Combien de nichrome est nécessaire pour 220 volts. Méthode de calcul d'un élément chauffant en fil de nichrome
Calcul d'une spirale nichrome. Prêt pour vous de faire une spirale nichrome. Longueur nichrome à 220 volts
Calcul d'une spirale nichrome. Prêt pour vous de faire une spirale nichrome
Lors de l'enroulement d'une spirale en nichrome pour les éléments chauffants, l'opération est souvent effectuée par essais et erreurs, puis une tension est appliquée à la spirale et en chauffant le fil en nichrome, les fils sélectionnent le nombre de tours requis.
Habituellement, une telle procédure prend beaucoup de temps et le nichrome perd ses caractéristiques avec de multiples plis, ce qui entraîne une combustion rapide dans les lieux de déformation. Dans le pire des cas, les déchets de nichrome sont obtenus à partir de nichrome commercial.
Avec son aide, vous pouvez déterminer avec précision la longueur du tour sinueux à tourner. En fonction du Ø du fil nichrome et du Ø de la tige sur laquelle est enroulée la spirale nichrome. Il n'est pas difficile de recalculer la longueur d'une spirale nichrome à une tension différente en utilisant une simple proportion mathématique.
|
Ø nichrome 0,2 mm |
Ø nichrome 0,3 mm | nichrome 0,4 mm | Ø nichrome 0,5 mm | Ø nichrome 0,6 mm | Ø nichrome 0,7 mm | ||||||
| tige Ø, mm | longueur de la spirale, cm |
tige, mm |
longueur de la spirale, cm |
tige, mm |
longueur de la spirale, cm |
tige, mm |
longueur de la spirale, cm |
tige, mm |
longueur de la spirale, cm |
tige, mm |
longueur de la spirale, cm |
| 1,5 | 49 | 1,5 | 59 | 1,5 | 77 | 2 | 64 | 2 | 76 | 2 | 84 |
| 2 | 30 | 2 | 43 | 2 | 68 | 3 | 46 | 3 | 53 | 3 | 64 |
| 3 | 21 | 3 | 30 | 3 | 40 | 4 | 36 | 4 | 40 | 4 | 49 |
| 4 | 16 | 4 | 22 | 4 | 28 | 5 | 30 | 5 | 33 | 5 | 40 |
| 5 | 13 | 5 | 18 | 5 | 24 | 6 | 26 | 6 | 30 | 6 | 34 |
| 6 | 20 | 8 | 22 | 8 | 26 | ||||||
Par exemple, il est nécessaire de déterminer la longueur d'une spirale nichrome pour une tension de 380 V à partir d'un fil Ø 0,3 mm, une tige d'enroulement Ø 4 mm. Le tableau montre que la longueur d'une telle spirale pour une tension de 220 V sera de 22 cm.Faisons un rapport simple:
220V - 22cm
380 V - X cm
X = 380 22 / 220 = 38 cm
Calcul des éléments chauffants électriques à partir de fil nichrome
La longueur du fil nichrome pour la fabrication de la spirale est déterminée en fonction de la puissance requise.
Exemple : Déterminer la longueur d'un fil en nichrome pour une résistance en faïence d'une puissance de P = 600 W à Usec = 220 V.
1) I = P/U = 600/220 = 2,72 A
2) R \u003d U / I \u003d 220 / 2,72 \u003d 81 ohms
3) Sur la base de ces données (voir Tableau 1), nous choisissons d=0,45 ; S=0,159
puis la longueur de nichrome
l \u003d SR / ρ \u003d 0,159 81 / 1,1 \u003d 11,6 m
où l - longueur du fil (m)
S - section de fil (mm2)
R - résistance du fil (Ohm)
ρ - résistivité (pour nichrome ρ=1.0÷1.2 Ohm mm2/m)
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Calcul de spirale nichrome | Utile
Le calcul d'une spirale nichrome est, en fait, un processus très important. Très souvent, dans les usines, les industries, les usines, cela est négligé et le calcul est effectué «à l'œil», après quoi la spirale est connectée au réseau, puis le nombre de tours requis est sélectionné en fonction du chauffage du fil nichrome . Cette procédure est peut-être très simple, mais elle prend beaucoup de temps et une partie du nichrome est simplement gaspillée.
Cependant, cette procédure peut être effectuée de manière beaucoup plus précise, plus facile et plus rapide. Afin de rationaliser votre travail, pour calculer une spirale nichrome pour une tension de 220 volts, vous pouvez utiliser le tableau ci-dessous. Partant du fait que la résistivité du nichrome est de (Ohm mm2/m) C, on peut rapidement calculer la longueur d'enroulement tour à tour en fonction du diamètre de la tige sur laquelle est enroulé le fil de nichrome, et directement de l'épaisseur même de le fil de nichrome. Et en utilisant une proportion mathématique simple, vous pouvez facilement calculer la longueur de la spirale pour une tension différente.
Par exemple, vous devez déterminer la longueur d'une spirale en nichrome pour une tension de 127 volts à partir d'un fil dont l'épaisseur est de 0,3 mm et d'une tige d'enroulement de 4 mm de diamètre. En regardant le tableau, on peut voir que la longueur de cette spirale pour une tension de 220 volts sera de 22 cm Nous faisons un rapport simple : 220 V - 22 cm 127 V - X cm puis : X \u003d 127 22 / 220 \u003d 12,7 cm
Après avoir enroulé une spirale nichrome, connectez-la soigneusement, sans la couper, à une source de tension et assurez-vous dans vos calculs, ou plutôt dans les calculs du bon enroulement. Et il convient de rappeler que pour les spirales fermées, la longueur d'enroulement est augmentée d'un tiers de la valeur indiquée dans ce tableau.
Fil nichrome, calcul du poids nichrome, application nichrome
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Spirale nichrome
Tout le monde sait ce qu'est une spirale nichrome. Il s'agit d'un élément chauffant sous la forme d'un fil enroulé avec une vis pour un placement compact.
Ce fil est en nichrome, un alliage de précision dont les principaux composants sont le nickel et le chrome.
La composition « classique » de cet alliage est de 80 % de nickel, 20 % de chrome.
La composition des noms de ces métaux a formé le nom qui désigne le groupe des alliages chrome-nickel - "nichrome".
Les marques de nichrome les plus connues sont X20H80 et X15H60. Le premier d'entre eux est proche des "classiques". Il contient 72 à 73 % de nickel et 20 à 23 % de chrome.
Le second est conçu pour réduire le coût et améliorer l'usinabilité du fil.
Sur la base de ces alliages, leurs modifications avec une plus grande capacité de survie et une résistance à l'oxydation à haute température ont été obtenues.
Il s'agit des marques Kh20N80-N (-N-VI) et Kh15N60 (-N-VI). Ils sont utilisés pour chauffer des éléments en contact avec l'air. La température de fonctionnement maximale recommandée est de 1100 à 1220 °C
L'utilisation du fil de nichrome
La principale qualité du nichrome est sa haute résistance au courant électrique. Il définit la portée de l'alliage.
La spirale nichrome est utilisée en deux qualités - comme élément chauffant ou comme matériau pour la résistance électrique des circuits électriques.
Pour les appareils de chauffage, une spirale électrique en alliages Kh20N80-N et Kh15N60-N est utilisée.
Exemples d'applications :
- réflecteurs thermiques et radiateurs soufflants domestiques;
- Éléments chauffants pour appareils de chauffage domestiques et chauffage électrique;
- réchauffeurs pour fours industriels et équipements thermiques.
Les alliages Kh15N60-N-VI et Kh20N80-N-VI obtenus dans des fours à induction sous vide sont utilisés dans des équipements industriels de fiabilité accrue.
La spirale en nichrome grades X15N60, X20N80, X20N80-VI, N80HYUD-VI diffère en ce que sa résistance électrique change peu avec la température.
Des résistances, des connecteurs de circuits électroniques, des pièces critiques d'appareils à vide en sont fabriqués.
Comment enrouler une spirale de nichrome
Une bobine résistive ou chauffante peut être fabriquée à la maison. Pour ce faire, vous avez besoin d'un fil nichrome d'une marque appropriée et du calcul correct de la longueur requise.
Le calcul d'une spirale en nichrome est basé sur la résistivité du fil et la puissance ou la résistance requise, selon la destination de la spirale. Lors du calcul de la puissance, il est nécessaire de prendre en compte le courant maximal autorisé auquel la bobine chauffe jusqu'à une certaine température.
Comptabilisation de la température
Par exemple, un fil d'un diamètre de 0,3 mm à un courant de 2,7 A chauffera jusqu'à 700 ° C et un courant de 3,4 A le chauffera jusqu'à 900 ° C.
Pour calculer la température et le courant, il existe des tables de référence. Mais vous devez toujours tenir compte des conditions de fonctionnement de l'appareil de chauffage.
Lorsqu'il est immergé dans l'eau, le transfert de chaleur augmente, puis le courant maximum peut être augmenté jusqu'à 50% de celui calculé.
Un réchauffeur tubulaire fermé, au contraire, nuit à la dissipation de la chaleur. Dans ce cas, le courant admissible doit également être réduit de 10 à 50 %.
L'intensité de l'évacuation de la chaleur, et donc la température de l'élément chauffant, est affectée par le pas d'enroulement de la spirale.
Les bobines étroitement espacées fournissent plus de chaleur, un pas plus grand améliore le refroidissement.
Il convient de noter que tous les calculs tabulaires sont donnés pour un réchauffeur situé horizontalement. Lorsque l'angle avec l'horizon change, les conditions d'évacuation de la chaleur se détériorent.
Calcul de la résistance d'une spirale nichrome et de sa longueur
Après avoir décidé de la puissance, nous procédons au calcul de la résistance requise.
Si le paramètre déterminant est la puissance, nous trouvons d'abord le courant requis selon la formule I \u003d P / U.
Ayant la force du courant, nous déterminons la résistance requise. Pour ce faire, nous utilisons la loi d'Ohm : R=U/I.
Les désignations ici sont généralement acceptées :
- P est la puissance libérée ;
- U est la tension aux extrémités de la spirale ;
- R est la résistance de la bobine ;
- I - force actuelle.
Le calcul de la résistance du fil nichrome est prêt.
Déterminons maintenant la longueur dont nous avons besoin. Cela dépend de la résistivité et du diamètre du fil.
Vous pouvez faire un calcul basé sur la résistivité du nichrome : L=(Rπd2)/4ρ.
- L est la longueur souhaitée ;
- R est la résistance du fil ;
- d est le diamètre du fil ;
- ρ est la résistivité du nichrome ;
- π est la constante 3.14.
Mais il est plus facile de prendre une résistance linéaire prête à l'emploi à partir des tableaux de GOST 12766.1-90. Vous pouvez également y apporter des corrections de température, si vous devez tenir compte du changement de résistance pendant le chauffage.
Dans ce cas, le calcul ressemblera à ceci : L=R/ρld, où ρld est la résistance d'un mètre de fil de diamètre d.
Enroulement en spirale
Faisons maintenant un calcul géométrique de la spirale nichrome. Nous avons choisi le diamètre du fil d, déterminé la longueur requise L et avons une tige de diamètre D pour l'enroulement. Combien de tours faut-il faire ? La longueur d'un tour est : π(D+d/2). Le nombre de spires est N=L/(π(D+d/2)). Calcul terminé.
solution pratique
En pratique, rarement quelqu'un est engagé dans l'enroulement indépendant du fil d'une résistance ou d'un appareil de chauffage.
Il est plus facile d'acheter une spirale nichrome avec les paramètres requis et, si nécessaire, d'en séparer le nombre de tours requis.
Pour ce faire, vous devez vous adresser à la société PARTAL, qui est depuis 1995 un fournisseur majeur d'alliages de précision, notamment du fil nichrome, du ruban et des bobines pour appareils de chauffage.
Notre société est en mesure de supprimer complètement la question de savoir où acheter une spirale en nichrome, puisque nous sommes prêts à la fabriquer sur commande selon les croquis et les spécifications du client.
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Calcul et réparation de l'enroulement chauffant du fer à souder
Lors de la réparation ou de la fabrication d'un fer à souder électrique ou de tout autre appareil chauffant par vous-même, vous devez enrouler l'enroulement chauffant à partir de fil nichrome. Les données initiales pour le calcul et la sélection du fil sont la résistance de l'enroulement du fer à souder ou de l'appareil de chauffage, qui est déterminée en fonction de sa puissance et de sa tension d'alimentation. Vous pouvez calculer la résistance de l'enroulement d'un fer à souder ou d'un radiateur à l'aide du tableau.
Connaissant la tension d'alimentation et mesurant la résistance de tout appareil de chauffage, tel qu'un fer à souder, une bouilloire électrique, un radiateur électrique ou un fer à repasser électrique, vous pouvez connaître la puissance consommée par cet appareil électroménager. Par exemple, la résistance d'une bouilloire électrique de 1,5 kW sera de 32,2 ohms.
| 12 | 48,0 | 108 | 1344 | 4033 |
| 6,0 | 24,0 | 54 | 672 | 2016 |
| 4,0 | 16,0 | 36 | 448 | 1344 |
| 3,4 | 13,7 | 31 | 384 | 1152 |
| 2,4 | 9,6 | 22 | 269 | 806 |
| 1.9 | 7.7 | 17 | 215 | 645 |
| 1,4 | 5,7 | 13 | 161 | 484 |
| 0,96 | 3,84 | 8,6 | 107 | 332 |
| 0,72 | 2,88 | 6,5 | 80,6 | 242 |
| 0,48 | 1,92 | 4,3 | 53,8 | 161 |
| 0,36 | 1,44 | 3,2 | 40,3 | 121 |
| 0,29 | 1,15 | 2,6 | 32,3 | 96,8 |
| 0,21 | 0,83 | 1,85 | 23,0 | 69,1 |
| 0,16 | 0,64 | 1,44 | 17,9 | 53,8 |
| 0,14 | 0,57 | 1,30 | 16,1 | 48,4 |
| 0,10 | 0,38 | 0,86 | 10,8 | 32,3 |
| 0,07 | 0,29 | 0,65 | 8,06 | 24,2 |
| 0,06 | 0,23 | 0,52 | 6,45 | 19,4 |
| 0,05 | 0,19 | 0,43 | 5,38 | 16,1 |
Regardons un exemple d'utilisation de la table. Supposons que vous ayez besoin de rembobiner un fer à souder de 60 W conçu pour une tension d'alimentation de 220 V. Sélectionnez 60 W dans la colonne la plus à gauche du tableau. Sur la ligne horizontale supérieure, sélectionnez 220 V. À la suite du calcul, il s'avère que la résistance de l'enroulement du fer à souder, quel que soit le matériau de l'enroulement, doit être égale à 806 ohms.
Si vous deviez fabriquer un fer à souder d'une puissance de 60 W, conçu pour une tension de 220 V, un fer à souder pour l'alimentation d'un réseau 36 V, la résistance du nouvel enroulement devrait déjà être de 22 ohms. Vous pouvez calculer indépendamment la résistance d'enroulement de tout radiateur électrique à l'aide d'un calculateur en ligne.
Après avoir déterminé la valeur de résistance requise de l'enroulement du fer à souder, à partir du tableau ci-dessous, le diamètre approprié du fil nichrome est sélectionné en fonction des dimensions géométriques de l'enroulement. Le fil de nichrome est un alliage chrome-nickel qui peut supporter des températures de chauffage jusqu'à 1000°C et est marqué Kh20N80. Cela signifie que l'alliage contient 20 % de chrome et 80 % de nickel.
Pour enrouler une spirale de fer à souder d'une résistance de 806 ohms de l'exemple ci-dessus, il vous faudra 5,75 mètres de fil nichrome d'un diamètre de 0,1 mm (il faut diviser 806 par 140), soit 25,4 m de fil d'un diamètre de 0,2 mm, etc.
Lors de l'enroulement de la spirale du fer à souder, les spires sont empilées les unes à côté des autres. Lorsqu'elle est chauffée, la surface chauffée au rouge du fil de nichrome s'oxyde et forme une surface isolante. Si toute la longueur du fil ne tient pas sur le manchon en une couche, la couche enroulée est recouverte de mica et la seconde est enroulée.
Pour l'isolation électrique et thermique de l'enroulement de l'élément chauffant, les meilleurs matériaux sont le mica, le tissu en fibre de verre et l'amiante. L'amiante a une propriété intéressante, il peut être imbibé d'eau et il devient mou, vous permet de lui donner n'importe quelle forme et, après séchage, il a une résistance mécanique suffisante. Lors de l'isolation de l'enroulement du fer à souder avec de l'amiante humide, il convient de tenir compte du fait que l'amiante humide conduit bien le courant éclectique et qu'il ne sera possible d'allumer le fer à souder sur le secteur qu'après séchage complet de l'amiante.
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COMMENT CALCULER UNE SPIRALE DE NICHROME?
Message écrit par admin à 18.01.2015 23:23Catégories : 3. Électricité domestique, Atelier électrique
Sans commentaires "
L'enroulement d'une spirale en nichrome pour les appareils de chauffage est souvent effectué «à l'œil», puis, y compris la spirale dans le réseau, le nombre de tours requis est sélectionné en chauffant le fil en nichrome. Habituellement, une telle procédure prend beaucoup de temps et le nichrome est gaspillé.
Lors de l'utilisation d'une spirale pour une tension de 220 V, vous pouvez utiliser les données indiquées dans le tableau, sur la base que la résistivité du nichrome ρ = (Ohm mm2 / m). Grâce à cette formule, vous pouvez déterminer rapidement la longueur du tour d'enroulement à tour, en fonction de l'épaisseur du fil nichrome et du diamètre de la tige sur laquelle la spirale est enroulée.
Par exemple, s'il est nécessaire de déterminer la longueur d'une spirale pour une tension de 127 V à partir d'un fil nichrome de 0,3 mm d'épaisseur, une tige d'enroulement d'un diamètre de. 4 millimètres. Le tableau montre que la longueur d'une telle spirale pour une tension de 220 V sera de 22 cm.
Faisons un rapport simple :
220V - 22cm
X \u003d 127 * 22 / 220 \u003d 12,7 cm.
Après avoir enroulé la spirale, connectez-la sans la couper à une source de tension et assurez-vous que l'enroulement est correct. Pour les spirales fermées, la longueur d'enroulement est augmentée de 1/3 de la valeur indiquée dans le tableau.
Symboles dans le tableau : D - diamètre de la tige, mm ; L est la longueur de la spirale, cm.
| diam. nichrome 0,2 mm | diam. nichrome 0,3 mm | diam. nichrome 0,4 mm | diam. nichrome 0,5 mm | diam. nichrome 0,6 mm | diam. nichrome 0,7 mm | diam. nichrome 0,8 mm | diam. nichrome 0,9 mm | diam. nichrome 1,0 mm | |||||||||
| ré | L | ré | L | ré | L | ré | L | ré | L | ré | L | ré | L | ré | L | ré | L |
| 1,5 | 49 | 1,5 | 59 | 1,5 | 77 | 2 | 64 | 2 | 76 | 2 | 84 | 3 | 68 | 3 | 78 | 3 | 75 |
| 2 | 30 | 2 | 43 | 2 | 68 | 3 | 46 | 3 | 53 | 3 | 62 | 4 | 54 | 4 | 72 | 4 | 63 |
| 3 | 21 | 3 | 30 | 3 | 40 | 4 | 36 | 4 | 40 | 4 | 49 | 5 | 46 | 6 | 68 | 5 | 54 |
| 4 | 16 | 4 | 22 | 4 | 28 | 5 | 30 | 5 | 33 | 5 | 40 | 6 | 40 | 8 | 52 | 6 | 48 |
| 5 | 13 | 5 | 18 | 5 | 24 | 6 | 26 | 6 | 30 | 6 | 34 | 8 | 31 | 8 | 33 | ||
| 6 | 20 | 8 | 22 | 8 | 26 | 10 | 24 | 10 | 30 | ||||||||
| 10 | 22 | ||||||||||||||||
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La résistance électrique est l'une des caractéristiques les plus importantes du nichrome. Elle est déterminée par de nombreux facteurs, en particulier la résistance électrique du nichrome dépend de la taille du fil ou du ruban, de la qualité de l'alliage. La formule générale de la résistance active est la suivante : R = ρ l / S R - résistance électrique active (Ohm), ρ - résistivité électrique (Ohm mm), l - longueur du conducteur (m), S - section transversale (mm2)
Pour rationaliser ce travail lors de l'utilisation d'une spirale nichrome pour une tension de 220 V, je propose d'utiliser les données données dans le tableau, en partant du principe que la résistivité du nichrome = (Ohm mm2 / m) C. Avec son aide, vous pouvez déterminer rapidement la longueur du tour d'enroulement à tour, en fonction de l'épaisseur du fil nichrome et du diamètre de la tige sur laquelle la spirale nichrome est enroulée. Il n'est pas difficile de recalculer la longueur d'une spirale nichrome à une tension différente en utilisant une simple proportion mathématique.
Par exemple, il est nécessaire de déterminer la longueur d'une spirale nichrome pour une tension de 380 V à partir d'un fil de 0,3 mm d'épaisseur, une tige d'enroulement Ø 4 mm. Le tableau montre que la longueur d'une telle spirale pour une tension de 220 V sera de 22 cm.Faisons un rapport simple: 220 V - 22 cm 380 V - X cm alors : X = 380 22 / 220 = 38 cm Après avoir enroulé une spirale en nichrome, connectez-la sans la couper à une source de tension et assurez-vous que l'enroulement est correct. Pour les spirales fermées, la longueur d'enroulement est augmentée de 1/3 de la valeur indiquée dans le tableau. Ce tableau indique le poids théorique de 1 mètre de fil et ruban nichrome. Cela varie en fonction de la taille du produit.
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| Calcul de l'élément chauffant Exemple de calcul. Soit : U=220V, t=700°C, type Х20Н80, d=0.5mm-----------L,P-? correspond à S = 0.196 mm², et le courant à 700°C I = 5,2 A. Le type d'alliage X20H80 est du nichrome, dont la résistance spécifique est ρ = 1,11 μOhm m. Nous déterminons la résistance R = U / I = 220 / 5,2 = 42,3 Ohm. À partir de là, nous calculons la longueur du fil : L = RS / ρ = 42,3 0,196 / 1,11 = 7,47 m Nous déterminons la puissance de l'élément chauffant : P = U I = 220 5,2 = 1,15 kW Lors de l'enroulement de la spirale, la relation suivante est observée : D=(7÷10 )d, où D est le diamètre de la spirale, mm, d est le diamètre du fil, mm. Remarque : - si les éléments chauffants sont à l'intérieur du liquide chauffé, la charge (courant) peut être augmentée de 1 ,1- 1,5 fois ; - dans la version fermée de l'appareil de chauffage, le courant doit être réduit de 1,2 à 1,5 fois. Un coefficient plus petit est pris pour un fil plus épais, un plus grand pour un fil fin. Pour le premier cas, le coefficient est choisi exactement à l'opposé, je ferai une réserve : on parle d'un calcul simplifié de l'élément chauffant. Peut-être que quelqu'un aura besoin d'un tableau des valeurs de résistance électrique pour 1 m de fil de nichrome, ainsi que de son poids Tableau 1. Intensité de courant admissible du fil de nichrome à température normale
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Certains appareils de chauffage domestiques utilisent encore du fil nichrome. Il présente une résistance thermique élevée caractéristique d'un alliage de nickel et de chrome. Ce matériau a une bonne ductilité, une résistivité électrique élevée et un faible coefficient de température de résistance. Par conséquent, lors du calcul d'un fil nichrome pour un appareil de chauffage, ces paramètres doivent être pris en compte. Sinon, les résultats du calcul seront inexacts et ne donneront pas le résultat souhaité.
Utilisation d'une calculatrice en ligne dans les calculs
Des calculs rapides peuvent être effectués avec une calculatrice en ligne. Avec lui, vous pouvez calculer et définir approximativement la longueur souhaitée du fil nichrome. En règle générale, les marques les plus utilisées dans les appareils de chauffage sont considérées - Kh20N80, Kh20N80-N, Kh15N60.
Les données initiales obligatoires sont nécessaires pour effectuer les calculs. Il s'agit tout d'abord de la valeur de la puissance de chauffe qu'il est prévu d'obtenir, du diamètre du fil nichrome et de la valeur de la tension d'alimentation secteur.
Les calculs sont effectués comme suit. Tout d'abord, vous devez installer conformément aux paramètres spécifiés, selon la formule : I = P / U. Après cela, la résistance de l'ensemble de l'élément chauffant est calculée. Ensuite, vous avez besoin de résistivité électrique pour une marque spécifique de fil nichrome. Cette valeur sera nécessaire pour définir la longueur la plus optimale de l'élément chauffant en utilisant une autre formule : l = SR/ρ. Le bon choix de longueur amènera la résistance de l'élément chauffant R à la valeur souhaitée.
Après avoir effectué les calculs, il est recommandé de vérifier les données obtenues à l'aide du tableau et de s'assurer que le courant calculé correspond à la valeur autorisée. Si le courant nominal dépasse les limites autorisées, de nouveaux calculs doivent être effectués en augmentant le diamètre du fil nichrome ou en réduisant la puissance de l'élément chauffant lui-même. Il faut tenir compte du fait que tous les paramètres indiqués dans les tableaux sont calculés pour des appareils de chauffage en position horizontale et fonctionnant dans un environnement aérien.
S'il est prévu d'utiliser la spirale nichrome placée dans un liquide, la valeur du courant admissible doit être multipliée par un facteur de 1,1-1,5. Lorsque la spirale est fermée, au contraire, elle doit être réduite de 1,2 à 1,5 fois.
Une bobine nichrome est un élément chauffant sous la forme d'un fil enroulé avec une vis pour un placement compact. Le fil est fait de nichrome- alliage de précision dont les composants principaux sont le nickel et le chrome. La composition « classique » de cet alliage est de 80 % de nickel, 20 % de chrome. La composition des noms de ces métaux a formé le nom qui désigne le groupe des alliages chrome-nickel - "nichrome".
Le plus connu marques de nichrome - Х20Н80 et Х15Н60. Le premier d'entre eux est proche des "classiques". Il contient 72 à 73 % de nickel et 20 à 23 % de chrome. Le second est conçu pour réduire le coût et améliorer l'usinabilité du fil. La teneur en nickel et en chrome est réduite - jusqu'à 61% et jusqu'à 18%, respectivement. Mais la quantité de fer est augmentée - 17-29% contre 1,5 dans X20H80.
Sur la base de ces alliages, leurs modifications avec une plus grande capacité de survie et une résistance à l'oxydation à haute température ont été obtenues. Il s'agit des marques Kh20N80-N (-N-VI) et Kh15N60 (-N-VI). Ils sont utilisés pour chauffer des éléments en contact avec l'air. La température de fonctionnement maximale recommandée est de 1100 à 1220 °C
L'utilisation du fil de nichrome
La principale qualité du nichrome est sa haute résistance au courant électrique. Il définit la portée de l'alliage. Spirale nichrome Il est utilisé en deux qualités - comme élément chauffant ou comme matériau pour la résistance électrique des circuits électriques.
Utilisé pour les radiateurs spirale électriqueà partir des alliages Kh20N80-N et Kh15N60-N. Exemples d'applications :
- réflecteurs thermiques et radiateurs soufflants domestiques;
- Éléments chauffants pour appareils de chauffage domestiques et chauffage électrique;
- réchauffeurs pour fours industriels et équipements thermiques.
Les alliages Kh15N60-N-VI et Kh20N80-N-VI obtenus dans des fours à induction sous vide sont utilisés dans des équipements industriels de fiabilité accrue.
Spirale nichrome grades Х15Н60, Х20Н80, Kh20N80-VI diffère en ce que sa résistance électrique change peu avec la température. Des résistances, des connecteurs de circuits électroniques, des pièces critiques d'appareils à vide en sont fabriqués.
Comment enrouler une spirale de nichrome
résistif ou bobine de chauffage peut être fait à la maison. Pour ce faire, vous avez besoin d'un fil nichrome d'une marque appropriée et du calcul correct de la longueur requise.
Si un maître de maison, de par la nature du travail qu'il effectue, a besoin d'un four à moufle, il peut bien sûr acheter un appareil fini dans un magasin ou via des publicités. Cependant, un tel équipement fabriqué en usine est très coûteux. Par conséquent, de nombreux artisans se lancent seuls dans la fabrication de tels fours.
La principale "unité de travail" d'un four à moufle électrique est un appareil de chauffage qui, dans la production artisanale, est généralement réalisé sous la forme d'une spirale de fil spécial à haute résistance et efficacité thermique. Ses caractéristiques doivent correspondre strictement à la puissance de l'équipement en cours de création, aux conditions de température de fonctionnement attendues, et également répondre à certaines autres exigences. Si vous envisagez de fabriquer l'appareil de manière indépendante, nous vous recommandons d'utiliser l'algorithme proposé ci-dessous et des calculateurs pratiques pour calculer le chauffage du four à moufle.
Le calcul nécessite certaines explications, que nous essaierons d'énoncer le plus clairement possible.
Algorithme et calculatrices pour calculer l'élément chauffant d'un four à moufle
De quoi sont faits les serpentins de chauffage ?
Pour commencer, quelques mots sur le fil utilisé pour enrouler les bobines de chauffage. Habituellement, le nichrome ou le fechral est utilisé à ces fins.
- Nichrome(des abréviations nickel + chrome) est le plus souvent représenté par les alliages Kh20N80-N, Kh15N60 ou Kh15N60-N.
prix du four à moufle
four à moufle
Sa dignité :
- marge de sécurité élevée à toute température de chauffage ;
- plastique, facile à traiter, pouvant être soudé;
- durabilité, résistance à la corrosion, manque de qualités magnétiques.
désavantages :
- prix élevé;
- taux de chauffage inférieurs et stabilité thermique par rapport à Fechraleva.
- Fekhraleva(des abréviations ferrum, chrome, aluminium) - à notre époque, le matériau de l'alliage Kh23Yu 5T est plus souvent utilisé.
Avantages féhral :
- beaucoup moins cher que le nichrome, grâce auquel le matériau est principalement populaire;
- a des indicateurs plus significatifs de résistance et de chauffage résistif;
- haute résistance à la chaleur.
désavantages :
- faible résistance, et même après un seul chauffage à plus de 1000 degrés - fragilité prononcée de la spirale;
- durabilité exceptionnelle ;
- la présence de qualités magnétiques, susceptibilité à la corrosion due à la présence de fer dans la composition ;
- activité chimique inutile - il est capable de réagir avec le matériau du revêtement en argile réfractaire du four;
- dilatation linéaire thermique trop importante.
Chacun des maîtres est libre de choisir l'un des matériaux énumérés, après avoir analysé leurs avantages et leurs inconvénients. L'algorithme de calcul tient compte des caractéristiques d'un tel choix.
Étape 1 - déterminer la puissance du four et la force du courant traversant le radiateur.
Pour ne pas entrer dans l'inutile donné cas de détails, nous dirons tout de suite qu'il existe des normes de conformitévolumechambre de travail du four à moufle et son pouvoir. Ils sont présentés dans le tableau ci-dessous :
S'il existe des croquis de conception du futur appareil, le volume de la chambre à moufle est facile à déterminer - le produit de la hauteur, de la largeur et de la profondeur. Ensuite, le volume est converti en litres et multiplié par les taux de puissance recommandés indiqués dans le tableau. Nous obtenons donc la puissance du four en watts.
Les valeurs du tableau sont dans certaines plages, utilisez donc une interpolation ou prenez une valeur moyenne approximative.
La puissance trouvée, avec une tension secteur connue (220 volts), vous permet de déterminer immédiatement l'intensité du courant qui traversera l'élément chauffant.
Je=P/U.
je- intensité actuelle.
R– la puissance du four à moufle déterminée ci-dessus ;
tu- tension d'alimentation.
Toute cette première étape du calcul peut être effectuée très facilement et rapidement à l'aide d'une calculatrice : toutes les valeurs tabulaires sont déjà saisies dans le programme de calcul.
Calculatrice de la puissance du four à moufle et du courant traversant le réchauffeur
Dans la pratique d'un maître de maison, on doit réparer ou concevoir des appareils de chauffage. Il peut s'agir de divers fours, appareils de chauffage, fers à souder et coupeurs. Le plus souvent, des spirales ou du fil nichrome sont utilisés pour cela. La tâche principale dans ce cas est de déterminer la longueur et la section transversale du matériau. Dans cet article, nous parlerons de la façon de calculer la longueur d'un fil ou d'une spirale en nichrome à partir de la puissance, de la résistance et de la température.
Informations de base et marques de nichrome
Le nichrome est un alliage de nickel et de chrome additionné de manganèse, de silicium, de fer et d'aluminium. Pour ce matériau, les paramètres dépendent du rapport spécifique des substances dans l'alliage, mais en moyenne, ils se situent entre :
- résistance électrique spécifique - 1,05-1,4 Ohm * mm 2 / m (selon la marque d'alliage);
- coefficient de température de résistance - (0,1-0,25) 10 -3 K -1 ;
- température de travail - 1100 °C ;
- point de fusion - 1400°C;
Dans les tableaux, la résistivité est souvent donnée en μOhm * m (ou 10 -6 Ohm * m) - les valeurs numériques sont les mêmes, la différence est en dimension.
Actuellement, il existe deux marques les plus courantes de fil nichrome :
- X20H80. Il se compose de 74 % de nickel et de 23 % de chrome, ainsi que de 1 % de fer, de silicium et de manganèse. Les conducteurs de cette marque peuvent être utilisés à des températures allant jusqu'à 1250 ᵒ C, point de fusion - 1400 ᵒ C. Il a également une résistance électrique accrue. L'alliage est utilisé pour la fabrication d'éléments d'appareils de chauffage. Résistivité - 1,03-1,18 μOhm·m ;
- X15H60. Composition : 60% nickel, 25% fer, 15% chrome. La température de fonctionnement ne dépasse pas 1150 ᵒ С. La température de fusion est de 1390 ᵒ С. Contient plus de fer, ce qui augmente les propriétés magnétiques de l'alliage et augmente sa résistance à la corrosion.
Vous en apprendrez plus sur les nuances et les propriétés de ces alliages de GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 et autres.
Comme déjà mentionné, le fil nichrome est utilisé partout où des éléments chauffants sont nécessaires. Une résistivité et un point de fusion élevés permettent d'utiliser le nichrome comme base pour divers éléments chauffants, d'une bouilloire ou d'un sèche-cheveux à un four à moufle.
Méthodes de calcul
Par résistance
Voyons comment calculer la longueur d'un fil nichrome en termes de puissance et de résistance. Le calcul commence par la détermination de la puissance requise. Imaginons que nous ayons besoin d'un filament nichrome pour un fer à souder de petite taille d'une puissance de 10 watts, qui fonctionnera à partir d'une alimentation 12V. Pour cela, nous avons un fil d'un diamètre de 0,12 mm.
Le calcul le plus simple de la longueur du nichrome en termes de puissance sans tenir compte de l'échauffement s'effectue comme suit :
Déterminons la force actuelle :
I=P/U=10/12=0.83A
Le calcul de la résistance du fil nichrome s'effectue selon :
R=U/I=12/0.83=14.5 Ohm
La longueur du fil est de :
l=SR/ ρ ,
où S est l'aire de la section transversale, ρ – résistivité.
Ou avec cette formule :
l= (Rπd2)/4 ρ
L=(14.5*3.14*0.12^2)/4*1.1=0.149m=14.9cm
La même chose peut être tirée de l'onglet GOST 12766.1-90. 8, où est indiquée la valeur de 95,6 Ohm/m, si vous la recalculez, vous obtenez quasiment la même chose :
L=R requis / tableau R = 14,4 / 95,6 = 0,151m = 15,1cm
Pour un radiateur de 10 watts alimenté en 12V, il faut 15,1 cm.
Si vous devez calculer le nombre de tours d'une spirale pour la tordre à partir d'un fil nichrome de cette longueur, utilisez les formules suivantes :
Durée d'un tour :
Nombre de tours:
N=L/(π(D+d/2)),
où L et d sont la longueur et le diamètre du fil, D est le diamètre de la tige sur laquelle la spirale sera enroulée.
Supposons que l'on enroule un fil de nichrome sur une tige de 3 mm de diamètre, puis on effectue les calculs en millimètres :
N=151/(3.14(3+0.12/2))=15.71 tours
Mais en même temps, il faut tenir compte du fait que le nichrome d'une telle section est capable de résister à ce courant. Des tableaux détaillés pour déterminer le courant maximal admissible à une certaine température pour des sections spécifiques sont donnés ci-dessous. En termes simples, vous déterminez de combien de degrés le fil doit être chauffé et choisissez sa section pour le courant nominal.
Notez également que si le réchauffeur est à l'intérieur du liquide, le courant peut être augmenté de 1,2 à 1,5 fois, et s'il se trouve dans un espace confiné, inversement - réduit.
Par température
Le problème avec le calcul ci-dessus est que nous calculons la résistance de la bobine froide par le diamètre du filament nichrome et sa longueur. Mais cela dépend de la température, et en même temps il faut prendre en compte dans quelles conditions il sera possible de l'atteindre. Si pour couper de la mousse ou pour un appareil de chauffage, un tel calcul est toujours applicable, alors pour un four à moufle, il sera trop grossier.
Donnons un exemple de calculs de nichrome pour un four.
On détermine d'abord son volume, disons 50 litres, puis on détermine la puissance, pour cela il y a une règle empirique :
- jusqu'à 50 litres - 100W / l;
- 100-500 litres - 50-70 W/l.
Alors dans notre cas :
I=5000/220=22,7 A
R=220/22,7=9,7 ohms
Pour 380V lors de la connexion des spirales avec une étoile, le calcul sera le suivant.
Nous divisons la puissance en 3 phases :
Pf=5/3=1,66 kW par phase
Lorsqu'il est connecté en étoile, le 220V est appliqué sur chaque branche (tension de phase, peut différer selon votre installation électrique), puis le courant est de :
I=1660/220=7,54 A
La résistance:
R=220/7.54=29.1 ohms
Pour une connexion en triangle, on calcule à partir d'une tension linéaire de 380V :
I=1660/380=4,36 A
R=380/4,36=87,1 ohms
Pour déterminer le diamètre, la puissance surfacique spécifique de l'élément chauffant est prise en compte. Nous calculons la longueur, prenons la résistivité du tableau. 8. GOST 12766.1-90, mais déterminons d'abord le diamètre.
Pour calculer la puissance de surface spécifique du four, utilisez la formule.
Bef (dépend de la surface réceptrice de chaleur) et a (coefficient d'efficacité de rayonnement) sont choisis selon les tableaux suivants.
Donc, pour chauffer le four à 1000 degrés, prenons la température de la spirale à 1100 degrés, puis selon le tableau de sélection V eff on sélectionne une valeur de 4,3 W/cm 2, et selon le tableau de sélection du coefficient a - 0,2.
V ajouter \u003d V ef * a \u003d 4,3 * 0,2 \u003d 0,86 W / cm 2 \u003d 0,86 * 10 ^ 4 W / m 2
Le diamètre est déterminé par la formule :
p t - résistance spécifique du matériau chauffant à un t donné, déterminée selon GOST 12766.1, tableau 9 (ci-dessous).
Pour nichrome Х80Н20 - 1.025
p t \u003d p 20 * p 1000 \u003d 1,13 * 10 ^ 6 * 1,025 \u003d 1,15 * 10 ^ 6 Ohm / mm
Ensuite, pour se connecter à un réseau triphasé selon le schéma "Etoile":
La longueur est calculée par la formule :
Vérifions les valeurs :
L=R/(p*k)=29.1/(0.82*1.033)=34m
Les valeurs diffèrent en raison de la température élevée de la bobine, le contrôle ne prend pas en compte un certain nombre de facteurs. Par conséquent, nous prendrons pour la longueur d'une spirale - 42 m, puis pour trois spirales, vous aurez besoin de 126 mètres de nichrome 1,3 mm.
Conclusion
- Conditions environnementales;
- emplacement des éléments chauffants ;
- température spirale;
- la température à laquelle la surface doit être chauffée et d'autres facteurs.
Même le calcul ci-dessus, malgré sa complexité, ne peut pas être qualifié de suffisamment précis. Parce que le calcul des éléments chauffants est une thermodynamique continue et un certain nombre d'autres facteurs peuvent être cités qui affectent ses résultats, par exemple, l'isolation thermique du four et ainsi de suite.
En pratique, après les calculs estimés, les spirales sont ajoutées ou supprimées en fonction du résultat obtenu, ou des capteurs et dispositifs de température sont utilisés pour l'ajuster.
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