Спираль из нихрома
Каждый знает, что такое нихромовая спираль. Это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения.
Эта проволока изготавливается из нихрома – прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром.
«Классический» состав этого сплава – никеля 80%, хрома 20%.
Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов – «нихром».
Самые известные марки нихрома – Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72-73 % никеля и 20-23 % хрома.
Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки.
Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17-29 % против 1,5 у Х20Н80.
На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре.
Это марки Х20Н80-Н (ВИ) и Х15Н60-Н (ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С
Применение проволоки нихромовой
Основное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава.
Нихромовая спираль применяется в двух качествах – как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.
Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80Н и Х15Н60Н.
Примеры применений:
- бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
- ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
- нагреватели для промышленных печей и термооборудования.
Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.
Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Н80ХЮД-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры.
Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.
Как навить спираль из нихромовой проволоки
Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.
Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.
Как соединить перегоревшую спираль из нихрома ?
Способ ремонта перегоревшей нихромовой спирали выбирается в зависимости от толщины проволоки, а также от характеристик прибора, в котором используется вышедший из строя нагревательный элемент. Если рабочая температура превышает 150-200 °C, - следует применять сварку. Механические соединения в виде скруток, муфт и зажимов дадут только временный результат, а спайка с помощью тонкой медной проволоки и газовой горелки будет надежным решением для маломощных электронагревателей, в которых работают спирали из тонкой проволоки. Пайка с помощью припоев создает отличный контакт, но быстро разрушается, если нагрев превышает 300 °C.
Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины
Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления.
Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U.
Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.
Обозначения здесь общепринятые:
- P – выделяемая мощность;
- U – напряжение на концах спирали;
- R – сопротивление спирали;
- I – сила тока.
Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов.
Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки.
Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ.
Здесь:
- L – искомая длина;
- R – сопротивление проволоки;
- d – диаметр проволоки;
- ρ – удельное сопротивление нихрома;
- π – константа 3,14.
Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве.
В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.
Как проверить сопротивление нихрома?
Электрическое сопротивление нихромовой проволоки легко измеряется при помощи бытовых мультиметров. Операция проводится в целях расчет удельного сопротивления. Один контакт закрепляется на конце проводника. Второй контакт присоединяется на различном удалении от места создания первого контакта. Полученные показания заносятся в таблицу. Зависимость роста сопротивления от длины носит линейный характер. Для получения данных об удельном сопротивлении проволоки длиной 1 м нужно провести измерение этой характеристики у проводника соответствующих размеров, либо вывести этот параметр расчетным путем, если проволока имеет недостаточный размер. Перед снятием показаний прибор калибруется, либо измеряется собственное сопротивление проводов прибора в целях определения поправки, на величину которой следует уменьшить данные, полученные при измерении сопротивления нихрома.
Как рассчитать сопротивление нихромовой спирали?
Расчёт сопротивления спирали из хромоникелевого сплава выполняется с помощью следующих методов:
- Измерение с помощью приборов.
- Табличный способ.
Если у вас имеется готовая спираль, то вычислить её сопротивление с помощью прибора не составит труда. Однако если требуется выполнить предварительный расчёт параметров спирали перед её изготовлением, то применяется табличный способ. Таблицы удельного сопротивления различных сплавов из никеля и хрома можно найти в интернете, или в специальной литературе. В таблицах приводятся данные для каждого сплава как для проволоки, так и для лент. Данные по проволочным проводникам приводятся с учётом диаметра (от 0,1 мм). Показатели у лент приводятся с учётом площадей сечения. Чтобы рассчитать сопротивление спирали, нужно умножить общую длину проволоки на удельное сопротивление 1 м проводника с соответствующим сечением. Если информация о марке сплава отсутствует, удельное сопротивление вычисляется экспериментальным путем при помощи приборов.
Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)). Расчет закончен.
Практичное решение
На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя.
Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.
Для этого стоит обратиться в компанию ПАРТАЛ, которая с 1995 года является крупным поставщиком прецизионных сплавов, в том числе проволоки нихромовой, ленты и нихромовых спиралей для нагревателей.
Наша компания способна полностью снять вопрос о том, где купить нихромовую спираль, поскольку мы готовы изготовить ее на заказ по эскизам и техническим условиям заказчика.
Конструкция, разновидности и функциональные особенности электропечей сопротивления ЭПС
Электропечи ЭПС – промышленные, или лабораторные электроустановки, предназначенные для нагрева изделий, или заготовок различного физико-химического состава при помощи электротока. По принципу работы они разделяются на следующие типы: Читать статью - Электрические печи сопротивления
