Содержание

ТЭН – устройство, неисправности, проверка

Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН) – это электронагревательный элемент в виде металлической трубки произвольной формы, в которой размещена спираль из нихромовой или фехромовой проволоки с выводами на концах. Для изоляции спирали и передачи от нее тепла трубку заполняют кварцевым песком. У ТЭНа нет полярности, поэтому безразлично к какому выводу подключать фазу и ноль.

ТЭН был изобретен и запатентован 20 сентября 1859 года американцем Джорджем Симпсоном.

Практически в любых современных электронагревательных приборах, таких, например, как электрочайник, утюг, автоматическая стиральная машина, обогреватель в качестве источника тепла используются ТЭНы.

Если в электроприборе не происходит нагрева, то это не значит, что вышел из строя ТЭН. Вполне возможно причиной неисправности может быть выключатель, терморегулятор или другие элементы управления. Но обычно в первую очередь проверяют ТЭН, так как его проверка не представляет трудностей.

Любой домашний мастер, прочитав эту статью даже не имея опыта по прозвонке и замене ТЭНа легко справиться с такой задачей, выбрав наиболее доступный способ проверки.

Устройство трубчатого электронагревателя (ТЭН)

Как видно из ниже представленного чертежа ТЭН представляет собой металлическую трубку из меди, нержавеющей стали или железа, по центру которой проложена нихромовая спираль, свитая в виде пружины.

Трубка внутри полностью и плотно заполнена песком, что позволяет эффективно отводить тепловую энергию от спирали и исключить ее соприкосновение с трубкой. Концы спирали соединены сваркой с контактными стержнями, которые закреплены внутри трубки с помощью керамических изоляторов. Для подачи питающего напряжения на концах контактных стержней нарезают резьбу или приваривают контактные пластины.

Трубки для изготовления ТЭНов используют разных диаметров и в зависимости от назначения придают им различные формы вплоть до спиралеобразной. Наглядным примером может служить электрокипятильник.

Какие бывают неисправности ТЭНов

Наиболее часто ТЭНы отказывают из-за обрыва нити нихромовой спирали, который происходит по причине расплавления нихромовой нити из-за ее перегрева. Перегрев случается если на ТЭНе образовался толстый слой накипи или ТЭН, предназначенный для работы в жидкой среде, включен без нее. Перегореть спираль может из-за исходного низкого качества ТЭНа.

Спираль по центру трубки ТЭНа удерживается за счет плотного ее наполнения песком. Если при засыпке песка его плохо уплотнили или спираль сместилась от центра к стенке трубки, то со временем от вибрации спираль может переместиться и прикоснуться к внутренней поверхности трубки.

Если спираль прикоснется только в одной точке, то при отсутствии подключения заземляющего провода УЗО в квартирной электропроводке работоспособность ТЭН не потеряет и электрочайник или любой другой нагревательный прибор будет продолжать работать. Но при этом возникает вероятность попадания фазы на корпус изделия и если он металлический, то и вероятность поражения током человека при прикосновении к корпусу.

В случае если электроприбор заземлен, то в результате укорочения спирали выделяемая мощность существенно возрастет и если не сработает автомат защиты, спираль расплавится и ТЭН выйдет из строя окончательно.

Если спираль прикоснется к трубке одновременно в двух и более местах, как на фотографии, то при отсутствии заземления и УЗО, если не успеет сработать автоматический выключатель, спираль сразу же перегорит.

Таким образом, ТЭНы могут иметь одну из двух неисправностей – обрыв нихромовой спирали или короткое замыкание ее на металлическую трубчатую оболочку. Любой из этих отказов устранить невозможно и ТЭН подлежит замене.

В современных электрочайниках, мультиварках и утюгах ТЭН приваривают к корпусу изделия и при выходе ТЭНа из строя приходится покупать новый электроприбор.

Как проверить-прозвонить ТЭН

В зависимости от наличия средств измерений проверить ТЭН можно одним из следующих способов. Измерять сопротивление спирали и сопротивление между спиралью и трубкой с помощью стрелочного тестера или мультиметра, прозвонить с помощью индикатора фазы или контрольки электрика.

Проверка ТЭНа


с помощью стрелочного тестера или мультиметра

Для проверки нужно прибор включить в режим измерения минимального сопротивления и концами щупов прибора прикоснуться к выводам ТЭНа.

Если спираль в обрыве, то стрелочный тестер покажет сопротивление равное бесконечности, а мультиметр покажет «1» вместо реального сопротивления, что равносильно бесконечному сопротивлению.

Рассчитать какое сопротивление должна иметь спираль ТЭНа в зависимости от его мощности можно с помощью онлайн калькулятора.

Достаточно ввести в окошки калькулятора напряжение, на которое рассчитан ТЭН и его мощность. Обычно эти значения выдавлены на трубке. Можно воспользоваться информацией о потребляемой мощности электроприбора. Например, сопротивление ТЭНа электрочайника мощностью 2000 Вт составит 24,2 Ом.

Если спираль цела, то далее нужно одним концом щупа мультиметра прикоснуться к любому из выводов ТЭНа, а вторым к металлической трубке. Если короткого замыкания между спиралью и трубкой нет, то стрелочный тестер покажет бесконечное сопротивление, а мультиметр покажет «1». Если прибор покажет отличное от указанного значения, то короткое замыкание налицо и такой ТЭН дальнейшей эксплуатации не подлежит.

Проверка ТЭНа


с помощью светодиода и батарейки или источника питания

Если нет в наличии тестера или мультиметра, или села в мультиметре батарейка типа «Крона», то при наличии любого светодиода, а они есть практически во всех бытовых электроприборах и любой батарейки, даже севшей, напряжением от 3 В до 12 В, можно успешно проверить любой ТЭН, в том числе и электрочайника.

На фотографии Вы видите, как можно с помощью, вынутой из мультиметра севшей батарейки «Крона» (напряжение на ее выводах составляло всего 5 В вместо 9 В), резистора номиналом 51 Ом и светодиода проверить целостность спирали ТЭНа. Только надо учесть, что светодиод не лампочка и его нужно подключать, соблюдая полярность. Так как сам ТЭН имеет сопротивление, то при проверке спирали при использовании старой батарейки можно обойтись без резистора.

Если светодиод светит, значит, спираль целая. Для проверки сопротивления изоляции нужно отключить схему от любого из контактных стержней ТЭНа и прикоснуться к трубке ТЭНа. Светодиод не должен светить.

Если нет под рукой батарейки, то ее можно с успехом заменить любым сетевым источником питания постоянного или переменного тока, подойдет также любое зарядное устройство, например, от сотового телефона или ноутбука. На этой фотографии с помощью зажимов типа «крокодил» питающее напряжение подано с источника постоянного напряжения. Светодиод уверенно светил при изменении напряжения от 2,5 до 12 В.

Проверка ТЭНа с помощью индикатора фазы

Внимание! При проверке ТЭНа с помощью индикатора фазы и контрольки электрика следует соблюдать осторожность. Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током. Другими словами, прикасаться рукой к корпусу ТЭНа и его выводам после подключения к розетке недопустимо.

Если под рукой имеется индикатор фазы электрика, то с помощью него тоже можно проверить исправность ТЭНа. При этом сопротивление изоляции (между нихромовой спиралью и трубкой) будет проверено с большей достоверностью, так как при проверке мультиметром прилагается напряжение не более 9 В, а при проверке индикатором более 220 В.

Для проверки необходимо сначала определить, где в розетке находится фаза (по правилам должна находиться справа) и затем соединить отрезком провода с фазным выводом один из контактных стержней ТЭНа, как показано на фотографии.

Далее прикоснуться жалом индикатора фазы сначала к противоположному контактному стержню ТЭНа (лампочка индикатора должна светиться), а затем к трубке (лампочка не должна светиться).

Если при прикосновении к противоположному выводу ТЭНа лампочка индикатора не светится, значит, спираль в обрыве, а если светится при прикосновении к трубке, значит, имеется пробой изоляции (спираль касается трубки).

Проверка ТЭНа с помощью контрольки электрика

Проверить ТЭН с помощью контрольки электрика может практически каждый, так как не требуется никаких измерительных приборов.

Суть проверки заключается в последовательном включении со спиралью ТЭНа любой лампочки с последующим подключением схемы к бытовой электропроводке 220 В.

Для подготовки к проверке необходимо взять вилку со шнуром и один его конец присоединить к любому контактному выводу ТЭНа, а второй конец к электрическому патрону. Далее ко второму выводу патрона присоединяется дополнительный отрезок провода. В патрон вкручивается любая лампочка, рассчитанная на напряжение 220 В.

Сначала свободный провод от патрона подключается к свободному концу ТЭНа, как показано на схеме выше. Затем вилка вставляется в розетку. При исправной спирали лампочка должна ярко светить. Если не светит, то спираль в обрыве и дальше можно не проверять, так как ТЭН дальнейшей эксплуатации не подлежит.

Далее вилка вынимается из розетки и правый по схеме вывод из патрона подсоединяется к трубке ТЭНа, как показано на фотографии. Вилка вставляется в розетку, если лампочка не светит, значит, сопротивление изоляции между спиралью и трубкой большое и ТЭН исправен.

В случае, если лампочка начала светиться, значит имеет место пробой изоляции и такой ТЭН эксплуатировать недопустимо.

Нестандартные способы проверки ТЭНов

Если нет возможности проверить ТЭН одним из выше приведенным способом, то можно провода от шнура с вилкой подключить непосредственно к выводам ТЭНа и на несколько секунд вставить вилку в розетку. Если ТЭН начнет нагреваться, то значит спираль целая. Осторожно, при проверке температуры нагрева ТЭНа рукой не обожгитесь.

Для проверки сопротивления изоляции один из концов шнура, при вынутой вилке из розетки нужно отсоединить от вывода ТЭНа и присоединить его через предохранитель рассчитанный на ток защиты не более 5 А к трубке ТЭНа. Затем вставить вилку в розетку бытовой электросети. Тут время не ограничено. Если предохранитель сразу не перегорит, значит короткого замыкания спирали с корпусом нет и ТЭН исправен.

Привести все возможные способы проверки ТЭНа просто нереально. ТЭН даже можно проверить с помощью стационарного телефонного аппарата, включив его в разрыв одного из проводов, с помощью которых подключен телефон к сети. Если после подключения в снятой трубке будет сигнал, значит ТЭН исправен. Можно даже и трубку телефона не поднимать, а позвонить с мобильного телефона на него. Наличие звука звонка подтвердит целостность спирали ТЭНа.

Нагреватели. Методика и примеры расчета. Статья

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Хром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Рений

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Прецизионные сплавы

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Статья “Нагреватели. Методика и примеры расчета” содержит обзор по расчету нагревателей электрических печей. Рассматриваются материалы, используемые для изготовления нагревателей, их свойства, достоинства и недостатки, условия работы (нихром, вольфрам, молибден и др.), описана цель расчета нагревателей, приведены методики, описанные на конкретных примерах. Также статья содержит справочные таблицы и ссылки на ГОСТы, необходимые для проведения расчета нагревателей электрических печей.

На странице представлена только выдержка из статьи “Нагреватели. Методика и примеры расчета”.

Рассчитать нагреватели электрической печи

Калькулятор нагревателей электрических печей

Параметры электрической печи

Параметры нагревателя

Диаметр нагревателя, мм
?

Размеры нагревателей (толщина x ширина), мм

Выбрать из стандартных размеров (толщина х ширина), мм ?
Изменить размер на стандартный
0,1х600,1х1000,1х2000,1х4000,2х2,50,2х80,2х600,3х1,850,3х600,3х4000,35х2,350,35х2,40,5х2,250,5х60,5х81,0х61,0х101,0х151,0х201,2х201,5х101,5х121,5х152,0х102,0х202,0х252,0х302,0х402,5х202,5х252,5х302,5х603,0х203,0х303,0х40

Толщина нагревателя, мм
?

Ширина нагревателя, мм
?

Длина нагревателя, м
?

Масса нагревателя, кг
?

Общая длина нагревателей, м
?

Общая масса нагревателей, кг
?

*Результаты расчета нагревателей электрических печей, выполненного с помощью данного калькулятора, носят информативный характер.

Расчет основан на подходе, рассмотренном в книге “Типовые расчеты по электрооборудованию”, Дьяков В.И., а также в статье “Нагреватели. Методика и примеры расчета”, Никонов Н. В., и содержит ряд допущений.

В каждом конкретном случае могут появиться дополнительные условия, связанные с конструктивными особенностями печи, а также условиями эксплуатации.

Очень часто при желании сделать или отремонтировать нагреватель электропечи своими руками у человека появляется много вопросов. Например, какого диаметра взять проволоку, какова должна быть ее длина или какую мощность можно получить, используя проволоку или ленту с заданными параметрами и т.д. При правильном подходе к решению данного вопроса необходимо учитывать достаточно много параметров, например, силу тока, проходящего через нагреватель, рабочую температуру, тип электрической сети и другие.

В данной статье приводятся справочные данные о материалах, наиболее распространенных при изготовлении нагревателей электрических печей, а также методика и примеры их расчета (расчета нагревателей электрических печей).

Непосредственно нагреватель – один из самых важных элементов печи, именно он осуществляет нагрев, имеет наибольшую температуру и определяет работоспособность нагревательной установки в целом. Поэтому нагреватели должны соответствовать ряду требований, которые приведены ниже.

Требования к нагревателям

Основные требования к нагревателям (материалам нагревателей):
  • Нагреватели должны обладать достаточной жаростойкостью (окалиностойкостью) и жаропрочностью. Жаропрочность – механическая прочность при высоких температурах. Жаростойкость – сопротивление металлов и сплавов газовой коррозии при высоких температурах (более подробно свойства жаростойкости и жаропорочности описаны на странице Жаропрочные сплавы и стали).
  • Нагреватель в электропечи должен быть сделан из материала, обладающего высоким удельным электрическим сопротивлением. Говоря простым языком, чем выше электрическое сопротивление материала, тем сильнее он нагревается. Следовательно, если взять материал с меньшим сопротивлением, то потребуется нагреватель большей длины и с меньшей площадью поперечного сечения. Не всегда в печи может быть размещен достаточно длинный нагреватель. Также стоит учитывать, что, чем больше диаметр проволоки, из которой сделан нагреватель, тем дольше срок его службы. Примерами материалов, обладающих высоким электрическим сопротивлением являются хромоникелевый сплав нихром Х20Н80, Х15Н60, железохромоалюминиевый сплав фехраль Х23Ю5Т, которые относятся к прецизионным сплавам с высоким электрическим сопротивлением.
  • Малый температурный коэффициент сопротивления является существенным фактором при выборе материала для нагревателя. Это означает, что при изменении температуры электрическое сопротивление материала нагревателя меняется не сильно. Если температурный коэффициент электросопротивления велик, для включения печи в холодном состоянии приходится использовать трансформаторы, дающие в начальный момент пониженное напряжение.
  • Физические свойства материалов нагревателей должны быть постоянными. Некоторые материалы, например карборунд, который является неметаллическим нагревателем, с течением времени могут изменять свои физические свойства, в частности электрическое сопротивление, что усложняет условия их эксплуатации. Для стабилизации электрического сопротивления используют трансформаторы с большим количеством ступеней и диапазоном напряжений.
  • Металлические материалы должны обладать хорошими технологическими свойствами, а именно: пластичностью и свариваемостью, – чтобы из них можно было изготовить проволоку, ленту, а из ленты – сложные по конфигурации нагревательные элементы. Также нагреватели могут быть изготовлены из неметаллов. Неметаллические нагреватели прессуются или формуются, превращаясь в готовое изделие.

Материалы для изготовления нагревателей

Наиболее подходящими и самыми используемыми в производстве нагревателей для электропечей являются прецизионные сплавы с высоким электрическим сопротивлением. К ним относятся сплавы на основе хрома и никеля (хромоникелевые), железа, хрома и алюминия (железохромоалюминиевые). Марки и свойства данных сплавов рассмотрены в ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки». Представителями хромоникелевых сплавов является нихром марок Х20Н80, Х20Н80-Н (950-1200 °С), Х15Н60, Х15Н60-Н (900-1125 °С), железохромоалюминиевых – фехраль марок Х23Ю5Т (950-1400 °С), Х27Ю5Т (950-1350 °С), Х23Ю5 (950-1200 °С), Х15Ю5 (750-1000 °С). Также существуют железохромоникелевые сплавы – Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.

Перечисленные выше сплавы обладают хорошими свойствами жаропрочности и жаростойкости, поэтому они могут работать при высоких температурах. Хорошую жаростойкость обеспечивает защитная пленка из окиси хрома, которая образуется на поверхности материала. Температура плавления пленки выше температуры плавления непосредственно сплава, она не растрескивается при нагреве и охлаждении.

Приведем сравнительную характеристику нихрома и фехрали.
Достоинства нихрома:

  • хорошие механические свойства как при низких, так и при высоких температурах;
  • сплав крипоустойчив;
  • имеет хорошие технологические свойства – пластичность и свариваемость;
  • хорошо обрабатывается;
  • не стареет, немагнитен.
Недостатки нихрома:
  • высокая стоимость никеля – одного из основных компонентов сплава;
  • более низкие рабочие температуры по сравнению с фехралью.
Достоинства фехрали:
  • более дешевый сплав по сравнению с нихромом, т.к. не содержит никель;
  • обладает лучшей по сравнению с нихромом жаростойкостью, напрмер, фехраль Х23Ю5Т может работать при температуре до 1400 °С (1400 °С – максимальная рабочая температура для нагревателя из проволоки Ø 6,0 мм и более; Ø 3,0 – 1350 °С; Ø 1,0 – 1225 °С; Ø 0,2 – 950 °С).
Недостатки фехрали:
  • хрупкий и непрочный сплав, данные негативные свойства особенно сильно проявляются после пребывания сплава при температуре большей 1000 °С;
  • т.к. фехраль имеет в своем составе железо, то данный сплав является магнитным и может ржаветь во влажной атмосфере при нормальной температуре;
  • имеет низкое сопротивление ползучести;
  • взаимодействует с шамотной футеровкой и окислами железа;
  • во время эксплуатации нагреватели из фехрали существенно удлиняются.
Также сравнение сплавов фехраль и нихром производится в статье Сравнение сплавов фехраль и нихром.

В последнее время разработаны сплавы типа Х15Н60Ю3 и Х27Н70ЮЗ, т.е. с добавлением 3% алюминия, что значительно улучшило жаростойкость сплавов, а наличие никеля практически исключило имеющиеся у железохромоалюминиевых сплавов недостатки. Сплавы Х15Н60ЮЗ, Х27Н60ЮЗ не взаимодействуют с шамотом и окислами железа, достаточно хорошо обрабатываются, механически прочны, нехрупки. Максимальная рабочая температура сплава Х15Н60ЮЗ составляет 1200 °С.

Помимо перечисленных выше сплавов на основе никеля, хрома, железа, алюминия для изготовления нагревателей применяют и другие материалы: тугоплавкие металлы, а также неметаллы.

Среди неметаллов для изготовления нагревателей используют карборунд, дисилицид молибдена, уголь, графит. Нагреватели из карборунда и дисилицида молибдена используют в высокотемпературных печах. В печах с защитной атмосферой применяют угольные и графитовые нагреватели.

Среди тугоплавких материалов в качестве нагревателей могут использоваться вольфрам, молибден, тантал и ниобий. В высокотемпературных вакуумных печах и печах с защитной атмосферой применяются нагреватели из молибдена и вольфрама. Молибденовые нагреватели могут работать до температуры 1700 °С в вакууме и до 2200 °С – в защитной атмосфере. Такая разница температур обусловлена испарением молибдена при температурах выше 1700 °С в вакууме. Вольфрамовые нагреватели могут работать до 3000 °С. В особых случаях применяют нагреватели из тантала и ниобия.

Обычно в качестве исходных данных для расчета нагревателей электрических печей выступают мощность, которую должны обеспечивать нагреватели, максимальная температура, которая требуется для осуществления соответствующего технологического процесса (отпуска, закалки, спекания и т.д.) и размеры рабочего пространства электрической печи. Если мощность печи не задана, то ее можно определить по эмпирическому правилу. В ходе расчета нагревателей требуется получить диаметр и длину (для проволоки) или площадь сечения и длину (для ленты), которые необходимы для изготовления нагревателей.

Также необходимо определить материал, из которого следует делать нагреватели (данный пункт в статье не рассматривается). В данной статье в качестве материала для нагревателей рассматривается хромоникелевый прецизионный сплав с высоким электрическим сопротивлением нихром Х20Н80, который является одним из самых популярных при изготовлении нагревательных элементов.

Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной мощности печи (простой расчет)

Пожалуй, наиболее простым вариантом расчета нагревателей из нихрома является выбор диаметра и длины нихромовой проволоки при заданной мощности нагревателя, питающего напряжения сети, а также температуры, которую будет иметь нагреватель. Несмотря на простоту расчета, в нем имеется одна особенность, на которую мы обратим внимание ниже.

Пример расчета диаметра и длины нагревательного элемента

Исходные данные:
Устройство мощностью P = 800 Вт; напряжение сети U = 220 В; температура нагревателя 800 °C. В качестве нагревательного элемента используется нихромовая проволока Х20Н80.

1. Сначала необходимо определить силу тока, которая будет проходить через нагревательный элемент:
    I = P / U = 800 / 220 = 3,63 А.

2. Теперь нужно найти сопротивление нагревателя:
    R = U / I = 220 / 3,63 = 61 Ом;

3. Исходя из значения полученной в п. 1 силы тока, проходящего через нихромовый нагреватель, нужно выбрать диаметр проволоки. И этот момент является важным. Если, например, при силе тока в 6 А использовать нихромовую проволоку диаметром 0,4 мм, то она сгорит. Поэтому, рассчитав силу тока, необходимо выбрать из таблицы соответствующее значение диаметра проволоки. В нашем случае для силы тока 3,63 А и температуры нагревателя 800 °C выбираем нихромовую проволоку с диаметром d = 0,35 мм и площадью поперечного сечения S = 0,096 мм2.

Общее правило выбора диаметра проволоки можно сформулировать следующим образом: необходимо выбрать проволоку, у которой допустимая сила тока не меньше, чем расчетная сила тока, проходящего через нагреватель. С целью экономии материала нагревателя следует выбирать проволоку с ближайшей большей (чем расчетная) допустимой силой тока.

Таблица 1

Допустимая сила тока, проходящего через нагреватель из нихромовой проволоки, соответствующая определенным температурам нагрева проволоки, подвешенной горизонтально в спокойном воздухе нормальной температуры
Диаметр нихромовой проволоки, ммПлощадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм2Температура нагрева нихромовой проволоки, °C
2004006007008009001000
Максимальная допустимая сила тока, А
519,65283105124146173206
412,637,060,080,093,0110,0129,0151,0
37,0722,337,554,564,077,088,0102,0
2,54,9116,627,540,046,657,566,573,0
23,1411,719,628,733,839,547,051,0
1,82,5410,016,924,929,033,139,043,2
1,62,018,614,421,024,528,032,936,0
1,51,777,913,219,222,425,730,033,0
1,41,547,2512,017,420,023,327,030,0
1,31,336,610,915,617,821,024,427,0
1,21,136,09,814,015,818,721,624,3
1,10,955,48,712,413,916,519,121,5
1,00,7854,857,710,812,114,316,819,2
0,90,6364,256,79,3510,4512,314,516,5
0,80,5033,75,78,159,1510,812,314,0
0,750,4423,45,37,558,49,9511,2512,85
0,70,3853,14,86,957,89,110,311,8
0,650,3422,824,46,37,158,259,310,75
0,60,2832,5245,76,57,58,59,7
0,550,2382,253,555,15,86,757,68,7
0,50,19623,154,55,25,96,757,7
0,450,1591,742,753,94,455,25,856,75
0,40,1261,52,343,33,854,45,05,7
0,350,0961,271,952,763,33,754,154,75
0,30,0851,051,632,272,73,053,43,85
0,250,0490,841,331,832,152,42,73,1
0,20,03140,651,031,41,651,822,02,3
0,150,01770,460,740,991,151,281,41,62
0,10,007850,10,470,630,720,80,91,0

Примечание:
  • если нагреватели находятся внутри нагреваемой жидкости, то нагрузку (допустимую силу тока) можно увеличить в 1,1 – 1,5 раза;
  • при закрытом расположении нагревателей (например, в камерных электропечах) необходимо уменьшить нагрузки в 1,2 – 1,5 раза (меньший коэффициент берется для более толстой проволоки, больший – для тонкой).

4. Далее определим длину нихромовой проволоки.
    R = ρ · l / S,
где R – электрическое сопротивление проводника (нагревателя) [Ом], ρ – удельное электрическое сопротивление материала нагревателя [Ом · мм2 / м], l – длина проводника (нагревателя) [мм], S – площадь поперечного сечения проводника (нагревателя) [мм2].

Таким образом, получим длину нагревателя:
    l = R · S / ρ = 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 м.

В данном примере в качестве нагревателя используется нихромовая проволока Ø 0,35 мм. В соответствии с ГОСТ 12766.1-90 “Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия” номинальное значение удельного электрического сопротивления нихромовой проволоки марки Х20Н80 составляет 1,1 Ом · мм2 / м (ρ = 1,1 Ом · мм2 / м), см. табл. 2.

Итогом расчетов является необходимая длина нихромовой проволоки, которая составляет 5,3 м, диаметр – 0,35 мм.

Таблица 2

Удельное электрическое сопротивление нихрома (номинальное значение) – по ГОСТ 12766.1-90
Марка сплаваДиаметр, ммУдельное электрическое сопротивление ρном, мкОм·м
Х20Н80-Нот 0,1 до 0,5 включ.1,08
от 0,5 до 3,0 включ.1,11
Св. 3,01,13
Х15Н60, Х15Н60-Нот 0,1 до 3,0 включ.1,11
Св. 3,01,12
Х23Ю5ТВсе диаметры1,39

Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной печи (подробный расчет)

Расчет, представленный в данном пункте, является более сложным, чем выше. Здесь мы учтем дополнительные параметры нагревателей, попытаемся разобраться с вариантами подключения нагревателей к сети трехфазного тока. Расчет нагревателя будем проводить на примере электрической печи. Пусть исходными данными являются внутренние размеры печи.

1. Первое, что необходимо сделать – посчитать объем камеры внутри печи. В данном случае возьмем h = 490 мм, d = 350 мм и l = 350 мм (высота, ширина и глубина соответственно). Таким образом, получаем объем V = h · d · l = 490· 350 · 350 = 60 · 10 6 мм3 = 60 л (мера объема).

2. Далее необходимо определить мощность, которую должна выдавать печь. Мощность измеряется в Ваттах (Вт) и определяется по эмпирическому правилу: для электрической печи объемом 10 – 50 литров удельная мощность составляет 100 Вт/л (Ватт на литр объема), объемом 100 – 500 литров – 50 – 70 Вт/л. Возьмем для рассматриваемой печи удельную мощность 100 Вт/л. Таким образом мощность нагревателя электрической печи должна составлять P = 100 · 60 = 6000 Вт = 6 КВт.

Стоит отметить, что при мощности 5-10 кВт нагреватели изготовляют, обычно, однофазными. При больших мощностях для равномерной загрузки сети нагреватели делают трехфазными.

3. Затем нужно найти силу тока, проходящего через нагреватель I = P / U, где P – мощность нагревателя, U – напряжение на нагревателе (между его концами), и сопротивление нагревателя R = U / I.

Здесь может быть два варианта подключения к электрической сети:

  • к бытовой сети однофазного тока – тогда U = 220 В;
  • к промышленной сети трехфазного тока – U = 220 В (между нулевым проводом и фазой) или U = 380 В (между двумя любыми фазами).
Далее расчет будет проведен отдельно для однофазного и трехфазного подключения.

Бытовая сеть однофазного тока

     I = P / U = 6000 / 220 = 27,3 А – ток проходящий через нагреватель.
Затем необходимо определить сопротивление нагревателя печи.
     R = U / I = 220 / 27,3 = 8,06 Ом.

Рисунок 1 Проволочный нагреватель в сети однофазного тока

Искомые значения диаметра проволоки и ее длины будут определены в п. 5 данного параграфа.

Промышленная сеть трехфазного тока

При данном типе подключения нагрузка распределяется равномерно на три фазы, т.е. по 6 / 3 = 2 КВт на фазу. Таким образом, нам требуется 3 нагревателя. Далее необходимо выбрать способ подключения непосредственно нагревателей (нагрузки). Способов может быть 2: “ЗВЕЗДА” или “ТРЕУГОЛЬНИК”.

Стоит заметить, что в данной статье формулы для расчета силы тока (I) и сопротивления (R) для трехфазной сети записаны не в классическом виде. Это сделано для того, чтобы не усложнять изложение материала по расчету нагревателей электротехническими терминами и определениями (например, не упоминаются фазные и линейные напряжения и токи и соотношения между ними). С классическим подходом и формулами расчета трехфазных цепей можно ознакомиться в специализированной литературе. В данной статье некоторые математические преобразования, проведенные над классическими формулами, скрыты от читателя, и на конечный результат это не оказывает никакого влияния.

При подключении типа “ЗВЕЗДА” нагреватель подключается между фазой и нулем (см. рис. 2). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 220 В.
Ток, проходящий через нагреватель –
     I = P / U = 2000 / 220 = 9,10 А.
Сопротивление одного нагревателя –
     R = U / I = 220 / 9,10 = 24,2 Ом.

Рисунок 2 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме “ЗВЕЗДА”

При подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” нагреватель подключается между двумя фазами (см. рис. 3). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 380 В.
Ток, проходящий через нагреватель –
     I = P / U = 2000 / 380 = 5,26 А.
Сопротивление одного нагревателя –
     R = U / I = 380/ 5,26 = 72,2 Ом.

Рисунок 3 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”

4. После определения сопротивления нагревателя при соответствующем подключении к электрической сети необходимо подобрать диаметр и длину проволоки.

При определении указанных выше параметров необходимо анализировать удельную поверхностную мощность нагревателя, т.е. мощность, которая выделяется с единицы площади. Поверхностная мощность нагревателя зависит от температуры нагреваемого материала и от конструктивного выполнения нагревателей.

Пример
Из предыдущих пунктов расчета (см. п. 3 данного параграфа) нам известно сопротивление нагревателя. Для 60 литровой печи при однофазном подключении оно составляет R = 8,06 Ом. В качестве примера возьмем проволоку нихромовую Х20Н80 диаметром 1 мм. Тогда, чтобы получить требуемое сопротивление, необходимо l = R / ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 м нихромовой проволоки, где ρ – номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки по ГОСТ 12766.1-90, [Ом/м]. Масса данного отрезка проволоки из нихрома составит m = l · μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 кг = 40 г, где μ – масса 1 м проволоки. Теперь необходимо определить площадь поверхности отрезка проволоки длиной 5,7 м. S = l · π · d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 см2, где l – длина проволоки [см], d – диаметр проволоки [см]. Таким образом, с площади 179 см2 должно выделяться 6 кВт. Решая простую пропорцию, получаем, что с 1 см2 выделяется мощность β = P / S = 6000 / 179 = 33,5 Вт, где β – поверхностная мощность нагревателя.

Полученная поверхностная мощность слишком велика. Нагреватель расплавится, если нагреть его до температуры, которая обеспечила бы полученное значение поверхностной мощности. Данная температура будет выше температуры плавления материала нагревателя.

Приведенный пример является демонстрацией неправильного выбора диаметра проволоки, которая будет использоваться для изготовления нагревателя. В п. 5 данного параграфа будет приведен пример с правильным подбором диаметра.

Для каждого материала в зависимости от требуемой температуры нагрева определено допустимое значение поверхностной мощности. Оно может определяться с помощью специальных таблиц или графиков. В данных расчетах используются таблицы.

Для высокотемпературных печей (при температуре более 700 – 800 °С) допустимая поверхностная мощность, Вт/м2, равна βдоп = βэф · α, где βэф – поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды [Вт / м2], α – коэффициент эффективности излучения. βэф выбирается по таблице 3, α – по таблице 4.

Если печь низкотемпературная (температура менее 200 – 300 °С), то допустимую поверхностную мощность можно считать равной (4 – 6) · 104 Вт/м2.

Таблица 3

Эффективная удельная поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды
Температура тепловоспринимающей поверхности, °Сβэф, Вт/cм2 при температуре нагревателя, °С
80085090095010001050110011501200125013001350
1006,17,38,710,312,514,1516,419,021,824,928,436,3
2005,97,158,5510,1512,014,016,2518,8521,6524,7528,236,1
3005,656,858,39,911,713,7516,018,621,3524,527,935,8
4005,26,457,859,4511,2513,315,5518,120,924,027,4535,4
5004,55,77,158,810,5512,614,8517,420,223,326,834,6
6003,54,76,17,79,511,513,816,419,322,325,733,7
70023,24,66,258,0510,012,414,917,720,824,332,2
8001,252,654,26,058,110,412,915,718,822,330,2
8501,43,04,86,859,111,714,517,621,029,0
9001,553,45,457,7510,31316,219,627,6
9501,83,856,158,6511,514,518,126,0
10002,054,36,859,712,7516,2524,2
10502,34,87,6510,7514,2522,2
11002,555,358,512,019,8
11502,855,959,417,55
12003,156,5514,55
13007,95

Таблица 4

Значение коэффициента эффективности излучения
Размещение нагревателейКоэффициент α
Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки0,16 – 0,24
Проволочные спирали на полочках в трубках0,30 – 0,36
Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели0,60 – 0,72
Ленточные зигзагообразные нагреватели0,38 – 0,44
Ленточные профилированные (ободовые) нагреватели0,56 – 0,7


Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки


Проволочные спирали на полочках в трубках


Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели

Предположим, что температура нагревателя 1000 °С, и хотим нагреть заготовку до температуры 700 °С. Тогда по таблице 3 подбираем βэф = 8,05 Вт/см2, α = 0,2, βдоп = βэф · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 Вт/см2 = 1,61 · 104 Вт/м2.

5. После определения допустимой поверхностной мощности нагревателя необходимо найти его диаметр (для проволочных нагревателей) или ширину и толщину (для ленточных нагревателей), а также длину.

Диаметр проволоки можно определить по следующей формуле:

, где

d – диаметр проволоки, [м]; P – мощность нагревателя, [Вт]; U – напряжение на концах нагревателя, [В]; βдоп – допустимая поверхностная мощность нагревателя, [Вт/м2]; ρt – удельное сопротивление материала нагревателя при заданной температуре, [Ом·м].
     ρt = ρ20 · k, где ρ20 – удельное электрическое сопротивление материала нагревателя при 20 °С, [Ом·м] k – поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры (по ГОСТ 12766.1-90).

Длину проволоки можно определить по следующей формуле:

, где

l – длина проволоки, [м].

Подберем диаметр и длину проволоки из нихрома Х20Н80. Удельное электрическое сопротивление материала нагревателя составляет
     ρt = ρ20 · k = 1,13 · 10-6 · 1,025 = 1,15 · 10-6 Ом·м.

Бытовая сеть однофазного тока
Для 60 литровой печи, подключенной к бытовой сети однофазного тока, из предыдущих этапов расчета известно, что мощность печи составляет P = 6000 Вт, напряжение на концах нагревателя – U = 220 В, допустимая поверхностная мощность нагревателя βдоп = 1,6 · 104 Вт/м2. Тогда получаем

Полученный размер необходимо округлить до ближайшего большего стандартного. Стандартные размеры для проволоки из нихрома и фехрали можно найти в ГОСТ 12766.1-90, Приложение 2, Таблица 8. В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 2,8 мм. Диаметр нагревателя d = 2,8 мм.

Длина нагревателя l = 43 м.

Также иногда требуется определить массу необходимого количества проволоки.
     m = l · μ, где m – масса отрезка проволоки, [кг]; l – длина проволоки, [м]; μ – удельная масса (масса 1 метра проволоки), [кг/м].

В нашем случае масса нагревателя m = l · μ = 43 · 0,052 = 2,3 кг.

Данный расчет дает минимальный диаметр проволоки, при котором она может быть использована в качестве нагревателя при заданных условиях. С точки зрения экономии материала такой расчет является оптимальным. При этом также может быть использована проволока большего диаметра, но тогда ее количество возрастет.

Проверка
Результаты расчета могут быть проверены следующим способом. Был получен диаметр проволоки 2,8 мм. Тогда нужная нам длина составит
     l = R / (ρ · k) = 8,06 / (0,179 · 1,025) = 43 м, где l – длина проволоки, [м]; R – сопротивление нагревателя, [Ом]; ρ – номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки, [Ом/м]; k – поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры.
Данное значение совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.

Теперь необходимо проверить, не превысит ли поверхностная мощность выбранного нами нагревателя допустимую поверхностную мощность, которая была найдена в п. 4. β = P / S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 Вт/см2. Полученное значение β = 1,59 Вт/см2 не превышает βдоп = 1,6 Вт/см2.

Итоги
Таким образом, для нагревателя потребуется 43 метра нихромовой проволоки Х20Н80 диаметром 2,8 мм, это составляет 2,3 кг.

Промышленная сеть трехфазного тока
Также можно найти диаметр и длину проволоки, необходимой для изготовления нагревателей печи, подключенной к сети трехфазного тока.

Как описано в п. 3, на каждый из трех нагревателей приходится по 2 КВт мощности. Найдем диаметр, длину и массу одного нагревателя.

Подключение типа “ЗВЕЗДА” (см. рис. 2)

В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 1,4 мм. Диаметр нагревателя d = 1,4 мм.

Длина одного нагревателя l = 30 м.
Масса одного нагревателя m = l · μ = 30 · 0,013 = 0,39 кг.

Проверка
Был получен диаметр проволоки 1,4 мм. Тогда нужная нам длина составит
     l = R / (ρ · k) = 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 м.
Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.

Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 Вт/см2, она не превышает допустимую.

Итоги
Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ЗВЕЗДА”, потребуется
     l = 3 · 30 = 90 м проволоки, что составляет
     m = 3 · 0,39 = 1,2 кг.

Подключение типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (см. рис. 3)

В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 0,95 мм. Диаметр нагревателя d = 0,95 мм.

Длина одного нагревателя l = 43 м.
Масса одного нагревателя m = l · μ = 43 · 0,006 = 0,258 кг.

Проверка
Был получен диаметр проволоки 0,95 мм. Тогда нужная нам длина составит
     l = R / (ρ · k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 м.

Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.

Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 Вт/см2, она не превышает допустимую.

Итоги
Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, потребуется
     l = 3 · 43 = 129 м проволоки, что составляет
     m = 3 · 0,258 = 0,8 кг.

Если сравнить 2 рассмотренных выше варианта подключения нагревателей к сети трехфазного тока, то можно заметить, что для “ЗВЕЗДЫ” требуется проволока большего диаметра, чем для “ТРЕУГОЛЬНИКА” (1,4 мм против 0,95 мм), чтобы обеспечить заданную мощность печи 6 кВт. При этом требуемая длина нихромовой проволоки при подключении по схеме “ЗВЕЗДА” меньше длины проволоки при подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (90 м против 129 м), а требуемая масса, наоборот, больше (1,2 кг против 0,8 кг).

Расчет спирали

При эксплуатации основная задача – это разместить нагреватель расчетной длины в ограниченном пространстве печи. Нихромовая и фехралевая проволока подвергаются навивке в виде спиралей или сгибанию в форме зигзагов, лента сгибается в форме зигзагов, что позволяет вместить большее количество материала (по длине) в рабочую камеру. Наиболее распространенным вариантом является спираль.

Соотношения между шагом спирали и ее диаметром и диаметром проволоки выбирают таким образом, чтобы облегчить размещение нагревателей в печи, обеспечить достаточную их жесткость, в максимально возможной степени исключить локальный перегрев витков самой спирали и в то же время не затруднить теплоотдачу от них к изделиям.

Чем больше диаметр спирали и чем меньше ее шаг, тем легче разместить в печи нагреватели, но с увеличением диаметра уменьшается прочность спирали, увеличивается склонность ее витков лечь друг на друга. С другой стороны, с увеличением частоты намотки увеличивается экранирующее действие обращенной к изделиям части ее витков на остальные и, следовательно, ухудшается использование ее поверхности, а также могут возникнуть местные перегревы.

Практика установила вполне определенные, рекомендуемые соотношения между диаметром проволоки (d), шагом (t) и диаметром спирали (D) для проволоки Ø от 3 до 7 мм. Эти соотношения следующие: t ≥ 2d и D = (7÷10)·d для нихрома и D = (4÷6)·d – для менее прочных железохромоалюминиевых сплавов, таких как фехраль и т.п. Для более тонких проволок отношение D и d, а также t обычно берутся больше.

В статье были рассмотрены различные аспекты, касающиеся расчета нагревателей электрических печей – материалы, примеры расчета с необходимыми справочными данными, ссылками на стандарты, иллюстрациями.

В примерах были рассмотрены методики расчета только проволочных нагревателей. Помимо проволоки из прецизионных сплавов для изготовления нагревателей может применяться и лента.

Расчет нагревателей не ограничивается выбором их размеров. Также необходимо определить материал, из которого должен быть сделан нагреватель, тип нагревателя (проволочный или ленточный), тип расположения нагревателей и другие особенности. Если нагреватель изготавливается в виде спирали, то необходимо определить количество витков и шаг между ними.

Надеемся, что статья оказалась Вам полезной. Мы допускаем её свободное распространение при условии сохранения ссылки на наш сайт http://www.metotech.ru

В случае обнаружения неточностей, просим сообщить нам на адрес электронной почты [email protected] или с помощью системы “Орфус”, выделив текст с ошибкой и нажав Ctrl+Enter.

  • Дьяков В.И. “Типовые расчеты по электрооборудованию”.
  • Жуков Л.Л., Племянникова И.М., Миронова М.Н., Баркая Д.С., Шумков Ю.В. “Сплавы для нагревателей”.
  • Сокунов Б.А., Гробова Л.С. “Электротермические установки (электрические печи сопротивления)”.
  • Фельдман И.А., Гутман М.Б., Рубин Г.К., Шадрич Н.И. “Расчет и конструирование нагревателей электропечей сопротивления”.
  • http://www.horss.ru/h6.php?p=45
  • http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Расчет тэнов для нагрева масла. Как проверить мультиметром тэн стиральной машины

Практические все известные сегодня нагревательные устройства и приборы функционируют благодаря работе трубчатых электронагревательных элементов, которые кратко именуются ТЭН. Как правило, ТЭНы отличаются простотой конструкции и длительным сроком эксплуатации, однако, при неправильном использовании или наличии брака они выходят из строя – наиболее частыми причинами неисправностей приборов являются разрыв спирали и короткое замыкание.

Перед тем, как выбросить неисправную технику, рекомендуется проверить ТЭН при помощи мультиметра. Возможно, проблема вовсе не в этой детали, и поломка куда более серьезная. Итак, как проверить ТЭН при помощи обыкновенного тестера?

Трубчатый электронагревательный элемент содержит в своем составе одну либо несколько спиралей, которые отличаются высоким сопротивлением, за счет чего они и нагреваются при прохождении через них электрического тока. Во избежание короткого замыкания и других проблем, связанных с электротоком, спирали помещаются в изолированные трубки из металла.

Перед проверкой ТЭНа необходимо определить его нормальное сопротивление. Это нужно для того, чтобы при тестировании у вас был эталон, с которым следует сравнивать показания прибора. Таким образом вы сможете без труда определить, насколько измеренное мультиметром значение отличается от рассчитанного, и насколько сильно расходятся эти величины.

R=U 2 /P

где P – мощность, указанная на корпусе оборудования. Так, если электрический прибор работает под напряжением 220 Вольт, а его мощность равняется 1000 Ватт, вычисленное по формуле сопротивление будет равняться 48,4 Ом. Как видите, посчитать значение очень просто!

Проверка обыкновенного ТЭНа

Теперь, когда вы знаете, как определить сопротивление ТЭНа и зачем это нужно делать, можно приступать непосредственно к самому тестированию, которое выполняется в несколько шагов.

Перед тем, как проверить ТЭН мультиметром, отсоедините нагревательный элемент от питания.

В дальнейших действиях руководствуйтесь приведенной ниже инструкцией правильной проверки:

  • Сопротивление равняется рассчитанному – исправность прибора и пригодность к работе.
  • Табло показывает значение 0 – короткое замыкание спирали внутри трубки.
  • Табло показывает значение 1 (или бесконечность) – обрыв нагревательной спирали.

После завершения процедуры проверки необходимо заняться прозваниванием, которое позволяет определить, происходит ли электрический пробой на корпус прибора. Прозвон осуществляется также при помощи тестера следующим образом:

Если в момент прикосновения щупов к контактам зуммер начинает издавать высокочастотные сигналы, значит происходит электрический пробой на корпус прибора, что может привести к поражению током с серьезными последствиями для здоровья и жизни.

Проверка ТЭНа водонагревателя

Если вы до этого момента не знали, как проверить ТЭН водонагревателя мультиметром, для вас хорошая новость – она практически ничем не отличается от рассмотренного ранее примера и не вызывает труда даже у неопытных пользователей. Порядок действий для тестирования полностью аналогичен описанному выше, так как конструкция ТЭНов в различном оборудовании практически ничем не отличается. Единственное дополнение – рекомендуется проверить и терморегулятор.

В нормальном случае во время тестирования ТЭНа водонагревателя тестер показывает значение сопротивления, которое в большинстве случаев принимает значения 0.37 и 0.71.

Также необходимо проверить элемент на наличие пробоя на корпус прибора. Как прозвонить ТЭН мультиметром вы уже знаете – об этом говорилось выше. Переведите тестер в режим зуммера и поочередно прикасайтесь к контактам, прислушиваясь к издаваемым мультиметром сигналам.

Проверка ТЭНа стиральной машины

Перед тем, как проверить ТЭН стиральной машины мультиметром, его еще необходимо отыскать – с этим у многих людей возникают определенные сложности, что особенно касается современных моделей машин с хитрым внутренним устройством. В большинстве случаев нагреватель в стиральной машине располагается несколько ниже ее бака ближе к задней крышке.


В некоторых моделях он установлен со стороны передней крышки. Стиральные машины с вертикальной загрузкой могут снабжаться элементами, расположенными с одного из боков.

При проверке следует знать, к каким именно контактам ТЭНа необходимо подключаться. Дело в том, что трубчатый электронагревательный элемент стиральной машины имеет три выхода, из которых для тестирования нужны только два. Как правило, в центре расположен заземляющий контакт, тогда как два крайних (ноль и фаза) – необходимые для проверки клеммы.


Для тестирования ТЭНа стиральной машины необходимо следовать приведенной ранее инструкции. Нормальный показатель сопротивления для нагревательного элемента стандартной стиральной машины варьируется в пределах 25-60 Ом, возможны малые отклонения.

Нагревательный элемент в стиральной машинке является одной из основных деталей. Внешне он напоминает трубу небольшого диаметра из металла, внутри которой располагается своеобразная спираль. Именно она и нагревается в результате воздействия тока. Происходит это из-за сопротивления, которым обладает спираль. Свободное пространство внутри ТЭНа заполнено диэлектриком, который обладает высоким показателем теплопроводности.

ТЭН в процессе стирки часто нагревается, а затем остывает. В результате этого спираль, расположенная внутри металлической трубки постепенно изнашивается и начинает терять свои качества. Все это приводит к тому, что нагревательный элемент просто перестает работать. Деталь либо замыкается на корпусе, либо перегорает. Вода в процессе стирки не нагревается. Если ТЭН пришел в негодность, то элемент следует заменить. Восстановить работоспособность детали просто невозможно. Однако каждый сможет проверить мультиметром ТЭН стиральной машины.

Где располагается деталь

В различных моделях стиральных машин нагревательный элемент располагается либо спереди, либо сзади. Как же определить расположение ТЭНа? Если задняя крышка больших размеров, то именно здесь и будет находиться нагревательный элемент. Крайне редко ТЭН располагается спереди.

Также можно перевернуть стиральную машину на бок и посмотреть снизу, где находиться ТЭН. При необходимости можно снять заднюю панель стиральной машины. Особых сложностей это не вызовет. Достаточно открутить метизы.

Как рассчитывается сопротивление ТЭНа

Чтобы проверить нагревательный элемент в стиральной машине, необходимо знать не только, как правильно прозванивать ТЭН мультиметром, но и показатель его сопротивления. Прежде всего, следует вычислить эту величину. Вам потребуются определенные данные:

  1. Напряжение, которое подается на водонагреватель. В данном случае показатель U равен – 220 В. Это напряжение, которое присутствует в бытовой сети.
  2. Мощность ТЭНа – Р. Определить данный показатель не составит особого труда. Достаточно заглянуть в инструкцию. Зная модель стиральной машины, мощность нагревательного элемента можно посмотреть в интернете.

Узнав все необходимые показатели, можно рассчитать сопротивление – R. Для этого существует формула:

Это сопротивление возникает в ТЭНе в процессе его использования. Измеряется показатель R в Омах. Если нагревательный элемент стиральной машины исправен, то мультиметр должен показать полученную цифру.

Как проверить ТЭН

После того, как было определено расположение ТЭНа, необходимо прозвонить ТЭН на целостность. Перед тем как проверить нагревательный элемент, многие специалисты рекомендуют его снять. Однако в этом нет необходимости. Достаточно отсоединить провода от нагревательного элемента и прозвонить его. Для этого необходимо открутить все гайки при помощи отвертки или же ключа. Чтобы прозвонить мультиметром нагревательный элемент, следует его обесточить и отключить от электросети. Прибор, предназначенный для определения сопротивления, следует перевести на отметку в 200 Ом. Концы мультиметра необходимо приложить к клеммам ТЭНа.

  • Если нагревательный элемент исправен, то устройство покажет значение, которое будет приближено к расчетному.
  • Если же на экране показана цифра 1, то это указывает на обрыв, произошедший внутри ТЭНа. В данном случае требуется .
  • Если же на дисплее показано 0, то произошло замыкание внутри нагревательного элемента. Исправить подобную поломку можно только заменой детали.


Проверка ТЭНа на пробой на корпус

Если же мультиметр показывает правильное значение, но вода не нагревается, то стоит проверить пробой детали на корпус. При таком явлении в процессе стирки под прибором могут наблюдаться искры. Это очень опасно. Для проверки мультиметр следует перевести в режим прозвонки. Устройство должно издать писк. После этого на мультиметре загорятся индикаторы. Одним концом приспособления следует прикоснуться к клемме ТЭНа, а вторым – к корпусу либо к клемме заземления. Если мультиметр начал пищать, то нагревательный элемент не исправен, и его необходимо заменить.

Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН) представляет собой металлическую трубку произвольной формы, в которой установлена спираль из нихромовой проволоки с выводами на концах. Для изоляции спирали и передачи от нее тепла трубку заполняют кварцевым песком. У ТЭНа нет полярности, поэтому безразлично к какому выводу подключена фаз, а к какому ноль.

Практически в любых современных электронагревательных приборах, таких как электрочайник , утюг , автоматическая стиральная машина , обогреватель и других в качестве источника тепла используются трубчатые электронагревательные элементы, которые сокращенно называют ТЭН. Это простой и надежный элемент способный при соблюдении правил эксплуатации прослужить многие десятилетия. Но не всегда правила соблюдаются, да и ТЭНы встречаются некачественные и поэтому выходят из строя.

Если в электроприборе не происходит нагрева, то это не значит, что вышел из строя ТЭН. Вполне возможно причиной неисправности может быт включатель, терморегулятор или другие системы управления. Но обычно в первую очередь проверяют ТЭН, так как его проверка не представляет трудностей. Любой домашний мастер, прочитав эту статью даже не имея опыта по прозвонке и замене ТЭНа легко справиться с такой задачей, выбрав наиболее доступный способ проверки.

Устройство трубчатого электронагревателя (ТЭН)

Чтобы со знанием дела проверить ТЭН нужно представлять его внутреннее устройство. Как видно из ниже представленного чертежа ТЭН представляет собой металлическую трубку из меди, нержавеющей стали или железа, по центру которой проложена нихромовая спираль, свитая в виде пружины.

Трубка внутри полностью и плотно заполнена песком, что позволяет эффективно отводить тепловую энергию от спирали и исключить ее соприкосновение с трубкой. Концы спирали соединены сваркой с контактными стержнями, которые закреплены внутри трубки с помощью керамических изоляторов. Для подачи питающего напряжения на концах контактных стержней нарезают резьбу или приваривают контактные пластины.

Трубки для изготовления ТЭНов используют разных диаметров и в зависимости от назначения придают им различные формы вплоть до спиралеобразной. Наглядным примером может служить электрокипятильник.

Какие бывают неисправности ТЭНов

Наиболее часто ТЭНы отказывают из-за обрыва нити нихромовой спирали, который происходит по причине расплавления нихромовой нити из-за ее перегрева. Перегрев случается если на ТЭНе образовался толстый слой накипи или ТЭН, предназначенный для работы в жидкой среде, включен без нее. Перегореть спираль может из-за исходного низкого качества ТЭНа.

Спираль по центру трубки ТЭНа удерживается за счет плотного ее наполнения песком. Если при засыпке песка его плохо уплотнили или спираль сместилась от центра к стенке трубки, то со временем от вибрации спираль может переместиться и прикоснуться к внутренней поверхности трубки. Если спираль прикоснется только в одной точке, то при отсутствии подключения заземляющего провода и УЗО в квартирной электропроводке работоспособность ТЭН не потеряет и электрочайник или любой другой нагревательный прибор будет продолжать работать. Но при этом возникает вероятность попадания фазы на корпус изделия и если он металлический, то и вероятность поражения током человека при прикосновении к корпусу.

В случае если электроприбор заземлен, то в результате укорочения спирали выделяемая мощность существенно возрастет и если не сработает автомат защиты , спираль расплавится и ТЭН выйдет из строя окончательно. Если в квартирной проводке на входе установлено УЗО, то оно при включении электрочайника будет срабатывать и обесточивать всю квартиру.

Если спираль прикоснется к трубке одновременно в двух и более местах, как на фотографии, то при отсутствии заземления и УЗО, если не успеет сработать автоматический выключатель, спираль сразу же перегорит.

Таким образом, ТЭНы могут иметь одну из двух неисправностей – обрыв нихромовой спирали или короткое замыкание ее на металлическую трубчатую оболочку. Любой из этих отказов устранить невозможно и ТЭН, если это возможно, подлежит замене. В современных электрочайниках из-за их конструкции при выходе ТЭНа из строя приходится покупать новый чайник, так как ТЭН выполнен заодно с дном.

Как проверить-прозвонить ТЭН

В зависимости от наличия средств измерений проверить ТЭН можно одним из следующих способов. Измерять сопротивление спирали и сопротивление между спиралью и трубкой с помощью стрелочного тестера или мультиметра, прозвонить с помощью индикатора фазы или контрольки электрика.

Проверка ТЭНа


с помощью стрелочного тестера или мультиметра

Для проверки нужно прибор включить в режим измерения минимального сопротивления и концами щупов прибора прикоснуться к выводам ТЭНа.

Если спираль в обрыве, то стрелочный тестер покажет сопротивление равное бесконечности, а мультиметр покажет «1» вместо реального сопротивления, что равносильно бесконечному сопротивлению. Узнать какое сопротивление должна иметь спираль ТЭНа в зависимости от его мощности можно с помощью онлайн калькулятора.

Достаточно ввести в окошки калькулятора напряжение, на которое рассчитан ТЭН и его мощность. Обычно эти значения выдавлены на трубке. Можно воспользоваться информацией о потребляемой мощности электроприбора. Например, сопротивление ТЭНа электрочайника мощностью 2000 Вт составит 24,2 Ом.

Если спираль цела, то далее нужно одним концом щупа мультиметра прикоснуться к любому из выводов ТЭНа, а вторым к металлической трубке. Если короткого замыкания между спиралью и трубкой нет, то стрелочный тестер покажет бесконечное сопротивление, а мультиметр покажет «1». Если прибор покажет отличное от указанного значения, то короткое замыкание налицо и такой ТЭН дальнейшей эксплуатации не подлежит.

Проверка ТЭНа


с помощью светодиода и батарейки или источника питания

Если нет в наличии тестера или мультиметра, или села в мультиметре батарейка типа «Крона», то при наличии любого светодиода, а они есть практически во всех бытовых электроприборах и любой батарейки, даже севшей, напряжением от 3 В до 12 В, можно успешно проверить любой ТЭН, в том числе и электрочайника.

На фотографии Вы видите, как можно с помощью, вынутой из мультиметра севшей батарейки «Крона» (напряжение на ее выводах составляло всего 5 В вместо 9 В), резистора номиналом 51 Ом и светодиода проверить целостность спирали ТЭНа. Только надо учесть, что светодиод не лампочка и его нужно подключать, соблюдая полярность. Так как сам ТЭН имеет сопротивление, то при проверке спирали при использовании старой батарейки можно обойтись без резистора.

Если светодиод светит, значит, спираль целая. Для проверки сопротивления изоляции нужно отключить схему от любого из контактных стержней ТЭНа и прикоснуться к трубке ТЭНа. Светодиод не должен светить.

Если нет под рукой батарейки, то ее можно с успехом заменить любым сетевым источником питания постоянного или переменного тока, подойдет также любое зарядное устройство, например, от сотового телефона или ноутбука. На этой фотографии с помощью зажимов типа «крокодил» питающее напряжение подано с источника постоянного напряжения. Светодиод уверенно светил при изменении напряжения от 2,5 до 12 В.

Проверка ТЭНа с помощью индикатора фазы

Внимание! При проверке ТЭНа с помощью индикатора фазы и контрольки электрика следует соблюдать предельную осторожность. Прикосновение тела человека к деталям или цепям, соединенных с проводом фазы, может нанести серьезный вред здоровью, вплоть до остановки сердца. Другими словами, прикасаться рукой к корпусу ТЭНа и его выводам после подключения к розетке недопустимо.

Если под рукой имеется индикатор фазы электрика, то с помощью него тоже можно проверить исправность ТЭНа. При этом сопротивление изоляции (между нихромовой спиралью и трубкой) будет проверено с большей достоверностью, так как при проверке мультиметром прилагается напряжение не более 9 В, а при проверке индикатором более 220 В.

Для проверки необходимо сначала определить, где в розетке находится фаза (по правилам должна находиться справа) и затем соединить отрезком провода с фазным выводом один из контактных стержней ТЭНа, как показано на фотографии.

Если при прикосновении к противоположному выводу ТЭНа лампочка индикатора не светится, значит, спираль в обрыве, а если светится при прикосновении к трубке, значит, имеется пробой изоляции (спираль касается трубки).

Проверка ТЭНа с помощью контрольки электрика

Проверить ТЭН с помощью контрольки электрика может практически каждый, так как не требуется никаких измерительных приборов. Суть проверки заключается в последовательном включении со спиралью ТЭНа любой лампочки с последующим подключением схемы к бытовой электропроводке 220 В.

Для подготовки к проверке необходимо взять вилку со шнуром и один его конец присоединить к любому контактному выводу ТЭНа, а второй конец к электрическому патрону. Далее ко второму выводу патрона присоединяется дополнительный отрезок провода. В патрон вкручивается любая лампочка , рассчитанная на напряжение 220 В.

Сначала свободный провод от патрона подключается к свободному концу ТЭНа, как показано на схеме выше. Затем вилка вставляется в розетку. При исправной спирали лампочка должна ярко светить. Если не светит, то спираль в обрыве и дальше можно не проверять, так как ТЭН дальнейшей эксплуатации не подлежит.

Далее вилка вынимается из розетки и правый по схеме вывод из патрона подсоединяется к трубке ТЭНа, как показано на фотографии. Вилка вставляется в розетку, если лампочка не светит, значит, сопротивление изоляции между спиралью и трубкой большое и ТЭН исправен. В случае, если лампочка начала светиться, значит имеет место пробой изоляции и такой ТЭН эксплуатировать недопустимо.

Нестандартные способы проверки ТЭНов

Если нет возможности проверить ТЭН одним из выше приведенным способом, то можно провода от шнура с вилкой подключить непосредственно к выводам ТЭНа и на несколько секунд вставить вилку в розетку. Если ТЭН начнет нагреваться, то значить спираль целая. Осторожно, при проверке температуры нагрева ТЭНа рукой не обожгитесь.

Для проверки сопротивления изоляции один из концов шнура, при вынутой вилке из розетки нужно отсоединить от вывода ТЭНа и присоединить его через предохранитель рассчитанный на ток защиты не более 5 А к трубке ТЭНа. Затем вставить вилку в розетку бытовой электросети. Тут время не ограничено. Если предохранитель сразу не перегорит, значит короткого замыкания спирали с корпусом нет и ТЭН исправен.

Привести все возможные способы проверки ТЭНа просто нереально. ТЭН даже можно проверить с помощью стационарного телефонного аппарата , включив его в разрыв одного из проводов, с помощью которых подключен телефон к сети. Если после подключения в снятой трубке будет сигнал, значит ТЭН исправен. Можно даже и трубку телефона не поднимать, а позвонить с мобильного телефона на него. Наличие звука звонка подтвердит целостность спирали ТЭНа.

Как регулировать мощность переменного тока / Хабр

Решил как-то отец собрать для дачи некое устройство, в котором, по его заверению, можно будет варить сыр. Устройство сие вид имело могучий и представляло из себя железный короб, подозрительно напоминающий старую стиральную машинку. Внутрь короба (все также добротно!) были вмонтированы три тэна по 1700 Ватт каждый. В общем сыра должно было хватить на небольшой посёлок.

Изделие (внешне выглядящее как что-то из безумного макса), должно быть весьма технологичным и поддерживать заданную температуру в максимально узких пределах. Для этого рядом появилась ещё одна коробка с симисторами, к которым подключались ТЭНы и схема, выдающая высокий уровень при переходе синусоиды через ноль. А у меня появился интересный проект.

Итак нам нужно выходить на заданную температуру и поддерживать её, с этим должен справляться алгоритм ПИД регулятора. Глубоко вдаваться в его работу не буду, скажу лишь что он получает на вход текущую ошибку, а на выходе выдает какое-то число в заданных пределах. У меня таким числом будет мощность выдаваемая на ТЭН, хотя в принципе, это может быть любой инерционный процесс, например обороты двигателя. Что важно для ПИД регулятора, это чтобы выходная величина производила воздействие линейно. Поэтому попробуем разобраться в способах регулировки мощности и их линейности.

Как вообще регулируется мощность?

Мощность – это произведение силы тока на напряжение. Если представить это произведение графически, то для постоянного тока, это будет площадь прямоугольника со сторонами равными напряжению и току

Так как при постоянном сопротивлении и напряжении ток тоже будет постоянным, то заменим ось тока на ось времени. Сопротивление я беру постоянным для объяснения принципа регулирования.

Тогда при заданном напряжении (12 В) и сопротивлении в 12 Ом, по закону Ома: I=U/R, получаем ток равный 1 А, и соответственно мощность за единицу времени будет равна 12 Вт. При другом сопротивлении мощность, естественно тоже изменится.

Теперь, если мы хотим регулировать мощность за единицу времени, нам нужно как-то изменять площадь фигуры за единицу времени. Самым чистым способом будет просто изменять напряжение, тогда и мощность будет пропорционально изменяться. Но контроллер, как и любые цифровые устройства, не умеет плавно изменять напряжение на ножках, он может либо “поднимать” их до высокого уровня, либо “опускать” до низкого уровня. Этот недостаток он компенсирует скоростью, даже самый дохленький современный МК может работать на частотах в миллионы тактов в секунду. Чтобы регулировать мощность, контроллер будет очень быстро “дрыгать” ножкой, тем самым изменяя результирующая площадь импульса за единицу времени.

На этом принципе устроена широтно-импульсная модуляция, она же ШИМ. Изменяя время (ширину) импульса за период мы изменяем выдаваемую мощность. На рисунке выше, показано два периода ШИМа. Каждый период имеет отношение площади импульса к площади всего периода 0.5, те половину времени периода контроллер выдает высокий уровень сигнала, другую половину низкий. Отношение времени высокого уровня сигнала к времени низкого называется скважностью. Красная линия на графике отражает результирующую мощность за единицу времени, по ней видно что при скважности 0.5 мощность также упала на половину (с 12 до 6 Вт). Хорошая новость состоит в том, что, ШИМ в контроллерах реализован аппаратно. Так что для регулирования чего-то достаточно его запустить и, по необходимости, изменять скважность.

Для постоянного тока, режим ШИМа оптимален, причем чем более инерционный прибор мы к нему подключаем, тем меньшую частоту ШИМа можно использовать. Для большого ТЭНа достаточно чуть ли не одного герца, а вот для светодиодов лучше использовать частоту побольше. Кстати частота ШИМа в подсветке экрана ноутбука, зачастую оказывается чуть ли не решающим фактором при покупке, так как, при слишком низкой частоте, глаза будут быстро уставать.

Если попробовать провернуть трюк с ШИМом для переменного напряжения, мы увидим что все сломалось и мощность перестала регулироваться линейно

одинаковые промежутки времени стали давать нам разную площадь, а значит разную мощность. Однако, если разбить полученные отрезки на на ещё более мелкие, то процентное соотношение ширины импульса к ширине кусочка будет выравниваться.

Если мы возьмем равный процент выдаваемой мощности от каждого кусочка, в результате мы получим такой же процент, от мощности всей волны, а на выходе мы получим линейный регулятор мощности для переменного тока. Причем чем большую частоту будет иметь ШИМа, тем на большее количество кусочков он разобьет синусоиду, а значит мы получим большую линейность.

Это было бы решением всех проблем, но в моем случае устройством коммутировавшим нагрузку был не быстрый транзистор, а симистор – медленный прибор, с максимальными рабочими частотами в пределах нескольких сотен герц, к тому же симистор можно только открыть, закроется он сам при переходе через ноль. На таких частотах управлять переменным напряжением которое имеет частоту 50 Гц, линейно не получится. Поэтому здесь нужно использовать какой-то другой подход и как раз для него, помимо симисторов, была установлена схема перехода через ноль.

В случае с симисторами лучше разбить синусоиду на куски с одинаковыми площадями и записать время каждого такого кусочка в таблицу. Тогда каждое последующее значение из таблицы будет линейно увеличивать мощность.

На графике выше полуволна синусоиды разбита на части разные по времени, но имеющие одинаковую площадь, а значит несущие в себе одинаковую мощность. Все что нам останется сделать это загрузить таблицу с временными интервалам в наш котроллер, синхронизировать какой-то из его таймеров с частотой синусоиды, для этого используется схема перехода через ноль, и просто брать из таблички нужное значение, в течении которого будет высокий уровень. Суть метода похожа на ШИМ, но немного доработанный и синхронизированный с источником переменного напряжения.

Расчёт таблицы мощности

Теперь можно перейти непосредственно к расчёту.

Изначально задача заключается в том чтобы разбить синусоиду на нужное нам количество кусочков, каждый из которых будет иметь одинаковую площадь. На этом моменте, обычно проступает холодный пот, так-как площадь под графиком это и есть геометрическое определение интеграла. Соответственно нам нужно будет взять интеграл от функции при этом определить такие пределы интегрирования, которые будут давать одинаковый результат. Затем (как будто расчёта интегралов мало!) полученные пределы нужно будет перевести во время задержки (время в течении которого будет сохранятся высокий уровень). После чего полученное время перевести в понятное для контроллера число – количество тиков таймера. Звучит страшно, а по факту сейчас разберёмся:

Во первых сама функция – как было написано выше мощность это произведение тока на напряжение, для переменного тока (без сдвига фаз), это утверждение также верно, но, так-как и ток и напряжение меняются со временем P=IU превращается в P=I*sin(t) * U*sin(t).2(t).

Неопределённый интеграл от квадрата синуса

Теперь нужно подобрать пределы для определенных интегралов. Выберем, насколько частей мы хотим разбить нашу синусоиду: я выбрал сто, чтобы можно было регулировать мощность с шагом в 1%.

Итак мы нашли чему будет равен неопределённый интеграл и даже выбрали шаг. Теперь нужно подобрать пределы интегрирования. Смысл их подбора заключается в том, чтобы значение определенного интеграла было постоянным при их смене. Напомню, что неопределенный интеграл это формула, а определённый вполне конкретное число. Определённый интеграл считается по формуле:

То есть мы берем неопределённый интеграл, подставляем в него верхнее число, затем нижнее, и вычитаем второе из первого.

Наш неопределённый интеграл является смешанной тригонометрической функцией, а значит не имеет общего аналитического решения. Чаще всего такие функции решаются либо числовыми, либо графическими методами. Графический метода заключается в том что мы строим графики для правой и левой части уравнения их пересечение будет решением уравнения. На рисунке показано решение уравнения для 0.2

Наряду с графическим методом можно использовать численный, то есть подбор решения. Будем подставлять в неопределённый интеграл числа до тех пор пока не найдём решение). Можно использовать лист и бумажку чтобы попрактиковаться в математике, можно онлайн калькулятор, я же буду использовать Python и библиотеки numpy:

import numpy as np
rad_arr=list()
#записываем неопределённый интеграл
integral=lambda rad: (rad/2)-(math.sin(2*rad)/4)
#составляем простенький цикл для подбора решений
for x in np.arange(0, 0.78, 0.015):
  #шаг подбора
	for xx in np.arange(0, 3, 0.00001):
		if func(xx) >= x:
			print(xx)
      rad_arr.append
			break;

Отлично мы получили массив чисел (пределов интегрирования!), валидность этих чисел можно проверить подставив их в интеграл. В результате должна получится площадь равная выбранному шагу! Теперь, если подставить полученные числа на график мощности, должна получится следующая картина:

Если все сошлось, то можно двигаться дальше и задать получившимся числам размерность времени, потому что сейчас они в радианах. Чтобы это сделать нужно выяснить угловую скорость, для частоты сети, то есть количество радиан в секунду.

Тогда узнаем сколько сколько длится одна радиана

Теперь, значения задержек в радианах, превратим во время, умножив каждое значение на период радианы (T). Проверим ход своей мысли: действительно-ли получится время задержки, если умножить задержку, на период? Задержка имеет размерность радиан, период – секунд за радиану, мы хотим их перемножить. Тогда рад * ( сек / рад ) = сек. Мы получили время, а значит ход мыслей должен быть верным.

Для расчётов я опять предпочту python:

#стандартная частота сети
frequency = 50
#находим частоту в радианах
rad_per_s=frequency*(2*math.pi)
#находим период радианы
s_per_rad=1/rad_per_s
#находим задержки используя полученный ранее массив
delay_arr=[x*s_per_rad for x in rad_arr]

На этом моменте мы получили универсальную таблицу задержек, теперь необходимо конвертировать её специально под микроконтроллер.

Расчёт таймера МК и перевод таблицы

Время необходимо перевести в понятную для МК величину – количество переполнений таймера. Но сначала необходимо определится с частотой таймера: чем выше частота, тем точнее он будет отмерять время, но с другой стороны, тем меньше времени будет оставаться на выполнение остальной программы. Здесь необходимо найти золотую середину.

Для определения минимально допустимой частоты таймера, надо найти числа в массиве с минимальной разностью между ними. Разность тем меньше, чем ближе в максимуму синусоиды мы двигаемся. Тогда возьмем задержку при которой синусоида достигает единицы и число перед ним, после чего найдем их разность:

5 мс – 4.9363 мс = 0.0636 мс

Получившееся число является максимально допустимым периодом между прерываниями таймера, тогда через него найдём минимально допустимую частоту

1 / 0.0636 = 15 КГц

Значит для заданной точности в 1% будет достаточно таймера с частотой 15КГц. Частота МК составляет 16 МГц, значит между прерываниями будет 1000 тактов процессора, этого достаточно для выполнения остальной части программы, так что можно смело настраивать таймер на заданную частоту.

Для настройки таймера на определенную частоту, не кратную тактирующей используется режим таймера CTC – Clear Timer on Compare. В этом режиме таймер досчитывает до заданного числа и сбрасывается, после чего операция повторяется. Число при котором будет происходить совпадение считается по формуле

Число = Тактовая частота МК / предделитель таймера / выбранная частота

Частота выбрана, теперь нужно перевести таблицу в тики таймера. Делать я это буду опять на Python

#задаем частоту таймера
generator_freg=15000
#получаем время одного периода таймера
one_tick=1/generator_freq
#получаем массив с тиками таймера
tick_arr=[x/one_tick for x in delay_arr]

В общем-то на этом весь расчёт окончен, остается только отзеркалить получившийся массив для второй половины полуволны и загрузить в МК. Далее по прерыванию от синхроимпульса, нужно подать низкий уровень, на ножку управления симистором, запустить таймер и считать его переполнения (совпадения, тк. у нас режим CTC). Как только количество переполнений достигнет нужного числа из таблички, подаем высокий уровень на управляющую ножку. На этом линейный регулятор мощности переменного напряжения готов!

Заключение

Надеюсь статья была понятна и её было интересно читать. В дополнение хотелось бы сказать, сигнал перехода через ноль не приходит идеально вовремя, поэтому может потребоваться дополнительная коррекция, чтобы это исправить.

Код расчетов на python

import math
import numpy as np

rad_arr=list()
integral=lambda rad: (rad/2)-(math.sin(2*rad)/4)
for x in np.arange(0, 0.78, 0.015):
  for xx in np.arange(0, 3, 0.00001):
		if func(xx) >= x:
			print(xx)
      rad_arr.append
			break;

frequency = 50
rad_per_s = frequency * (2 * math.pi)
s_per_rad = 1 / rad_per_s

delay_arr = [x * s_per_rad for x in rad_arr]

generator_freg = 15000
one_tick = 1 / generator_freg

tick_arr = [x / one_tick for x in delay_arr]

print(tick_arr)

Также, если кому-то будет интересно, могу поделится исходником готового регулятора для ардуино.

Электрические нагревательные элементы

В этой статье ЭлектроВести расскажут вам об электрических нагревательных элементах.ТЭНы, виды, конструкции, подключение и проверка.

Электрические нагревательные элементы применяются в бытовой и промышленной технике. Применение различных нагревателей известно всем. Это электрические плиты, жарочные шкафы и духовки, электрокофеварки, электрические чайники и отопительные приборы всевозможных конструкций.

Электрические водонагреватели, чаще именуемые бойлерами, тоже содержат нагревательные элементы. Основой многих нагревательных элементов служит проволока с высоким электрическим сопротивлением. И чаще всего эта проволока изготовлена из нихрома.

Открытая нихромовая спираль

Самым старым нагревательным элементом является, пожалуй, обычная нихромовая спираль. Когда-то давно, в ходу были самодельные электрические плитки, кипятильники для воды и обогреватели типа «козёл». Имея под рукой нихромовый провод, которым можно было «разжиться» на производстве, изготовить спираль требуемой мощности не представляло никаких проблем.

Конец провода нужной длины вставляется в пропил воротка, сам провод пропускается между двумя деревянными брусками. Тиски нужно зажать так, чтобы вся конструкция держалась, как показано на рисунке. Усилие зажима должно быть таким, чтобы провод проходил сквозь бруски с некоторым усилием. Если усилие зажима будет велико, то провод попросту оборвется.

Рисунок 1. Навивка нихромовой спирали

Вращением воротка проволока протаскивается сквозь деревянные бруски, и аккуратно, виток к витку, укладывается на металлический стержень. В арсенале электриков был целый набор воротков различного диаметра от 1,5 до 10 мм, что позволяло навивать спирали на все случаи жизни.

Известно было, какого диаметра провод и какая длина требуется для намотки спирали нужной мощности. Эти магические числа до сих пор можно найти в сети интернет. На рисунке 2 показана таблица, где приведены данные о спиралях различной мощности при напряжении питания 220В.

Рисунок 2. Расчет электрической спирали нагревательного элемента (для увеличения нажмите на рисунок)

Здесь все просто и понятно. Задавшись требуемой мощностью и диаметром нихромового провода, имеющимся под рукой, остается только отрезать кусок нужной длины и навить его на оправку соответствующего диаметра. При этом в таблице указана длина получившейся спирали. А что делать, если имеется провод с диаметром не указанным в таблице? В этом случае спираль придется просто рассчитать.

Как рассчитать нихромовую спираль

При необходимости рассчитать спираль достаточно просто. В качестве примера приведен расчет спирали из нихромовой проволоки диаметром 0,45мм (такого диаметра в таблице нет) мощностью 600Вт на напряжение 220В. Все расчеты выполняются по закону Ома.

О том, как перевести амперы в ватты и, наоборот, ватты в амперы:

Сколько в ампере ватт, как перевести амперы в ватты и киловатты

Сначала следует рассчитать ток, потребляемый спиралью.

I = P/U = 600/220 = 2,72 A

Для этого достаточно заданную мощность поделить на напряжение и получить величину тока, проходящего через спираль. Мощность в ваттах, напряжение в вольтах, результат в амперах. Все согласно системе СИ.

По известному теперь току рассчитать требуемое сопротивление спирали достаточно просто: R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом

Формула для подсчета сопротивления проводника R=ρ*L/S,

где ρ – удельное сопротивление проводника (для нихрома 1.0÷1.2 Ом•мм2/м), L – длина проводника в метрах, S – сечение проводника в квадратных миллиметрах. Для проводника диаметром 0,45 мм сечение составит 0,159 мм2.

Отсюда L = S * R / ρ = 0.159 * 81 / 1.1 = 1170 мм, или 11,7 м.

В общем, получается не столь уж сложный расчет. Да собственно и изготовление спирали не так уж и сложно, что, несомненно, является достоинством обычных нихромовых спиралей. Но это достоинство перекрывается множеством недостатков, присущих открытым спиралям.

Прежде всего, это достаточно высокая температура нагрева – 700…800˚C. Нагретая спираль имеет слабое красное свечение, случайное прикосновение к ней может причинить ожог. Кроме того возможно поражение электрическим током. Раскаленная спираль выжигает кислород воздуха, привлекает к себе пылинки, которые выгорая, дают весьма неприятный аромат.

Но главным недостатком открытых спиралей следует считать их высокую пожароопасность. Поэтому пожарная охрана попросту запрещает применение обогревателей с открытой спиралью. К таким обогревателям, прежде всего, относится, так называемый «козел», конструкция которого показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Самодельный обогреватель «козел»

Вот такой вот получился дикий «козел»: сделан он нарочито небрежно, просто, даже очень плохо. Пожара с таким обогревателем ждать придется недолго. Более совершенная конструкция подобного отопительного прибора показана на рисунке 4.

Рисунок 4. «Козел» домашний

Нетрудно видеть, что спираль закрыта металлическим кожухом, именно это предотвращает прикосновение к разогретым токоведущим частям. Пожароопасность такого устройства намного меньше, чем показанного на предыдущем рисунке.

Когда-то давно в СССР выпускались обогреватели-рефлекторы. В центре никелированного отражателя имелся керамический патрон, в который наподобие лампочки с цоколем E27, вворачивался нагреватель мощностью 500Вт. Пожароопасность такого рефлектора тоже очень высока. Ну, вот как-то не задумывались в те времена, к чему может привести использование таких обогревателей.

Рисунок 5. Обогреватель рефлекторного типа

Совершенно очевидно, что различные обогреватели с открытой спиралью можно, вопреки требованиям пожарной инспекции, использовать лишь под неусыпным присмотром: ушел из помещения – выключи обогреватель! Еще лучше просто отказаться от использования обогревателей подобного типа.

Нагревательные элементы с закрытой спиралью

Чтобы избавиться от открытой спирали, были изобретены Трубчатые Электрические Нагреватели – ТЭНы. Конструкция ТЭНа показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Конструкция ТЭНа

Нихромовая спираль 1 спрятана внутри тонкостенной металлической трубки 2. Спираль изолирована от трубки наполнителем 3 с высокой теплопроводностью и высоким электрическим сопротивлением. В качестве наполнителя чаще всего применяется периклаз (кристаллическая смесь окиси магния MgO, иногда с примесями других окислов).

После заполнения изолирующим составом трубку опрессовывают, и под большим давлением периклаз превращается в монолит. После такой операции спираль жестко фиксируется, поэтому электрический контакт с корпусом – трубкой исключен полностью. Конструкция получается настолько прочной, что любой ТЭН можно изгибать, если того требует конструкция отопительного прибора. Некоторые ТЭНы имеют весьма причудливую форму.

Спираль соединяется с металлическими выводами 4, которые выходят наружу через изоляторы 5. Подводящие провода присоединяются к резьбовым концам выводов 4 с помощью гаек и шайб 7. Крепление ТЭНов в корпусе устройства осуществляется при помощи гаек и шайб 6, обеспечивающих, при необходимости, герметичность соединения.

При соблюдении условий эксплуатации подобная конструкция достаточно надежна и долговечна. Именно это и привело к весьма широкому применению ТЭНов в устройствах различного назначения и конструкции.

По условиям эксплуатации ТЭНы делятся на две большие группы: воздушные и водяные. Но это просто такое название. На самом деле воздушные ТЭНы предназначены для работы в различных газовых средах. Даже обычный атмосферный воздух является смесью нескольких газов: кислорода, азота, углекислого газа, имеются даже примеси аргона, неона, криптона и т.д.

Воздушная среда бывает самой разнообразной. Это может быть спокойный атмосферный воздух или поток воздуха, движущийся со скоростью до нескольких метров в секунду, как в тепловентиляторах или тепловых пушках.

Разогрев оболочки ТЭНа может достигать 450 ˚C и даже более. Поэтому для изготовления внешней трубчатой оболочки применяются различные материалы. Это может быть обычная углеродистая сталь, нержавеющая сталь или жаропрочная, жаростойкая сталь. Все зависит от окружающей среды.

Для улучшения теплоотдачи некоторые ТЭНы снабжаются ребрами на трубках в виде навитой металлической ленты. Такие нагреватели называются оребренными. Применение таких элементов наиболее целесообразно в движущейся воздушной среде, например, в тепловентиляторах и тепловых пушках.

Водяные ТЭНы также применяются не обязательно в воде, это общее название различных жидкостных сред. Это может быть масло, мазут и даже различные агрессивные жидкости. Жидкостные ТЭНы применяются в электрических котлах, дистилляторах, электрических опреснителях морской воды и просто в титанах для кипячения питьевой воды.

Теплопроводность и теплоемкость воды намного выше, нежели у воздуха и других газовых сред, что обеспечивает, по сравнению с воздушной средой, лучший, более быстрый, отвод тепла от ТЭНа. Поэтому при одинаковой электрической мощности водяной нагреватель имеет меньшие геометрические размеры.

Тут можно привести простой пример: при выкипании воды в обычном электрическом чайнике ТЭН может разогреться докрасна, после чего прогореть до дыр. Такую же картину можно наблюдать и с обычными кипятильниками, предназначенными для кипячения воды в стакане или в ведре.

Приведенный пример наглядно говорит о том, что водяные ТЭНы ни в коем случае нельзя применять для работы в воздушной среде. Воздушные ТЭНы для нагрева воды использовать можно, вот только придется долго ждать, пока вода закипит.

Не на пользу водяным ТЭНам пойдет и слой накипи, образующийся в процессе работы. Накипь, как правило, имеет пористую структуру, и ее теплопроводность невелика. Поэтому тепло, выделяемое спиралью, в жидкость уходит плохо, зато сама спираль внутри нагревателя разогревается до весьма высокой температуры, что рано или поздно приведет к ее перегоранию.

Чтобы такого не произошло, желательно периодически очищать ТЭНы с помощью различных химических средств. Например, в телевизионной рекламе для защиты нагревателей стиральных машин рекомендуется средство «Calgon». Хотя по поводу этого средства существует множество самых различных мнений.

Как избавиться от накипи

Кроме химических средств для защиты от накипи используются различные устройства. Прежде всего, это магнитные преобразователи воды. В мощном магнитном поле кристаллы «жестких» солей меняют свою структуру, превращаются в хлопья, становятся мельче. Из таких хлопьев накипь образуется менее активно, большая часть хлопьев просто вымывается потоком воды. Этим и достигается защита нагревателей и трубопроводов от накипи. Магнитные фильтры-преобразователи выпускаются многими зарубежными фирмами, такие фирмы существуют и в России. Подобные фильтры выпускаются как врезного, так и накладного типа.

Электронные умягчители воды

В последнее время все более популярными становятся электронные умягчители воды. Внешне все выглядит очень просто. На трубу устанавливается небольшая коробочка, из которой выходят провода-антенны. Провода накручиваются вокруг трубы, при этом даже не надо счищать краску. Установить прибор можно в любом доступном месте, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Электронный умягчитель воды

Единственное, что потребуется для подключения прибора, это розетка на 220В. Прибор рассчитан на долговременное включение, его не надо периодически отключать, поскольку выключение приведет к тому, что вода снова станет жесткой, опять будет образовываться накипь.

Принцип работы прибора сводится к излучению колебаний в диапазоне ультразвуковых частот, которые могут достигать до 50КГц. Частота колебаний регулируется с помощью пульта управления прибора. Излучения производятся пакетами по нескольку раз в секунду, что достигается использованием встроенного микроконтроллера. Мощность колебаний невелика, поэтому никакой угрозы для здоровья человека подобные приборы не представляют.

Целесообразность установки подобных приборов определить достаточно легко. Все сводится к тому, чтобы определить, насколько жесткая вода течет из водопроводной трубы. Тут даже не надо никаких «заумных» приборов: если после мытья ваша кожа становится сухой, от брызг воды на кафельной плитке появляются белые разводы, в чайнике появляется накипь, стиральная машина стирает медленнее, чем в начале эксплуатации – однозначно из крана течет жесткая вода. Все это может привести к выходу из строя нагревательных элементов, и, следовательно, самих чайников или стиральных машин.

Жесткая вода плохо растворяет различные моющие средства – от обычного мыла до супермодных стиральных порошков. В результате порошков приходится класть больше, но это помогает мало, так как кристаллы солей жесткости задерживаются в тканях, качество стирки оставляет желать лучшего. Все перечисленные признаки жесткости воды красноречиво говорят о том, что необходимо устанавливать умягчители воды.

Подключение и проверка ТЭНов

При подключении ТЭНа должен использоваться провод подходящего сечения. Здесь все зависит от тока, протекающего через ТЭН. Чаще всего известны два параметра. Это мощность самого нагревателя и напряжение питания. Для того, чтобы определить ток, достаточно разделить мощность на напряжение питания.

Простой пример. Пусть имеется ТЭН мощностью 1КВт (1000Вт) на напряжение питания 220В. Для такого нагревателя получается, что ток составит

I = P/U = 1000/220 = 4,545A.

Согласно таблицам, размещенным в ПУЭ, такой ток может обеспечить провод сечением 0,5мм2 (11А), но с целью обеспечения механической прочности лучше применить провод сечением не менее 2,5мм2. Как раз таким проводом чаще всего выполняется подвод электричества к розеткам.

Но перед тем, как производить подключение, следует убедиться в исправности даже нового, только что купленного ТЭНа. Прежде всего, надо измерить его сопротивление и проверить целостность изоляции. Сопротивление ТЭНа достаточно просто рассчитать. Для этого надо напряжение питания возвести в квадрат, и поделить на мощность. Например, для нагревателя мощностью 1000Вт этот расчет выглядит так:

220*220/1000=48,4Ом.

Такое сопротивление должен показать мультиметр при подключении его к выводам ТЭНа. Если же спираль оборвана, то, естественно, мультиметр покажет обрыв. Если взять ТЭН иной мощности, то сопротивление, естественно, будет другим.

Для проверки целостности изоляции следует измерить сопротивление между любым из выводов и металлическим корпусом ТЭНа. Сопротивление наполнителя-изолятора таково, что на любом пределе измерений мультиметр должен показать обрыв. Если окажется, что сопротивление равно нулю, то спираль имеет контакт с металлическим корпусом нагревателя. Такое может случиться даже с новым, только купленным ТЭНом.

Вообще для проверки изоляции применяется специальный прибор мегаомметр, но не всегда и не у всех он есть под рукой. Так что вполне подойдет и проверка обычным мультиметром. Хотя бы такую проверку надо сделать обязательно.

Как уже было сказано, ТЭНы можно изгибать даже после наполнения изолятором. Существуют нагреватели самой разнообразной формы: в виде прямой трубки, U-образные, свернутые в кольцо, змейку или спираль. Все зависит от устройства нагревательного прибора, в который предполагается установить ТЭН. Например, в проточном водонагревателе стиральной машины применяются ТЭНы свитые в спираль.

Некоторые ТЭНы имеют элементы защиты. Самая простая защита это термопредохранитель. Уж если он сгорел, то приходится менять весь ТЭН, но до пожара дело не дойдет. Есть и более сложная система защиты, позволяющая использовать ТЭН после ее срабатывания.

Одной из таких защит является защита на основе биметаллической пластины: тепло от перегретого ТЭНа изгибает биметаллическую пластину, которая размыкает контакт и обесточивает нагревательный элемент. После того, как температура снизится до допустимого значения, биметаллическая пластина разгибается, контакт замыкается и ТЭН снова готов к работе.

ТЭНы с терморегулятором

При отсутствии горячего водоснабжения приходится пользоваться бойлерами. Конструкция бойлеров достаточно проста. Это металлическая емкость, спрятанная в «шубу» из теплоизолятора, поверх которого находится декоративный металлический корпус. В корпус же врезан термометр, показывающий температуру воды. Конструкция бойлера показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Бойлер накопительного типа

Некоторые бойлеры содержат магниевый анод. Его назначение защита от коррозии нагревателя и внутреннего бака бойлера. Магниевый анод является расходным материалом, его приходится периодически менять при обслуживании бойлера. Но в некоторых бойлерах, видимо, дешевой ценовой категории, такая защита не предусмотрена.

В качестве нагревательного элемента в бойлерах применяется ТЭН с терморегулятором, конструкция одного из них показана на рисунке 9.

Рисунок 9. ТЭН с терморегулятором

В пластмассовой коробке расположен микровыключатель, который срабатывает от жидкостного термодатчика (прямая трубка рядом с ТЭНом). Форма собственно ТЭНа может быть самой разнообразной, на рисунке показана самая простая. Все зависит от мощности и конструкции бойлера. Степень нагрева регулируется за счет положения механического контакта, управляемого белой круглой рукояткой, расположенной внизу коробки. Здесь же находятся клеммы для подвода электрического тока. Крепление нагревателя производится при помощи резьбы.

Мокрые и сухие ТЭНы

Подобный нагреватель находится в непосредственном контакте с водой, поэтому такой ТЭН называют «мокрым». Срок службы «мокрого» ТЭНа находится в пределах 2…5 лет, после чего его приходится менять. В общем-то, срок службы невелик.

Для увеличения срока службы нагревательного элемента и всего бойлера в целом французской компанией Atlantic в 90-х годах прошлого века была разработана конструкция «сухого» ТЭНа. Если сказать проще, то нагреватель был спрятан в металлическую защитную колбу, исключающую прямой контакт с водой: нагревательный элемент греется внутри колбы, которая передает тепло воде.

Естественно, что температура колбы намного ниже, чем собственно ТЭНа, поэтому образование накипи при той же жесткости воды происходит не столь интенсивно, в воду передается большее количество тепла. Срок службы таких нагревателей достигает 10…15 лет. Сказанное справедливо для хороших условий эксплуатации, прежде всего стабильности напряжения питания. Но даже и в хороших условиях «сухие» ТЭНы тоже вырабатывают свой ресурс, и их приходится менять.

Вот здесь обнаруживается еще одно достоинство технологии «сухого» ТЭНа: при замене нагревателя нет никакой необходимости сливать воду из бойлера, для чего следует отключать его от трубопровода. Достаточно просто вывернуть нагреватель и заменить его на новый.

Компания Atlantic, конечно же, запатентовала свое изобретение, после чего стала продавать лицензию другим фирмам. В настоящее время бойлеры с «сухим» нагревательным элементом выпускают и другие фирмы, например, Electrolux и Gorenje. Конструкция бойлера с «сухим» ТЭНом показана на рисунке 10.

Рисунок 10. Бойлер с «сухим» нагревателем

Кстати, на рисунке показан бойлер с керамическим стеатитовым нагревателем. Устройство такого нагревателя показано на рисунке 11.

Рисунок 11. Керамический нагреватель

На керамическом основании закреплена обычная открытая спираль из проволоки с высоким сопротивлением. Температура нагрева спирали достигает 800 градусов и передается в окружающую среду (воздух под защитной оболочкой) конвекцией и теплоизлучением. Естественно, что такой нагреватель применительно к бойлерам может работать только в защитной оболочке, в воздушной среде, прямой контакт с водой попросту исключен.

Спираль может быть намотана в несколько секций, о чем говорит наличие нескольких клемм для подключения. Это позволяет менять мощность нагревателя. Максимальная удельная мощность подобных нагревателей не превышает 9Вт/см2.

Условием нормальной работы такого нагревателя является отсутствие механических нагрузок, изгибов и вибраций. На поверхности не должно быть загрязнений в виде ржавчины и масляных пятен. И, конечно же, чем более стабильным будет напряжение питания, без выбросов и скачков, тем более долговечна работа нагревателя.

Но электротехника не стоит на месте. Технологии развиваются, усовершенствуются, поэтому кроме ТЭНов в настоящее время разработаны и успешно применяются самые разнообразные нагревательные элементы. Это керамические нагревательные элементы, карбоновые нагревательные элементы, инфракрасные нагревательные элементы.

Ранее ЭлектроВести писали, что Кабинет министров примет решение о пересмотре действующей модели специальных обязанностей на рынке электроэнергии, обеспечивающей действующие тарифы для населения, в ближайшее время.

По материалам: electrik.info.

Способы подключения нагревательных элементовSuzhou Reheatek Electrical Technology Co., Ltd.

Новости Редактор сайта Сайт https://reheatek.wondercdn.cn/uploads/image/5ec71f66305a1.png Неправильный ввод напряжения приведет к выходу из строя нагревательных элементов, даже к проблемам с безопасностью.Пожалуйста, всегда включайте нагреватели с номинальным напряжением.

Просмотры: 3710 Автор: Редактор сайта Время публикации: Происхождение: Сайт

В промышленных приложениях многие нагревательные элементы обычно используются вместе в группах.Вопрос о том, как подключить эти нагревательные элементы для достижения необходимого нагревающего эффекта, становится предметом беспокойства.

1. При разводке нагревательных элементов не требуется различать положительные и отрицательные полюса.

Основным нагревательным элементом электронагревателей является резистивная проволока (обычно никель-хромовый сплав – Ni80Cr20), которая является резистивным элементом, поэтому нет различия между положительными и отрицательными полюсами.

2. Значение сопротивления нагревательных элементов фиксировано.

Значение сопротивления = Номинальное напряжение * Номинальное напряжение / Номинальная мощность

(Номинальное напряжение и мощность подтверждены, значение сопротивления может быть зафиксировано с помощью вольт и мощности.)

Фактическая мощность = Рабочее напряжение * Рабочее напряжение / Значение сопротивления

Исходя из приведенной выше формулы, рабочее напряжение изменяет фактическую мощность. Неправильный ввод напряжения приведет к выходу из строя нагревательных элементов, даже к проблемам с безопасностью. Пожалуйста, всегда включайте нагреватели с номинальным напряжением.

1. Последовательное соединение

Последовательное соединение – это один из основных типов проводки, просто подключите нагреватели от конца до конца, как показано на рисунке выше.

При последовательном соединении каждый нагревательный элемент имеет одинаковый ток (ток = значение напряжения / сопротивления.). Если несколько элементов с разным значением сопротивления соединены последовательно, напряжение для одного элемента = ток * значение сопротивления элемента.

2. Параллельное соединение

Соедините один конец каждого нагревателя вместе, а затем другой конец, как показано на рисунке выше.

При параллельном подключении каждый нагреватель имеет одинаковое напряжение и разный ток в зависимости от значения сопротивления. Например, как показано на рисунке, ток в элементе A = напряжение / значение сопротивления A.

3.Соединение Y (соединение звездой)

Соединение звездой – это соединение, используемое в трехфазном источнике питания переменного тока. Соединение звездой предназначено для подключения одного конца каждого нагревателя к общему переходу, а другой конец – к отдельной клемме, как показано на рисунке выше в U, V и W.

При соединении звездой линейный ток равен фазному току, а фазное напряжение равно √3-кратному линейному напряжению.

4. Соединение треугольником (сетчатое соединение)

Соединение треугольником также используется в трехфазных источниках питания переменного тока.Чтобы получить соединение треугольником, каждый нагревательный элемент подключается встык, затем три общие точки U, V и W образуют три фазы. Соединение треугольником не имеет нейтральной точки и не может вести к нейтральной линии, поэтому существует только трехфазная трехпроводная система. В трехфазной системе с соединением треугольником линейное напряжение совпадает с фазным напряжением, а линейный ток равен √3-кратному фазному току.

Сложнее рассчитать текущую или фактическую выходную мощность нагревательных элементов с разной мощностью (другим значением сопротивления), когда они используются в трехфазном напряжении.

Официальный веб-сайт REheatek предоставляет техническую поддержку для самостоятельного расчета, как показано ниже:

Веб-сайт: www.reheatek.com → Поддержка → Расчет → Расчет трехфазной звезды / треугольника.

Пожалуйста, сообщите продавцу REheatek или разработайте метод подключения перед настройкой нагревательных элементов.

Меры предосторожности: Работайте с нагревательными элементами при номинальном напряжении. Неправильное напряжение изменяет мощность, что приведет к отказу нагревателя или серьезным авариям.

Обратите внимание на номинальное напряжение нагревателя перед работой.Например, в Китае стандартное трехфазное напряжение – 380 В. Если номинальное напряжение нагревательных элементов составляет 380 В, то нагреватели должны использовать соединение треугольником. Если номинальное напряжение 220 В, то соединение должно быть Y (соединение звездой).


Как рассчитать мощность нагревателя для достижения нужной температуры?


Опубликовано 20 ноября 2019 г.

Выбирая поверхностный обогреватель для использования в промышленных процессах или приложениях, вам нужно начать с расчета требуемой мощности.Это позволяет вам найти обогреватель, который сможет достичь нужной температуры в течение соответствующего периода времени.

Основные факторы, которые необходимо учитывать: При сравнении промышленных поверхностных обогревателей следует учитывать три основных аспекта. Это включает:

  • Температура: Насколько горячей должна быть ваша поверхность?
  • Материал: Какой материал следует нагревать? Насколько он велик и сколько весит?
  • Скорость теплопередачи: Как быстро вам нужно достичь заданного значения температуры? Следует ли медленно повышать температуру материала или вам нужно быстро реагировать?

Как рассчитать необходимую мощность

Чтобы определить, будет ли конкретный обогреватель хорошо работать в вашем приложении, вы должны сравнить его мощность с вашими требованиями.Вы можете использовать следующую формулу, чтобы определить требуемую мощность.

кВт = (WT x Cp x Δ T) / 3412 x h

Где:
кВт = ваша потребность в киловаттах
WT = вес нагреваемого материала в фунтах.
Cp = удельная теплоемкость нагреваемого материала, в БТЕ / фунт ° F
Δ T = Повышение температуры, ° F
3412 = коэффициент преобразования, БТЕ / кВтч
ч = сколько времени необходимо для достижения заданного значения температуры, в часах

Пример расчета

Вот пример приложения, для которого вам нужно рассчитать требуемую мощность.Рассмотрим алюминиевую пластину, которая используется для нагрева солнечного элемента, чтобы определить диапазон его рабочих температур.

Первый шаг – определить вес алюминиевой пластины. В этом примере, скажем, это пять фунтов.

Затем вам нужно найти удельную теплоемкость алюминия, которая составляет 0,21 БТЕ на фунт на градус Фаренгейта.

Следующим шагом является вычисление разницы между начальной и целевой температурой. В этом примере вы можете использовать 149 градусов по Фаренгейту, что является максимальной температурой, которую может достичь большинство солнечных элементов, при этом сохраняя высокую производительность.Этот расчет дает дельту температуры 90 градусов по Фаренгейту.

Для простоты вы можете установить желаемое время нагрева на один час для этого примера.

кВт = (5,0 x 0,21 x 90 °) ÷ 3412 x 1,0

Это уравнение дает результат общей мощности 0,028 киловатт или 28 ватт.

Вы можете выполнить тот же процесс, чтобы рассчитать, сколько мощности вам потребуется для нагревателя для любого применения.

Если у вас есть дополнительные вопросы о том, как выбрать поверхностный обогреватель для вашего применения, свяжитесь с нами сегодня.Член нашей команды будет рад помочь.

Техническое обучение Техническое обучение

Сопротивление элемента по сравнению с нагревом печи – Эксплуатация и ремонт оборудования

Это вопрос для знающих инженеров-электриков из аудитории.Я пытаюсь удаленно помочь знакомой далеко за прудом, у которой проблемы с сушильной камерой, которая занимает слишком много времени и выкидывает ошибки E1. В ее районе нет подходящих специалистов по обжигу, поэтому ей приходится полагаться на местных специалистов по обслуживанию и ремонту. Мы подбрасывали идеи туда и обратно, включая информацию, которую ей сообщил Спаркки. Одна из проблем заключается в том, что в ее доме, похоже, наблюдается некоторое падение напряжения, но обзор журнала испытаний на полную мощность показывает сильно запаздывающую рампу от 30 до 40 ℉ / час выше 2000.Это говорит мне, что элементы убиты. Она утверждает, что им всего год и увольнений немного, но затем она оставила комментарий, от которого я почесал затылок. Искрящийся, видя, что сопротивление элементов увеличивается (признак уменьшения потребляемой мощности / Вт), и «исправил» это, укорачивая элементы до тех пор, пока сопротивление не упадет до исходного значения. Я думаю, что это был серьезный чушь, но, пожалуйста, кто-нибудь из вас, кто действительно знает, что вы делаете, я чокнутый или местный спикер-чокнутый? Я понимаю расчет закона Ома, но мое неполное понимание элементов кантала состоит в том, что количество излучаемого тепла является функцией площади поверхности провода.По мере того, как проволока окисляется и изнашивается при использовании, диаметр проволоки уменьшается, что приводит к уменьшению площади поверхности и, как следствие, излучаемого тепла. Измеренное увеличение сопротивления, которое затем переводится через расчет закона Ома в ватты мощности, является просто косвенным показателем, с помощью которого мы можем оценить снижение мощности нагрева элементов, а сокращение элемента для уменьшения его сопротивления вдвойне контрпродуктивно по сравнению с нагревом. печь. Пожалуйста, помогите мне помочь ей. Спасибо!!!

dw

Отредактировано Дик Уайт
поправил слово

Техническая информация

ТЕХНИЧЕСКИЙ

Что такое Электрический нагреватель?

Изоляция электрического нагревателя Сопротивление .

Что такое Электрический нагреватель?

Электронагреватель (сопротивление обогреватель) – это устройство, вырабатывающее тепло из электричества. Он бывает разных форм и форма. В основе электронагревателя лежит резистивный элемент. Как напряжение относится к этому резистивному элементу, ток будет течь через него в зависимости от Закон Ома. Тепло, выделяемое нагревателем, будет приводить к потере мощности через этот резистивный элемент.Для однофазного нагревателя мощность, производимая обогреватель можно рассчитать как

Мощность = Напряжение x Ток

Мощность = (Напряжение x Напряжение) / Сопротивление

Мощность = (Текущий x Ток) x Сопротивление

Таким образом, можно рассчитать количество тепла, выделяемого нагревателем, если нам известны два любых параметра напряжения, ток или сопротивление. Тепло, выделяемое трехфазным нагревателем, рассчитывается как

Мощность = (2 x Напряжение x Напряжение) / ( 1.05 * x Сопротивление **)

* поправочный коэффициент для холодного чтения.

** междуфазное сопротивление.

Трубчатый нагревательный элемент (резистивный нагревательный элемент) – одна из разновидностей электрического нагревателя. Трубчатый элемент содержит спиральный никромовый провод (резистивный элемент), заключенный в металлический корпус (ножны).Проволока Nicrome удерживается посередине оболочки с помощью уплотненного оксид магния. Оксид магния используется, так как он обладает хорошими электрическими характеристиками. изоляционные свойства в сухом состоянии и относительно хорошая теплопроводность.

Поскольку электричество течет через витая проволока, тепло выделяется из-за сопротивления проволоки. Тепло производят основан на законе Ома, как указано выше. Тепло будет проходить через оксид магния и элемент оболочки в процессе нагрева.это важно понимать, что если процесс не отводит тепло от элемента, температура элемента будет продолжать повышаться до тех пор, пока элемент самоуничтожается.

В процессе нагрева, наиболее распространенная форма электронагревателя состоит из трубчатых нагревательных элементов которые приварены к фланцу или заглушке. Другие распространенные названия технологического нагревателя включают: фланцевый погружной нагреватель, циркуляционный нагреватель и нагреватель с резьбовой пробкой.

Смачиваемая сторона фланца нагреватель (сторона с элементами) затем вставляется в емкость или резервуар. В сухая сторона фланца – это место, где выполняются электрические выводы. В электрические клеммы обычно заключены в защитный кожух или кожух. Электрический корпус также известен как корпус нагревателя.

Изоляция электрического нагревателя Сопротивление .

Что такое сопротивление изоляции нагревателя? Это также широко известно как Meg чтение обогревателя. Показание в мегабайтах обычно используется для обозначения нагревателя. значение сопротивления изоляции в мегаомах. (1 МОм соответствует 1 000 000 Ом). Это измерение производится с помощью измерителя сопротивления изоляции, установленного на 500 В постоянного тока.

Если у нагревателя низкое сопротивление изоляции, его еще называют мокрым обогреватель. В большинстве случаев показание в мегаомах равно 0.5 МОм (500000 Ом) @ Перед подачей питания на электронагреватель требуется 500 В постоянного тока на землю.

Включение нагревателя с низким показанием сопротивления изоляции может привести к постоянному повреждение обогревателя и потенциальная опасность для персонала.

Так почему мой обогреватель мокрый? Оксид магния, который используется в качестве электрического изолятор гигроскопичен. Оксид магния имеет близость к воде. Если обогреватель подвергнуть воздействию окружающей среды, он может впитывают достаточно влаги, что приводит к низкому показанию сопротивления изоляции.

А хорошо сконструированный нагреватель будет использовать уплотнения на конце элемента, чтобы почти исключить впитывание влаги.

EML Manufacturing’s Electric Нагревательные элементы герметично закрыты для предотвращения попадания влаги. Этот обеспечить безотказную работу и долгий срок службы нагревателя. Никаких других методов герметизации обеспечивают лучшее уплотнение, чем герметичное уплотнение.

В в некоторых экстремальных условиях чистый и сухой источник азота также может быть используется в качестве продувочной среды для обеспечения дополнительной защиты.

Электронагреватель активный устройство для производства тепла. Другими словами, он будет генерировать постоянный тепловой поток. независимо от погоды поглощается технологической средой. Таким образом, это важно поддерживать поток через нагревательный элемент, когда нагреватель под напряжением.

Первичная защита включить какую-то блокировку, чтобы нагреватель не запитывался, когда есть слабый поток или нет потока через него.

Вторичная резервная защита будет включать мониторинг температуры нагревательного элемента.Эта температура датчик, такой как RTD или термопара типа K, обычно прикрепляется к нагревателю. элемент, чтобы почувствовать перегрев. Этот датчик подключен к высокому ограничительный контроллер отключения, который отключит питание нагревателя после температура превышает заданное значение.

RTD (датчик температуры сопротивления) предлагает много преимуществ по сравнению с термопарой для измерения температуры ниже 800 градусов F.

Мы рекомендуем RTD класса A (100 Ом, 3-проводной PT100) из-за их превосходная производительность с точки зрения точности и времени отклика по сравнению с термопара.

RTD также является отказоустойчивым и не страдает от следующих режимы отказа термопары. Термопары по своей сути имеют 2 режима отказа. Если термопара подключена в обратном порядке, показания температуры будут обратными фактической температуры. Это может быть вредно, если рассчитывать на термопара для отключения при высокой или низкой температуре. Второй режим отказа влечет за собой короткое замыкание удлинительного провода термопары. Это справедливо часто встречается в проводке с изоляцией из стекловолокна из-за износа.Это создаст новый переход и показание датчика теперь будет окружающей температурой вокруг короткое. Оба этих режима отказа не будут обнаружены системой управления. система и может создать опасное состояние.

RTD не требует специального удлинительные провода по сравнению с термопарой. Удлинители термопар как правило, дорого и может быть трудно найти, если вам нужен определенный размер и Технические характеристики.

Наконец, RTD может быть расположен дальше, чем термопара от панель управления, где передатчик не используется.Они менее восприимчивы к помехам и страдает от того же ухудшения сигнала, что и термопара.

Если требуется термопара для работы при высоких температурах. Мы рекомендуем термопару типа K. Тип J ни в коем случае нельзя использовать термопару. Железный свинец в термопаре пострадает. от коррозии и очень быстро выйдет из строя.

Есть много приложений, в которых каскадное управление может быть полезным при обогреве. заявление.Как правило, он используется для регулирования мощности нагревателя, чтобы предотвратить перегрев из-за очень медленной или динамичной работы условия. При правильной конструкции каскадная схема управления может удерживать нагреватель от срабатывания, но при этом производит максимальную тепловую мощность. Производство EML Инженер по управлению имеет многолетние знания и опыт в реализации каскадных управление электронагревателями. Ниже приведены два примера каскадного управления. используется.

Пример 1

An электрический подогреватель топливного газа нагревает подачу топливного газа для одного горючего газа турбина и некоторые двигатели внутреннего сгорания. Для этого примера предположим, что газовая турбина потребляет 80% топлива. По какой-то неконтролируемой причине газовые турбины отключаются, и мгновенный расход топлива снижается с 80% до 20%.

в традиционная схема ПИД-регулирования, температура на выходе нагревателя должна повышаться чтобы обеспечить обратную связь с регулятором температуры до того, как выход нагревателя уменьшенный.Этот процесс занимает некоторое время из-за теплового запаздывания системы. Нагреватель элемент передает тепло газу поток газа к нижнему датчику теплопередача газа к термогильзе сенсора Защитная гильза проводит тепло к датчику. Из-за этого теплового запаздывания и внезапного уменьшение расхода, температура нагревательного элемента резко повысится и будет вызвать отключение из-за перегрева.

с каскадное управление, на ТЭН ставится дополнительный датчик.В каскадный контроллер будет постоянно контролировать температуру элемента. в если температура элемента приближается к заданной температуре из-за внезапное уменьшение расхода, каскадный контроллер начнет игнорировать регулятор температуры для уменьшения мощности нагревателя. Это случается почти мгновенно ограничить температуру нагревательного элемента. В результате это предотвратит нагрев и отключение нагревательной формы.

Пример 2

An косвенный нагреватель используется для нагрева серы или соли в большом резервуаре.В течение при запуске сера или соль находятся в твердом состоянии. Поскольку датчик температуры находится посередине резервуара, у этого датчика почти нет шансов чтобы обеспечить значимую обратную связь с регулятором температуры, поскольку твердый сера или соль – плохой проводник тепла в твердом состоянии.

А затем используется каскадное управление для контроля и регулировки мощности нагревателя. соответственно, чтобы предотвратить перегрев нагревательного элемента до тех пор, пока все бак с серой или солью расплавлен.

Сухой В уплотнении вала центробежного компрессора используются газовые уплотнения. У них есть использовался вместо системы смазки сальника. Среди прочих коммунальных услуг – сухой газ. для уплотнения требуется источник чистого и сухого уплотняющего газа, подаваемого на уплотнение. система. Этот чистый и сухой уплотнительный газ необходим, чтобы не повредить уплотнение.

Как часть системы кондиционирования уплотнительного газа, фильтр-коалесцирующий агент используется для удаления свободных жидкие и твердые загрязнения из газа.Как только газ очищен, он нагревается электронагревателем выше точки росы. Правильное количество нагрева требуется для предотвращения конденсации газа через уплотнения.

газ должен быть нагрет, чтобы обеспечить достаточный перегрев, чтобы гарантировать, что газ не конденсируется при переходе от давления подачи к атмосферному давление. Как вы можете видеть на прилагаемом графике, уплотняющий газ из давление подачи в атмосферу, газ может конденсироваться, когда он проходит через P-T изгиб.

Питание электрических нагревателей постоянным током

Каждый тип обогревателя, который мы продаем на O.E.M. Обогреватели могут быть изготовлены в соответствии с вашими требованиями для работы на постоянном токе. Мы предоставили нагреватели для работы от напряжения от 3 до 84 В постоянного тока. Некоторые типичные 12-вольтовые нагреватели из силиконовой резины и 12-вольтовый тепловой кабель доступны для покупки в Интернете со скидкой. Скоро мы разместим обогреватели на 24 В. Если у вас есть особые требования, позвоните нам по телефону (866) 685-4443 , заполните одну из наших контактных форм или отправьте нам электронное письмо.

Могу ли я запустить этот нагреватель на 12 вольт постоянного тока?

Это вопрос, который мы слышим довольно часто. Если обогреватель был разработан для работы от 120 В, то ответ будет: «Можно, но он не сильно нагреется». Однако, если у вас есть обогреватель, рассчитанный на 12 вольт переменного тока, то ответ будет: «Да, можно!»

Имеет ли значение, подаю ли я переменный или постоянный ток?

Нет, при условии, что напряжение переменного тока эквивалентно напряжению постоянного тока. Напряжение переменного тока (переменного тока) обычно представляется как его среднеквадратичное значение или “среднеквадратичное значение”.К счастью, напряжение переменного тока имеет синусоидальную форму волны, и среднеквадратичное значение можно легко вычислить без необходимости использования сложных математических уравнений – все, что вам нужно, это простое умножение, приведенное ниже (где В RMS – среднеквадратичное значение, а В пик – пиковое напряжение):

Напряжения, указанные для электрических розеток и приборов, даны как их среднеквадратичные значения. Таким образом, стандартная американская розетка на 120 В фактически обеспечивает пиковое напряжение около 170 В.Интересное историческое примечание: среднеквадратичное значение сигнала переменного тока обычно называют «теплотворной способностью» сигнала из-за того, что мощность – или тепло, если хотите, – рассеиваемая сопротивлением, была одинаковой независимо от того, подаваемое напряжение было постоянным или переменным. На приведенном ниже графике показана форма волны переменного тока в сравнении со среднеквадратичным и пиковым значениями:

Как приложенное напряжение влияет на выходную мощность вашего нагревателя

Начнем с азов: электронагреватель – это резистивное устройство; то есть он обеспечивает противодействие протеканию тока при приложении напряжения.Когда он это делает, он рассеивает энергию в виде тепла. Мы можем рассчитать, какую мощность может выдержать резистивная нагрузка, используя следующее уравнение:

Как показано в уравнении, максимальная мощность, которую может выдавать нагреватель, зависит от подаваемого тока. Этот ток ограничен допустимой токовой нагрузкой источника питания, но также может быть ограничен калибром провода. При этом низковольтным нагревателям постоянного тока потребуется больше тока для обеспечения того же количества энергии, что и нагревателю, работающему от 120 В или 240 В.Если у вас есть обогреватель, который вы хотите использовать при более низком напряжении постоянного или переменного тока, вы можете рассчитать новую мощность, используя уравнение ниже:

В качестве примера предположим, что у нас есть картриджный нагреватель на 120 В и 1000 Вт, и нашему клиенту нужен нагреватель того же типа и размера, но на 24 В. Если мы включим эти числа в наше уравнение, мы можем рассчитать, что нагреватель будет иметь тепловую мощность 40 Вт при подключении к источнику питания 24 В. Использование этого уравнения может быть полезно для клиентов, которые ищут обогреватели с низким напряжением и мощностью, но не имеют времени или денег, чтобы изготовить индивидуальный обогреватель, созданный для них.

Каковы некоторые общие области применения нагревателей постоянного тока?
  • Кварцевые генераторы – Многие бытовые электронные устройства полагаются на кварцевые генераторы для обеспечения часов реального времени или других измерений, связанных со временем. Для обеспечения точности кварцевые генераторы должны храниться в термостатированной печи для кристаллов.
  • Удаленные приложения – Батареи и солнечные панели могут использоваться в качестве источника питания, когда сетевое напряжение недоступно в удаленных местах, таких как сараи, хижины и парковые заставы.Батареи квадроциклов, жилых автофургонов и лодок также могут обеспечивать электроэнергию, когда требуются обогреватели кабины.
  • Отклоняющие нагрузки – Ветровая, гидро- и солнечная энергия используют отклоняющие нагрузки для перенаправления избыточной мощности на нагревательный элемент. В ветровых или гидроэнергетических установках избыточная мощность может вызвать превышение скорости и возможное повреждение оборудования, а применение отклоняющей нагрузки может предотвратить это.
Какие нагреватели постоянного тока я могу купить?

Здесь, у О.E.M. Heaters, мы можем изготовить индивидуальные нагреватели практически на любое напряжение. Наиболее распространенными нагревателями, требующимися для приложений постоянного тока, являются нагреватели из гибкой силиконовой резины и картриджные нагреватели. Если вы все еще не уверены, какой продукт вам подходит, мы будем рады помочь вам разобраться. Позвоните нам по телефону (866) 685-4443 , отправьте нам электронное письмо по адресу sales @ oemheaters .com или заполните контактную форму.

Как проверить элемент электрической плинтуса на сопротивление и непрерывность | Руководства по дому

Электрические элементы плинтуса сделаны из проволоки, которая нагревается из-за внутреннего сопротивления при прохождении через нее электрического тока.Со временем сопротивление провода может измениться до такой степени, что он перестанет функционировать должным образом и перестанет быть эффективным нагревателем. В крайних случаях проволока может расплавиться, что приведет к разрыву цепи и выведению нагревателя из строя. Проверка целостности провода и определение сопротивления позволяет оценить состояние нагревательного элемента.

Отключить электропитание нагревателя. Обычно этого можно достичь, перевернув соответствующий автоматический выключатель или удалив предохранитель, защищающий цепь нагревателя.Включите прибор, который больше не должен работать, чтобы убедиться, что питание отключено.

Снимите внешний кожух с нагревателя плинтуса и получите доступ к нагревательному элементу. Способы доступа различаются в зависимости от производителя и модели, поэтому, если вы не уверены, проконсультируйтесь с инструкциями производителя или обратитесь за советом к квалифицированному специалисту.

Осмотрите нагревательный элемент или крышку нагревателя, чтобы определить мощность элемента. Это номинальная мощность элемента, которая обычно выражается в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт).2 / P. Результат – правильное сопротивление элемента. Например, элемент мощностью 500 Вт на нагревателе на 110 вольт должен иметь сопротивление 24,2 Ом, потому что (110 x 110/500) = 24,2.

Отсоедините нагревательный элемент от нагревателя. Обычно для этого нужно отвинтить монтажный кронштейн и отсоединить по одному проводу с каждого конца элемента. Опять же, если вы не уверены, проконсультируйтесь с инструкциями производителя или обратитесь за советом к квалифицированному специалисту.

Установите шкалу цифрового мультиметра на показания сопротивления, часто обозначаемого словом «Ом» или греческой буквой Омега.

Прикоснитесь двумя щупами измерителя к контактам на каждом конце элемента и наблюдайте за показаниями измерителя. Это сопротивление элемента. Числовое значение указывает как фактическое сопротивление, так и наличие непрерывности; сообщение об ошибке или бесконечное сопротивление указывает на то, что два конца элемента электрически не соединены; элемент сломан и лишен непрерывности.

Сравните измеренное значение с правильным значением. Если они отличаются более чем на несколько Ом, значит, качество элемента ухудшается.Если плинтус выделяет меньше тепла, чем раньше, причиной, вероятно, является изменение сопротивления, и элемент следует заменить.

Справочная информация

Советы

  • Если цепь нагревателя защищена плавким предохранителем, и вы извлекаете предохранитель, всегда держите его при себе. Если вы оставите его рядом с блоком предохранителей, кто-нибудь может заменить предохранитель и включить питание, пока вы работаете.
  • Определите правильное значение сопротивления для нового нагревательного элемента, выполнив поиск в Интернете заменяемого элемента и прочитав технический паспорт продукта.
  • Всегда снимайте элемент с нагревателя, а не измеряйте сопротивление на месте. Если элемент подключен к нагревателю, могут быть другие пути, по которым может течь электричество, и это изменит показания сопротивления.

Предупреждения

  • Подключение измерителя сопротивления или цифрового мультиметра к проводу под напряжением чрезвычайно опасно. Возможные последствия включают взрыв счетчика, поражение электрическим током и отключение всей электроэнергии в здании главными автоматическими выключателями.

Писатель Биография

Дэвид Робинсон профессионально пишет с 2000 года. Он является членом Королевского географического общества и Королевского метеорологического общества. Он писал статьи для газет “Telegraph” и “Guardian” в Великобритании, правительственных изданий, веб-сайтов, журналов и школьных учебников. Он имеет диплом бакалавра искусств в области географии и образования с отличием, а также сертификат преподавателя Даремского университета в Англии.

Мощность и внутреннее сопротивление

Мощность и внутреннее сопротивление
Далее: Рабочие примеры Up: Электрический ток Предыдущая: Энергия в цепях постоянного тока


Мощность и внутреннее сопротивление Рассмотрим простую схему, в которой батарея ЭДС и внутренняя сопротивление управляет током через внешний резистор сопротивления (см. рис.17). Внешний резистор обычно называют к нагрузочному резистору . Он мог обозначать либо электрический свет, либо электронагревательный элемент, а может и электродвигатель. В основная цель схема должна передавать энергию от батареи к нагрузке, где она фактически делает что-то полезное для нас ( например, , освещение лампочку или поднятие тяжести). Посмотрим, насколько внутреннее сопротивление батареи мешает этому процессу.

Эквивалентное сопротивление цепи равно (поскольку сопротивление нагрузки равно последовательно с внутренним сопротивлением), поэтому ток, протекающий в схема задается

(145)

Выходная мощность ЭДС просто
(146)

Мощность, рассеиваемая в виде тепла внутренним сопротивлением батареи, равна
(147)

Точно так же мощность, передаваемая нагрузке, равна
(148)

Обратите внимание, что
(149)

Таким образом, часть выходной мощности батареи немедленно теряется из-за рассеивания тепла внутреннее сопротивление батареи.Остаток передается в нагрузку.

Пусть а также . Это следует из Уравнение (148) что

(150)

Функция монотонно возрастает от нуля при увеличивая диапазон, достигает максимальное значение at, а затем монотонно убывает с увеличением В диапазоне . Другими словами, если сопротивление нагрузки изменяется на постоянная, а затем передаваемая мощность достигает максимума значение
(151)

когда .Это очень важный результат в электротехнике. Передача мощности между источником напряжения и внешней нагрузкой наиболее эффективна, когда сопротивление нагрузки соответствует внутреннему сопротивлению источника напряжения. Если сопротивление нагрузки слишком низкое, то большая часть выходной мощности напряжения источник рассеивается в виде тепла внутри самого источника. Если сопротивление нагрузки слишком велик, тогда ток, протекающий в цепи, слишком мал, чтобы передавать энергию нагрузке с заметной скоростью.Отметим, что в оптимальном случае , только половина выходной мощности источника напряжения передается в нагрузку. Другая половина рассеивается внутри в виде тепла. источник. Между прочим, инженеры-электрики называют процесс, при котором сопротивление нагрузка согласована с нагрузкой источника питания согласование импеданса (импеданс – это просто причудливое название сопротивления).

Далее: Рабочие примеры Up: Электрический ток Предыдущая: Энергия в цепях постоянного тока
Ричард Фицпатрик 2007-07-14
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *