Ніхромові спіралі: характеристики, застосування. Спіральні нагрівачі Нагрівальні спіралі

Діляться на відкриті та закриті. Перші представлені спіралями, які складаються з основи (керамічної або міканітової) з намотаним зверху дротом із спеціального матеріалу з хорошими електроізоляційними властивостями.

Компанія «Елемаг» як основа спіралі пропонує саме міканітові пластини, оскільки міканіт має ряд переваг:

• Надійна електроізоляція;
• Висока міцність на вигин та механічна стійкість кромок до кришення;
• Відсутність розшаровування та втрати механічних властивостейпри нагріванні;
• Низькі показники абсорбції води, що дозволяють успішно використовувати міканіт навіть у середовищі з високою вологістю.

До матеріалу дроту нагрівальної спіралі висувається кілька вимог. Це низька окислюваність, тугоплавкість та великий питомий опір. Такі властивості має безліч матеріалів, наприклад, мідь. Однак, порівняно з іншими металами та їх сплавами, міді для виготовлення спіралі знадобиться в кілька разів більше (іноді до 10).

Тому зазвичай використовуються такі матеріали:

• Ніхром
• Фехраль
• Багатокомпонентні сплави на основі фехралі з лігуючими елементами (єврофехраль, суперфехраль і т.д.)

Ніхромові спіралі

З'явившись на початку століття, вона відразу завоювала широку популярність завдяки високому питому опору, жаростійкості та низькій ціні. На жаль, через прагнення заощадити, процентний вміст нікелю поступово знижувався, його замінювали залізом, внаслідок чого дроти стали менш пластичними, ламкими і схильними до корозії, а тривалість експлуатації знизилася (при нормальному вмісті він становить 5-6 місяців).

Фехралеві спіралі

Використовуються в електропечах за температури до 1400°C. На відміну від нихромових, вони коштують у 3 рази менше, служать близько 2 років, мають більшу питому поверхневу площу та меншу щільність.

Багатокомпонентні сплави

Компанія "Елемаг" в обладнанні для обігріву використовує спіралі з багатокомпонентних сплавів. Це провідні виробники, такі як Kanthal, Rescal, а також Aluchrom. Надійні та витривалі спіралі французької фірми Рескал застосовуються в промислових печах та нагрівачах, які призначені для експлуатації у важких умовах за температури до 1200°С. А жароміцному дроту від бренду Кантал (Швеція), який є світовим лідером із виробництва нагрівальних систем, за якістю значно поступаються будь-які інші резистивні елементи.

Багатокомпонентні металитипу Fe-Cr-Al-Si-Mn-Zr-Ti-Y характеризуються наступними перевагами порівняно з ніхромом і звичайним фехралем:

• Більший термін експлуатації (наприклад, для Кантала він становить 10 років і більше) за помірною ціною;
• Найменша щільність матеріалу, що дозволяє заощадити до 17% ваги;
• Вищі показники питомого опору (1,39-1,45);
• Однорідність структури, краща якість поверхні та висока пластичність (у 2 рази більше, ніж у звичайних фехралей);
• Чудова стійкість до повітря, вакууму, аргону, водяної пари;
• Хороша межа повзучості, що запобігає провисанню елементів;
• Низькі та стабільні показники ТКЕС;
• Відмінна «зварюваність» металу.

Передача тепла в нагрівальних спіралях здійснюється конвекцією та випромінюванням. Їхні основні переваги - це простота конструкції, помірна вартість, швидке нагрівання, а також легкість ремонту. Спіралі з дротом Кантал і Рескал широко застосовують у промисловості:

• В складі

Це спіраль нагрівального елемента, що перегоріла. Навіть якщо є в наявності ніхромовий дріт відповідного діаметра і довжини, намотати нову спіраль практично може, не вийде (для паяльника, розрахованого на напругу 220 вольт точно), дуже близько повинні розташовуватися витки спіралі один до одного щоб помістилося необхідна кількість. Така намотування під силу лише спеціальному устаткуванню. Не беру до уваги окремих ентузіастів, яким це вдалося. Що ж до паяльників розрахованих на напругу 110 вольт і нижче (), то тут уже все реальніше. Необхідний опір нагрівального елемента (ніхрому) набагато нижчий і відповідно довжина дроту, який треба намотати належним чином, значно менша. Але є ще ізолюючий діелектрик під назвою слюда, яка за своєю суттю "недоторка" - кришиться і розсипається навіть при ніжному з нею поводженні. Коротше більше займатися не збирався і раптом знаходжу інформацію, що слюду може чудово замінити тандем, що складається з звичайного тальку і конторського клею, які утворюють захисне покриття схоже на керамічне. Спробував – вийшло.

Для виготовлення мініатюрного нагрівального елемента необхідно: ніхром діаметром до 0,1 мм, тонкий (трохи товщий за ніхром) не пружний сталевий дріт, азбестова нитка і найтонша швейна голка, вставлена ​​в розмічальний предмет креслярського набору під назвою «готовельня». Перше дію це міцне і компактне з'єднання кінців ніхромової та сталевих дротів методом скручування.

Тепер потрібно зібрати подану схему. Вона допоможе визначитися з довжиною ніхромового дроту, з якої слід намотати нагрівальну спіраль

Коли все підключено, плавно збільшуємо напругу, дивимося на показання вольтметра блоку живлення та амперметра. В даному випадку при напрузі в 11 вольт струм споживання склало практично 0,5 А. Перемноживши ці показники, отримуємо орієнтовну потужність майбутнього нагрівального елемента - 5,5 Вт. Спіраль ще не розігрілася до червона (на повну потужність) і не треба її палити, вже й так ясно, що можна буде по готовності нагрівального елемента подавати на нього і 12 і навіть 13 вольт. Так що бажана потужність 8 Вт буде легко досягнута. Насамкінець заміряється опір ділянки ніхромового дроту, яку подавалося напруга - для порівняльного контролю довжини при намотуванні спіралі.

Для початку процесу намотування сталевий зволікання просочується в теж «вушко», що і голка, на яку насаджена азбестова нитка покликана виконати роль оправки для намотування спіралі і одночасно основи майбутнього нагрівального елемента. Важливо - перед початком намотування місце з'єднання ніхрому і сталевого зволікання повинно знаходитися, принаймні, в декількох міліметрах (2 - 3 мм) від краю азбестової нитки у бік її середини (на верхньому фото збилося, перед намотуванням поправляв). Намотати краще трохи більше, коли голка буде витягнута, відмотати зайве можна легко - домотати, не вийде. Зняту з голки спіраль на азбестовій нитці вимірюють щодо визначення опору і підганяють під необхідне.

Далі буде потрібно тальк і конторський (силікатний) клей. Має бути неконкретна дія, бо спосіб нанесення захисного шару (повного діелектрика в майбутньому, після висихання) може в принципі бути різним. Пропоную подивитися відео з тим, який здався найпрогресивнішим за всіма показниками. І насамперед щодо витрати тальку.

Відео

Це перший етап покриття, другий після 10-хвилинного підсихання. Можна в принципі не робити, все вирішує візуальний контроль за допомогою збільшувального скла. Витки ніхрому не повинно бути видно.

Майже готовий нагрівальний елемент (залишилося просушування), довжина 15 мм, діаметр 2 мм. Оптимальна напруга живлення 12, потужність 8 Вт. Просушування - на гарячу батарею опалення, наступного дня підключив до БП подав достатню напругу для нагріву до 50 градусів (контроль мультиметром в режимі вимірювання температури) - дав охолонути і розігрів до 100 градусів, потім ще до 150 градусів. Можна ставити за місцем, експлуатаційні випробування на наступний день.

Висновок

На цьому закінчувати не збираюся, метод дуже перспективний і перспективний, у найближчих планах виготовлення більшого керамічного нагрівального елемента. Особливість методу в тому, що спіраль, позбавлена ​​контакту з киснем повітря більш витривала і довговічна. Автор матеріалу – Babay iz Barnaula.

Простіше та дешевше зробити обігрівач на основі ніхрому. Відріз довжиною метр саморегулюючого кабелю коштує за 330 рублів і до нескінченності. Продавці напрочуд узгоджено забувають вказати температуру налаштування системи, зате наводять відомості про потужність, що прямо залежить від умов, причому показник визначення в описаному випадку непостійний. Якби йшлося про резистивний кабель, вищезазначене мало б сенс. Наприклад, саморегулюючий працює самостійно, не потребує термостату. Має високу стійкість до відмов. Значить, ризик пожежі мінімальний, якщо виготовити саморобний обігрівач.

Обігрівачі та кабелі

Не кожному доводилося стикатися з саморегулюючим кабелем, розповімо трохи докладніше про ці цікаві комплектуючі системи розморожування водостоків будівель. Омічний дріт виділяє тепло за законом Джоуля-Ленца. Ефект прямо пропорційний струму, обернено пропорційний опору, залежить від часу роботи конструкції. Люди для одержання корисного тепла в обігрівачах шукали матеріали із підвищеним опором. Це, здається, зменшує ефект Джоуля-Ленца, але тривіальний провід не вдається приєднати до мережі 230 В – жила згоряє. Виходить коротке замикання. Намагайтеся зробити обігрівач своїми руками без небезпеки для оточуючих.

Наприклад, щоб одержати обігрівача на 2 кВт візьміть провід опором 28 Ом. Спробуйте набрати річ з мідного дроту. Нихром наділений значним питомим опором, 3-5 метрів матеріалу дозволять намотати спіраль. Якщо зменшити довжину відрізу, потужність зросте, але ситуація невигідна. Провідник охарактеризований якоюсь граничною потужністю на погонний метр, який розсіює. Якщо завищено значення, спіраль згорить. Швидко процес пройде на повітрі.

Перша порада, як зробити обігрівач:

Вивчайте ринок щодо схожих конструкцій заводського виготовлення. Які потужність та внутрішній пристрій обігрівача, з яких матеріалів виріб виготовлено.

Далі копіюємо технічні характеристики. Подивіться у довіднику, яку погонну потужність розсіює ніхром. До речі, у техніці використовується фехраль із Норвегії, склад матеріалу – таємниця, у магазинах не дістати.

Що зробити з ніхрому. На заводах із металу виготовляють:

1. Тени.
2. Спирали.

Скрізь використовується здатність давати тепло дозовано (на відміну від міді, де погонна потужність, що виділяється мала, шанс спалити пробки великий). Відмінність трубчастих електричних нагрівачів у тому, що спіраль захищена пресованим порошком від води та повітря. Зовнішня мідна оболонка використовується збереження форми діелектрика. Це дозволить провести електричну ізоляціюприладу. Не забувайте, ніхром метал, легко отримати удар струмом, якщо не дотримуватися запобіжних заходів.

Саморегулюючий кабель самостійно стежить за температурою. Доводимо до відома читачів, що резистивний кабель виготовлений із омічного провідника. Не ніхром і не мідь.

Склад резистивного кабелю неважливий, головне, що виділяє тепло, поки подають напругу живлення. Нові технології призвели до появи матриці з діелектрика із вкрапленнями графіту. Концепція покладена в основу саморегулівних кабелів і при підвищенні температури розширюються. Через війну графітові вкраплення перестають контактувати друг з одним поступово.

За рахунок цього опір ділянки зростає. Постійна напруга – 220 В – значить, струм падає. Отже, зменшується ефект Джоуля-Ленца. При охолодженні ділянки відбувається зворотний процес. Саморегулююча матриця стискається, графітових містків стає більше, опір падає, струм збільшується, тепловий ефект підвищується. Для виготовлення кабелю береться два паралельні мідні дроти для подачі потенціалу. Між ними по довжині прокладається матриця, що саморегулюється, з графітовими включеннями. Принадність конструкції в тому, що фрагменти обігріватимуться незалежно. Визначальну роль величині теплового ефекту грає температура.

Матриця налаштовується на заводі. Найчастіше зустрінемо вироби з температурою нагріву в області невеликих позитивних температур, трохи вище за нуль. Переважна частина кабелів використовується у гілках розморожування конструктивних елементів будівель, тому властивості вибираються відповідно. Ледве прихопило, температура стала нульовою, матриця стиснулася, кабель почав гріти. Плюс конструкції – не потрібно контролю над пристроєм. У той самий час резистивний кабель дає фіксований тепловий ефект.

Якщо не контролювати процес, температура зростає безмежно, доки оболонка кабелю не розплавиться, не почнеться пожежа. Зрозуміло, що зв'язуватися із термостатами не хочеться: складно та дорого.

Коштує резистивний кабель копійки, а ціну саморегулівного вже вказували. У світлі сказаного вважаємо, що перший краще використовувати для теплої підлоги (але не стель), другий ідеальний для нетипових конструкцій, на зразок підстилки, що гріє під сидіння. Не забудьте, що необхідно правильно провести ізоляцію. Наприклад, встановити між людиною і кабелем екран з фольги, надійно заземлений. В цьому випадку при пробої страшного не станеться. Подібні прилади краще все ж таки включати через диференціальний пристрій захисту.

Приклади саморобних обігрівачів

Як вже зазначили, простіше зробити обігрівач із ніхрому. Знадобиться відріз із опором 27 – 28 Ом, щоб отримати потужність 2 кВт. Не поєднуйте такі спіралі паралельно. У цьому випадку потужність множиться на кількість нагрівальних елементів, а домашній распредщиток у хрущовці тягне 5 кВт. Якщо не брати до уваги сучасні багатоповерхівки. Потужність обчислюється за такою формулою:

При опорі 28 Ом виходить 1728 Вт, якщо чинне значеннянапруги 220 В. Навряд чи вдасться вдома зібрати трубчастий водонагрівач, а ніхромові спіралі – скільки завгодно. Намотуйте дріт на стрижень з кераміки, як це робиться в електрокамінах, або на пластини, як у фенах або ветродувках. Де взяти жароміцний матеріал. Коштує копійки на ринку столиці, у мережі брати дорого. Розберіть стару техніку та запозичіть необхідне. Не використовуйте для намотки сталь, дія спричинить непередбачувані наслідки. До речі, у паяльнику всередині ізолятор із кераміки.

Якщо нічого не спадає на думку, відколіть з цегли спеціальним молотком (для цегли) тонку пластину і використовуйте. Фрагмент тяжкий, але надійний. Якщо знайдете вогнетривку цеглу, краще використовувати жароміцну. Підійде керамічна плитка. Не забудьте по торцях платівки зробити поглиблення під дріт, мотайте в один шар, не більше. У цьому випадку порушуються умови теплообміну, ніхром може згоріти. До речі, плитку дірявте спеціальними свердлами (для плитки з каменем на кінці). Якщо передбачається примусове обдування, наприклад, процесорним кулером, це поліпшить теплообмін.

До речі, вентилятори використовуються не для збільшення потужності, як здається. Тепловий ефект ніхрому мало залежить від температури повітря. Просто вітер підхоплює тепло і швидше по приміщенню рознесе. Обігрів виходить рівномірніше. Керамічна плитка монтується будь-яким методом, допустимо на жароміцний клей (температури не менше 800 градусів). При нагріванні ніхром світиться і працює інфрачервоним обігрівачем. Якщо сказаного недостатньо, введіть обдув.

Двигуни краще беріть на 230 В. Підходять асинхронні двигуни невеликої потужності, які використовуються у витяжках або побутових вентиляторах. Не застосовуйте колекторні двигуни: галасливі та іскр. До речі, асинхронні електромотори роздобудете в холодильнику, кухонної витяжкиабо кондиціонер. Слід уникати лінійних компресорів, всередині немає деталей, що обертаються. Саморобний обігрівач для квартири збирають на основі касетного магнітофона. Усередині стоять тихі двигуни, потрібно правильно відрегулювати оберти перемотування.

Якщо потрібний саморобний обігрівач для дачі, зберіть пальник на основі інжектора. Описували подібну конструкцію, такі популярні у США. Не застосовуйте бензин для одержання тепла, пари вибухонебезпечні. Не рекомендуємо в обігрівачі продувати іонізоване повітря через сопло, а помістити у вогонь плиту, що продірює, можливо. Послужить керамічними гратами, акумулятором та випромінювачем тепла. Простіше зробити саморобний обігрівач виходить на основі цангового туристичного балона. Необхідно правильно виготовити насадку, наприклад, на основі покупної для приготування їжі.

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 залежно від діаметра ніхрому та діаметра стрижня

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)

Нагрівачі спірального типу від виробника Heatle – це промислові нагрівачі у формі спіралі, які застосовуються для нагрівання поверхонь виробничих машин циліндричної форми. Найбільш частою сферою застосування спіральних нагрівачів є гарячеканальні системи кортикостероїдів.

Компанія Heatle виробляє спіральні нагрівачі двох рівнів за якістю:

Спіральні нагрівачі класу А. Виготовляються з високоякісних матеріалів від найкращих світових виробників, використовується більш дорога технологія виробництва. Через це спіральні ТЕНи класу А мають дуже тривалий термін служби, високий показник надійності, а також повністю водонепроникні.

Спіральні нагрівачі У класу. Матеріали для виготовлення нагрівачів даного типу беруться звичайні, тому їхня вартість набагато нижча, ніж у нагрівачів А класу. При дбайливому поводженні та запобіганні попаданню на ТЕН вологи даний клас нагрівачів може також прослужити досить довго, при цьому ціна даних ТЕНів вас приємно порадує.

В інтернет-магазині сайт на сторінках товару ви знайдете перелік стандартних моделей спіральних ТЕНів, які можна придбати через форму замовлення на сайті або по телефону. Також у нас ви можете замовити виготовлення спіральних нагрівачів на замовлення, якщо потрібного ТЕНу немає в переліку.

На нашому сайті спіральні нагрівачі представлені у двох варіантах. На сторінці спіральних ТЕНів ви знайдете опис та технічні характеристики стандартних виткових нагрівачів з різними поперечними перерізамипрута, а на сторінці спіральних нагрівачів в оболонці описані характеристики нагрівачів у захисному металевому кожусі.