відповідно.

Потужність, ампери, вольти, фази.

Знаючи потужність, ми знаємо потребу в теплі для нагріву. За невблаганним законом збереження енергії ми маємо ту саму потужність забрати з електричної мережі. Нагадуємо формулу:

Потужність нагрівача (Вт) = Напруга на нагрівачі (В) х Струм (А)
або P = U x I

У цій формулі два каверзи. Перше: напругу потрібно брати на кінцях нагрівача, а не взагалі в розетці. Напруга вимірюється у вольтах (скорочено). Другий: мається на увазі струм, який протікає саме через цей нагрівач, а не взагалі через автомат. Струм вимірюється в амперах (скорочено А).

Нам завжди задано напругу в мережі. Якщо підстанція працює норамально і зараз не година пік, напруга у звичайній побутовій розетці буде 220 В. Напруга в промисловій трифазній мережі між будь-якою фазою та нульовим проводомтеж дорівнює 220В, а напруга між будь-якими двома фазами- 380 В. Таким чином у випадку побутової, однофазної мережі у нас немає вибору в напрузі - тільки 220 В. У разі трифазної мережі вибір є, але невеликий - або 220, або 380 В. А як же ампери? Вони вийдуть автоматично з напруги та опору нагрівача за великим законом великого Ома:

Закон Ома для ділянки електричного кола:
Струм (А) = Напруга на ділянці (В) / Опір ділянки (Ом)
або I = U/R

Для того, щоб отримати 6 кВт з однофазної мережі, потрібен струм I = P/U= 6000/220 = 27,3 ампера. Це великий, але реальний струм хорошої побутової мережі. Наприклад, такий струм тече в електроплиті, у якої включені всі конфорки на повну потужність та духовка теж. Щоб отримати в однофазній мережі 12 кВт для 200-літрівки, потрібно вдвічі більший струм - 12000/220 = 54,5 ампера! Це неприпустимо для жодної побутової мережі. Краще користуватися трьома фазами, тобто. розподілити потужність на три лінії. У кожній фазі протікатиме 12000/3/220 = 18,2 ампера.

Звертаємо увагу на останнє обчислення. на даний моментми НЕ ЗНАЄМО, які будуть нагрівачі в печі, ми НЕ ЗНАЄМО, яка напруга (220 або 380 В) буде подана на нагрівачі. Але ми точно ЗНАЄМО, що з трифазної мережі потрібно відібрати 12 кВт, навантаження розподілити рівномірно, тобто. по 4 кВт у кожному фазі нашої мережі, тобто. по кожному фазному проводу вхідного (загального) автомата печі потече 18,2А, і зовсім не обов'язково такий струм потече нагрівачем. До речі, 18,2 А проходитиме і через лічильник електроенергії. (І ще до речі: з нульового дроту струму не буде через особливості трифазного живлення. Ці особливості тут ігноруються, оскільки нас цікавить виключно теплова робота струму). Якщо у Вас тут викладаються питання, прочитайте все ще раз. І подумайте: якщо в обсязі печі виділяється 12 кіловат, то згідно із законом збереження енергії ті ж 12 кіловат проходять по трьох фазах, по кожній - 4 кВт.

Повернемося до однофазної 60-літрової пічки. Легко знайти, що опір нагрівача печі має становити R = U/I= 220 В/27,3 А = 8,06 Ома. Тому в самому загальному виглядіелектросхема печі виглядатиме так:

По нагрівачеві з опором 8,06 Ома повинен текти струм 27,3 А

Для трифазної печі потрібно три однакові ланцюги нагріву: на малюнку - найзагальніша електросхема 200-літрівки.

Потужність 200-літрової печі треба рівномірно розподілити на 3 ланцюги – A, B та C.

Але кожен нагрівач можна включити або між фазою та нулем, або між двома фазами. У першому випадку на кінцях кожного ланцюга нагрівання буде 220 вольт, і його опір становитиме R = U/I= 220 В/18,2 А = 12,08 Ома. У другому випадку на кінцях кожного ланцюга нагрівання буде 380 вольт. Для отримання потужності 4 кВт потрібно, щоб струм був I = P/U= 4000/380 = 10,5 ампера, тобто. опір має бути R = U/I= 380 В/10,5 А = 36,19 Ома. Ці варіанти підключень називаються "зірка" та "трикутник". Як видно з значень необхідного опору, просто змінити схему живлення з зірки (нагрівачі по 12,08 Ома) на трикутник (нагрівачі по 36,19 Ома) не вийде - у кожному випадку потрібні свої нагрівачі.

У схемі "зірка" кожен нагрівальний ланцюг
включена між фазою та нулем на напругу 220 Вольт. По кожному нагрівачеві опором 12,08 Ома тече струм 18,2 А. По дроту N струм не тече.

У схемі "трикутник" кожен нагрівальний ланцюг
включена між двома фазами на напругу 380 Вольт. По кожному нагрівачеві опором 36,19 Ома тече струм 10,5 А. По дроту, що з'єднує точку А1 з автоматом живлення (точка А), тече струм 18,2 А, так що 380 х 10,5 = 220 х 18,2 = 4 кіловата! Аналогічно з лініями B1 - В та С1 - С.

Домашнє завдання. У 200-літрівці була зірка. Опір кожного ланцюга – 12,08 Ома. Яка вийде потужність печі, якщо ці нагрівники включити на трикутник?

Граничні навантаження дротяних нагрівачів (Х23Ю5Т).

Повна перемога! Ми знаємо опір нагрівача! Залишилося просто відмотати шматок дроту потрібної довжини. Не втомлюватимемося розрахунками з питомим опором - все вже давно пораховано з достатньою для практичних потреб точністю.

Діаметр, мм	Метрів в 1 кг	Опір 1 метра, Ом
1,5	72	0.815
2,0	40	0.459
2,5	25	0.294
3,0	18	0.204
3,5	13	0.150
4,0	10	0.115

Для 60-літрової печі потрібно 8,06 Ома, виберемо півторашку і отримаємо, що опір, що шукають, дадуть всього 10 метрів дроту, які будуть важити всього-то 140 грам! Вражаючий результат! Давайте ще раз перевіримо: 10 метрів дроту діаметром 1,5 мм мають опір 10 х 0,815 = 8,15 Ома. Струм при 220 вольт буде 220/8,15 = 27 ампер. Потужність вийде 220 х 27 = 5940 Ватт = 5,9 кВт. Ми й хотіли 6 кВт. Ніде не помилилися, насторожує лише те, що таких печей не буває.

Самотній розпечений нагрівач у 60-літровій печі.

Нагрівач дуже маленький. Таке створюється відчуття при розгляді вищенаведеної картинки. Але ми займаємося розрахунками, а не філософією, тож від відчуттів перейдемо до цифр. Цифри кажуть таке: 10 погонних метрів дроту діаметром 1,5 мм мають площу S = L x d x пі = 1000 x 0,15 x 3,14 = 471 кв. див. З цієї площі (а звідки ж ще?) обсяг печі випромінюється 5,9 кВт, тобто. на 1 кв. см площі припадає випромінювана потужність 12,5 Ватт. Опускаючи деталі, вкажемо, що нагрівачеві необхідно розжаритися до величезної температури, перш ніж температура печі істотно підвищиться.

Перепал нагрівача визначається значенням так званого поверхневого навантаження p, яку ми вище та порахували. На практиці для кожного типу нагрівача існують граничні значення p, що залежать від матеріалу нагрівача, діаметра та температури. З добрим наближенням для дроту з вітчизняного сплаву Х23Ю5Т будь-якого діаметру (1,5-4 мм) можна користуватися значенням 1,4-1,6 Вт/см 2 для температури 1200-1250 o C.

Фізично перепал можна пов'язати з різницею температури на поверхні дроту та всередині неї. Тепло виділяється у всьому обсязі, тому чим вище поверхневе навантаження, тим сильніше відрізнятимуться ці температури. При температурі на поверхні, близькі до граничної робочої температури, температура в серцевині дроту може наблизитися до температури плавлення.

Якщо піч проектується для невисоких температур, поверхневе навантаження можна вибрати більше, наприклад, 2 - 2,5 Вт/см 2 для 1000 o C. Тут можна зробити сумне зауваження: справжній кантал (це оргінальний сплав, аналогом якого є російський фехраль Х23Ю5Т) допускає pдо 2,5 при 1250 o C. Робить такий кантал шведська фірма Кантал.

Повернемося до нашої 60-літрівки і виберемо з таблиці товстіший дріт - двійку. Зрозуміло, що двійки доведеться брати 8,06 Ом/0,459 Ом/м = 17,6 метра, а важитимуть вони вже 440 грам. Вважаємо поверхневе навантаження: p= 6000 Вт/(1760 х 0,2 х 3,14) см 2 = 5,43 Вт/см 2 . Багато. Для дроту діаметром 2,5 мм вийде 27,5 метра та p= 2,78. Для трійки - 39 метрів, 2,2 кілограма та p= 1,66. Нарешті.

Тепер нам доведеться мотати 39 метрів трійки (якщо лусне – починати мотати спочатку). Але можна використовувати два нагрівачі, включені паралельно. Звичайно, опір кожного має бути вже не 8,06 Ома, а вдвічі більше. Отже, для двійки вийде два нагрівачі по 17,6 х 2 = 35,2 м, на кожен припаде по 3 кВт потужності, а поверхневе навантаження становитиме 3000 Вт/(3520 х 0,2 х 3,14) см 2 = 1, 36 Вт/см 2 . І вага – 1,7 кг. Півкіло заощадили. Отримали в сумі багато витків, які можна рівномірно розподілити на всі стінки печі.

Добре розподілені нагрівачі у 60-літровій печі.

Діаметр, мм	Граничний струм для p=2 Вт/см 2 при 1000 o C	Граничний струм для p=1,6 Вт/см 2 при 1200 o C
1,5	10,8	9,6
2,0	16,5	14,8
2,5	23,4	20,7
3,0	30,8	27,3
3,5	38,5	34,3
4,0	46,8	41,9

Приклад розрахунку печі – 200 літрів.

Тепер, коли відомі основні принципи, покажемо, як вони використовуються для реальної 200 літрової печі. Всі стадії розрахунку, звичайно, можна формалізувати і записати в простеньку програму, яка багато робитиме сама.

Намалюємо нашу піч "у розгортці". Ми ніби дивимося на неї зверху, в центрі - під боками стінки. Розрахуємо площі всіх стінок, щоб потім правильно, пропорційно площі, організувати подачу тепла.

"Розгортка" 200-літрової печі.

Ми вже знаємо, що при з'єднанні зіркою у кожній фазі має протікати струм 18,2А. З вищенаведеної таблиці за граничними струмами випливає, що для дроту діаметром 2,5 мм можна використовувати один нагрівальний елемент (граничний струм 20,7А), а для дроту 2,0 мм потрібно використовувати два паралельно включені елементи (бо граничний струм всього 14,8А), всього у печі їх буде 3 х 2 = 6.

За законом Ома розраховуємо необхідний опір нагрівачів. Для дроту діаметром 2,5 мм R= 220/18,2 = 12,09 Ом, або 12,09/0,294 = 41,1 метра. Знадобиться 3 таких нагрівача, приблизно по 480 витків кожен, якщо намотувати на виправлення 25 мм. Загальна вага дроту становитиме (41,1 х 3)/25 = 4,9 кг.

Для дроту 2,0 мм у кожній фазі два паралельні елементи, тому опір кожного має бути вдвічі більшим - 24,18 Ома. Довжина кожного становитиме 24,18/0,459 = 52,7 метра. Кожен елемент матиме 610 витків при тій самій намотці. Загальна вага всіх 6 нагрівальних елементів (52,7 х 6)/40 = 7,9 кг.

Ніщо не заважає нам розділити будь-яку спіраль на кілька шматків, які потім послідовно з'єднати. Навіщо? По-перше, для зручності монтажу. По-друге, якщо вийде з ладу чверть нагрівача, поміняти потрібно буде лише цю чверть. Так само ніхто не заважає засунути в піч цілу спіраль. Тоді на двері буде потрібна окрема спіраль, а у нас, у випадку діаметра 2,5 мм, їх всього три...

Поставили одну фазу із дроту 2,5 мм. Нагрівач розділили на 8 незалежних коротких спіралей, всі вони послідовно з'єднані.

Коли ми поставимо аналогічно всі три фази (див. малюнок нижче), з'ясовується наступне. Ми забули про під! А він займає 13,5% площ. Крім того, спіралі знаходяться у небезпечній електричній близькості один до одного. Особливо небезпечне сусідство спіралей на лівій стінці, де між ними напруга 220 Вольт (фаза – нуль – фаза – нуль…). Якщо через щось сусідні спіралі лівої стінки торкнуться один одного, не минати великого короткого замикання. Пропонуємо самостійно оптимізувати розташування та приєднання спіралей.

Поставили усі фази.

Для випадку, якщо ми вирішили користуватися двійкою, схема показана нижче. Кожен елемент у 52,7 метра завдовжки поділений на 4 послідовні спіралі по 610/4 = 152 витки (намотка на оправлення 25 мм).

Варіант розташування нагрівників у разі дроту 2.0 мм.

Особливості намотування, встановлення, експлуатації.

Дріт зручний тим, що його можна намотати в спіраль, а спіраль потім розтягнути так, як зручно. Вважається, що діаметр навивки має бути більше 6-8 діаметрів дроту. Оптимальним кроком між витками є 2-2,5 діаметра дроту. Але намотувати треба виток до витка: розтягнути спіраль дуже легко, стиснути набагато важче.

Товстий дріт може луснути під час намотування. Особливо прикро, якщо із 200 витків залишилося намотати 5. Ідеально проводити намотування на токарному верстаті на дуже повільній швидкості обертання оправки. Сплав Х23Ю5Т випускається відпущеним та невідпущеним. Останній лопається особливо часто, тому, якщо у Вас є вибір, обов'язково купуйте дріт, відпущений для намотування.

Скільки потрібно витків? Незважаючи на простоту питання, відповідь не є очевидною. По-перше, точно не відомий діаметр оправлення і, отже, діаметр одного витка. По-друге, точно відомо, що діаметр дроту злегка гуляє по довжині, тому опір спіралі теж гулятиме. По-третє, питомий опір металу конкретного варіння може відрізнятися від довідкового. На практиці намотують спіраль на 5-10 витків більше, ніж за розрахунком, потім вимірюють її опір - ДУЖЕ ТОЧНИМ приладом, якому можна вірити, а не мильницею. Зокрема, потрібно переконатися, що при коротко-замкнених щупах прилад показує нуль, чи число порядку 0,02 Ома, яке треба буде відняти від виміряного значення. При вимірі опору спіраль злегка розтягують, щоб унеможливити вплив міжвиткових замикань. Зайві витки відкушують.

Найкраще розташовувати спіраль у печі на мулліто-кремнеземістій ​​трубці (МКР). Для діаметра навивки 25 мм підійде трубка із зовнішнім діаметром 20 мм, для діаметра навивки 35 мм – 30 – 32 мм.

Добре, якщо піч обігрівається рівномірно з п'яти сторін (чотири стінки + під). На поді потрібно концентрувати значну потужність, наприклад, 20 -25% усієї розрахункової потужності печі. Цим компенсується підсмоктування холодного повітря ззовні.

На жаль, абсолютної рівномірності нагріву досягти все одно не можна. Наблизитись до неї можна, використовуючи вентиляційні системи з нижнім відбором повітря з печі.

Під час першого нагрівання або навіть перших двох-трьох нагрівів на поверхні дроту утворюється окалина. Треба не забути видалити її з нагрівачів (щіткою), і з поверхні плит, цегли тощо. Окалина особливо небезпечна, якщо спіраль просто лежить на цеглинах: оксиди заліза з алюмосилікатами при високій температурі (нагрівач в одному міліметрі!) утворюють легкоплавкі склади, через які нагрівач може перегоріти.

Вам знадобиться

• Спіраль, штангенциркуль, лінійка. Необхідно знати матеріал спіралі значення сили струму I і напруги U при яких працюватиме спіраль, і з якого матеріалу вона зроблена.

Інструкція

З'ясуйте, який опір R має бути у спіралі. Для цього скористайтеся законом Ома і підставте значення сили струму I ланцюга і напруги U на кінцях спіралі у формулу R=U/I.

За довідником визначте питомий електричний опір матеріалу ρ, з якого буде зроблено спіраль. ρ має бути виражено в Ом м. Якщо значення ρ у довіднику дано в Ом мм²/м, то помножте його на 0,000001. Наприклад: питомий опір міді ρ=0,0175Ом мм²/м, при перекладі СІ маємо ρ=0 0175 0,000001 = 0,0000000175Ом м.

Довжину дроту знайдіть за формулою: Lₒ=RS/ρ.

Відміряйте лінійкою до спіралі довільну довжину l (наприклад: l=10см=0,1м). Порахуйте число витків n, що приходять на цю довжину. Визначте крок спіралі H=l/n чи виміряйте його штангенциркулем.

Знайдіть скільки витків N можна зробити із дроту завдовжки Lₒ: N= Lₒ/(πD+H).

Довжину самої спіралі знайдіть за такою формулою: L=Lₒ/N.

Шарф-спіраль також називають шарф-боа, шарф-хвиля. Тут головне - зовсім не вид пряжі, не малюнок в'язки і не забарвлення готового виробу, а техніка виконання та оригінальність моделі. Шарф-спіраль уособлює святковість, пишність, урочистість. Він схожий і на витончене мереживне жабо, і на екзотичне боа, і на звичайний, але оригінальний шарф.

Як зв'язати шарф-спіраль спицями

Щоб зв'язати шарф-спіраль, наберіть на спиці 24 петлі та пров'яжіть 1-й ряд:
- 1 кромкова петля;
- 11 лицьових;
- 12 виворітних петель.

Якість і колір пряжі для цієї моделі спірального шарфа – на вашу думку.

1-й ряд: спочатку 1 кромкова петля, потім 1 накид, далі 1 лицьова петля, потім 1 накид і 8 лицьових петель. Одну зніміть на праву спицю як виворітну, протягніть нитку між спицями вперед. Зняту петлю поверніть на ліву спицю, протягніть нитку між спицями назад (при цьому петля вийде обгорненою ниткою). Поверніть роботу та зв'яжіть 12 виворітних петель.

2-й ряд: спочатку зв'яжіть 1 кромочну петлю, потім 1 накид, після цього пров'яжіть 3 петлі лицьові, 1 накид і 6 лицьових петель. Одну зніміть на праву спицю як виворітну, протягніть нитку між спицями вперед. Далі поверніть петлю на ліву спицю, протягніть нитку між спицями назад, після чого поверніть роботу та зв'яжіть 12 виворітних петель.

3-й ряд: зв'яжіть 1 кромочну петлю, потім 2 петлі разом лицьову, після цього 1 лицьову, далі 2 петлі разом лицьову та 4 лицьові петлі. Одну зніміть на праву спицю як виворітну, протягніть нитку між спицями вперед, поверніть петлю на ліву спицю, потім протягніть нитку між спицями назад. Після цього поверніть роботу та зв'яжіть 8 виворітних петель.

4-й ряд: зв'яжіть 1 кромочну, потім 3 петлі разом лицьової, після цього 4 лицьові петлі, * дістаньте знизу обернену петлю і пров'яжіть разом з наступною лицьовою, 1 лицьова * (повторіть в'язання від * до * 3 рази). Не перевертаючи роботу, зв'яжіть виворотні петлі.

Таким чином, в'яжіть спіральний шарф до необхідної довжини блоками з цих 4 рядів.

Практично перед усіма жінками постає питання контрацепції. Одним із надійних та перевірених способів є внутрішньоматкова спіраль, яка затребувана і сьогодні.

Види спіралей

Внутрішньоматкові спіралі виготовляються із пластику та бувають двох видів: спіралі, що містять мідь (срібло) та спіралі, що містять гормони. Їх розмір – 3X4 см. Вибір методу контрацепції та самої спіралі відбувається на прийомі у гінеколога. Самостійно це робити не варто. Внутрішньоматкова спіраль встановлюється гінекологом під час місячних. Вона невелика за розмірами і нагадує формою букву Т.

Мідна спіраль виготовляється з мідного дроту. Її особливістю є здатність діяти на матку таким чином, що яйцеклітина не може прикріпитися до неї. Цьому сприяють два мідні вуса.

Гормональна спіраль має контейнер, що містить прогестин. Цей гормон запобігає настанню овуляції. У разі використання гормональної внутрішньоматкової спіралі сперматозоїди не можуть запліднити яйцеклітину. Як зазначають жінки, при використанні такої спіралі менструації стають більш мізерними та менш болючими. Однак шкоди це не завдає, тому що пов'язано з дією гормонів, що знаходяться усередині спіралі. Гінекологи рекомендують жінкам, які страждають на болючі місячні, встановлення гормональної спіралі.

Вибір спіралі

Гінекологічні внутрішньоматкові спіралі бувають різних марок, як вітчизняного, і зарубіжного виробництва. Крім того, їх вартість може змінюватись від 250 рублів до декількох тисяч. Це впливає багато чинників.

Достатню популярність серед російських жіноккористується спіраль "Юнона Біо". Вона приваблює насамперед невисокою вартістю. Проте низька ефективність дії цієї спіралі тягне у себе високий ризик настання вагітності.
Добре зарекомендувала себе внутрішньоматкова спіраль «Мірена», проте вона є однією з найдорожчих у своєму ряду. При цьому використання внутрішньоматкової спіралі вважається найдешевшим і найдоступнішим видом контрацепції.

Це гормональна спіраль. Її виробники обіцяють, що спіраль "Мірена" рідше зміщується в матці або випадає. Саме це призводить до настання вагітності, тому пацієнткам рекомендується регулярно перевіряти наявність внутрішньоматкового контрацептиву на належному місці.

Стандартна напруга у побутовій електромережі U=220В. Сила струму обмежується запобіжниками в електрощитку і дорівнює, як правило, I = 16А.

Джерела:

• Таблиці фізичних величин, І.К. Кікоїн, 1976
• довжина спіралі формула

Електричний паяльник, це ручний інструмент, призначений для скріплення між собою деталей за допомогою м'яких припоїв шляхом розігріву припою до рідкого стану і заповнення ним зазору між деталями, що спаюються.

Електричні паяльники випускаються розраховані на напругу мережі живлення 12, 24, 36, 42 і 220 В, і цьому є свої причини. Головною є безпека людини, друга – напруга мережі в місці виконана паяльних робіт. У виробництві, де все обладнання заземлено та є висока вологість, дозволено використовувати паяльники напругою не більше 36 В, при цьому корпус паяльника повинен бути обов'язково заземлений. Бортова мережа мотоцикла має напругу постійного струму 6 В, легкового автомобіля – 12 В, вантажного – 24 В. В авіації використовують мережу частотою 400 Гц і напругою 27 В. Є й конструктивні обмеження, наприклад, паяльник потужністю 12 Вт складно зробити на напругу живлення 220 В, так як спіраль потрібно мотати з дуже тонкого дроту і тому намотати багато шарів, паяльник вийде великим, не зручним для дрібної роботи. Так як обмотка паяльника намотана з ніхромового дроту, то живити його можна як змінною, так і постійною напругою. Головне щоб напруга живлення відповідала напрузі, на яку розрахований паяльник.

Потужністю електричні паяльники бувають 12, 20, 40, 60, 100 Вт та більше. І це також не випадково. Для того, щоб припій при пайці добре розтікався по поверхонь деталей, що спаювали, їх потрібно прогріти до температури трохи більшої, ніж температура плавлення припою. При контакті з деталлю тепло передається від жала до деталі і температура падає. Якщо діаметр жала паяльника недостатній або потужність нагрівального елемента мала, то віддавши тепло, жало не зможе нагрітися до заданої температури, і паяти буде неможливо. У кращому випадку вийде пухка і не міцна паяння. Більш потужним паяльником можна паяти дрібні деталі, але виникає проблема недоступності до місця паяння. Як, наприклад, запаяти в друковану платумікросхему з кроком ніжок 1,25 мм жалом паяльника розміром 5 мм? Щоправда є вихід, на таке жало навивають кілька витків мідного дроту діаметром 1мм і кінцем цього дроту паяють. Але громіздкість паяльника роблять роботу практично неможливою. Є ще одне обмеження. При великій потужності паяльник швидко прогріє елемент, а багато радіодеталі не допускають нагріву вище 70˚С і тому, допустимий час їх паяння становить не більше 3 секунд. Це діоди, транзистори, мікросхеми.

Пристрій паяльника

Паяльник є стрижнем з червоної міді, який нагрівається спіраллю з ніхрому до температури плавлення припою. Стрижень паяльника виготовляється з міді завдяки високій її теплопровідності. Адже при паянні потрібно швидко передати жалу паяльника від нагрівального елемента тепло. Кінець стрижня має клиноподібну форму, є робочою частиною паяльника і називається жалом. Стрижень вставляється в сталеву трубку, обгорнуту слюдою або склотканину. На слюду намотаний ніхромовий дріт, який служить нагрівальним елементом.

Поверх ніхрому намотаний шар слюди або азбесту, що служить для зниження втрат тепла та електричної ізоляції спіралі з ніхрому від металевого корпусу паяльника.

Кінці ніхромової спіралі з'єднані з мідними провідниками електричного шнура з вилкою на кінці. Для забезпечення надійності цієї сполуки кінці ніхромової спіралі зігнуті та складені вдвічі, що знижує нагрівання у місці з'єднання з мідним дротом. На додаток з'єднання обтиснуте металевою пластинкою, найкраще обжим робити з алюмінієвої пластини, яка має високу теплопровідність і ефективніше відводити тепло від місця з'єднання. Для електричної ізоляції на місце з'єднання надягають трубки з термостійкого ізоляційного матеріалу, склотканини або слюди.

Мідний стрижень та ніхромова спіраль закривається металевим корпусом, що складається з двох половинок або суцільної трубки, як на фотографії. Корпус паяльника на трубці фіксується накидними кільцями. На трубку, для захисту руки людини від опіку, насаджується ручка з матеріалу, що погано провидить тепло, дерева або термостійкої пластмаси.

При вставленні вилки паяльника в розетку електричний струм надходить на ніхромовий нагрівальний елемент, який нагрівається та передає тепло мідному стрижню. Паяльник готовий до паяння.

Малопотужні транзистори, діоди, резистори, конденсатори, мікросхеми та тонкі дроти паяють паяльником потужністю 12 Вт. Паяльники 40 і 60 Вт служать для паяння потужних і великогабаритних радіодеталей, товстих дротів та невеликих деталей. Для паяння великих деталей, наприклад, теплообмінників газової колонки, знадобиться вже паяльник потужністю сто і більше Вт.

Як бачите на кресленні електрична схема паяльника дуже проста, і складається всього з трьох елементів: виделки, гнучкого електропроводу та ніхромової спіралі.

Як видно зі схеми, у паяльнику відсутня можливість регулювання температури нагріву жала. І навіть якщо потужність паяльника обрана правильно, то все одно не факт, що температура жала буде необхідною для паяння, так як довжина жала з часом зменшується за рахунок постійної його заправки, припої теж мають різні температури плавлення. Тому для підтримки оптимальної температури жала паяльника доводиться підключати його через тиристорні регулятори потужності з ручним регулюванням та автоматичною підтримкою заданої температури жала паяльника.

Розрахунок та ремонт нагрівальної обмотки паяльника

При ремонті або самостійному виготовленні електричного паяльника або будь-якого іншого нагрівального приладудоводиться мотати нагрівальну обмотку з ніхромового дроту. Вихідними даними для розрахунку та вибору дроту є опір обмотки паяльника або нагрівального приладу, який визначається виходячи з його потужності та напруги живлення. Розрахувати, який має бути опір обмотки паяльника або нагрівального приладу, можна за допомогою таблиці.

При навивці спіралі з ніхрому для нагрівальних елементів, операцію найчастіше виконують методом проб і помилок, а потім подають напругу на спіраль і нагрівання ніхромового дроту, нитки підбирають необхідну кількість витків.

Зазвичай така процедура займає багато часу, а ніхром втрачає свої характеристики при множинних перегинах, що призводить до швидкого прогоряння в місцях деформації. У гіршому випадку з ділового ніхрому виходить ніхромовий брухт.

З її допомогою можна точно визначити довжину намотування виток до витка. Залежно від Ø ніхромового дроту та Ø стрижня, на який намотується ніхромова спіраль. Перерахувати довжину спіралі з ніхрому на іншу напругу неважко, використавши просту математичну пропорцію.

Довжина ніхромової спіралі в залежності від діаметра ніхрому та діаметра стрижня

Ø ніхрому 0,2 мм		Ø ніхрому 0,3 мм		ніхрому 0,4 мм		Ø ніхрому 0,5 мм		Ø ніхрому 0,6 мм		Ø ніхрому 0,7 мм
Ø стрижня, мм	довжина спіралі, см	Ø стрижня, мм	довжина спіралі, см	Ø стрижня, мм	довжина спіралі, см	Ø стрижня, мм	довжина спіралі, см	Ø стрижня, мм	довжина спіралі, см	Ø стрижня, мм	довжина спіралі, см
1,5	49	1,5	59	1,5	77	2	64	2	76	2	84
2	30	2	43	2	68	3	46	3	53	3	64
3	21	3	30	3	40	4	36	4	40	4	49
4	16	4	22	4	28	5	30	5	33	5	40
5	13	5	18	5	24	6	26	6	30	6	34
				6	20			8	22	8	26

Наприклад, потрібно визначити довжину ніхромової спіралі на напругу 380 В з дроту Ø 0,3 мм, стрижень для намотування Ø 4 мм. З таблиці видно, що довжина такої спіралі на напругу 220 буде дорівнювати 22 см. Складемо просте співвідношення:

220 В - 22 см

380 В - Х див

тоді:

X = 380 · 22 / 220 = 38 см

Намотавши ніхромову спіраль, підключіть її, не обрізаючи, до джерела напруги та переконайтеся у правильності намотування. У закритих спіралей довжину намотування збільшують на 1/3 значення, наведеного в таблиці.

Розрахунок електронагрівальних елементів з ніхромового дроту.

Довжину ніхромового дроту виготовлення спіралі визначають виходячи з необхідної потужності.

Приклад: Визначити довжину дроту з ніхрому для нагрівального елемента плитки потужністю P= 600 Вт при Uмережі = 220 Ст.

Рішення:

1) I = P/U= 600/220 = 2,72 А

2) R = U/I= 220/2,72 = 81 Ом

3) За цими даними (див. таблицю 1) вибираємо d=0,45; S=0,159

тоді довжина ніхрому

l = SR/ρ= 0,159 · 81 / 1,1 = 11,6 м

де l- Довжина дроту (м)

S- переріз дроту (мм 2)

R- опір дроту (Ом)

ρ - питомий опір (для ніхрому ρ=1.0÷1.2 Ом·мм 2 /м)

Допустима сила струму (l), А
Ø ніхрому при 700 °C , мм	0,17		0,45	0,55	0,65 Купити ніхромову спіраль в компанії ПАРТАЛ зручно і вигідно - онлайн замовлення Доставка замовлень по Росії, в Казахстан та Білорусь.

При ремонті або при самостійне виготовленняелектричного паяльника або іншого нагрівального приладу доводиться мотати нагрівальну обмотку з ніхромового дроту. Вихідними даними для розрахунку та вибору дроту є опір обмотки паяльника або нагрівального приладу, який визначається виходячи з його потужності та напруги живлення. Розрахувати, який має бути опір обмотки паяльника або нагрівального приладу, можна за допомогою таблиці.

Знаючи напругу живлення та вимірюваючи опірбудь-якого нагрівального електроприладу, наприклад паяльника,або електричної праски, можна дізнатися споживану цим побутовим електроприладом потужністьь. Наприклад, опір електрочайника потужністю 1,5 кВт дорівнюватиме 32,2 Ом.

Таблиця для визначення опору ніхромової спіралі в залежності від потужності та напруги живлення електричних приладів, Ом
Потужність паяльником, Вт	Напруга живлення паяльника,
12	24	36	127	220
12	12	48,0	108	1344	4033
24	6,0	24,0	54	672	2016
36	4,0	16,0	36	448	1344
42	3,4	13,7	31	384	1152
60	2,4	9,6	22	269	806
75	1.9	7.7	17	215	645
100	1,4	5,7	13	161	484
150	0,96	3,84	8,6	107	332
200	0,72	2,88	6,5	80,6	242
300	0,48	1,92	4,3	53,8	161
400	0,36	1,44	3,2	40,3	121
500	0,29	1,15	2,6	32,3	96,8
700	0,21	0,83	1,85	23,0	69,1
900	0,16	0,64	1,44	17,9	53,8
1000	0,14	0,57	1,30	16,1	48,4
1500	0,10	0,38	0,86	10,8	32,3
2000	0,07	0,29	0,65	8,06	24,2
2500	0,06	0,23	0,52	6,45	19,4
3000	0,05	0,19	0,43	5,38	16,1

Розглянемо з прикладу як користуватися таблицею. Припустимо, потрібно перемотати паяльник потужністю 60 Вт розрахований на напругу живлення 220 В. По лівій колонці таблиці вибираєте 60 Вт. По верхньому горизонтальному рядку вибираєте 220 В. В результаті розрахунку виходить, що опір обмотки паяльника, незалежно від матеріалу обмотки, має дорівнювати 806 Ом.

Якщо Вам знадобилося зробити з паяльника потужністю 60 Вт, розрахованого на напругу 220 В, паяльник, для живлення від мережі 36 В, то опір нової обмотки має вже дорівнює 22 Ом. Ви можете самостійно розрахувати опір обмотки будь-якого електронагрівального приладу за допомогою онлайн-калькулятора.

Після визначення необхідної величини опору обмотки паяльника з наведеної нижче таблиці вибирається підходящий, виходячи з геометричних розмірівобмотки, діаметр ніхромового дроту. Ніхромовий дріт є хромонікелевим сплавом, який витримує температуру нагріву до 1000˚С і маркується Х20Н80. Це означає, що у сплаві міститься 20% хрому та 80% нікелю.

Для намотування спіралі паяльника має опір 806 Ом з прикладу вище, знадобиться 5,75 метрів ніхромового дроту діаметром 0,1 мм (потрібно поділити 806 на 140), або 25,4 м дроту діаметром 0,2 мм, і так далі.

При намотуванні спіралі паяльника витки укладаються впритул один до одного. При нагріванні до червона поверхня ніхромового дроту окислюється і утворює ізолюючу поверхню. Якщо вся довжина дроту не вміщається на гільзі в один шар, то шар, що намотав, покривається слюдою і мотається другий.

Для електричної та теплової ізоляції обмотки нагрівального елемента найкращими матеріаламиє слюда, скловолоконна тканина та азбест. Азбест має цікавою властивістю, його можна розмочити водою і він робиться м'яким, дозволяє надавати йому будь-яку форму, а після висихання має достатню механічну міцність. При ізолюванні обмотки паяльника мокрим азбестом треба врахувати, що мокрий азбест добре проводить еклектичний струм і включати паяльник в електромережу можна лише після повного висихання азбесту.