Как рассчитать длину нихромовой проволоки
Содержание:
- Процесс изготовления обогревателя по шагам
- Ремонт паяльника своими руками
- Устройство паяльника
- Что такое нихром
- Расчет нихромовой спирали. Готовы для Вас изготовить нихромовую спираль
- Мощность нагрева паяльников
- Напряжение питания паяльников
- Первые шаги: подготовка ручки-корпуса будущего паяльника
- Как рассчитать нагрев нихрома?
- R = ρ · l / S
- Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой проволоки Х20Н80
- Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой ленты Х20Н80
- Расчет нихромовой спирали
- Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня
- Расчет массы нихрома Х20Н80 (проволока и лента)
- Расчет массы вольфрамовой проволоки
- Методики расчета
- Методики расчета
- Ход работы
Процесс изготовления обогревателя по шагам
Стеклотекстолит как основа для крепления нихромовой нити
Для изготовления самодельного гаражного обогревателя потребуется лист текстолита толщиной до 1,5 см.
Он будет служить основанием для проволочной нагревательной спирали. Разделенный на две части, стеклотекстолит не только защитит от горячей проволоки, но и быстро обогреет холодное помещение.
Вся поверхность текстолитового листа является нагревающей. Однако, для обогрева гаража достаточно куска 0,5 х 0,5 м материала с каждой стороны нагревателя.
Не обязательно, чтобы обогреватель был квадратным, подойдет любая форма прямоугольника.
Здесь более важно, чтобы части текстолита были одинаковыми, и основа для крепления спирали надежно закрывала ее. Принципиальная схема гаражного обогревателя
Принципиальная схема гаражного обогревателя
- Листы текстолита с внутренней стороны будущего калорифера обрабатываются наждачной бумагой.
- Далее на основу наносится разметка. От нижнего и верхнего краев оставляется поле в 2 см, от боковых – отступ в 3 см.
- Отметив границы размещения проволоки, необходимо рассчитать количество ее сложений при длине 24 метра. Длина шага обмотки равна высоте отмеченной рамки на основе обогревателя (не забываем, что верхнее и нижнее поле не учитываются).
- После расчета количества сложений проволоки, нужно отметить расстояние между ее витками. Для наших параметров калорифера оно составляет 8-13 мм. По краю отмеченной рамки, согласно расчетам, просверливают маленькие отверстия, в которые вставляют метки — спички или зубочистки.
- Далее высверливается еще два отверстия для выхода провода подключения к источнику питания.
- Не натягивая, аккуратно, проволоку укладывают «змейкой». Здесь сформировать нагревательный элемент помогают спички. Уложив пять-семь витков «змейки», необходимо закрепить их бумажными полосками. Бумага, толщиной в 1 см, при помощи клея «Монолит» фиксирует нить накаливания.
- Края «змейки» также, после снятия спичек, приклеиваются при помощи полосок бумаги.
- В просверленные отверстия для сетевого провода вставляют заклепки из металла, на которые наматывают конец проволочной «змейки».
- С наружной стороны обогревателя к заклепке прикрепляется шайба. Она нужна для надежной фиксации электропроводящего контакта.
Сетевой шнур можно подсоединить и внутри калорифера, недалеко от спирали накаливания. Для этого зачищенные концы электропровода наматывают на заклепки с внутренней стороны стенки обогревателя.
Ремонт паяльника своими руками
Паяльник перестает нагреваться по одной из двух причин. Это в результате перетирания сетевого шнура или перегорания нагревательной спирали. Чаще всего перетирается шнур.
Проверка исправности сетевого шнура и спирали паяльника
При пайке сетевой шнур паяльника постоянно изгибается, особенно сильно в месте выхода из него и вилки. Обычно в этих местах, особенно если сетевой шнур жесткий, он и перетирается. Сначала проявляться такая неисправность недостаточным нагревом паяльника или периодическим его охлаждением. В конечном итоге, паяльник перестает нагреваться.
Поэтому перед ремонтом паяльника нужно проверить наличие питающего напряжения в розетке. Если напряжение в розетке есть, то проверить сетевой шнур. Иногда неисправность шнура можно определить, плавно перегибая его в месте выхода из вилки и паяльника. Если паяльник при этом стал чуть теплее, значит точно неисправен шнур.
Проверить исправность шнура можно подключив к штырям вилки щупы мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. Если при изгибании шнура показания будут изменяться, то шнур перетерся.
Если обнаружилось что, обрыв шнура находится в месте выхода из вилки, то для ремонта паяльника достаточно будет отрезать часть шнура вместе с вилкой и установить на шнур разборную.
В случае, если шнур перетерся в месте выхода из ручки паяльника или мультиметр, подключенный к штырям вилки, при изгибании шнура не показывает сопротивление, то придётся разбирать паяльник. Для получения доступа к месту присоединения спирали к проводам шнура достаточно будет снять только ручку. Далее последовательно прикоснуться щупами мультиметра к контактам и штырям вилки. Если сопротивление равно нулю, то в обрыве спираль или плохой контакт ее с проводами шнура.
Устройство паяльника
Паяльник представляет собой стержень из красной меди, который нагревается спиралью из нихрома до температуры плавления припоя. Стержень паяльника делается из меди благодаря высокой ее теплопроводности. Ведь при пайке нужно быстро передать жалу паяльника от нагревательного элемента тепло. Конец стержня имеет клиновидную форму, является рабочей частью паяльника и называется жалом. Стержень вставляется в стальную трубку, обернутую слюдой или стеклотканью. На слюду намотана нихромовая проволока, которая служит нагревательным элементом.
Поверх нихрома намотан слой слюды или асбеста, служащий для снижения потерь тепла и электрической изоляции спирали из нихрома от металлического корпуса паяльника.
Концы нихромовой спирали соединены с медными проводниками электрического шнура с вилкой на конце. Для обеспечения надежности этого соединения концы нихромовой спирали согнуты и сложены вдвое, что снижает нагрев в месте соединения с медным проводом. В дополнение соединение обжато металлической пластинкой, лучше всего обжим делать из алюминиевой пластины, которая имеет высокую теплопроводность и будет эффективнее отводить тепло от места соединения. Для электрической изоляции на место соединения надевают трубки из термостойкого изоляционного материала, стеклоткани или слюды.
Медный стержень и нихромовая спираль закрывается металлическим корпусом, состоящим из двух половинок или сплошной трубки, как на фотографии. Корпус паяльника на трубке фиксируется накидными колечками. На трубку, для защиты руки человека от ожога, насаживается ручка из плохо провидящего тепло материала, дерева или термостойкой пластмассы.
При вставлении вилки паяльника в розетку электрический ток поступает на нихромовый нагревательный элемент, который нагревается и передает тепло медному стержню. Паяльник готов к пайке.
Маломощные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, микросхемы и тонкие провода паяют паяльником мощностью 12 Вт. Паяльники 40 и 60 Вт служат для пайки мощных и крупногабаритных радиодеталей, толстых проводов и небольших деталей. Для пайки крупных деталей, например, теплообменников газовой колонки, потребуется уже паяльник мощностью сто и более Вт.
Как видите на чертеже электрическая схема паяльника очень простая, и состоит всего из трех элементов: вилки, гибкого электропровода и нихромовой спирали.
Как видно из схемы, в паяльнике отсутствует возможность регулировки температуры нагрева жала. И даже, если мощность паяльника выбрана правильно, то все равно не факт, что температура жала будет требуемой для пайки, так как длина жала со временем уменьшается за счет постоянной его заправки, припои тоже имеют разные температуры плавления. Поэтому для поддержания оптимальной температуры жала паяльника приходится подключать его через тиристорные регуляторы мощности с ручной регулировкой и автоматическим поддержанием заданной температуры жала паяльника.
Что такое нихром
Нихромовый сплав обладает хорошей способностью сопротивляться потоку электронов. Эти уникальные свойства делают его пригодными для применений в нагревательных элементах фёнов и тепловых пушек. Он обладает высокой стойкостью к окислению, что также делает его подходящим материалом для нагревательной техники. Нихромовая проволока наматывается в катушки с определенным электрическим сопротивлением нихрома, через который пропускается ток для производства тепла.
Никелево-хромовый сплав в соотношении 90/10 используют в термопарах в сочетании со сплавом Ni / Al 95/5. Эта комбинация называется хромель-алюмель, представляет нагревательные элементы с максимальной рабочей температурой 1100 C и подвержен дрейфу в области 1000 C из-за окисления. Этот эффект устраняют добавлением кремния. Коммерческие сорта включают Nicrosil (содержащий 14% Cr и 1,5% Si) и Nisil (содержащий 4,5% Si и 0,1% Mg).
Как выглядит нихром
Никелево-хромовый металл в соотношении 80/20 относится к высокотемпературному коррозионностойкому сплаву, применяемого для деформируемых и литых деталей, поскольку он имеет лучшую стойкость к окислению и горячей коррозии в сравнении с дешевыми железо-никель-хромовыми сплавами.
Расчет нихромовой спирали. Готовы для Вас изготовить нихромовую спираль
При навивке спирали из нихрома для нагревательных элементов, операцию зачастую выполняют методом проб и ошибок, а затем подают напряжение на спираль и по нагреву нихромовой проволоки, нити подбирают требуемое количество витков.
Обычно такая процедура занимает много времени, а нихром теряет свои характеристики при множественных перегибах, что приводит к быстрому прогоранию в местах деформации. В худшем случае из делового нихрома получается нихромовый лом.
Чтобы правильно рассчитать нихромовую спираль (напряжение сети 220 В), предлагаем воспользоваться данными приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома = (Ом · мм2 / м)
С ее помощью можно точно определить длину намотки виток к витку. В зависимости от Ø нихромовой проволоки и Ø стержня, на который наматывается нихромовая спираль. Пересчитать длину спирали из нихрома на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию.
Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня
| Ø нихрома 0,2 мм | Ø нихрома 0,3 мм | нихрома 0,4 мм | Ø нихрома 0,5 мм | Ø нихрома 0,6 мм | Ø нихрома 0,7 мм | ||||||
| Ø стержня, мм | длина спирали, см | Ø стержня, мм | длина спирали, см | Ø стержня, мм | длина спирали, см | Øстержня, мм | длина спирали, см | Øстержня, мм | длина спирали, см | Ø стержня, мм | длина спирали, 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 |
Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 380 В из проволоки Ø 0,3 мм, стержень для намотки Ø 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение:
220 В — 22 см
380 В — Х см
тогда:
X = 380 · 22 / 220 = 38 см
Намотав нихромовую спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице.
Расчет электронагревательных элементов из нихромовой проволоки
Длину нихромовой проволоки для изготовления спирали определяют исходя из необходимой мощности.
Пример: Определить длину проволоки из нихрома для нагревательного элемента плитки мощностью P = 600 Вт при Uсети=220 В.
Решение:
1) I = P/U = 600/220 = 2,72 A
2) R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом
3) По этим данным (см. таблицу 1) выбираем d=0,45; S=0,159
тогда длина нихрома
l = SR / ρ = 0,159·81 /1,1 = 11,6 м
https://youtube.com/watch?v=Uvk9UzHR_bo
где l — длина проволоки (м)
S — сечение проволоки (мм2)
R — сопротивление проволоки (Ом)
ρ — удельное сопротивление (для нихрома ρ=1.0÷1.2 Ом·мм2/м)
| Допустимая сила тока (l), А | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Ø нихрома при 700 °C, мм | 0,17 | 0,3 | 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 |
| Сечение проволоки (S), мм2 | 0,0227 | 0,0707 | 0,159 | 0.238 | 0,332 | 0,442 | 0,57 |
Мощность нагрева паяльников
Мощностью электрические паяльники бывают 12, 20, 40, 60, 100 Вт и больше. И это тоже не случайно. Для того, чтобы припой при пайке хорошо растекался по поверхностям спаиваемый деталей, их нужно прогреть до температуры чуть большей, чем температура плавления припоя. При контакте с деталью тепло передается от жала к детали и температура жала падает. Если диаметр жала паяльника не достаточный или мощность нагревательного элемента мала, то отдав тепло, жало не сможет нагреться до заданной температуры, и паять будет невозможно. В лучшем случае получится рыхлая и не прочная пайка.
Более мощным паяльником можно паять маленькие детали, но возникает проблема недоступности к месту пайки. Как, например, запаять в печатную плату микросхему с шагом ножек 1,25 мм жалом паяльника размером в 5 мм? Правда есть выход, на такое жало навивают несколько витков медного провода диаметром 1мм и концом уже этого провода паяют. Но громоздкость паяльника делают работу практически не выполнимой. Есть и еще одно ограничение. При большой мощности, паяльник быстро прогреет элемент, а многие радиодетали не допускают нагрева выше 70˚С и по этому, допустимое время их пайки составляет не более 3 секунд. Это диоды, транзисторы, микросхемы.
Напряжение питания паяльников
Электрические паяльники выпускаются рассчитанные на напряжение питающей сети 12, 24, 36, 42 и 220 В, и этому есть свои причины. Главной, является безопасность человека, второй – напряжение сети в месте выполнена паяльных работ. В производстве, где все оборудование заземлено и имеется высокая влажность, разрешено использовать паяльники напряжением не более 36 В, при этом корпус паяльника должен быть обязательно заземлен. Бортовая сеть у мотоцикла имеет напряжение постоянного тока 6 В, легкового автомобиля – 12 В, грузового – 24 В. В авиации используют сеть частотой 400 Гц и напряжением 27 В.
Есть и конструктивные ограничения, например, паяльник мощностью 12 Вт сложно сделать на питающее напряжение 220 В, так как спираль потребуется мотать из очень тонкого провода и поэтому намотать много слоев, паяльник получится большим, не удобным для мелкой работы. Так как обмотка паяльника намотана из нихромовой проволоки, то питать его можно как переменным, так и постоянным напряжением. Главное чтобы напряжение питания соответствовало напряжению, на которое рассчитан паяльник.
Первые шаги: подготовка ручки-корпуса будущего паяльника
Для начала был взят деревянный черенок (лучше брать берёзу или клён), обточен «под руку» и зашлифован. Форму ему можно придать любую, но для первого раза я не стал делать лишнюю работу. Слишком длинным его также не следует делать, хотя, это дело вкуса.
Деревянный черенок, который будет использован в качестве ручки
Далее в работу вступила дрель с толстым сверлом, на котором при помощи изоленты я обозначил ограничитель отверстия. Глубины в 2-3 см для мини-паяльника на 12 В было вполне достаточно. Проделанное по центру ручки с торца отверстие будет служить для установки гнезда питания и протяжки проводов к нагревательному элементу.
С обратной стороны было просверлено идентичное отверстие, которое послужит для установки жала паяльника.
Высверливаем одинаковые отверстия с двух сторон ручки паяльника
Подготовка пазов для питающего провода
На расстоянии 2-3 см от того края, где планируется установить гнездо для питающего штекера, делаем разметку для двух отверстий (по противоположным сторонам). Для удобства замера расстояния можно использовать то же сверло с отмеченной изолентой глубиной. Определив места расположения отверстий при помощи маркера, снова берёмся за дрель, но с уже более тонким сверлом.
Отмечаем точки сверления отверстий под провода
Засверливание под провода следует производить под небольшим углом – так их впоследствии будет проще протянуть. В итоге должно получиться так, чтобы провод входил с торца и под небольшим изломом прокладывался далее, к обратному концу рукоятки, на которой будет расположено жало паяльника.
Высверливаем более тонкие отверстия под углом для упрощения протяжки проводов
Теперь необходимо сделать так, чтобы тянущиеся от гнезда питания вдоль ручки провода не мешали при работе с паяльником. Для этого, от отверстий до того края, где будет расположено жало, я прорезал пазы. Сделать это несложно при помощи обычного канцелярского ножа. Конечно, если бы рукоятка делалась из сосны, резать по волокнам было бы гораздо проще, однако такой материал был «отметён» сразу. Причиной тому стало то, что дополнительное покрытие ручки не планировалось, а значит, была вероятность того, что руки при работе могут испачкаться в смоле.
Прорезаем пазы, в которые впоследствии будет проложен провод
Когда пазы прорезаны, их желательно немного подработать обычным круглым надфилем. Ведь несмотря на кустарное производство паяльника на 12 В, им предполагается работать, а значит, аккуратность здесь будет совсем не лишней. В итоге, получилась рукоятка с отверстиями с двух сторон и пазами под провод, которая готова к дальнейшей работе – сборке начинки устройства для пайки проводов.
Рукоятка готова, можно приступать к сборке
Как рассчитать нагрев нихрома?
Электрическое сопротивление — это одна из самых важных характеристик нихрома.
Оно определяется многими факторами, в частности электрическое сопротивление нихрома зависит от размеров проволоки или ленты, марки сплава.
Общая формула для активного сопротивления имеет вид:
R = ρ · l / S
R — активное электрическое сопротивление (Ом), ρ- удельное электрическое сопротивление (Ом·мм), l- длина проводника (м), S — площадь сечения (мм2)
Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой проволоки Х20Н80
| 1 | Ø 0,1 | 137,00 |
| 2 | Ø 0,2 | 34,60 |
| 3 | Ø 0,3 | 15,71 |
| 4 | Ø 0,4 | 8,75 |
| 5 | Ø 0,5 | 5,60 |
| 6 | Ø 0,6 | 3,93 |
| 7 | Ø 0,7 | 2,89 |
| 8 | Ø 0,8 | 2,2 |
| 9 | Ø 0,9 | 1,70 |
| 10 | Ø 1,0 | 1,40 |
| 11 | Ø 1,2 | 0,97 |
| 12 | Ø 1,5 | 0,62 |
| 13 | Ø 2,0 | 0,35 |
| 14 | Ø 2,2 | 0,31 |
| 15 | Ø 2,5 | 0,22 |
| 16 | Ø 3,0 | 0,16 |
| 17 | Ø 3,5 | 0,11 |
| 18 | Ø 4,0 | 0,087 |
| 19 | Ø 4,5 | 0,069 |
| 20 | Ø 5,0 | 0,056 |
| 21 | Ø 5,5 | 0,046 |
| 22 | Ø 6,0 | 0,039 |
| 23 | Ø 6,5 | 0,0333 |
| 24 | Ø 7,0 | 0,029 |
| 25 | Ø 7,5 | 0,025 |
| 26 | Ø 8,0 | 0,022 |
| 27 | Ø 8,5 | 0,019 |
| 28 | Ø 9,0 | 0,017 |
| 29 | Ø 10,0 | 0,014 |
Значения электрического сопротивления для 1 м нихромовой ленты Х20Н80
| 1 | 0,1×20 | 2 | 0,55 |
| 2 | 0,2×60 | 12 | 0,092 |
| 3 | 0,3×2 | 0,6 | 1,833 |
| 4 | 0,3×250 | 75 | 0,015 |
| 5 | 0,3×400 | 120 | 0,009 |
| 6 | 0,5×6 | 3 | 0,367 |
| 7 | 0,5×8 | 4 | 0,275 |
| 8 | 1,0×6 | 6 | 0,183 |
| 9 | 1,0×10 | 10 | 0,11 |
| 10 | 1,5×10 | 15 | 0,073 |
| 11 | 1,0×15 | 15 | 0,073 |
| 12 | 1,5×15 | 22,5 | 0,049 |
| 13 | 1,0×20 | 20 | 0,055 |
| 14 | 1,2×20 | 24 | 0,046 |
| 15 | 2,0×20 | 40 | 0,028 |
| 16 | 2,0×25 | 50 | 0,022 |
| 17 | 2,0×40 | 80 | 0,014 |
| 18 | 2,5×20 | 50 | 0,022 |
| 19 | 3,0×20 | 60 | 0,018 |
| 20 | 3,0×30 | 90 | 0,012 |
| 21 | 3,0×40 | 120 | 0,009 |
| 22 | 3,2×40 | 128 | 0,009 |
Расчет нихромовой спирали
При намотке спирали из нихрома для нагревательных приборов эту операцию зачастую выполняют «на глазок», а затем, включая спираль в сеть, по нагреву нихромового провода подбирают требующееся количество витков. Обычно такая процедура занимает много времени, да и нихром расходуется попусту.
Чтобы рационализировать эту работу при использовании нихромовой спирали на напряжение 220 В, предлагаю воспользоваться данными приведенными в таблице, из расчета, что удельное сопротивление нихрома = (Ом · мм2 / м) C.
С ее помощью можно быстро определить длину намотки виток к витку в зависимости от толщины нихромового провода и диаметра стержня, на который наматывается нихромовая спираль.
Пересчитать длину спирали из нихрома на другое напряжение нетрудно, использовав простую математическую пропорцию.
Длина нихромовой спирали в зависимости от диаметра нихрома и диаметра стержня
| 1,5 | 49 | 1,5 | 59 | 1,5 | 77 | 2 | 64 | 2 | 76 | 2 | 84 | 3 | 68 | 3 | 78 |
| 2 | 30 | 2 | 43 | 2 | 68 | 3 | 46 | 3 | 53 | 3 | 64 | 4 | 54 | 4 | 72 |
| 3 | 21 | 3 | 30 | 3 | 40 | 4 | 36 | 4 | 40 | 4 | 49 | 5 | 46 | 6 | 68 |
| 4 | 16 | 4 | 22 | 4 | 28 | 5 | 30 | 5 | 33 | 5 | 40 | 6 | 40 | 8 | 52 |
| 5 | 13 | 5 | 18 | 5 | 24 | 6 | 26 | 6 | 30 | 6 | 34 | 8 | 31 | ||
| 6 | 20 | 8 | 22 | 8 | 26 | 10 | 24 |
Например, требуется определить длину нихромовой спирали на напряжение 380 В из провода толщиной 0,3 мм, стержень для намотки Ø 4 мм. Из таблицы видно, что длина такой спирали на напряжение 220 В будет равна 22 см. Составим простое соотношение:
220 В — 22 см
380 В — Х см
тогда:
X = 380 · 22 / 220 = 38 см
Намотав нихромовую спираль, подключите ее, не обрезая, к источнику напряжения и убедитесь в правильности намотки. У закрытых спиралей длину намотки увеличивают на 1/3 значения, приведенного в таблице.
Расчет массы нихрома Х20Н80 (проволока и лента)
В данной таблице приведена теоретическая масса 1 метра нихромовой проволоки и ленты. Она изменяется в зависимости от размеров продукции.
| Ø 0,4 | 8,4 | 0,126 | 0,001 |
| Ø 0,5 | 8,4 | 0,196 | 0,002 |
| Ø 0,6 | 8,4 | 0,283 | 0,002 |
| Ø 0,7 | 8,4 | 0,385 | 0,003 |
| Ø 0,8 | 8,4 | 0,503 | 0,004 |
| Ø 0,9 | 8,4 | 0,636 | 0,005 |
| Ø 1,0 | 8,4 | 0,785 | 0,007 |
| Ø 1,2 | 8,4 | 1,13 | 0,009 |
| Ø 1,4 | 8,4 | 1,54 | 0,013 |
| Ø 1,5 | 8,4 | 1,77 | 0,015 |
| Ø 1,6 | 8,4 | 2,01 | 0,017 |
| Ø 1,8 | 8,4 | 2,54 | 0,021 |
| Ø 2,0 | 8,4 | 3,14 | 0,026 |
| Ø 2,2 | 8,4 | 3,8 | 0,032 |
| Ø 2,5 | 8,4 | 4,91 | 0,041 |
| Ø 2,6 | 8,4 | 5,31 | 0,045 |
| Ø 3,0 | 8,4 | 7,07 | 0,059 |
| Ø 3,2 | 8,4 | 8,04 | 0,068 |
| Ø 3,5 | 8,4 | 9,62 | 0,081 |
| Ø 3,6 | 8,4 | 10,2 | 0,086 |
| Ø 4,0 | 8,4 | 12,6 | 0,106 |
| Ø 4,5 | 8,4 | 15,9 | 0,134 |
| Ø 5,0 | 8,4 | 19,6 | 0,165 |
| Ø 5,5 | 8,4 | 23,74 | 0,199 |
| Ø 5,6 | 8,4 | 24,6 | 0,207 |
| Ø 6,0 | 8,4 | 28,26 | 0,237 |
| Ø 6,3 | 8,4 | 31,2 | 0,262 |
| Ø 7,0 | 8,4 | 38,5 | 0,323 |
| Ø 8,0 | 8,4 | 50,24 | 0,422 |
| Ø 9,0 | 8,4 | 63,59 | 0,534 |
| Ø 10,0 | 8,4 | 78,5 | 0,659 |
| 1 x 6 | 8,4 | 6 | 0,050 |
| 1 x 10 | 8,4 | 10 | 0,084 |
| 0,5 x 10 | 8,4 | 5 | 0,042 |
| 1 x 15 | 8,4 | 15 | 0,126 |
| 1,2 x 20 | 8,4 | 24 | 0,202 |
| 1,5 x 15 | 8,4 | 22,5 | 0,189 |
| 1,5 x 25 | 8,4 | 37,5 | 0,315 |
| 2 x 15 | 8,4 | 30 | 0,252 |
| 2 x 20 | 8,4 | 40 | 0,336 |
| 2 x 25 | 8,4 | 50 | 0,420 |
| 2 x 32 | 8,4 | 64 | 0,538 |
| 2 x 35 | 8,4 | 70 | 0,588 |
| 2 x 40 | 8,4 | 80 | 0,672 |
| 2,1 x 36 | 8,4 | 75,6 | 0,635 |
| 2,2 x 25 | 8,4 | 55 | 0,462 |
| 2,2 x 30 | 8,4 | 66 | 0,554 |
| 2,5 x 40 | 8,4 | 100 | 0,840 |
| 3 x 25 | 8,4 | 75 | 0,630 |
| 3 x 30 | 8,4 | 90 | 0,756 |
| 1,8 x 25 | 8,4 | 45 | 0,376 |
| 3,2 x 32 | 8,4 | 102,4 | 0,860 |
Расчет массы вольфрамовой проволоки
| 8 | 0,008 | 0,19 | 0,0010 | 0,97 | 1031,32 |
| 9 | 0,009 | 0,25 | 0,0012 | 1,23 | 814,87 |
| 10 | 0,01 | 0,30 | 0,0015 | 1,52 | 660,04 |
| 11 | 0,011 | 0,37 | 0,0018 | 1,83 | 545,49 |
| 12 | 0,012 | 0,44 | 0,0022 | 2,18 | 458,36 |
| 13 | 0,013 | 0,51 | 0,0026 | 2,56 | 390,56 |
| 14 | 0,014 | 0,59 | 0,0030 | 2,97 | 336,76 |
| 15 | 0,015 | 0,68 | 0,0034 | 3,41 | 293,35 |
| 16 | 0,016 | 0,78 | 0,0039 | 3,88 | 257,83 |
| 17 | 0,017 | 0,88 | 0,0044 | 4,38 | 228,39 |
| 18 | 0,018 | 0,98 | 0,0049 | 4,91 | 203,72 |
| 19 | 0,019 | 1,09 | 0,0055 | 5,47 | 182,84 |
| 20 | 0,02 | 1,21 | 0,0061 | 6,06 | 165,01 |
| 30 | 0,03 | 2,73 | 0,0136 | 13,64 | 73,34 |
| 40 | 0,04 | 4,85 | 0,0242 | 24,24 | 41,25 |
| 50 | 0,05 | 7,58 | 0,0379 | 37,88 | 26,40 |
| 60 | 0,06 | 10,91 | 0,0545 | 54,54 | 18,33 |
Методики расчета
По сопротивлению
Давайте разберемся как рассчитать длину нихромовой проволоки по мощности и сопротивлению. Расчёт начинается с определения требуемой мощности. Представим, что, нам нужна нить из нихрома для паяльника малых размеров мощностью в 10 Ватт, который будет работать от блока питания на 12В. Для этого у нас есть проволока диаметром 0.12 мм.
Простейший расчет длины нихрома по мощности без учета нагрева выполняется так:
Определим силу тока:
P=UI
I=P/U=10/12=0,83 A
Расчет сопротивления нихромовой проволоки проводим по закону Ома:
R=U/I=12/0,83=14,5 Ома
Длина проволоки равна:
l=SR/ρ,
где S – площадь поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление.
Или по такой формуле:
l= (Rπd2)/4ρ
Но сначала нужно рассчитать удельное сопротивление для нихромовой проволоки диаметром 0.12мм. Оно зависит от диаметра – чем он больше, тем меньше сопротивление.
L=(14.5*3,14*0.12^2)/4*1,1=0,149м=14,9см
Тоже самое можно взять из ГОСТ 12766.1-90 табл. 8, где указана величина в 95.6 Ом/м, если по ней пересчитать, то получится почти тоже самое:
L=Rтреб/Rтабл=14,4/95,6=0,151м=15,1см
Для нагревателя мощностью 10 ватт, который питается от 12В, нужно 15.1см.
Если вам нужно выполнить расчет числа витков спирали, чтобы её свить из нихромовой проволоки такой длины, то используйте следующие формулы:
Длина одного витка:
l1=π(D+d/2),
Количество витков:
N=L/(π(D+d/2)),
где L и d – длина и диаметр проволоки, D – диаметр стержня на котором будут мотать спираль.
Допустим мы будем мотать нихромовую проволоку на стержень диаметром 3 мм, тогда расчеты проводим в миллиметрах:
N=151/(3,14(3+0,12/2))=15,71 витков
Но при этом нужно учитывать, способен ли вообще нихром такого сечения выдержать этот ток. Подробные таблицы для определения максимального допустимого тока при определенной температуре для конкретных сечений приведены ниже. Простыми словами – вы определяете, до скольки градусов должна греться проволока и выбираете её сечение для расчётного тока.
Также учтите, что если нагреватель находится внутри жидкости, то ток можно увеличить в 1.2-1.5 раз, а если в замкнутом пространстве, то наоборот – уменьшить.
По температуре
Проблема приведенного выше расчёта в том, что мы считаем сопротивление холодной спирали по диаметру нихромовой нити и её длине. Но оно зависит от температуры, при этом же нужно учитывать при каких условиях получится её достичь. Если для резки пенопласта или для обогревателя такой расчет еще применим, то для муфельной печи он будет слишком грубым.
Приведем пример расчетов нихрома для печи.
Сначала определяют её объём, допустим 50 литров, далее определяют мощность, для этого есть эмпирическое правило:
- до 50 литров – 100Вт/л;
- 100-500 литров – 50-70 Вт/л.
Тогда в нашем случае:
P=Pэмп*V=50*100=5 кВт.
Дальше считаем силу тока и сопротивление:
Для 220В:
I=5000/220=22.7 Ампера
R=220/22.7=9,7 Ом
Для 380В при подключении спиралей звездой, расчет будет следующим.
Делим мощность на 3 фазы:
Pф=5/3=1,66 кВт на фазу
При подключении звездой, к каждой ветви прикладывается 220В (фазное напряжение, может отличаться в зависимости от вашей электроустановки), тогда ток:
I=1660/220=7.54 А
Сопротивление:
R=220/7.54=29.1 Ом
Для соединения треугольником рассчитываем по линейному напряжению 380В:
I=1660/380=4.36 А
R=380/4.36=87.1 Ом
Для определения диаметра учитывают удельную поверхностную мощность нагревателя. Рассчитаем длину, удельные сопротивления берем с табл. 8. ГОСТ 12766.1-90, но прежде определим диаметр.
Для расчета удельной поверхностной мощности печи используют формулу.
Bэф (зависит от теплопринимающей поверхности) и a (коэф. Эффективности излучения) – выбираются по следующим таблицам.
Итак, для нагрева печи до 1000 градусов, возьмём температуру спирали в 1100 градусов, тогда по таблице подбора Вэф выбираем значение в 4,3 Вт/см2, а по таблице подбора коэффициента а – 0,2.
Вдоп=Вэф*а=4,3*0.2= 0,86 Вт/см2 =0.86*10^4 Вт/м2
Диаметр определяют по формуле:
рт – удельное сопротивление материала нагревателя при заданной t, определяется по ГОСТ 12766.1, таблица 9 (приведена ниже).
Для нихрома Х80Н20 – 1,025
рт=р20*р1000=1.13*10^6*1.025=1.15*10^6 Ом/мм
Тогда для подключения к трёхфазной сети по схеме «Звезда»:
d=1,23 мм
Длина рассчитывается по формуле:
L=42м
Проверим значения:
L=R/(p*k)=29.1/(0.82*1.033)=34м
Значения отличаются из-за высокой температуры спирали, проверка не учитывает ряда факторов. Поэтому примем за длину 1 спирали – 42м, тогда для трёх спиралей нужно 126 метров нихрома 1,3 мм.
Методики расчета
По сопротивлению
Давайте разберемся как рассчитать длину нихромовой проволоки по мощности и сопротивлению. Расчёт начинается с определения требуемой мощности. Представим, что, нам нужна нить из нихрома для паяльника малых размеров мощностью в 10 Ватт, который будет работать от блока питания на 12В. Для этого у нас есть проволока диаметром 0.12 мм.
Простейший расчет длины нихрома по мощности без учета нагрева выполняется так:
Определим силу тока:
Расчет сопротивления нихромовой проволоки проводим по закону Ома:
Длина проволоки равна:
где S – площадь поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление.
Или по такой формуле:
Но сначала нужно рассчитать удельное сопротивление для нихромовой проволоки диаметром 0.12мм. Оно зависит от диаметра – чем он больше, тем меньше сопротивление.
Тоже самое можно взять из ГОСТ 12766.1-90 табл. 8, где указана величина в 95.6 Ом/м, если по ней пересчитать, то получится почти тоже самое:
Для нагревателя мощностью 10 ватт, который питается от 12В, нужно 15.1см.
Если вам нужно выполнить расчет числа витков спирали, чтобы её свить из нихромовой проволоки такой длины, то используйте следующие формулы:
Длина одного витка:
где L и d – длина и диаметр проволоки, D – диаметр стержня на котором будут мотать спираль.
Допустим мы будем мотать нихромовую проволоку на стержень диаметром 3 мм, тогда расчеты проводим в миллиметрах:
Но при этом нужно учитывать, способен ли вообще нихром такого сечения выдержать этот ток. Подробные таблицы для определения максимального допустимого тока при определенной температуре для конкретных сечений приведены ниже. Простыми словами – вы определяете, до скольки градусов должна греться проволока и выбираете её сечение для расчётного тока.
Также учтите, что если нагреватель находится внутри жидкости, то ток можно увеличить в 1.2-1.5 раз, а если в замкнутом пространстве, то наоборот – уменьшить.
По температуре
Проблема приведенного выше расчёта в том, что мы считаем сопротивление холодной спирали по диаметру нихромовой нити и её длине. Но оно зависит от температуры, при этом же нужно учитывать при каких условиях получится её достичь. Если для резки пенопласта или для обогревателя такой расчет еще применим, то для муфельной печи он будет слишком грубым.
Приведем пример расчетов нихрома для печи.
Сначала определяют её объём, допустим 50 литров, далее определяют мощность, для этого есть эмпирическое правило:
- до 50 литров – 100Вт/л;
- 100-500 литров – 50-70 Вт/л.
Тогда в нашем случае:
Дальше считаем силу тока и сопротивление:
Для 380В при подключении спиралей звездой, расчет будет следующим.
Делим мощность на 3 фазы:
Pф=5/3=1,66 кВт на фазу
При подключении звездой, к каждой ветви прикладывается 220В (фазное напряжение, может отличаться в зависимости от вашей электроустановки), тогда ток:
Для соединения треугольником рассчитываем по линейному напряжению 380В:
Для определения диаметра учитывают удельную поверхностную мощность нагревателя. Рассчитаем длину, удельные сопротивления берем с табл. 8. ГОСТ 12766.1-90, но прежде определим диаметр.
Для расчета удельной поверхностной мощности печи используют формулу.
Bэф (зависит от теплопринимающей поверхности) и a (коэф. Эффективности излучения) – выбираются по следующим таблицам.
Итак, для нагрева печи до 1000 градусов, возьмём температуру спирали в 1100 градусов, тогда по таблице подбора Вэф выбираем значение в 4,3 Вт/см 2 , а по таблице подбора коэффициента а – 0,2.
Диаметр определяют по формуле:
рт – удельное сопротивление материала нагревателя при заданной t, определяется по ГОСТ 12766.1, таблица 9 (приведена ниже).
Для нихрома Х80Н20 – 1,025
Тогда для подключения к трёхфазной сети по схеме «Звезда»:
Длина рассчитывается по формуле:
Значения отличаются из-за высокой температуры спирали, проверка не учитывает ряда факторов. Поэтому примем за длину 1 спирали – 42м, тогда для трёх спиралей нужно 126 метров нихрома 1,3 мм.
Ход работы
Сначала отделяем решётку кулера от вентилятора, она нам тоже пригодится. Кладём вентилятор правильной стороной (чтобы он дул наружу) в баночку, и закрепляем его на дне при помощи нескольких винтиков. Он понадобится для того чтобы гнать горячий воздух в комнату от раскалённой проволоки. Теперь сворачиваем саму проволоку спиралью — её можно намотать на толстый карандаш и снять. Это нужно для большей отдачи тепла при прохождении воздуха мимо спирали. Закрепляем спиральку внутри корпуса, концы нужно вывести наружу и подсоединить к проводам. Наш обогревать почти готов. Осталось накрыть корпус решёткой от кулера, для безопасности. Она как будто специально создана для этого — получился отличный прибор, напоминающий горячий фен.
