Elemen pemanasan elektrik, elemen pemanasan, jenis, reka bentuk, sambungan dan ujian

Unsur pemanasan elektrik digunakan dalam peralatan rumah tangga dan perindustrian. Penggunaan pelbagai pemanas diketahui oleh semua. Ini adalah dapur elektrik, ketuhar dan ketuhar, pembuat kopi elektrik, cerek elektrik dan peralatan pemanasan pelbagai reka bentuk.

Pemanas air elektrik, biasanya dirujuk sebagai dandang, juga mengandungi elemen pemanasan. Asas elemen pemanasan banyak adalah wayar dengan rintangan elektrik yang tinggi. Dan selalunya wayar ini diperbuat daripada nichrome.

Buka lingkaran nichrome

Elemen pemanasan tertua mungkin adalah lingkaran nekrom biasa. Sekali seketika, dapur elektrik buatan sendiri, dandang air dan pemanas kambing digunakan. Memiliki wayar nichrome yang boleh "dapat dipegang" dalam pengeluaran, menjadikannya kuasa yang diperlukan tidak memberikan sebarang masalah.

Akhir wayar panjang yang diperlukan dimasukkan ke dalam potong win, kawat itu sendiri dilalui di antara dua blok kayu. Naib itu harus diapit sehingga seluruh struktur dipegang seperti ditunjukkan dalam gambar. Daya penjepit mestilah sedemikian rupa sehingga dawai melewati bar dengan beberapa usaha. Sekiranya daya pengapit adalah besar, maka dawai itu hanya akan pecah.

Rajah 1. Penggulungan spiral Nichrome

Dengan memutar kolar, dawai ditarik melalui batang kayu, dan dengan berhati-hati, gilirannya berpaling, diletakkan pada batang logam. Di dalam arsenal juruelektrik, terdapat sepasang perengkuh dari pelbagai diameter dari 1.5 hingga 10 mm, yang memungkinkan untuk menghidupkan spiral untuk semua keadaan.

Ia diketahui apa diameter dawai itu dan berapa panjang diperlukan untuk menggulung lingkaran kuasa yang diperlukan. Nombor sihir ini masih boleh didapati di Internet. Rajah 2 menunjukkan jadual yang menunjukkan data mengenai spiral pelbagai kapasiti pada voltan bekalan 220V.

Rajah 2. Pengiraan lingkaran elektrik unsur pemanasan (klik pada gambar untuk membesarkan)

Semuanya mudah dan jelas di sini. Memandangkan kuasa yang diperlukan dan diameter wayar nichrome tersedia di tangan, ia tetap hanya untuk memotong sekeping panjang yang dikehendaki dan angin ke mandrel diameter yang sama. Pada masa yang sama, jadual menunjukkan panjang lingkaran yang dihasilkan. Dan bagaimana jika terdapat dawai dengan garis pusat yang tidak ditentukan dalam jadual? Dalam kes ini, lingkaran hanya akan dikira.

Bagaimana untuk mengira lingkaran nichrome

Sekiranya perlu, kirakan lingkaran agak mudah. Sebagai contoh, perhitungan lingkaran yang diperbuat daripada dawai nichrome dengan diameter 0.45 mm (tidak ada diameter sedemikian dalam jadual) dengan kuasa 600 W untuk voltan 220V. Semua pengiraan dilakukan mengikut undang-undang Ohm.

Bagaimana cara menukar amperes kepada watt dan sebaliknya, watts ke amperes:

Berapa banyak amperes di amperes, bagaimana menukar amperes menjadi watt dan kilowatt

Pertama, anda perlu mengira arus yang digunakan oleh lingkaran.

I = P / U = 600/220 = 2.72 A

Untuk melakukan ini, cukup untuk membahagikan kuasa yang ditetapkan dengan voltan dan mendapatkan jumlah arus yang melewati lingkaran. Kuasa dalam watt, voltan dalam volt, menghasilkan amperes. Semua mengikut sistem SI.

Menggunakan semasa yang diketahui sekarang, agak mudah untuk mengira rintangan yang diperlukan dari lingkaran: R = U / I = 220 / 2.72 = 81 Ohms

Rumusan untuk mengira rintangan konduktor adalah R = ρ * L / S,

di mana ρ ialah rintangan khusus konduktor (untuk nichrome 1.0 ÷ 1.2 Ohm • mm2 / m), L ialah panjang konduktor dalam meter, S ialah bahagian rentetan konduktor dalam milimeter persegi. Bagi konduktor dengan diameter 0.45 mm, bahagian silang ialah 0.159 mm2.

Oleh itu L = S * R / ρ = 0.159 * 81 / 1.1 = 1170 mm, atau 11.7 m.

Secara umum, pengiraan tidak begitu rumit.Memang, pembuatan lingkaran tidaklah begitu sukar, yang tidak dapat dinafikan, adalah kelebihan spiral nichrome biasa. Tetapi kelebihan ini disekat oleh banyak kelemahan yang wujud dalam spiral terbuka.

Pertama sekali, ini adalah suhu pemanasan yang agak tinggi - 700 ... 800˚C. Lingkaran yang dipanaskan mempunyai cahaya merah samar-samar, secara tidak sengaja menyentuhnya dapat menyebabkan terbakar. Di samping itu, kejutan elektrik adalah mungkin. Lingkaran merah-panas membakar oksigen udara, menarik zarah-zarah debu itu sendiri, yang apabila dibakar, memberikan aroma yang sangat tidak menyenangkan.

Tetapi kelemahan utama spiral terbuka harus dianggap bahaya kebakaran tinggi mereka. Oleh itu, jabatan bomba hanya melarang penggunaan pemanas dengan lingkaran terbuka. Pemanas sedemikian, pertama sekali, termasuk apa yang dipanggil "kambing", reka bentuk yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3. Pemanas kambing buatan sendiri

Ini adalah bagaimana "kambing" liar ternyata: ia sengaja dibuat dengan cuai, semata-mata, walaupun sangat teruk. Api dengan pemanas sedemikian tidak perlu menunggu lama. Reka bentuk yang lebih maju seperti pemanas seperti ditunjukkan dalam Rajah 4.

Rajah 4. Rumah "Kambing"

Adalah mudah untuk melihat bahawa lingkaran ditutup oleh sarung logam, inilah yang menghalang menyentuh bahagian-bahagian bahagian yang dipanaskan. Bahaya kebakaran peranti sedemikian jauh lebih rendah daripada yang ditunjukkan dalam angka sebelumnya.

Lihat topik ini:Kenapa "kambing" dan dandang buatan sendiri berbahaya?

Suatu ketika dahulu di USSR, pemutar reflektor telah dihasilkan. Di tengah-tengah reflektor berlapis nikel ada kartrij seramik, di mana, seperti mentol dengan topi E27, pemanas 500W diskru. Bahaya kebakaran seperti reflektor juga sangat tinggi. Nah, entah bagaimana saya tidak fikir pada masa itu apa penggunaan pemanas sedemikian boleh membawa kepada.

Rajah 5. Pemanas refleks

Ia agak jelas bahawa pelbagai pemanas dengan lingkaran terbuka boleh, bertentangan dengan keperluan pemeriksaan kebakaran, hanya digunakan di bawah pengawasan yang berwaspada: jika anda meninggalkan bilik - matikan pemanas! Lebih baik lagi, semata-mata meninggalkan penggunaan pemanas jenis ini.

Elemen pemanasan lingkaran tertutup

Untuk menghilangkan lingkaran terbuka, Pemanas Elektrik Tubular - TEN dicipta. Reka bentuk pemanas ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6. Reka bentuk pemanas

Lingkaran nichrome 1 tersembunyi di dalam tiub logam berdinding nipis 2. Lingkaran diasingkan dari tiub oleh pengisi 3 dengan kekonduksian haba yang tinggi dan rintangan elektrik tinggi. Periclase (campuran kristal magnesium oksida MgO, kadang-kadang dengan kekotoran oksida lain) paling sering digunakan sebagai pengisi.

Setelah mengisi dengan komposisi penebat, tiub ditekan, dan di bawah tekanan tinggi periclase menjadi monolit. Selepas operasi sedemikian, lingkaran tegar tetap, oleh itu, sentuhan elektrik dengan tiub badan sepenuhnya dikeluarkan. Reka bentuk begitu kuat agar pemanas mana-mana boleh dibengkokkan jika reka bentuk pemanas memerlukannya. Sesetengah elemen pemanasan mempunyai bentuk yang sangat pelik.

Lingkaran disambungkan kepada logam membawa 4, yang keluar melalui penebat 5. Kabel plumbum disambungkan ke hujung bebola hujung 4 menggunakan kacang dan pencuci 7. Elemen pemanasan dipasang di badan peranti menggunakan kacang dan pencuci 6, yang memastikan, jika perlu, ketat sambungan.

Di bawah keadaan operasi, reka bentuk itu agak boleh dipercayai dan tahan lama. Inilah yang menyebabkan penggunaan elemen-elemen pemanasan yang sangat meluas dalam peranti untuk pelbagai tujuan dan reka bentuk.

Mengikut keadaan operasi, unsur pemanasan dibahagikan kepada dua kumpulan besar: udara dan air. Tetapi itu hanya nama itu. Malah, unsur pemanasan udara direka untuk berfungsi dalam pelbagai persekitaran gas.Malah udara atmosfera biasa adalah campuran beberapa gas: oksigen, nitrogen, karbon dioksida, bahkan terdapat kekotoran argon, neon, krypton, dll.

Persekitaran udara sangat pelbagai. Ia boleh menenangkan udara atmosfera atau aliran udara yang bergerak pada kelajuan beberapa meter sesaat, seperti pada peminat kipas atau senapang haba.

Pemanasan shell pemanas boleh mencapai 450 ° C dan lebih. Oleh itu, untuk pembuatan shell tubular luar, pelbagai bahan digunakan. Ia boleh menjadi keluli karbon biasa, keluli tahan karat atau tahan haba, keluli tahan haba. Ia semua bergantung kepada alam sekitar.

Untuk meningkatkan pemindahan haba, beberapa elemen pemanasan dilengkapi dengan tulang rusuk pada tiub dalam bentuk pita logam luka. Pemanas sedemikian dipanggil bersirsi. Penggunaan elemen sedemikian adalah paling sesuai dalam persekitaran udara bergerak, misalnya, dalam peminat kipas dan senapang panas.

Unsur pemanasan air juga tidak semestinya digunakan di dalam air; ini adalah nama umum untuk pelbagai media cecair. Ia boleh menjadi minyak, minyak bahan api dan juga pelbagai cecair yang agresif. TENY Cecair digunakan dalam dandang elektrik, penyuling, tumbuhan penyahgaraman elektrik dan hanya titans untuk air minuman mendidih.

Kekonduksian terma dan keupayaan haba air jauh lebih tinggi daripada udara dan media gas lain, yang membekalkan, berbanding dengan udara, lebih cepat, pemindahan haba dari pemanas. Oleh itu, dengan kuasa elektrik yang sama, pemanas air mempunyai dimensi geometri yang lebih kecil.

Di sini kita dapat memberikan contoh mudah: apabila air mendidih dalam cerek elektrik biasa, pemanas boleh menjadi panas-panas, dan kemudian membakar sehingga lubang. Gambar yang sama dapat dilihat dengan dandang biasa, yang dirancang untuk mendidih air dalam gelas atau dalam baldi.

Contoh yang diberikan jelas menunjukkan bahawa elemen pemanasan air tidak boleh digunakan untuk bekerja di udara. Anda boleh menggunakan elemen pemanasan udara untuk memanaskan air, tetapi anda hanya perlu menunggu lama sehingga air mendidih.

Bukan untuk kelebihan unsur pemanasan air akan menjadi lapisan skala terbentuk semasa operasi. Skala, sebagai peraturan, mempunyai struktur poros, dan kekonduksian termalnya adalah kecil. Oleh itu, haba yang dihasilkan oleh lingkaran masuk ke dalam cecair tidak baik, tetapi lingkaran di dalam pemanas dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi, yang akan lambat laun membawa kepada kebakarannya.

Untuk mengelakkan ini berlaku, adalah disarankan untuk membersihkan unsur pemanasan secara berkala menggunakan pelbagai bahan kimia. Sebagai contoh, dalam iklan televisyen, Calgon disyorkan untuk melindungi pemanas mesin basuh. Walaupun mengenai alat ini, terdapat banyak pendapat yang berbeza.

Bagaimana untuk menghilangkan skala

Selain bahan kimia untuk perlindungan terhadap skala, pelbagai peranti digunakan. Pertama sekali, ini adalah penukar air magnetik. Dalam medan magnet yang kuat, kristal garam "keras" mengubah struktur mereka, menjadi serpihan, menjadi lebih kecil. Skala kurang aktif dari serpihan itu, kebanyakan serpihan hanya dibersihkan oleh aliran air. Ini memastikan perlindungan pemanas dan saluran paip dari skala. Penukar penapis magnet dihasilkan oleh banyak syarikat asing, syarikat-syarikat tersebut wujud di Rusia. Penapis sedemikian boleh didapati jenis mortise dan overhead.

Pelembut air elektronik

Baru-baru ini, pelembut air elektronik menjadi semakin popular. Di luar, segala-galanya kelihatan sangat mudah. Kotak kecil dipasang pada paip, dari mana wayar antena keluar. Wayar digulung di sekitar paip, dan anda tidak perlu mengupas cat. Peranti boleh dipasang di mana-mana tempat yang dapat diakses, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.

Rajah 7. Pelembut air elektronik

Satu-satunya perkara yang anda perlukan untuk menyambungkan peranti adalah soket 220V.Peranti ini direka untuk beralih jangka panjang, ia tidak perlu dimatikan secara berkala, memandangkan dimatikan akan menyebabkan air menjadi keras lagi, skala akan terbentuk semula.

Prinsip operasi peranti dikurangkan kepada pancaran getaran dalam julat frekuensi ultrasonik, yang boleh mencapai sehingga 50KHz. Kekerapan ayunan dikawal menggunakan panel kawalan peranti. Sinaran dihasilkan dalam kelompok beberapa kali sesaat, yang dicapai menggunakan mikropengawal terbina dalam. Kuasa turun naik adalah kecil, oleh itu, peranti sedemikian tidak menimbulkan ancaman kepada kesihatan manusia.

Kesesuaian memasang peranti sedemikian mudah untuk ditentukan. Semuanya datang untuk menentukan betapa keras air mengalir dari paip air. Di sini anda tidak memerlukan peralatan yang "abstruse": jika kulit anda kering selepas mencuci, noda putih muncul di jubin dari percikan air, skala muncul di cerek, mesin basuh dihapus lebih perlahan daripada pada awal operasi - air keras pasti mengalir dari keran. Semua ini boleh menyebabkan kegagalan elemen pemanasan, dan oleh itu cerek atau mesin basuh sendiri.

Air keras tidak membubarkan pelbagai detergen - dari sabun biasa hingga bahan pencuci pakaian superfesyen. Akibatnya, anda perlu meletakkan lebih banyak serbuk, tetapi ini membantu sedikit, kerana kristal garam kekerasan disimpan di dalam tisu, kualiti basuh meninggalkan banyak yang diinginkan. Kesemua tanda-tanda kekerapan air yang tercatat dengan jelas menunjukkan bahawa ia adalah perlu untuk memasang pelembut air.

Sambungan dan pengesahan elemen pemanasan

Apabila menyambungkan pemanas, satu wayar rentas sekatan yang sesuai mesti digunakan. Ia semua bergantung pada arus yang mengalir melalui pemanas. Selalunya, dua parameter diketahui. Ini adalah kuasa pemanas dan voltan bekalan. Untuk menentukan semasa, cukup untuk membahagikan kuasa dengan voltan bekalan.

Contoh mudah. Biarkan ada elemen pemanasan dengan kekuatan 1 kW (1000 W) untuk voltan bekalan 220V. Untuk pemanas sedemikian, ternyata sekarang adalah

I = P / U = 1000/220 = 4.545A.

Menurut jadual yang diletakkan di dalam PUE, arus sedemikian boleh memberikan dawai dengan seksyen salib sebanyak 0.5 mm2 (11A), tetapi untuk memastikan kekuatan mekanik lebih baik menggunakan wayar dengan seksyen salib sekurang-kurangnya 2.5 mm2. Hanya seperti wayar yang paling sering dibekalkan dengan elektrik ke cawangan.

Tetapi sebelum membuat sambungan, anda harus memastikan bahawa walaupun baru, yang baru dibeli SEPULUH dalam keadaan baik. Pertama sekali, adalah perlu untuk mengukur rintangannya dan memeriksa integriti penebat. Rintangan unsur pemanasan agak mudah dikira. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk mengukur voltan bekalan, dan dibahagikan dengan kuasa. Sebagai contoh, untuk pemanas 1000W, pengiraan ini kelihatan seperti ini:

220 * 220/1000 = 48.4ohm.

Rintangan seperti itu harus ditunjukkan oleh multimeter apabila menyambungkannya ke terminal pemanas. Sekiranya lingkaran pecah, maka secara semula jadi, multimeter akan menunjukkan rehat. Sekiranya kita mengambil unsur pemanasan kuasa yang berbeza, tentulah rintangan itu tentu berbeza.

Untuk memeriksa integriti penebat, ukur rintangan antara mana-mana terminal dan perumahan logam pemanas. Rintangan penebat pengisi sedemikian rupa sehingga pada sebarang had pengukuran multimeter harus menunjukkan rehat. Jika ternyata rintangan itu adalah sifar, lingkaran itu mempunyai hubungan dengan perumahan logam pemanas. Ini boleh berlaku walaupun dengan yang baru, hanya dibeli oleh elemen pemanasan.

Secara amnya digunakan untuk menguji penebat peranti megaohmmeter khas, tetapi tidak semestinya dan tidak semuanya memilikinya. Oleh itu, ujian multimeter biasa juga sesuai. Sekurang-kurangnya semakan seperti itu mesti dilakukan.

Seperti yang telah disebutkan, elemen pemanasan boleh dibengkokkan walaupun selepas mengisi dengan penebat. Terdapat pelbagai jenis pemanas: dalam bentuk tiub lurus, berbentuk U, digulung menjadi cincin, ular atau lingkaran.Ia semua bergantung kepada peranti peranti pemanas di mana pemanas mesti dipasang. Contohnya, dalam pemanas air yang mengalir mesin basuh, TEN dipintal ke dalam lingkaran.

Sesetengah TENY mempunyai elemen perlindungan. Perlindungan paling mudah adalah sekering haba. Nah, jika ia dibakar, maka anda perlu menukar seluruh pemanas, tetapi ia tidak akan sampai ke api. Terdapat sistem perlindungan yang lebih kompleks yang membolehkan penggunaan pemanas selepas operasi.

Salah satu perlindungan sedemikian adalah perlindungan berdasarkan plat bimetal: haba dari elemen pemanasan panas melengkung plat bimetal, yang membuka sentuhan dan menghalang unsur pemanasan. Selepas suhu jatuh ke nilai yang boleh diterima, plat bimetal meluas, kenalan ditutup dan pemanas siap untuk beroperasi semula.

TENY dengan pengawal selia suhu

Sekiranya tiada bekalan air panas, ia perlu menggunakan dandang. Reka bentuk dandang adalah agak mudah. Ini adalah bekas logam yang tersembunyi di dalam "kot bulu" dari penebat haba, di atasnya adalah kes logam hiasan. Termometer tertanam dalam kes itu, menunjukkan suhu air. Reka bentuk dandang ditunjukkan dalam Rajah 8.

Rajah 8. Dandang penyimpanan

Sesetengah dandang mengandungi anod magnesium. Tujuannya adalah perlindungan terhadap kakisan pemanas dan tangki dalaman dandang. Anod magnesium adalah habis, ia mesti berubah secara berkala semasa penyelenggaraan dandang. Tetapi dalam beberapa dandang, nampaknya kategori harga murah, perlindungan itu tidak disediakan.

Sebagai elemen pemanasan dalam dandang, pemanas dengan pengatur suhu digunakan, reka bentuk salah satunya ditunjukkan dalam Rajah 9.

Rajah 9. SEPENAN dengan pengawal selia suhu

Microswitch terletak di dalam kotak plastik, yang dicetuskan oleh sensor suhu cecair (tiub langsung di sebelah pemanas). Bentuk pemanas itu sendiri boleh menjadi yang paling pelbagai, angka itu menunjukkan yang paling mudah. Ia semua bergantung kepada kuasa dan reka bentuk dandang. Tahap pemanasan dikawal oleh kedudukan sentuhan mekanikal yang dikawal oleh pemegang pusingan putih yang terletak di bahagian bawah kotak. Terdapat juga terminal untuk membekalkan arus elektrik. Pemanas diikat dengan benang.

Pemanas Basah dan Kering

Pemanas semacam itu bersentuhan langsung dengan air, jadi pemanas ini dipanggil "basah". Hayat perkhidmatan elemen pemanasan "basah" berada dalam 2 ... 5 tahun, selepas itu ia perlu diubah. Secara umum, hayat perkhidmatan adalah pendek.

Untuk meningkatkan hayat perkhidmatan unsur pemanasan dan keseluruhan dandang secara keseluruhan, syarikat Atlantik Perancis pada 90-an abad yang lalu membangunkan reka bentuk elemen pemanasan "kering". Untuk meletakkannya dengan mudah, pemanas telah tersembunyi di dalam pelindung logam yang tidak termasuk sentuhan langsung dengan air: elemen pemanasan dipanaskan di dalam balang, yang memindahkan haba ke dalam air.

Secara semulajadi, suhu kelalang jauh lebih rendah daripada unsur pemanasan itu sendiri, oleh itu, pembentukan skala dengan kekerasan air yang sama tidak begitu sengit, lebih panas dipindahkan ke air. Hayat perkhidmatan pemanas seperti itu mencapai 10 ... 15 tahun. Ini adalah benar untuk keadaan operasi yang baik, terutamanya kestabilan voltan bekalan. Tetapi dalam keadaan yang baik, unsur-unsur pemanasan "kering" juga menghasilkan sumber mereka sendiri, dan mereka perlu diubah.

Di sini satu lagi kelebihan teknologi pemanasan "kering" diturunkan: apabila menggantikan pemanas, tidak perlu mengalirkan air dari dandang, yang mana ia harus diputuskan dari saluran paip. Cuma tukar pemanas dan gantikannya dengan yang baru.

Atlantik, sudah tentu, paten ciptaannya, selepas itu ia mula menjual lesen kepada syarikat lain. Pada masa ini, syarikat lain, misalnya, Electrolux dan Gorenje, juga menghasilkan dandang dengan unsur pemanasan "kering". Reka bentuk dandang dengan elemen pemanasan "kering" ditunjukkan dalam Rajah 10.

Rajah 10. Dandang dengan pemanas "kering"

Dengan cara ini, angka itu menunjukkan dandang dengan pemanasan steatite seramik. Peranti pemanas sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 11.

Rajah 11. Pemanas Seramik

Pada asas seramik dipasang lingkaran terbuka konvensional dawai rintangan yang tinggi. Suhu pemanasan lingkaran mencapai 800 darjah dan dipindahkan ke alam sekitar (udara di bawah kulit pelindung) oleh radiasi perolakan dan haba. Secara semulajadi, pemanas sedemikian seperti yang digunakan untuk dandang hanya boleh berfungsi di dalam pelindung, di udara, hubungan langsung dengan air hanya dikecualikan.

Lingkaran boleh luka di beberapa bahagian, seperti yang dibuktikan oleh kehadiran beberapa terminal untuk sambungan. Ini membolehkan anda mengubah kuasa pemanas. Kuasa spesifik maksimum pemanas tersebut tidak melebihi 9W / cm².

Keadaan untuk operasi normal pemanas sedemikian adalah ketiadaan beban mekanikal, selekoh dan getaran. Permukaan tidak boleh tercemar oleh karat atau noda minyak. Dan, tentu saja, semakin stabil voltan bekalan, tanpa lonjakan dan lonjakan, pemanas yang lebih tahan lama.

Tetapi teknologi elektrik tidak diam. Teknologi ini sedang membangun, meningkatkan, oleh itu, sebagai tambahan kepada elemen pemanasan, pelbagai elemen pemanasan sedang dibangunkan dan berjaya digunakan. Ini adalah unsur pemanasan seramik, unsur pemanasan karbon, elemen pemanasan inframerah, tetapi ini akan menjadi topik untuk artikel lain.

Penerusan artikel:Elemen pemanas moden