Com calcular la longitud d’un fil nichrom
Informació bàsica i marques de nichrom
El níquel és un aliatge de níquel i crom amb l'addició de manganès, silici, ferro, alumini. Per a aquest material, els paràmetres depenen de la relació específica de substàncies en l'aliatge, però en mitjana es troben en el rang:
- resistivitat elèctrica - 1,05-1,4 Ohm * mm2/ m (segons el grau d'aliatge);
- coeficient de resistència de temperatura - (0,1-0,25) · 10−3 A−1;
- temperatura operativa - 1100 ° C;
- punt de fusió - 1400 ° C;
A les taules, la resistivitat sovint es dóna en μOhm * m (o 10)-6 Ohm * m) - els valors numèrics són els mateixos, la diferència de dimensió.
Actualment, hi ha dues de les marques més comunes de filferro nichrome:
- X20H80. Consta d'un 74% de níquel i un 23% de crom, així com un 1% de ferro, silici i manganès. Els conductors d’aquesta marca es poden utilitzar a temperatures fins a 1250 ᵒC, punt de fusió - 1400 ᵒC. També té una alta resistència elèctrica. L’aliatge s’utilitza per a la fabricació d’elements d’aparells de calefacció. La resistència específica és de 1,03-1,18 μOhm · m;
- X15H60. Composició: 60% níquel, 25% ferro, 15% crom. Temperatura de funcionament no superior a 1150 ᵒC. Punt de fusió - 1390 ᵒC. Conté més ferro, que augmenta les propietats magnètiques de l’aliatge i augmenta la seva resistència a la corrosió.
Obteniu més informació sobre les qualificacions i propietats d’aquests aliatges a partir de GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 i altres.
Com ja s'ha comentat, el cable nichrome s'utilitza a tot arreu on es necessitin elements de calefacció. L’elevada resistivitat i el punt de fusió permeten utilitzar el nichrom com a base per a diversos elements de calefacció, des d’una caldera o assecador de cabell fins a un forn de ploma.
Mètodes de càlcul
Per resistència
Anem a esbrinar com es pot calcular la longitud d’un fil nichrome en termes de potència i resistència. El càlcul comença per determinar la potència requerida. Imagineu-vos que necessitem un fil de nichrom per a una petita soldadura amb una potència de 10 watts, que funcionarà a partir d’una font d’alimentació de 12V. Per fer-ho, disposem d’un filferro amb un diàmetre de 0,12 mm.
El càlcul més simple de la longitud de la potència de nichrome sense tenir en compte la calefacció es realitza de la manera següent:
Determinem la força actual:
P = interfície d'usuari
I = P / U = 10/12 = 0,83 A
Es realitza el càlcul de la resistència d’un fil nichrom Ohm's law:
R = U / I = 12 / 0,83 = 14,5 Ohms
La longitud del filferro és:
l = SR /ρ,
on S és l'àrea de secció transversal, ρ – resistivitat.
O segons aquesta fórmula:
l = (Rπd2) / 4ρ
Però primer cal calcular la resistivitat del filferro nichrome amb un diàmetre de 0,12 mm. Depèn del diàmetre, com més gran sigui, menys resistència.
L = (14,5 * 3,14 * 0,12 ^ 2) / 4 * 1,1 = 0,149m = 14,9cm
El mateix es pot extreure de la taula GOST 12766.1-90. 8, on s'indica un valor de 95,6 Ohm / m, si el comptes, obtindràs gairebé el mateix:
L = Rrequerit/ Rtabl= 14,4 / 95,6 = 0,151m = 15,1cm
Per a un escalfador de 10 watts que alimenta 12V, necessiteu 15,1 cm.
Si heu de calcular el nombre de voltes d'una espiral per girar-la des d'un fil nichrom d'aquesta longitud, utilitzeu les fórmules següents:
Durada d'un gir:
l1= π (D + d / 2),
Nombre de torns:
N = L / (π (D + d / 2)),
on L i d són la longitud i el diàmetre del filferro, D és el diàmetre de la vareta sobre la qual es col·locarà l’espiral.
Suposem que invertirem un fil de nichrom sobre una vareta amb un diàmetre de 3 mm, i després els càlculs es realitzen en mil·límetres:
N = 151 / (3,14 (3 + 0,12 / 2)) = 15,71 voltes
Però, al mateix temps, cal tenir en compte si el nichrom d'una secció transversal pot suportar o no aquest corrent. A continuació, es detallen taules detallades per determinar la intensitat màxima admissible a una certa temperatura per a seccions específiques. En paraules senzilles: determineu quants graus ha de escalfar el fil i seleccioneu la seva secció transversal per al corrent nominal.
Tingueu en compte també que si el calefactor es troba dins del líquid, el corrent es pot augmentar 1,2-1,5 vegades, i si es troba en un espai reduït, aleshores, a la inversa - reduït.
Per temperatura
El problema del càlcul anterior és que considerem la resistència d'una espiral freda al llarg del diàmetre del fil de nichrome i la seva longitud. Però depèn de la temperatura, mentre que també cal considerar en quines condicions serà possible assolir-la. Si aquest càlcul continua essent aplicable per al tall d'espuma o per a un escalfador, serà massa gruixut per a un forn de motlle.
Donem un exemple de càlculs de nichrome per a un forn.
Primer, determinar el seu volum, diguem-ne 50 litres, i després determinar la potència, per això hi ha una regla empírica:
- fins a 50 litres - 100W / l;
- 100-500 litres - 50-70 W / l.
Aleshores, en el nostre cas:
P = pemp* V = 50 * 100 = 5 kW.
A continuació, considerem la força i resistència actuals:
Per a 220V:
I = 5000/220 = 22,7 amplificadors
R = 220 / 22,7 = 9,7 Ohms
Per a 380V quan connecteu els espirals amb una estrella, el càlcul serà el següent.
Divideix la potència en tres fases:
Pf = 5/3 = 1,66 kW per fase
Quan està connectat per una estrella, s'aplica 220V a cada branca (tensió de fase, pot diferir depenent de la instal·lació elèctrica) i el corrent següent:
I = 1660/220 = 7,54 A
Resistència
R = 220 / 7,54 = 29,1 Ohm
Per a una connexió de triangles, calculem segons una tensió lineal de 380V:
I = 1660/380 = 4,36 A
R = 380 / 4,36 = 87,1 Ohm
Per determinar el diàmetre, es té en compte la potència superficial específica del calefactor. Calculem la longitud, agafem la resistivitat de la taula. 8. GOST 12766,1-90, però primer definim el diàmetre.
Per calcular la potència superficial específica del forn mitjançant la fórmula.
L’aposta (depèn de la superfície que absorbeixi la calor) i es seleccionen un (coeficient d’eficiència de radiació) segons les taules següents.
Per tant, per escalfar el forn a 1000 graus, cal agafar la temperatura en espiral de 1100 graus, segons la taula de selecció Bef trieu un valor de 4,3 W / cm2i segons la taula de selecció del coeficient a - 0,2.
Dinsaddicional= Bef* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm2 = 0,86 * 10 ^ 4 W / m2
El diàmetre està determinat per la fórmula:
pàgt - la resistència específica del material calefactor a una determinada t es determina segons la taula 9 de GOST 12766.1, que es mostra a continuació.
Per al nichrome X80N20 - 1.025
pàgt= pàg20* pàg1000= 1,13 * 10 ^ 6 * 1.025 = 1,15 * 10 ^ 6 Ohm / mm
A continuació, per connectar-se a una xarxa trifàsica segons l'esquema "Star":
d = 1,23 mm
La longitud es calcula mitjançant la fórmula:
L = 42m
Comproveu els valors:
L = R / (p * k) = 29,1 / (0,82 * 1.033) = 34 m
Els valors difereixen a causa de l'elevada temperatura de l'espiral; la comprovació no té en compte diversos factors. Per tant, agafem la longitud d’1 espiral - 42m, i per tres espirals necessiteu 126 metres de 1,3 mm de crom.
Conclusió
Així, podeu calcular la longitud del filferro per a una espiral nichrome i determinar el diàmetre desitjat per potència, secció transversal i temperatura. És important tenir en compte:
- condicions ambientals;
- ubicació d’elements de calefacció;
- temperatura en espiral;
- temperatura a la qual s’ha d’escalfar la superfície i altres factors.
Fins i tot el càlcul anterior, malgrat la seva complexitat, no es pot anomenar prou exacta. Com que el càlcul dels elements de calefacció és una termodinàmica contínua i es poden citar diversos factors que influeixen en els seus resultats, per exemple, l’aïllament tèrmic d’un forn, etc.
A la pràctica, després d’avaluar els espirals, s’afegeixen o eliminen, segons el resultat, o s’utilitzen sensors i dispositius de temperatura per ajustar-lo.
Materials relacionats:
Carregant ...
