Hvordan beregne lengden på en nikromtråd

Grunnleggende informasjon og merker av nichrome

Nikkel kalles en legering av nikkel og krom med tilsetning av mangan, silisium, jern, aluminium. For dette materialet er parametrene avhengig av det spesifikke forholdet mellom stoffer i legeringen, men ligger i gjennomsnitt i området:

• elektrisk resistivitet - 1,05-1,4 Ohm * mm²/ m (avhengig av legeringsgrad);
• temperatur motstandskoeffisient - (0,1-0,25) · 10⁻³ K⁻¹;
• driftstemperatur - 1100 ° C;
• smeltepunkt - 1400 ° C;

I tabellene er ofte resistivitet gitt i μOhm * m (eller 10^-6 Ohm * m) - numerisk de samme verdiene, forskjellen i dimensjon.

Det er for øyeblikket to av de vanligste merkene med nichromtråd:

• Cr20Ni80. Den består av 74% nikkel og 23% krom, samt 1% jern, silisium og mangan. Ledere av dette merket kan brukes ved temperaturer opp til 1250 ^ᵒC, smeltepunkt - 1400 ^ᵒC. Den har også en høy elektrisk motstand. Legeringen brukes til fremstilling av elementer i varmeenheter. Den spesifikke motstanden er 1,03-1,18 μO · m;
• H15N60. Sammensetning: 60% nikkel, 25% jern, 15% krom. Driftstemperatur ikke mer enn 1150 ^ᵒC. Smeltepunkt - 1390 ^ᵒC. Det inneholder mer jern, noe som øker legeringens magnetiske egenskaper og øker korrosjonsmotstanden.

Du vil lære mer om karakterene og egenskapene til disse legeringene fra GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 og andre.

Som allerede nevnt brukes nikromtråd overalt der det er behov for varmeelementer. Høy resistivitet og smeltepunkt gjør det mulig å bruke nichrome som basis for forskjellige varmeelementer, fra en vannkoker eller hårføner til en muffenovn.

Beregningsmetoder

Ved motstand

La oss finne ut hvordan du beregner lengden på en nikromtråd med tanke på kraft og motstand. Beregningen begynner med å bestemme den nødvendige kraften. Se for deg at vi trenger en nikrom tråd for et lite loddejern med en effekt på 10 watt, som vil fungere fra en 12V strømforsyning. For å gjøre dette har vi en ledning med en diameter på 0,12 mm.

Den enkleste beregningen av nichrom lengde i kraft uten å ta hensyn til oppvarming utføres som følger:

Vi bestemmer dagens styrke:

P = UI

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

Beregning av motstanden til en nikromtråd blir utført av Ohms lov:

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

Lengden på ledningen er:

l = SR /ρ,

der S er tverrsnittsområdet, ρ – resistivitet.

Eller i henhold til denne formelen:

l = (Rπd2) / 4ρ

Men først må du beregne resistiviteten for nikromtråd med en diameter på 0,12 mm. Det avhenger av diameteren - jo større den er, jo mindre motstand.

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

Det samme kan tas fra tabellen GOST 12766.1-90. 8, der en verdi på 95,6 Ohm / m er angitt, hvis du teller den, får du nesten det samme:

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

For en 10-watt varmeovn som drives av 12V, trenger du 15,1 cm.

Hvis du trenger å beregne antall omdreininger av en spiral for å vri den fra en nikromtråd i denne lengden, bruker du følgende formler:

Lengde på en sving:

l₁= π (D + d / 2),

Antall svinger:

N = L / (π (D + d / 2)),

der L og d er ledningens lengde og diameter, er D diameteren på stangen som spiralen vil vikles på.

Anta at vi vil vikle en nikromtråd på en stang med en diameter på 3 mm, så blir beregningene utført i millimeter:

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

Men samtidig må man ta hensyn til om nichrom av et slikt tverrsnitt tåler denne strømmen eller ikke. Nedenfor finner du detaljerte tabeller for å bestemme den maksimalt tillatte strømmen ved en viss temperatur for bestemte seksjoner. Med enkle ord - du bestemmer hvor mange grader ledningen skal varme opp og velger tverrsnittet for den nominelle strømmen.

Vær også oppmerksom på at hvis varmeren er inne i væsken, kan strømmen økes med 1,2-1,5 ganger, og hvis den er i et trangt rom, omvendt - redusert.

Etter temperatur

Problemet med beregningen ovenfor er at vi vurderer motstanden til en kald spiral langs diameteren til nichromtråden og dens lengde. Men det avhenger av temperaturen, mens det også er nødvendig å vurdere under hvilke forhold det vil være mulig å oppnå den. Hvis denne beregningen fortsatt er aktuelt for kutteskum eller for en varmeapparat, vil den være for grov for en muffenovn.

Vi gir et eksempel på nichromberegninger for en ovn.

Først må du bestemme volumet, la oss si 50 liter, deretter bestemme kraften, for dette er det en empirisk regel:

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

Da i vårt tilfelle:

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

Deretter vurderer vi dagens styrke og motstand:

For 220V:

I = 5000/220 = 22,7 ampere

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

For 380V når du kobler spiralene med en stjerne, vil beregningen være som følger.

Del kraften i 3 faser:

Pf = 5/3 = 1,66 kW per fase

Når du kobler til en stjerne, blir 220V påført hver gren (fasespenning, det kan variere avhengig av ditt elektriske anlegg), deretter strømmen:

I = 1660/220 = 7,54 A

motstand:

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

For en trekantforbindelse beregner vi i henhold til en lineær spenning på 380V:

I = 1660/380 = 4,36 A

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

For å bestemme diameteren blir det tatt hensyn til den spesifikke overflatekraften til varmeren. Vi beregner lengden, vi tar resistiviteten fra tabellen. 8. GOST 12766.1-90, men først definerer vi diameteren.

For å beregne ovnens spesifikke overflatekraft ved å bruke formelen.

Satsning (avhenger av den varmeabsorberende overflaten) og en (koeffisient for strålingseffektivitet) velges i henhold til følgende tabeller.

Så for å varme ovnen til 1000 grader, ta spiraltemperaturen på 1100 grader, deretter i henhold til valgstabellen B_eff Velg en verdi på 4,3 W / cm², og i henhold til valgstabellen for koeffisient a - 0,2.

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

Diameteren bestemmes av formelen:

r_t - den spesifikke motstanden til varmematerialet ved en gitt t bestemmes i henhold til GOST 12766.1, tabell 9 (vist nedenfor).

For nichrome X80N20 - 1,025

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

Så for å koble til et trefaset nettverk i henhold til "Star" -skjemaet:

d = 1,23 mm

Lengden beregnes med formelen:

L = 42m

Sjekk verdiene:

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

Verdiene avviker på grunn av spiralens høye temperatur; sjekken tar ikke hensyn til en rekke faktorer. Derfor tar vi for lengden på 1 spiral - 42m, så for tre spiraler trenger du 126 meter 1,3 mm nichrom.

konklusjon

Dermed kan du beregne ledningens lengde for en nichrom spiral og bestemme ønsket diameter ved hjelp av kraft, tverrsnitt og temperatur. Det er viktig å vurdere:

• miljøforhold;
• plassering av varmeelementer;
• spiral temperatur;
• temperatur som overflaten skal varmes opp til og andre faktorer.

Selv beregningen ovenfor, til tross for dens kompleksitet, kan ikke kalles tilstrekkelig nøyaktig. Fordi beregningen av varmeelementer er en kontinuerlig termodynamikk, og det kan nevnes en rekke faktorer som påvirker resultatene, for eksempel termisk isolasjon av en ovn og så videre.

I praksis, etter å ha evaluert spiralene, legger de til eller fjerner de, avhengig av resultatet, eller bruker temperatursensorer og enheter for å justere det.

Relaterte materialer:

• Hvordan lage en induksjonskjel selv
• Beregning av kabeltverrsnitt etter strøm og strøm
• Hvordan beregne ledningsmotstand