Cách tính chiều dài của dây nichrom

Thông tin cơ bản và thương hiệu của nichrom

Niken là một hợp kim của niken và crom với việc bổ sung mangan, silicon, sắt, nhôm. Đối với vật liệu này, các thông số phụ thuộc vào tỷ lệ cụ thể của các chất trong hợp kim, nhưng trung bình nằm trong phạm vi:

• điện trở suất - 1,05-1,4 Ohm * mm²/ m (tùy thuộc vào loại hợp kim);
• hệ số nhiệt độ của điện trở - (0,1-0,25) · 10⁻³ ĐẾN⁻¹;
• nhiệt độ hoạt động - 1100 ° C;
• điểm nóng chảy - 1400 ° C;

Trong các bảng, điện trở suất thường được tính theo μOhm * m (hoặc 10^-6 Ohm * m) - các giá trị số là như nhau, sự khác biệt về kích thước.

Hiện tại có hai trong số các thương hiệu phổ biến nhất của dây nichrom:

• X20H80. Nó bao gồm 74% niken và 23% crôm, cũng như 1% sắt, silic và mangan. Chất dẫn điện của thương hiệu này có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới 1250 ^ᵒC, điểm nóng chảy - 1400 ^ᵒC. Nó cũng có điện trở cao. Hợp kim được sử dụng để sản xuất các yếu tố của các thiết bị sưởi ấm. Điện trở cụ thể là 1,03-1,18 Ohm · m;
• X15H60. Thành phần: 60% niken, 25% sắt, 15% crôm. Nhiệt độ hoạt động không quá 1150 ^ᵒC. Điểm nóng chảy - 1390 ^ᵒC. Nó chứa nhiều sắt, làm tăng tính chất từ ​​của hợp kim và tăng khả năng chống ăn mòn.

Bạn sẽ tìm hiểu thêm về các loại và tính chất của các hợp kim này từ GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 và các hợp kim khác.

Như đã đề cập, dây nichrom được sử dụng ở mọi nơi cần các bộ phận làm nóng. Điện trở suất cao và điểm nóng chảy làm cho nó có thể sử dụng nichrom làm cơ sở cho các yếu tố làm nóng khác nhau, từ ấm đun nước hoặc máy sấy tóc đến lò nung.

Phương pháp tính toán

Bằng kháng chiến

Chúng ta hãy tìm hiểu làm thế nào để tính toán chiều dài của dây nichrom về công suất và điện trở. Việc tính toán bắt đầu bằng việc xác định công suất cần thiết. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta cần một sợi nichrom cho một que hàn nhỏ có công suất 10 watt, sẽ hoạt động từ nguồn điện 12 V. Để làm điều này, chúng ta có một dây có đường kính 0,12 mm.

Tính toán đơn giản nhất về độ dài nichrom trong công suất mà không tính đến hệ thống sưởi được thực hiện như sau:

Chúng tôi xác định sức mạnh hiện tại:

P = UI

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

Việc tính toán điện trở của dây nichrom được thực hiện bởi Định luật Ohm:

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

Chiều dài của dây là:

l = SR /ρ,

Trong đó S là diện tích mặt cắt ngang, ρ – điện trở suất.

Hoặc theo công thức này:

l = (Rπd2) / 4ρ

Nhưng trước tiên, bạn cần tính toán điện trở suất cho dây nichrom có ​​đường kính 0,12 mm. Nó phụ thuộc vào đường kính - nó càng lớn, sức đề kháng càng ít.

L = (14,5 * 3,14 * 0,12 ^ 2) / 4 * 1.1 = 0.149m = 14.9cm

Điều tương tự có thể được lấy từ bảng GOST 12766.1-90. 8, trong đó giá trị 95,6 Ohm / m được chỉ định, nếu bạn đếm nó, bạn sẽ nhận được gần như cùng một thứ:

L = R_{cần thiết}/ R_tabl= 14,4 / 95,6 = 0,151m = 15,1cm

Đối với lò sưởi 10 watt được cung cấp bởi 12V, bạn cần 15,1cm.

Nếu bạn cần tính số vòng xoắn ốc để xoắn nó từ một dây nichrom có ​​độ dài này, thì hãy sử dụng các công thức sau:

Độ dài của một lượt:

tôi₁= π (D + d / 2),

Số lượt:

N = L / (π (D + d / 2)),

Trong đó L và d là chiều dài và đường kính của dây, D là đường kính của thanh mà trên đó hình xoắn ốc sẽ được quấn.

Giả sử chúng ta sẽ quấn một dây nichrom lên một thanh có đường kính 3 mm, sau đó các phép tính được thực hiện bằng milimét:

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

Nhưng đồng thời, người ta phải tính đến việc liệu mặt cắt ngang như vậy có thể chịu được dòng điện này hay không. Các bảng chi tiết để xác định dòng điện tối đa cho phép ở một nhiệt độ nhất định cho các phần cụ thể được đưa ra dưới đây. Nói một cách đơn giản - bạn xác định dây sẽ nóng lên bao nhiêu độ và chọn tiết diện của nó cho dòng điện định mức.

Cũng lưu ý rằng nếu lò sưởi ở trong chất lỏng, thì dòng điện có thể tăng 1,2-1,5 lần và nếu trong không gian hạn chế thì ngược lại - giảm.

Theo nhiệt độ

Vấn đề của tính toán trên là chúng tôi xem xét điện trở của một vòng xoắn lạnh dọc theo đường kính của sợi nichrom và chiều dài của nó. Nhưng nó phụ thuộc vào nhiệt độ, trong khi cũng cần phải xem xét trong những điều kiện nào sẽ có thể đạt được nó. Nếu tính toán này vẫn được áp dụng để cắt bọt hoặc cho lò sưởi, thì nó sẽ quá thô đối với lò nung.

Chúng tôi đưa ra một ví dụ về tính toán nichrom cho một lò.

Đầu tiên, xác định thể tích của nó, giả sử 50 lít, sau đó xác định sức mạnh, vì điều này có một quy tắc thực nghiệm:

• lên đến 50 lít - 100W / l;
• 100-500 lít - 50-70 W / l.

Sau đó, trong trường hợp của chúng tôi:

P = p_{đế chế}* V = 50 * 100 = 5 kw.

Tiếp theo, chúng tôi xem xét sức mạnh và sức đề kháng hiện tại:

Đối với điện áp:

I = 5000/220 = 22,7 Amps

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

Đối với 380V khi kết nối các xoắn ốc với một ngôi sao, phép tính sẽ như sau.

Chia sức mạnh thành 3 giai đoạn:

Pf = 5/3 = 1,66 kW mỗi pha

Khi được kết nối bởi một ngôi sao, điện áp 220 V được áp dụng cho mỗi nhánh (điện áp pha, nó có thể khác nhau tùy thuộc vào cài đặt điện của bạn), sau đó là dòng điện:

I = 1660/220 = 7,54 A

Sức cản:

R = 220 / 7.54 = 29.1 Ohm

Đối với kết nối tam giác, chúng tôi tính toán theo điện áp tuyến tính 380V:

I = 1660/380 = 4,36 A

R = 380 / 4.36 = 87.1 Ohm

Để xác định đường kính, công suất bề mặt cụ thể của lò sưởi được tính đến. Chúng tôi tính chiều dài, chúng tôi lấy điện trở suất từ ​​bảng. 8. GOST 12766.1-90, nhưng trước tiên chúng ta xác định đường kính.

Để tính công suất bề mặt riêng của lò bằng công thức.

Đặt cược (phụ thuộc vào bề mặt hấp thụ nhiệt) và (hệ số hiệu suất bức xạ) được chọn theo các bảng sau.

Vì vậy, để làm nóng lò tới 1000 độ, lấy nhiệt độ xoắn ốc là 1100 độ, sau đó theo bảng chọn B_ef chọn giá trị 4,3 W / cm²và theo bảng lựa chọn hệ số a - 0,2.

TẠI_{bổ sung}= B_ef* a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W / cm² = 0,86 * 10 ^ 4 W / m²

Đường kính được xác định theo công thức:

R_t - điện trở cụ thể của vật liệu gia nhiệt tại một t cho trước được xác định theo GOST 12766.1, bảng 9 (hiển thị bên dưới).

Đối với nichrom X80N20 - 1.025

R_t= p₂₀* R₁₀₀₀= 1.13 * 10 ^ 6 * 1.025 = 1.15 * 10 ^ 6 Ohm / mm

Sau đó, để kết nối với mạng ba pha theo sơ đồ "Sao":

d = 1,23 mm

Độ dài được tính theo công thức:

L = 42m

Kiểm tra các giá trị:

L = R / (p * k) = 29.1 / (0.82 * 1.033) = 34m

Các giá trị khác nhau do nhiệt độ cao của xoắn ốc, kiểm tra không tính đến một số yếu tố. Do đó, chúng tôi lấy chiều dài của 1 vòng xoắn ốc - 42m, sau đó đối với ba vòng xoắn ốc bạn cần 126 mét nichrom 1,3 mét.

Phần kết luận

Do đó, bạn có thể tính chiều dài của dây cho một vòng xoắn ốc và xác định đường kính mong muốn theo công suất, tiết diện và nhiệt độ. Điều quan trọng là phải xem xét:

• điều kiện môi trường;
• vị trí của các yếu tố làm nóng;
• nhiệt độ xoắn ốc;
• nhiệt độ mà bề mặt phải được làm nóng và các yếu tố khác.

Ngay cả tính toán trên, mặc dù phức tạp của nó, không thể được gọi là đủ chính xác. Bởi vì việc tính toán các yếu tố làm nóng là một nhiệt động lực học liên tục, và một số yếu tố có thể được trích dẫn ảnh hưởng đến kết quả của nó, ví dụ, cách nhiệt của lò và vân vân.

Trong thực tế, sau khi đánh giá các xoắn ốc, họ thêm hoặc loại bỏ, tùy thuộc vào kết quả, hoặc sử dụng các cảm biến nhiệt độ và thiết bị để điều chỉnh nó.

Tài liệu liên quan:

• Cách tự làm nồi hơi cảm ứng
• Tính toán tiết diện cáp theo công suất và dòng điện
• Cách tính điện trở dây