Sådan beregnes længden på en nichromtråd

Grundlæggende information og mærker af nichrome

Nikkel kaldes en legering af nikkel og krom med tilsætning af mangan, silicium, jern, aluminium. For dette materiale afhænger parametrene af det specifikke forhold mellem stoffer i legeringen, men ligger i gennemsnit i området:

• elektrisk modstand - 1,05-1,4 Ohm * mm²/ m (afhængigt af legeringens kvalitet);
• temperatur modstandskoefficient - (0,1-0,25) · 10⁻³ K⁻¹;
• driftstemperatur - 1100 ° C;
• smeltepunkt - 1400 ° C;

I tabellerne er der ofte angivet resistivitet i μOhm * m (eller 10^-6 Ohm * m) - de numeriske værdier er de samme, forskellen i dimension.

Der er i øjeblikket to af de mest almindelige mærker af nichromtråd:

• Cr20Ni80. Det består af 74% nikkel og 23% krom samt 1% jern, silicium og mangan. Ledere af dette mærke kan bruges ved temperaturer op til 1250 ^ᵒC, smeltepunkt - 1400 ^ᵒC. Det har også en høj elektrisk modstand. Legeringen bruges til fremstilling af elementer i varmeindretninger. Den specifikke modstand er 1,03-1,18 μO · m;
• H15N60. Sammensætning: 60% nikkel, 25% jern, 15% krom. Arbejdstemperatur højst 1150 ^ᵒC. Smeltepunkt - 1390 ^ᵒC. Det indeholder mere jern, hvilket øger legeringens magnetiske egenskaber og øger dens korrosionsbestandighed.

Du lærer mere om karaktererne og egenskaberne for disse legeringer fra GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 og andre.

Som allerede nævnt bruges nichromtråd overalt, hvor der er behov for varmeelementer. Høj modstand og smeltepunkt gør det muligt at bruge nichrome som basis for forskellige varmeelementer, fra en kedel eller hårtørrer til en muffenovn.

Beregningsmetoder

Ved modstand

Lad os finde ud af, hvordan man beregner længden på en nichromtråd med hensyn til magt og modstand. Beregningen begynder med bestemmelse af den krævede effekt. Forestil dig, at vi har brug for en nichrom tråd til et lille loddejern med en effekt på 10 watt, der fungerer fra en 12V strømforsyning. For at gøre dette har vi en ledning med en diameter på 0,12 mm.

Den enkleste beregning af nichrome længde i magten uden at tage højde for opvarmning udføres som følger:

Vi bestemmer den aktuelle styrke:

P = UI

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

Beregning af en nichromtråds modstand udføres af Ohms lov:

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

Længden på ledningen er:

l = SR /ρ,

hvor S er tværsnitsområdet, ρ – resistivitet.

Eller ifølge denne formel:

l = (Rdd2) / 4ρ

Men først skal du beregne resistiviteten for nichromtråd med en diameter på 0,12 mm. Det afhænger af diameteren - jo større den er, jo mindre modstand.

L = (14,5 * 3,14 * 0,12 ^ 2) / 4 * 1,1 = 0,149 m = 14,9 cm

Det samme kan tages fra GOST 12766.1-90-tabellen. 8, hvor en værdi på 95,6 Ohm / m er angivet, hvis du tæller den, får du næsten den samme ting:

L = R_Treb/ R_bord= 14,4 / 95,6 = 0,151 m = 15,1 cm

For en 10-watt varmeapparat, der er drevet af 12V, har du brug for 15,1 cm.

Hvis du har brug for at beregne antallet af vindinger i en spiral for at vri den fra en nichromtråd i denne længde, skal du bruge følgende formler:

Længde på en sving:

l₁= π (D + d / 2),

Antal omdrejninger:

N = L / (π (D + d / 2)),

hvor L og d er trådens længde og diameter, er D diameteren af ​​stangen, hvorpå spiralen vil blive viklet.

Antag, at vi vikler en nichromtråd på en stang med en diameter på 3 mm, så beregningerne udføres i millimeter:

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

Men på samme tid må man tage højde for, om nichrom af et sådant tværsnit kan modstå denne strøm. Detaljerede tabeller til bestemmelse af den maksimalt tilladte strøm ved en bestemt temperatur for specifikke sektioner er vist nedenfor. Med enkle ord - du bestemmer, hvor mange grader ledningen skal varme op og vælger dens tværsnit for den nominelle strøm.

Bemærk også, at hvis varmeapparatet er inde i væsken, kan strømmen øges med 1,2-1,5 gange, og hvis det er i et begrænset rum, vice versa - reduceret.

Efter temperatur

Problemet med ovennævnte beregning er, at vi overvejer modstanden ved en kold spiral langs diameteren af ​​nichromtråden og dens længde. Men det afhænger af temperaturen, mens det også er nødvendigt at overveje under hvilke betingelser det vil være muligt at opnå den. Hvis denne beregning stadig gælder for skæreopskum eller til en varmeapparat, vil den være for grov for en lyddæmpeovn.

Vi giver et eksempel på nichrome beregninger for en ovn.

Først skal du bestemme dens volumen, lad os sige 50 liter, derefter bestemme kraften, for dette er der en empirisk regel:

• op til 50 liter - 100W / l;
• 100-500 liter - 50-70 W / l.

Så i vores tilfælde:

P = p_EMF* V = 50 * 100 = 5 kW.

Dernæst overvejer vi den aktuelle styrke og modstand:

For 220V:

I = 5000/220 = 22,7 ampere

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

For 380V, når spiraler forbindes med en stjerne, vil beregningen være som følger.

Opdel kraften i 3 faser:

Pf = 5/3 = 1,66 kW pr. Fase

Når der er tilsluttet en stjerne, påføres 220V på hver gren (fasespænding, det kan variere afhængigt af din elektriske installation), derefter strømmen:

I = 1660/220 = 7,54 A

modstand:

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

For en trekantforbindelse beregner vi efter en lineær spænding på 380V:

I = 1660/380 = 4,36 A

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

For at bestemme diameteren tages der hensyn til varmeapparatets specifikke overfladekraft. Vi beregner længden, vi tager modstanden fra tabellen. 8. GOST 12766.1-90, men først definerer vi diameteren.

For at beregne ovnens specifikke overfladekraft ved hjælp af formlen.

Bet (afhænger af den varmeabsorberende overflade) og en (stråleeffektivitetskoefficient) vælges i henhold til de følgende tabeller.

Så for at opvarme ovnen til 1000 grader, skal du tage spiraltemperaturen på 1100 grader, derefter i henhold til valgtabellen B_eff vælg en værdi på 4,3 W / cm², og i henhold til udvælgelsestabellen for koefficient a - 0,2.

den_yderligere= B_eff* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm² = 0,86 * 10 ^ 4 W / m²

Diameteren bestemmes af formlen:

r_t - den specifikke modstand for varmematerialet ved en given t bestemmes i henhold til GOST 12766.1, tabel 9 (vist nedenfor).

Til nichrome X80N20 - 1.025

r_t= p₂₀* s₁₀₀₀= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 Ohm / mm

For at oprette forbindelse til et trefaset netværk i henhold til "Star" -skemaet:

d = 1,23 mm

Længden beregnes med formlen:

L = 42 m

Kontroller værdierne:

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

Værdierne er forskellige på grund af spiralens høje temperatur; kontrollen tager ikke højde for et antal faktorer. Derfor tager vi for længden af ​​1 spiral - 42m, så til tre spiraler har du brug for 126 meter 1,3 mm nichrome.

konklusion

Således kan du beregne trådens længde for en nichrom spiral og bestemme den ønskede diameter ved hjælp af effekt, tværsnit og temperatur. Det er vigtigt at overveje:

• miljøforhold;
• placering af varmeelementer;
• spiral temperatur;
• temperatur, til hvilken overfladen skal opvarmes, og andre faktorer.

Selv ovenstående beregning, på trods af dens kompleksitet, kan ikke kaldes tilstrækkelig nøjagtig. Fordi beregningen af ​​varmeelementerne er en kontinuerlig termodynamik, og der kan nævnes et antal faktorer, der påvirker dens resultater, for eksempel den varmeisolering af en ovn og så videre.

I praksis tilføjer eller fjerner de, efter at have vurderet spiralerne, afhængigt af resultatet, eller brug temperatursensorer og enheder til at justere det.

Relaterede materialer:

• Sådan laver du en induktionskedel selv
• Beregning af kabeltværsnit efter strøm og strøm
• Sådan beregnes trådmodstand