Нихромовая проволока в проволочных электронагревателях в виде спирали открытого типа. Расчет Ом - Ω сопротивления и намотка спирали из нихрома R=p*l/S

---

---

---

 

 

 Нихромовые проволочные нагреватели: история и эволюция

 

В начале 20 века американский металлург Альберт Марш создал нихром — сплав, состоящий в основном из никеля (80%) и хрома (20%).

Его уникальные свойства, такие как термостойкость, коррозионная стойкость и высокое электрическое сопротивление, быстро сделали его идеальным материалом для нагревательных элементов.

В частности, нихромовая спираль, один из видов проволочных нагревательных элементов, сохранилась в своей первоначальной форме и по сей день.

Однако семейство сплавов нихрома значительно расширилось, насчитывая более 10 разновидностей.

 

Чтобы удовлетворить различные промышленные потребности, в нихром добавляют различные элементы, такие как:

 

* Марганец

* Цирконий

* Железо

* Кремний

* Титан

* Алюминий

* Молибден

 

Эти добавки существенно влияют на физические и электрические свойства сплава, включая его пластичность, текучесть, магнитные свойства и электрическое сопротивление.

 

Для нагревательных спиралей необходима проволока из нихрома, обладающая высокой гибкостью, жаропрочностью, стойкостью к окислению и высоким электрическим сопротивлением.

Хотя для промышленного и самодельного изготовления спиралей – проволочных нагревателей можно использовать несколько сплавов нихрома, наиболее предпочтительными являются марки Х20Н80 и Х15Н60. Х20Н80 обладает лучшими характеристиками, а Х15Н60 более доступна по цене.

 

Свойства и применение нихромовых сплавов для проволочных нагревательных спиралей

 

Для изготовления нихромовых нагревательных спиралей используются два основных сплава: Х20Н80 и Х15Н60.

 

 Х20Н80

 

Сплав Х20Н80 содержит 72,9-78,8% никеля, 20-23% хрома, а также небольшие добавки марганца, титана, циркония, кремния, углерода, фосфора и алюминия. Этот сплав обладает следующими свойствами:

 

* Высокая термостойкость (до 1200 °C)

* Высокое электрическое сопротивление (1110х10⁹ Ом/м)

* Температура плавления: 1400 °C

* Трудная свариваемость, требующая специального оборудования

 

 Х15Н60

 

Сплав Х15Н60 содержит 61% никеля, 18% хрома, а также добавки марганца, титана, алюминия, кремния, углерода и железа. Его свойства несколько отличаются от Х20Н80:

 

* Температура плавления: 1390 °C

* Более высокая гибкость благодаря более высокому содержанию железа

* Более низкая стоимость

 

Оба сплава относятся к прецизионным, что означает, что их свойства зависят от точного соблюдения процентного соотношения компонентов.

Однако общими характеристиками этих сплавов являются гибкость, высокое удельное сопротивление и сохранение формы при нагревании до высоких температур.

 

 Применение нихромовых проволочных нагревательных спиралей

 

Проволочные нихромовые нагревательные спирали широко используются в различных бытовых, промышленных и лабораторных приборах и устройствах, требующих быстрого электрического нагрева до высоких температур.

 

Вот лишь несколько примеров:

 

* Электрические печи

* Плиты и духовки

* Утюги

* Котлы и водонагреватели

* Тостеры и грили

* Испарители

* Тандыры

* Обогреватели

* Дистилляторы

 

Некоторые проволочные нагревательные элементы могут быть изолированы гибкой жаростойкой оболочкой или помещены в керамические защитные элементы, в то время как другие представляют собой открытые нихромовые спирали с определенными параметрами мощности, сопротивления, диаметра и длины.

 

Расчет сопротивления и намотка нихромовой проволоки для проволочных нагревательных спиралей своими руками

 

Для самостоятельного изготовления проволочных нагревательных спиралей из нихромовой проволоки необходимо выполнить расчет сопротивления и намотать спираль вручную или с помощью механического приспособления.

 

 Расчет сопротивления

 

Сопротивление нихромовой проволоки рассчитывается по формуле:

 

R = ρ * L / S

 

где:

 

* R - сопротивление (Ом)

* ρ - удельное сопротивление нихрома (Ом*мм)

* L - длина проволоки (м)

* S - площадь поперечного сечения проволоки (мм²)

 

Удельное сопротивление распространенных марок нихрома указано в Таблице 1

 

Таблица 1

Марка нихрома	Ом•мм²/м при 20 °C - 1100 °C
Х20Н80 (Х20Н80-Н)	1,13 - 1,167
Х15Н60 (Х10Н60-Н)	1,12 - 1,248

 

Но, чтобы не считать самому, удобно использовать данные по готовому сопротивлению нихромовой проволоки заданной длины.

 

При помощи выдержки из справочной таблицы 2 расчет проволочного нагревателя упрощается и легко найти требуемую длину проволоки в зависимости от заданного диаметра.

 

Подробные данные по электрическому сопротивлению 1 м проволоки нихромовой, фехралевой Ом/м - смотрите по ссылке

Значения электрического сопротивления 1 м ленты нихромовой, фехралевой Ом/м - смотрите по ссылке

Теоретический вес 1 м нихромовой проволоки, ленты - смотрите по ссылке

Таблица 2

Диаметр, мм	Масса, грамм на 1 м	Ом/м	Ом/м
		Х20Н80	Х15Н60
0,1	0,07	137	139
0,2	0,26	34,6	35.2
0,25	0,41	22,2	22,6
0,3	0,59	15,4	15,8
0,4	1,06	8,8	8,9

 

Данные таблицы ясно показывают, что сопротивление погонного метра нихромовой проволоки уменьшается с увеличением диаметра.

 

Намотка спирали

 

Намотка спирали является относительно простой операцией, которую можно выполнить вручную или с помощью вращающегося вала с диаметром, соответствующим требуемому размеру спирали.

Гибкость и способность нихрома сохранять форму позволяют наматывать его на металлический стержень в холодном состоянии.

 

Для намотки спирали выполните следующие шаги:

 

1. Рассчитайте необходимую длину проволоки с помощью формулы, приведенной выше.

2. Отрежьте необходимое количество проволоки.

3. Плотно намотайте проволоку виток к витку на стержень, оставив два прямых конца для подключения.

4. При необходимости растяните готовую спираль до требуемой длины.

 

 Где приобрести нихромовую проволоку

 

Узнайте последние цены на нихромовую проволоку, ленту и нить, а также закажите проволоку требуемой марки для изготовления нагревательных элементов в компании ПАРТАЛ.