Hoe de lengte van een nichroomdraad te berekenen
Basisinformatie en merken van nichrome
Nikkel wordt een legering van nikkel en chroom genoemd met toevoeging van mangaan, silicium, ijzer, aluminium. Voor dit materiaal zijn de parameters afhankelijk van de specifieke verhouding van stoffen in de legering, maar liggen gemiddeld in het bereik:
- elektrische weerstand - 1,05-1,4 Ohm * mm2/ m (afhankelijk van de legeringsgraad);
- temperatuurcoëfficiënt van weerstand - (0.1-0.25) · 10−3 NAAR−1;
- werktemperatuur - 1100 ° C;
- smeltpunt - 1400 ° C;
In de tabellen wordt de soortelijke weerstand vaak gegeven in μOhm * m (of 10-6 Ohm * m) - de numerieke waarden zijn hetzelfde, het verschil in dimensie.
Er zijn momenteel twee van de meest voorkomende merken nichroomdraad:
- X20H80. Het bestaat uit 74% nikkel en 23% chroom, evenals uit 1% ijzer, silicium en mangaan. Geleiders van dit merk zijn te gebruiken bij temperaturen tot 1250 ᵒC, smeltpunt - 1400 ᵒC. Het heeft ook een hoge elektrische weerstand. De legering wordt gebruikt voor de vervaardiging van elementen van verwarmingsapparaten. De specifieke weerstand is 1,03-1,18 μOhm · m;
- X15H60. Samenstelling: 60% nikkel, 25% ijzer, 15% chroom. Bedrijfstemperatuur niet meer dan 1150 ᵒC. Smeltpunt - 1390 ᵒC. Het bevat meer ijzer, wat de magnetische eigenschappen van de legering verhoogt en de corrosieweerstand verhoogt.
U leert meer over de kwaliteiten en eigenschappen van deze legeringen van GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 en anderen.
Zoals reeds vermeld, wordt nichroomdraad overal gebruikt waar verwarmingselementen nodig zijn. Hoge soortelijke weerstand en smeltpunt maken het mogelijk nichroom te gebruiken als basis voor verschillende verwarmingselementen, van een waterkoker of haardroger tot een moffeloven.
Berekeningsmethoden
Door verzet
Laten we eens kijken hoe we de lengte van een nichroomdraad kunnen berekenen in termen van kracht en weerstand. De berekening begint met het bepalen van het benodigde vermogen. Stel je voor dat we een nichrome draad nodig hebben voor een kleine soldeerbout met een vermogen van 10 watt, die werkt op een 12V voeding. Hiervoor hebben we een draad met een diameter van 0,12 mm.
De eenvoudigste berekening van nichroomlengte in vermogen zonder rekening te houden met verwarming wordt als volgt uitgevoerd:
We bepalen de huidige sterkte:
P = UI
Ik = P / U = 10/12 = 0,83 A
Berekening van de weerstand van een nichroomdraad wordt uitgevoerd door De wet van Ohm:
R = U / I = 12 / 0,83 = 14,5 ohm
De lengte van de draad is:
l = SR /ρ,
waar S het dwarsdoorsnedeoppervlak is, ρ – soortelijke weerstand.
Of volgens deze formule:
l = (Rπd2) / 4ρ
Maar eerst moet je de soortelijke weerstand berekenen voor nichroomdraad met een diameter van 0,12 mm. Het hangt af van de diameter - hoe groter het is, hoe minder weerstand.
L = (14,5 * 3,14 * 0,12 ^ 2) / 4 * 1,1 = 0,149 m = 14,9 cm
Hetzelfde kan worden overgenomen van de GOST 12766.1-90-tafel. 8, waar een waarde van 95,6 Ohm / m wordt aangegeven, als je het telt, krijg je bijna hetzelfde:
L = Rverplicht/ Rtabl= 14,4 / 95,6 = 0,151 m = 15,1 cm
Voor een verwarming van 10 watt die op 12V werkt, heb je 15,1 cm nodig.
Als u het aantal windingen van een spiraal moet berekenen om deze van een nichrome draad van deze lengte te verdraaien, gebruik dan de volgende formules:
Lengte van een slag:
l1= π (D + d / 2),
Aantal beurten:
N = L / (π (D + d / 2)),
waar L en d de lengte en diameter van de draad zijn, D is de diameter van de staaf waarop de spiraal zal wikkelen.
Stel dat we een nichroomdraad op een staaf met een diameter van 3 mm winden, dan worden de berekeningen uitgevoerd in millimeters:
N = 151 / (3,14 (3 + 0,12 / 2)) = 15,71 beurten
Maar tegelijkertijd moet er rekening mee worden gehouden of nichroom van een dergelijke doorsnede deze stroom al dan niet kan weerstaan. Hieronder vindt u gedetailleerde tabellen voor het bepalen van de maximaal toelaatbare stroom bij een bepaalde temperatuur voor specifieke secties. Eenvoudig gezegd: u bepaalt hoeveel graden de draad moet opwarmen en selecteert de doorsnede voor de nominale stroom.
Merk ook op dat als de kachel zich in de vloeistof bevindt, de stroom 1,2-1,5 keer kan worden verhoogd en, als deze zich in een besloten ruimte bevindt, vice versa - verminderd.
Op temperatuur
Het probleem van de bovenstaande berekening is dat we rekening houden met de weerstand van een koude spiraal langs de diameter van de nichrome draad en de lengte ervan. Maar het hangt af van de temperatuur, terwijl het ook nodig is om te overwegen onder welke omstandigheden het mogelijk zal zijn om dit te bereiken. Als deze berekening nog steeds van toepassing is voor het snijden van schuim of voor een verwarming, dan is het te grof voor een moffeloven.
We geven een voorbeeld van nichroomberekeningen voor een oven.
Bepaal eerst het volume, laten we zeggen 50 liter, en bepaal vervolgens het vermogen, hiervoor is er een empirische regel:
- tot 50 liter - 100W / l;
- 100-500 liter - 50-70 W / l.
Dan in ons geval:
P = pemp* V = 50 * 100 = 5 kW.
Vervolgens beschouwen we de huidige sterkte en weerstand:
Voor 220V:
Ik = 5000/220 = 22,7 ampère
R = 220 / 22,7 = 9,7 Ohm
Voor 380V bij het verbinden van de spiralen met een ster is de berekening als volgt.
Verdeel de kracht in 3 fasen:
Pf = 5/3 = 1,66 kW per fase
Wanneer verbonden door een ster, wordt 220V toegepast op elke tak (fasespanning, dit kan verschillen afhankelijk van uw elektrische installatie), dan de stroom:
Ik = 1660/220 = 7,54 A
Weerstand:
R = 220 / 7,54 = 29,1 ohm
Voor een driehoeksverbinding berekenen we volgens een lineaire spanning van 380V:
Ik = 1660/380 = 4,36 A
R = 380 / 4,36 = 87,1 Ohm
Om de diameter te bepalen, wordt rekening gehouden met het specifieke oppervlaktevermogen van de kachel. We berekenen de lengte, we nemen de soortelijke weerstand van de tafel. 8. GOST 12766.1-90, maar eerst definiëren we de diameter.
Om het specifieke oppervlaktevermogen van de oven te berekenen met behulp van de formule.
Bet (afhankelijk van het warmteabsorberende oppervlak) en een (stralingscoëfficiënt) worden geselecteerd volgens de volgende tabellen.
Dus, om de oven tot 1000 graden te verwarmen, neem de spiraaltemperatuur van 1100 graden en vervolgens volgens de keuzetabel Bef kies een waarde van 4,3 W / cm2, en volgens de keuzetabel van coëfficiënt a - 0,2.
Inextra= Bef* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm2 = 0,86 * 10 ^ 4 W / m2
De diameter wordt bepaald door de formule:
Rt - de specifieke weerstand van het verwarmingsmateriaal op een gegeven t wordt bepaald volgens GOST 12766.1, tabel 9 (hieronder weergegeven).
Voor nichrome X80N20 - 1,025
Rt= p20* R1000= 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 = 1,15 * 10 ^ 6 Ohm / mm
Om vervolgens verbinding te maken met een driefasig netwerk volgens het "Star" -schema:
d = 1,23 mm
De lengte wordt berekend met de formule:
L = 42 m
Controleer de waarden:
L = R / (p * k) = 29,1 / (0,82 * 1,033) = 34 m
De waarden verschillen vanwege de hoge temperatuur van de spiraal; de controle houdt geen rekening met een aantal factoren. Daarom nemen we de lengte van 1 spiraal - 42m, dan heb je voor drie spiralen 126 meter 1,3 mm nichroom nodig.
Conclusie
Zo kun je de lengte van de draad voor een nichrome spiraal berekenen en de gewenste diameter bepalen door vermogen, doorsnede en temperatuur. Het is belangrijk om te overwegen:
- milieu omstandigheden;
- locatie van verwarmingselementen;
- spiraal temperatuur;
- temperatuur waarop het oppervlak moet worden verwarmd en andere factoren.
Zelfs de bovenstaande berekening kan, ondanks haar complexiteit, niet voldoende nauwkeurig worden genoemd. Omdat de berekening van de verwarmingselementen een continue thermodynamica is en er een aantal factoren kan worden genoemd die van invloed zijn op de resultaten, bijvoorbeeld de thermische isolatie van een oven enzovoort.
In de praktijk, na evaluatie van de spiralen, voegen ze toe of verwijderen ze, afhankelijk van het resultaat, of gebruiken ze temperatuursensoren en apparaten om deze aan te passen.
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
