Dieser Artikel bietet Hintergrundinformationen zu den Materialien, die bei der Herstellung von Heizgeräten am häufigsten verwendet werden Elektroöfen, sowie Methoden und Beispiele ihrer Berechnung (Berechnung von Heizungen für Elektroöfen).

Heizungen. Materialien zur Herstellung von Heizgeräten

Anforderungen an Heizgeräte

• Heizgeräte müssen eine ausreichende Hitzebeständigkeit (Zunderbeständigkeit) und Hitzebeständigkeit aufweisen. Hitzebeständigkeit – mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen. Hitzebeständigkeit – Beständigkeit von Metallen und Legierungen gegen Gaskorrosion bei hohen Temperaturen (die Eigenschaften Hitzebeständigkeit und Hitzebeständigkeit werden auf der Seite ausführlicher beschrieben).
• Heizung in einem Elektroofen muss aus einem Material mit hohem elektrischem Widerstand bestehen. Apropos in einfacher Sprache, der höhere elektrischer Wiederstand Material, desto mehr erwärmt es sich. Wenn Sie also ein Material mit geringerem Widerstand verwenden, benötigen Sie eine Heizung längere Länge und mit kleinerer Querschnittsfläche. Es ist nicht immer möglich, eine ausreichend lange Heizung in den Ofen zu stellen. Es ist auch eine Überlegung wert, dass Je größer der Durchmesser des Drahtes ist, aus dem die Heizung besteht, desto länger ist ihre Lebensdauer . Beispiele für Materialien mit hohem elektrischen Widerstand sind Chrom-Nickel-Legierungen und Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen, bei denen es sich um Präzisionslegierungen mit hohem elektrischen Widerstand handelt.
• Ein niedriger Temperaturkoeffizient des Widerstands ist ein wesentlicher Faktor bei der Materialauswahl für eine Heizung. Dies bedeutet, dass sich der elektrische Widerstand des Materials ändert, wenn sich die Temperatur ändert Heizungändert sich nicht viel. Wenn der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands hoch ist, müssen zum Einschalten des Ofens im kalten Zustand Transformatoren verwendet werden, die zunächst eine reduzierte Spannung liefern.
• Die physikalischen Eigenschaften von Heizmaterialien müssen konstant sein. Einige Materialien, wie zum Beispiel Karborund, ein nichtmetallischer Heizer, können ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern. physikalische Eigenschaften, insbesondere elektrischer Widerstand, was ihre Betriebsbedingungen erschwert. Zur Stabilisierung des elektrischen Widerstands werden Transformatoren mit einer großen Stufenzahl und einem Spannungsbereich eingesetzt.
• Metallmaterialien Damit sie für die Herstellung verwendet werden können, müssen sie über gute technologische Eigenschaften verfügen, nämlich Duktilität und Schweißbarkeit Draht, Band und aus dem Band - Heizelemente mit komplexer Konfiguration. Auch Heizungen kann aus Nichtmetallen hergestellt werden. Nichtmetallische Heizgeräte werden zu einem fertigen Produkt gepresst oder geformt.

Materialien zur Herstellung von Heizgeräten

Die oben aufgeführten Legierungen haben gute Eigenschaften Hitzebeständigkeit und Hitzebeständigkeit, sodass sie bei hohen Temperaturen betrieben werden können. Gut Hitzebeständigkeit Bietet einen schützenden Film aus Chromoxid, der sich auf der Oberfläche des Materials bildet. Der Schmelzpunkt des Films ist höher als der Schmelzpunkt der Legierung selbst; er reißt beim Erhitzen und Abkühlen nicht.

Lassen Sie uns eine vergleichende Beschreibung von Nichrom und Fechral geben.
Vorteile von Nichrom:

• gute mechanische Eigenschaften sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen;
• die Legierung ist kriechfest;
• verfügt über gute technologische Eigenschaften – Duktilität und Schweißbarkeit;
• gut verarbeitet;
• altert nicht, nicht magnetisch.

• hohe Nickelkosten – einer der Hauptbestandteile der Legierung;
• niedrigere Betriebstemperaturen im Vergleich zu Fechral.

• eine billigere Legierung im Vergleich zu Nichrom, weil beinhaltet nicht ;
• hat im Vergleich zu Nichrom eine bessere Hitzebeständigkeit, zum Beispiel kann Fechral Ø 1,0 - 1225 °C; Ø 0,2 - 950 °C).

• Da es sich um eine spröde und schwache Legierung handelt, sind diese negativen Eigenschaften besonders ausgeprägt, wenn die Legierung Temperaturen über 1000 °C ausgesetzt war.
• Weil Da Fechral Eisen enthält, ist diese Legierung magnetisch und kann in feuchter Atmosphäre bei normalen Temperaturen rosten;
• hat eine geringe Kriechfestigkeit;
• interagiert mit Schamottauskleidung und Eisenoxiden;
• Während des Betriebs dehnen sich Fechral-Heizungen erheblich aus.

Kürzlich wurden Legierungen der Typen Kh15N60Yu3 und Kh27N70YUZ entwickelt, d.h. mit der Zugabe von 3 % Aluminium, was die Hitzebeständigkeit der Legierungen deutlich verbesserte, und das Vorhandensein von Nickel beseitigte praktisch die Nachteile von Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen. Die Legierungen Kh15N60YUZ, Kh27N60YUZ interagieren nicht mit Schamotte und Eisenoxiden, sind ziemlich gut verarbeitet, mechanisch fest und nicht zerbrechlich. Die maximale Betriebstemperatur der X15N60YUZ-Legierung beträgt 1200 °C.

Neben den oben genannten Legierungen auf Basis von Nickel, Chrom, Eisen und Aluminium werden für die Herstellung von Heizgeräten auch andere Materialien verwendet: Refraktärmetalle sowie Nichtmetalle.

Unter den Nichtmetallen werden für die Herstellung von Heizgeräten Karborund, Molybdändisilizid, Kohle und Graphit verwendet. Karborund- und Molybdändisilizid-Heizungen werden in Hochtemperaturöfen eingesetzt. In Öfen mit Schutzatmosphäre werden Kohle- und Graphitheizungen eingesetzt.

Unter den feuerfesten Materialien können Tantal und Niob als Heizer verwendet werden. Sie werden in Hochtemperatur-Vakuumöfen und Öfen mit Schutzatmosphäre eingesetzt Molybdän-Heizungen Und Wolfram. Molybdän-Heizungen können im Vakuum bis zu Temperaturen von 1700 °C und in Schutzatmosphäre bis zu 2200 °C betrieben werden. Dieser Temperaturunterschied ist auf die Verdampfung von Molybdän bei Temperaturen über 1700 °C im Vakuum zurückzuführen. Wolframheizungen können bis zu 3000 °C betrieben werden. In besonderen Fällen werden Heizer aus Tantal und Niob verwendet.

Berechnung von Elektroofenheizungen

Es ist auch notwendig, das Material zu bestimmen, aus dem hergestellt werden soll Heizungen(Dieser Punkt wird im Artikel nicht behandelt). Als Material für Heizgeräte wird in diesem Artikel eine Chrom-Nickel-Präzisionslegierung mit hohem elektrischem Widerstand betrachtet, die zu den beliebtesten bei der Herstellung von Heizelementen zählt.

Bestimmung des Durchmessers und der Länge der Heizung (Nichromdraht) bei gegebener Ofenleistung (einfache Berechnung)

Ein Beispiel für die Berechnung des Durchmessers und der Länge eines Heizelements

Ausgangsdaten:
Geräteleistung P = 800 W; Netzspannung U = 220 V; Heiztemperatur 800 °C. Als Heizelement wird Nichromdraht X20N80 verwendet.

1. Zuerst müssen Sie die Stromstärke bestimmen, die durch das Heizelement fließt:
I=P/U = 800 / 220 = 3,63 A.

2. Jetzt müssen Sie den Heizwiderstand ermitteln:
R=U/I = 220 / 3,63 = 61 Ohm;

3. Basierend auf dem Wert der Stromstärke, der im Durchgang durch Schritt 1 erhalten wurde Nichrom-Heizung, müssen Sie den Drahtdurchmesser auswählen. Und dieser Punkt ist wichtig. Wenn Sie beispielsweise bei einem Strom von 6 A Nichromdraht mit einem Durchmesser von 0,4 mm verwenden, brennt dieser. Daher ist es nach der Berechnung der Stromstärke erforderlich, den entsprechenden Wert für den Drahtdurchmesser aus der Tabelle auszuwählen. In unserem Fall wählen wir für einen Strom von 3,63 A und eine Heiztemperatur von 800 °C einen Nichromdraht mit einem Durchmesser D = 0,35 mm und Querschnittsfläche S = 0,096 mm 2.

Allgemeine Regel Auswahl des Drahtdurchmessers kann wie folgt formuliert werden: Es ist notwendig, einen Draht auszuwählen, dessen zulässige Stromstärke nicht geringer ist als die berechnete Stromstärke, die durch die Heizung fließt. Um Heizmaterial einzusparen, sollten Sie einen Draht mit der nächsthöheren (als berechneten) zulässigen Stromstärke wählen.

Tabelle 1

• Befinden sich die Heizgeräte in der erhitzten Flüssigkeit, kann die Belastung (zulässiger Strom) um das 1,1- bis 1,5-fache erhöht werden;
• Bei einer geschlossenen Anordnung von Heizgeräten (z. B. in Kammerelektroöfen) muss die Belastung um das 1,2- bis 1,5-fache reduziert werden (bei dickerem Draht wird ein kleinerer Koeffizient, bei dünnerem Draht ein größerer Koeffizient angenommen).

Somit erhalten wir die Länge der Heizung:
l = R S / ρ = 61 · 0,096 / 1,11 = 5,3 m.

In diesem Beispiel wird Nichromdraht Ø 0,35 mm als Heizung verwendet. Gemäß „Draht aus Präzisionslegierungen mit hohem elektrischem Widerstand. Technische Bedingungen" Der Nennwert des elektrischen Widerstands von Nichromdraht der Sorte X20N80 beträgt 1,1 Ohm mm 2 / m ( ρ = 1,1 Ohm mm 2 / m), siehe Tabelle. 2.

Das Ergebnis der Berechnungen ist die erforderliche Länge des Nichromdrahtes, die 5,3 m und der Durchmesser 0,35 mm beträgt.

Tabelle 2

Bestimmung des Durchmessers und der Länge des Heizgeräts (Nichromdraht) für einen bestimmten Ofen (detaillierte Berechnung)

1. Als Erstes müssen Sie das Volumen der Kammer im Ofen berechnen. In diesem Fall nehmen wir H = 490 mm, D = 350 mm und l = 350 mm (Höhe, Breite bzw. Tiefe). Somit erhalten wir die Lautstärke V = h d l = 490 · 350 · 350 = 60 · 10 6 mm 3 = 60 l (Volumenmaß).

2. Als nächstes müssen Sie die Leistung bestimmen, die der Ofen erzeugen soll. Die Leistung wird in Watt (W) gemessen und bestimmt durch Faustregel: Bei einem Elektrobackofen mit einem Volumen von 10 – 50 Litern beträgt die spezifische Leistung 100 W/l (Watt pro Liter Volumen), bei einem Volumen von 100 – 500 Litern 50 – 70 W/l. Nehmen wir für den jeweiligen Ofen die spezifische Leistung von 100 W/l. Daher sollte die Heizleistung des Elektroofens sein P = 100 · 60 = 6000 W = 6 kW.

Bemerkenswert ist das bei einer Leistung von 5-10 kW Heizungen werden in der Regel einphasig gefertigt. Um bei hohen Leistungen eine gleichmäßige Belastung des Netzes zu gewährleisten, sind die Heizungen dreiphasig ausgeführt.

3. Dann müssen Sie den Strom ermitteln, der durch die Heizung fließt I=P/U , Wo P - Heizleistung, U - Spannung am Heizgerät (zwischen seinen Enden) und Heizwiderstand R=U/I .

Es kann sein zwei Möglichkeiten zum Anschluss an das Stromnetz:

• an ein einphasiges Haushaltsnetz - dann U = 220 V;
• an ein industrielles Drehstromnetz - U = 220 V (zwischen Neutralleiter und Phase) oder U = 380 V (zwischen zwei beliebigen Phasen).

I=P/U = 6000 / 220 = 27,3 A – Strom fließt durch die Heizung.
Als nächstes müssen Sie den Widerstand der Ofenheizung bestimmen.
R=U/I = 220 / 27,3 = 8,06 Ohm.

Abbildung 1 Drahtheizung in einem Einphasenstromnetz

Die erforderlichen Werte des Drahtdurchmessers und seiner Länge werden in Absatz 5 dieses Absatzes festgelegt.

Bei dieser Anschlussart wird die Last gleichmäßig auf drei Phasen verteilt, d. h. 6 / 3 = 2 kW pro Phase. Wir brauchen also 3 Heizungen. Als nächstes müssen Sie eine Methode zum direkten Anschluss der Heizgeräte (Last) auswählen. Es gibt zwei Möglichkeiten: „STERN“ oder „DREIECK“.

Es ist erwähnenswert, dass in diesem Artikel die Formeln zur Berechnung der aktuellen Stärke ( ICH ) und Widerstand ( R ) Für Dreiphasennetz nicht in klassischer Form aufgezeichnet. Dies geschieht, um die Präsentation des Materials zur Berechnung von Heizgeräten mit elektrischen Begriffen und Definitionen nicht zu erschweren (z. B. werden Phasen- und Linearspannungen und -ströme sowie die Beziehungen zwischen ihnen nicht erwähnt). Die klassische Vorgehensweise und Formeln zur Berechnung von Drehstromkreisen finden sich in der Fachliteratur. In diesem Artikel werden einige an klassischen Formeln durchgeführte mathematische Transformationen dem Leser verborgen, und dies hat keinen Einfluss auf das Endergebnis.

Beim Anschlusstyp „STAR“. Die Heizung wird zwischen Phase und Null angeschlossen (siehe Abb. 2). Dementsprechend beträgt die Spannung an den Enden der Heizung U = 220 V.
I=P/U = 2000 / 220 = 9,10 A.
R=U/I = 220 / 9,10 = 24,2 Ohm.

Abbildung 2 Drahtheizung in einem Drehstromnetz. STAR-Verbindung

Beim Anschluss vom Typ „TRIANGLE“. Die Heizung wird zwischen zwei Phasen angeschlossen (siehe Abb. 3). Dementsprechend beträgt die Spannung an den Enden der Heizung U = 380 V.
Strom fließt durch die Heizung -
I=P/U = 2000 / 380 = 5,26 A.
Widerstand einer Heizung -
R=U/I = 380/ 5,26 = 72,2 Ohm.

Abbildung 3 Drahtheizung in einem Drehstromnetz. Verbindung nach dem „TRIANGLE“-Schema

4. Nach der Bestimmung des Widerstands des Heizgeräts bei entsprechendem Anschluss an das Stromnetz Es ist notwendig, den Durchmesser und die Länge des Drahtes auszuwählen.

Bei der Bestimmung der oben genannten Parameter ist eine Analyse erforderlich spezifische Oberflächenleistung des Heizgeräts, d.h. Leistung, die pro Flächeneinheit freigesetzt wird. Die Oberflächenleistung der Heizung hängt von der Temperatur des zu erhitzenden Materials und von der Bauart der Heizungen ab.

Beispiel
Aus den vorherigen Berechnungspunkten (siehe Absatz 3 dieses Absatzes) kennen wir den Widerstand der Heizung. Für 60 Liter Herd Bei einem einphasigen Anschluss ist dies der Fall R = 8,06 Ohm. Nehmen wir als Beispiel einen Durchmesser von 1 mm. Dann ist es notwendig, den erforderlichen Widerstand zu erhalten l = R / ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 m Nichromdraht, wobei ρ - Nennwert des elektrischen Widerstands von 1 m Kabel, [Ohm/m]. Die Masse dieses Stücks Nichromdraht beträgt m = l μ = 5,7 · 0,007 = 0,0399 kg = 40 g, wobei μ - Masse von 1 m Draht. Jetzt müssen Sie die Oberfläche eines 5,7 m langen Drahtstücks bestimmen. S = l π d = 570 · 3,14 · 0,1 = 179 cm 2, wobei l – Drahtlänge [cm], D – Drahtdurchmesser [cm]. Somit sollen auf einer Fläche von 179 cm2 6 kW freigesetzt werden. Wenn wir eine einfache Proportion lösen, stellen wir fest, dass ab 1 cm 2 Kraft freigesetzt wird β = P/S = 6000 / 179 = 33,5 W, wobei β - Oberflächenleistung des Heizgeräts.

Die resultierende Oberflächenleistung ist zu hoch. Heizung schmilzt, wenn es auf eine Temperatur erhitzt wird, die den resultierenden Oberflächenleistungswert ergibt. Diese Temperatur liegt über dem Schmelzpunkt des Heizmaterials.

Das gegebene Beispiel ist eine Demonstration der falschen Wahl des Drahtdurchmessers, der zur Herstellung der Heizung verwendet wird. In Absatz 5 dieses Absatzes wird ein Beispiel mit gegeben richtige Auswahl Durchmesser

Für jedes Material wird abhängig von der erforderlichen Heiztemperatur der zulässige Wert der Oberflächenleistung ermittelt. Sie kann anhand spezieller Tabellen oder Grafiken ermittelt werden. Diese Berechnungen verwenden Tabellen.

Für Hochtemperaturöfen(bei Temperaturen über 700 - 800 °C) beträgt die zulässige Oberflächenleistung W/m2 β zusätzlich = β eff · α , Wo β eff – Oberflächenleistung der Heizkörper in Abhängigkeit von der Temperatur des wärmeaufnehmenden Mediums [W/m2], α – Strahlungseffizienzkoeffizient. β eff ausgewählt nach Tabelle 3, α - gemäß Tabelle 4.

Wenn Niedertemperaturofen(Temperatur unter 200 - 300 °C), dann kann die zulässige Oberflächenleistung mit (4 - 6) · 10 4 W/m2 angenommen werden.

Tisch 3

Tabelle 4

Drahtspiralen, halbgeschlossen in Futterrillen

Drahtspiralen auf Regalen in Rohren

Draht-Zickzack-(Stab-)Heizungen

Nehmen wir an, dass die Heiztemperatur 1000 °C beträgt und wir das Werkstück auf eine Temperatur von 700 °C erhitzen möchten. Dann wählen wir gemäß Tabelle 3 aus β eff = 8,05 W/cm2, α = 0,2, β zusätzlich = β eff · α = 8,05 · 0,2 = 1,61 W/cm2 = 1,61 · 10 4 W/m2.

5. Nach der Ermittlung der zulässigen Oberflächenleistung des Heizgeräts ist diese erforderlich Finden Sie seinen Durchmesser(für Drahtheizungen) oder Breite und Dicke(für Bandheizungen), sowie Länge.

Der Drahtdurchmesser lässt sich mit folgender Formel ermitteln: D - Drahtdurchmesser, [m]; P - Heizleistung, [W]; U - Spannung an den Enden des Heizgeräts, [V]; β zusätzlich - zulässige Oberflächenleistung des Heizgeräts, [W/m 2 ]; ρ t - spezifischer Widerstand des Heizmaterials bei einer bestimmten Temperatur, [Ohm·m].
ρ t = ρ 20 k , Wo ρ 20 - spezifischer elektrischer Widerstand des Heizmaterials bei 20 °C, [Ohm·m] k - Korrekturfaktor zur Berechnung der Änderungen des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur (von ).

Die Länge des Drahtes lässt sich mit folgender Formel ermitteln:
l - Kabellänge, [m].

Wählen Sie den Durchmesser und die Länge des Drahtes aus Nichrom X20N80. Der spezifische elektrische Widerstand des Heizmaterials beträgt
ρ t = ρ 20 k = 1,13 · 10 -6 · 1,025 = 1,15 · 10 -6 Ohm m.

Einphasiges Haushaltsnetzwerk
Für einen 60-Liter-Herd, der an ein einphasiges Haushaltsnetz angeschlossen ist, ist aus den vorherigen Berechnungsschritten bekannt, dass die Herdleistung beträgt P = 6000 W, Spannung an den Enden der Heizung - U = 220 V, zulässige Flächenheizleistung β zusätzlich = 1,6 · 10 4 W/m2. Dann bekommen wir

Die resultierende Größe muss auf den nächstgrößeren Standard gerundet werden. Standardgrößen für Nichrom- und Fechraldraht finden Sie in: Anhang 2, Tabelle 8. In diesem Fall der nächstgrößere Standardgröße ist Ø 2,8 mm. Durchmesser des Heizgeräts D = 2,8 mm.

Länge der Heizung l = 43 m.

Manchmal ist es auch notwendig, die Masse zu bestimmen benötigte Menge Draht.
m = l μ , Wo M - Gewicht eines Drahtstücks, [kg]; l - Drahtlänge, [m]; μ - spezifisches Gewicht (Gewicht von 1 Meter Draht), [kg/m].

In unserem Fall die Heizmasse m = l μ = 43 · 0,052 = 2,3 kg.

Diese Berechnung gibt den minimalen Drahtdurchmesser an, bei dem es unter bestimmten Bedingungen als Heizung verwendet werden kann. Unter dem Gesichtspunkt der Materialeinsparung ist diese Berechnung optimal. In diesem Fall kann auch Draht mit größerem Durchmesser verwendet werden, allerdings erhöht sich dann die Menge.

Untersuchung
Berechnungsergebnisse kann überprüft werden auf die folgende Weise. Es wurde ein Drahtdurchmesser von 2,8 mm erhalten. Dann wird die Länge sein, die wir brauchen
l = R / (ρ k) = 8,06 / (0,179 1,025) = 43 m, wobei l - Drahtlänge, [m]; R - Heizwiderstand, [Ohm]; ρ - Nennwert des elektrischen Widerstands von 1 m Draht, [Ohm/m]; k - Korrekturfaktor zur Berechnung von Änderungen des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur.
Dieser Wert ist derselbe wie der aus einer anderen Berechnung ermittelte Wert.

Jetzt müssen wir prüfen, ob die Oberflächenleistung des von uns gewählten Heizgeräts die zulässige Oberflächenleistung, die in Schritt 4 ermittelt wurde, nicht überschreitet. β = P/S = 6000 / (3,14 · 4300 · 0,28) = 1,59 W/cm2. Erhaltener Wert β = 1,59 W/cm 2 nicht überschreitet β zusätzlich = 1,6 W/cm2.

Ergebnisse
Somit benötigt die Heizung 43 Meter Nichromdraht X20N80 mit einem Durchmesser von 2,8 mm, was 2,3 kg entspricht.

Dreiphasiges Industrienetzwerk
Außerdem finden Sie dort den Durchmesser und die Länge des Drahtes, der für die Herstellung von Ofenheizungen erforderlich ist, die an ein Drehstromnetz angeschlossen sind.

Wie in Absatz 3 beschrieben, hat jeder der drei Heizkörper eine Leistung von 2 kW. Lassen Sie uns den Durchmesser, die Länge und die Masse eines Heizgeräts ermitteln.

STAR-Verbindung(siehe Abb. 2)

In diesem Fall beträgt das nächstgrößere Standardmaß Ø 1,4 mm. Durchmesser des Heizgeräts D = 1,4 mm.

Einzelne Heizkörperlänge l = 30 m.
Gewicht einer Heizung m = l μ = 30 · 0,013 = 0,39 kg.

Untersuchung
Es wurde ein Drahtdurchmesser von 1,4 mm erhalten. Dann wird die Länge sein, die wir brauchen
l = R / (ρ k) = 24,2 / (0,714 · 1,025) = 33 m.

β = P/S = 2000 / (3,14 · 3000 · 0,14) = 1,52 W/cm2, es überschreitet nicht den zulässigen Grenzwert.

Ergebnisse
Für drei in einer „STAR“-Konfiguration angeschlossene Heizgeräte benötigen Sie Folgendes:
l = 3 30 = 90 m Draht, also
M = 3 · 0,39 = 1,2 kg.

TRIANGLE-Verbindung(siehe Abb. 3)

In diesem Fall beträgt das nächstgrößere Standardmaß Ø 0,95 mm. Durchmesser des Heizgeräts D = 0,95 mm.

Einzelne Heizkörperlänge l = 43 m.
Gewicht einer Heizung m = l μ = 43 · 0,006 = 0,258 kg.

Untersuchung
Es wurde ein Drahtdurchmesser von 0,95 mm erhalten. Dann wird die Länge sein, die wir brauchen
l = R / (ρ k) = 72,2 / (1,55 · 1,025) = 45 m.

Dieser Wert stimmt praktisch mit dem Wert überein, der sich aus einer anderen Berechnung ergibt.

Die Oberflächendicke beträgt β = P/S = 2000 / (3,14 · 4300 · 0,095) = 1,56 W/cm2, es überschreitet nicht den zulässigen Grenzwert.

Ergebnisse
Für drei Heizgeräte, die in einem „DREIECK“-Muster angeschlossen sind, benötigen Sie:
l = 3 43 = 129 m Draht, also
M = 3 · 0,258 = 0,8 kg.

Wenn Sie die beiden oben besprochenen Möglichkeiten zum Anschluss von Heizgeräten an ein Drehstromnetz vergleichen, werden Sie das bemerken „STAR“ erfordert einen größeren Drahtdurchmesser als „TRIANGLE“ (1,4 mm gegenüber 0,95 mm), um eine gegebene Ofenleistung von 6 kW zu gewährleisten. Dabei Die erforderliche Länge des Nichrom-Drahts beim Anschluss nach dem „STAR“-Schema ist geringer als die Länge des Drahtes beim Anschluss nach dem „TRIANGLE“-Typ(90 m gegenüber 129 m) und die benötigte Masse hingegen ist größer (1,2 kg vs. 0,8 kg).

Spiralberechnung

Das Verhältnis zwischen der Steigung der Spirale und ihrem Durchmesser sowie dem Durchmesser des Drahtes wird so gewählt, dass die Platzierung der Heizgeräte im Ofen erleichtert, deren ausreichende Steifigkeit gewährleistet und eine lokale Überhitzung der Windungen der Spirale selbst vermieden wird größtmöglichen Schutz bieten und gleichzeitig die Wärmeübertragung von ihnen auf die Produkte nicht behindern.

Je größer der Durchmesser der Spirale und je kleiner ihre Steigung ist, desto einfacher ist es, Heizgeräte im Ofen zu platzieren. Mit zunehmendem Durchmesser nimmt jedoch die Festigkeit der Spirale ab und die Tendenz ihrer Windungen, übereinander zu liegen, nimmt zu . Andererseits erhöht sich mit zunehmender Wickelfrequenz die Abschirmwirkung des den Produkten zugewandten Teils seiner Windungen auf den Rest und damit die Ausnutzung seiner Oberfläche, und es kann auch zu örtlicher Überhitzung kommen.

Die Praxis hat klar definierte, empfohlene Beziehungen zwischen dem Durchmesser des Drahtes ( D ), Schritt ( T ) und der Durchmesser der Spirale ( D ) für Draht-Ø von 3 bis 7 mm. Diese Verhältnisse sind wie folgt: t ≥ 2d Und D = (7÷10) d für Nichrom und D = (4÷6) d - für weniger haltbare Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen wie Fechral usw. Für dünnere Drähte das Verhältnis D Und D , und auch T Normalerweise nehme ich mehr.

Abschluss

In den Beispielen wurden nur Berechnungsmethoden berücksichtigt Drahtheizungen. Neben Drähten aus Präzisionslegierungen können auch Bänder zur Herstellung von Heizgeräten verwendet werden.

Die Berechnung von Heizgeräten beschränkt sich nicht nur auf die Wahl ihrer Größen. Auch Es ist notwendig, das Material zu bestimmen, aus dem die Heizung hergestellt werden soll, die Art der Heizung (Draht oder Band), die Art der Position der Heizungen und andere Merkmale. Wenn die Heizung in Form einer Spirale ausgeführt ist, müssen die Anzahl der Windungen und der Abstand zwischen ihnen bestimmt werden.

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Referenzliste

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• Zhukov L.L., Plemyannikova I.M., Mironova M.N., Barkaya D.S., Shumkov Yu.V. „Legierungen für Heizungen“.
• Sokunov B.A., Grobova L.S. „Elektrothermische Anlagen (elektrische Widerstandsöfen)“.
• Feldman I.A., Gutman M.B., Rubin G.K., Shadrich N.I. „Berechnung und Auslegung von elektrischen Widerstandsofenheizungen“.
• http://www.horss.ru/h6.php?p=45
• http://www.electromonter.info/advice/nichrom.html

Elektrische Heizelemente werden in Haushalts- und Industriegeräten eingesetzt. Der Einsatz verschiedener Heizgeräte ist jedem bekannt. Das Elektroherde, Bratschränke und Backöfen, elektrische Kaffeemaschinen, Wasserkocher und Heizgeräte in verschiedenen Ausführungen.

Elektrische Warmwasserbereiter, häufiger auch Warmwasserbereiter genannt, enthalten auch Heizelemente. Die Basis vieler Heizelemente ist Draht mit hohem elektrischem Widerstand. Und meistens besteht dieser Draht aus Nichrom.

Offene Nichrom-Spirale

Das älteste Heizelement ist vielleicht eine gewöhnliche Nichromspirale. Es waren einmal selbstgebaute Elektroherde, Wasserkocher und Ziegenöfen. Mit Nichromdraht, den man in der Produktion „besorgen“ konnte, war die Herstellung einer Spirale mit der erforderlichen Leistung kein Problem.

Das Ende des Drahtes der erforderlichen Länge wird in den Schlitz des Schraubenschlüssels eingeführt und der Draht selbst zwischen zwei Holzklötzen geführt. Der Schraubstock muss so eingespannt werden, dass die gesamte Struktur wie in der Abbildung gezeigt gehalten wird. Die Klemmkraft sollte so sein, dass der Draht mit einiger Kraft durch die Stangen passt. Bei hoher Klemmkraft bricht der Draht einfach.

Abbildung 1. Aufwickeln einer Nichrom-Spirale

Durch Drehen des Knopfes wird der Draht durchgezogen Holzblöcke und vorsichtig, Drehung um Drehung, auf einen Metallstab gelegt. Die Elektriker hatten einen ganzen Satz Schraubenschlüssel mit verschiedenen Durchmessern von 1,5 bis 10 mm im Arsenal, mit denen sich Spiralen für alle Gelegenheiten wickeln ließen.

Es war bekannt, welchen Durchmesser der Draht hatte und welche Länge erforderlich war, um die Spirale mit der erforderlichen Leistung zu wickeln. Diese magischen Zahlen sind immer noch im Internet zu finden. Abbildung 2 zeigt eine Tabelle, die Daten zu Spiralen unterschiedlicher Leistung bei einer Versorgungsspannung von 220 V zeigt.

Abbildung 2. Berechnung der elektrischen Spirale des Heizelements (zum Vergrößern auf die Abbildung klicken)

Hier ist alles einfach und klar. Nachdem Sie die erforderliche Leistung und den Durchmesser des verfügbaren Nichromdrahtes eingestellt haben, müssen Sie nur noch ein Stück der erforderlichen Länge abschneiden und es auf einen Dorn mit dem entsprechenden Durchmesser wickeln. In diesem Fall zeigt die Tabelle die Länge der resultierenden Spirale. Was tun, wenn ein Draht vorhanden ist, dessen Durchmesser nicht in der Tabelle angegeben ist? In diesem Fall muss lediglich die Spirale berechnet werden.

Bei Bedarf ist die Berechnung der Spirale recht einfach. Als Beispiel wird die Berechnung für eine Spirale aus Nichromdraht mit einem Durchmesser von 0,45 mm (dieser Durchmesser ist nicht in der Tabelle) mit einer Leistung von 600 W bei einer Spannung von 220 V angegeben. Alle Berechnungen erfolgen nach dem Ohmschen Gesetz.

So konvertieren Sie Ampere in Watt und umgekehrt Watt in Ampere:

I = P/U = 600/220 = 2,72 A

Dazu genügt es, die gegebene Leistung durch die Spannung zu dividieren und so die Strommenge zu erhalten, die durch die Spirale fließt. Leistung in Watt, Spannung in Volt, Ergebnis in Ampere. Alles entspricht dem SI-System.

Formel zur Berechnung des Leiterwiderstands R=ρ*L/S,

Dabei ist ρ der spezifische Widerstand des Leiters (für Nichrom 1,0 ÷ 1,2 Ohm.mm2/m), L die Länge des Leiters in Metern und S der Querschnitt des Leiters in Quadratmillimetern. Bei einem Leiter mit einem Durchmesser von 0,45 mm beträgt der Querschnitt 0,159 mm2.

Daher ist L = S * R / ρ = 0,159 * 81 / 1,1 = 1170 mm oder 11,7 m.

Im Allgemeinen ist die Berechnung nicht so kompliziert. Tatsächlich ist die Herstellung einer Spirale gar nicht so schwierig, was zweifellos ein Vorteil gewöhnlicher Nichrom-Spiralen ist. Diesem Vorteil stehen jedoch viele Nachteile offener Spulen gegenüber.

Erstens ist dies eine ziemlich hohe Heiztemperatur – 700...800˚C. Die erhitzte Spule leuchtet schwach rot; eine versehentliche Berührung kann zu Verbrennungen führen. Darüber hinaus kann es zu einem Stromschlag kommen. Eine heiße Spirale verbrennt den Sauerstoff in der Luft und zieht Staubpartikel an, die beim Ausbrennen einen sehr unangenehmen Geruch abgeben.

Der Hauptnachteil offener Spiralen ist jedoch ihre hohe Brandgefahr. Deshalb verbietet die Feuerwehr schlicht den Einsatz von Heizgeräten mit offener Spirale. Zu diesen Heizgeräten gehört vor allem die sogenannte „Ziege“, deren Aufbau in Abbildung 3 dargestellt ist.

Abbildung 3. Selbstgemachte „Ziegen“-Heizung

So entstand die wilde „Ziege“: Sie wurde bewusst nachlässig, einfach, sogar sehr schlecht hergestellt. Mit einer solchen Heizung müssen Sie nicht lange auf ein Feuer warten. Ein fortgeschritteneres Design eines solchen Heizgeräts ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4. Hausziege

Gut zu erkennen ist, dass die Spirale mit einer Metallummantelung versehen ist, die ein Berühren der erhitzten spannungsführenden Teile verhindert. Die Brandgefahr eines solchen Geräts ist viel geringer als in der vorherigen Abbildung dargestellt.

Es war einmal, dass in der UdSSR Reflektorheizungen hergestellt wurden. Im Zentrum des vernickelten Reflektors befand sich eine Keramikfassung, in die eine 500W-Heizung eingeschraubt wurde, ähnlich einer Glühbirne mit E27-Fassung. Auch die Brandgefahr eines solchen Reflektors ist sehr hoch. Nun, irgendwie haben sie damals nicht darüber nachgedacht, wozu der Einsatz solcher Heizgeräte führen könnte.

Abbildung 5. Reflexheizung

Es liegt auf der Hand, dass diverse Heizgeräte mit offener Spirale entgegen den Vorgaben der Brandinspektion nur unter strenger Aufsicht betrieben werden dürfen: Beim Verlassen des Raumes Heizgerät ausschalten! Noch besser ist es, diese Art von Heizung einfach nicht mehr zu verwenden.

Heizelemente mit geschlossener Spirale

Um die offene Spirale loszuwerden, wurden elektrische Rohrheizer – Heizelemente – erfunden. Der Aufbau des Heizelements ist in Abbildung 6 dargestellt.

Abbildung 6. Aufbau des Heizelements

Die Nichrom-Spirale 1 ist in einem dünnwandigen Metallrohr 2 verborgen. Die Spirale ist durch Füllstoff 3 mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hohem elektrischen Widerstand vom Rohr isoliert. Der am häufigsten verwendete Füllstoff ist Periklas (eine kristalline Mischung aus Magnesiumoxid MgO, manchmal mit Beimischungen anderer Oxide).

Nach dem Befüllen mit einer Isoliermasse wird das Rohr unter Druck gesetzt und unter hohem Druck verwandelt sich der Periklas in einen Monolithen. Nach einer solchen Operation ist die Spirale starr fixiert, so dass ein elektrischer Kontakt mit dem Körper-Rohr völlig ausgeschlossen ist. Die Konstruktion ist so stabil, dass jedes Heizelement gebogen werden kann, wenn es die Konstruktion des Heizgeräts erfordert. Manche Heizelemente haben eine sehr bizarre Form.

Die Spirale ist mit Metallleitungen 4 verbunden, die durch Isolatoren 5 herauskommen. Die Versorgungsdrähte werden mit Muttern und Unterlegscheiben 7 an die Gewindeenden der Leitungen 4 angeschlossen. Die Heizelemente werden mit Muttern und Unterlegscheiben 6 im Gerätekörper gesichert , ggf. die Dichtheit der Verbindung.

Abhängig von den Betriebsbedingungen ist eine solche Konstruktion recht zuverlässig und langlebig. Dies führte zu einer sehr weit verbreiteten Verwendung von Heizelementen in Geräten unterschiedlicher Verwendungszwecke und Ausführungen.

Je nach Betriebsbedingungen werden Heizelemente in zwei große Gruppen eingeteilt: Luft und Wasser. Aber es ist nur ein Name. Tatsächlich sind Luftheizelemente für den Betrieb in verschiedenen Gasumgebungen ausgelegt. Sogar gewöhnliche atmosphärische Luft ist eine Mischung aus mehreren Gasen: Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, es gibt sogar Verunreinigungen von Argon, Neon, Krypton usw.

Die Luftumgebung kann sehr vielfältig sein. Dies kann ruhige atmosphärische Luft oder ein Luftstrom sein, der sich mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Metern pro Sekunde bewegt, wie bei Heizlüftern oder Heißluftpistolen.

Die Erwärmung des Heizelementgehäuses kann 450 °C oder mehr erreichen. Daher verwenden sie für die Herstellung der äußeren Rohrhülle Verschiedene Materialien. Es kann sich um normalen Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder hochtemperaturbeständigen, hitzebeständigen Stahl handeln. Alles hängt von der Umgebung ab.

Um die Wärmeübertragung zu verbessern, sind einige Heizelemente mit Rippen an den Rohren in Form eines gewickelten Metallbandes ausgestattet. Solche Heizgeräte werden Lamellenheizgeräte genannt. Der Einsatz solcher Elemente eignet sich am besten in einer Umgebung mit bewegter Luft, beispielsweise in Heizlüftern und Heißluftpistolen.

Wasserheizelemente werden auch nicht unbedingt in Wasser eingesetzt, so werden verschiedene flüssige Medien allgemein bezeichnet. Dies können Öl, Heizöl und sogar verschiedene aggressive Flüssigkeiten sein. Flüssigkeitsheizelemente, Destillierapparate, elektrische Entsalzungsanlagen Meerwasser und einfach in Titanen zum Kochen von Trinkwasser.

Die Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität von Wasser ist viel höher als die von Luft und anderen gasförmigen Medien, was im Vergleich zur Luftumgebung eine bessere und schnellere Wärmeabfuhr vom Heizelement ermöglicht. Daher hat der Warmwasserbereiter bei gleicher elektrischer Leistung kleinere geometrische Abmessungen.

Hier können wir ein einfaches Beispiel nennen: Wenn Wasser in einem normalen Wasserkocher kocht, kann sich das Heizelement glühend heiß erhitzen und dann durchbrennen. Das gleiche Bild lässt sich bei gewöhnlichen Boilern beobachten, die zum Kochen von Wasser in einem Glas oder Eimer ausgelegt sind.

Das obige Beispiel zeigt deutlich, dass Wasserheizelemente auf keinen Fall für den Betrieb in Luftumgebung eingesetzt werden sollten. Luftheizelemente können zum Erhitzen von Wasser verwendet werden, Sie müssen jedoch lange warten, bis das Wasser kocht.

Auch die Kalkschicht, die sich im Betrieb bildet, kommt den Warmwasserbereitern nicht zugute. Zunder hat in der Regel eine poröse Struktur und eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Daher wird die von der Spule erzeugte Wärme nicht gut in die Flüssigkeit übertragen, aber die Spule selbst im Heizgerät erwärmt sich auf eine sehr hohe Temperatur, was früher oder später zum Durchbrennen führt.

Um dies zu verhindern, empfiehlt es sich, die Heizelemente regelmäßig mit verschiedenen Chemikalien zu reinigen. Beispielsweise wird Calgon in Fernsehwerbung zum Schutz von Waschmaschinenheizungen empfohlen. Obwohl es viele unterschiedliche Meinungen zu diesem Mittel gibt.

So entfernen Sie Kalkablagerungen

Neben chemischen Mitteln zum Schutz vor Kalkablagerungen, verschiedene Geräte. Dies sind zunächst einmal magnetische Wasserwandler. In einem starken Magnetfeld verändern Kristalle „harter“ Salze ihre Struktur, verwandeln sich in Flocken und werden kleiner. Aus solchen Flocken bildet sich weniger aktiv Kalk; die meisten Flocken werden einfach mit einem Wasserstrahl abgewaschen. Dies gewährleistet den Schutz von Heizungen und Rohrleitungen vor Ablagerungen. Magnetische Filterwandler werden von vielen ausländischen Unternehmen hergestellt; solche Unternehmen gibt es auch in Russland. Solche Filter sind sowohl als Einsteck- als auch als Überkopffilter erhältlich.

Elektronische Wasserenthärter

In letzter Zeit erfreuen sich elektronische Wasserenthärter immer größerer Beliebtheit. Äußerlich sieht alles sehr einfach aus. Am Rohr ist eine kleine Box angebracht, aus der die Antennendrähte herauskommen. Die Drähte werden um das Rohr gewickelt, ohne dass die Farbe abgezogen werden muss. Das Gerät kann an jedem zugänglichen Ort installiert werden, wie in Abbildung 7 dargestellt.

Abbildung 7. Elektronischer Wasserenthärter

Zum Anschließen des Geräts benötigen Sie lediglich eine 220-V-Steckdose. Das Gerät ist darauf ausgelegt, über einen längeren Zeitraum eingeschaltet zu bleiben; es muss nicht regelmäßig ausgeschaltet werden, da das Wasser beim Ausschalten wieder hart wird und sich erneut Kalk bildet.

Das Funktionsprinzip des Gerätes reduziert sich auf die Aussendung von Schwingungen im Ultraschallfrequenzbereich, der bis zu 50 KHz erreichen kann. Die Schwingungsfrequenz wird über das Bedienfeld des Geräts eingestellt. Die Emissionen werden paketweise mehrmals pro Sekunde erzeugt, was durch einen eingebauten Mikrocontroller erreicht wird. Die Schwingungsleistung ist gering, daher stellen solche Geräte keine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar.

Die Machbarkeit der Installation solcher Geräte lässt sich recht einfach ermitteln. Es kommt darauf an, wie hart das Wasser ist. Wasserrohr. Hier brauchen Sie nicht einmal „abstruse“ Hilfsmittel: Wenn Ihre Haut nach dem Waschen trocken wird, spritzen Sie Wasser darauf Fliesen Es bilden sich weiße Streifen, im Wasserkocher bilden sich Kalkablagerungen, die Waschmaschine wäscht langsamer als zu Beginn des Betriebs – aus dem Wasserhahn fließt definitiv hartes Wasser. All dies kann zum Ausfall der Heizelemente und damit der Wasserkocher oder Waschmaschinen selbst führen.

Hartes Wasser löst sich nicht gut auf Waschmittel- von gewöhnlicher Seife bis hin zu trendigen Waschpulvern. Dadurch muss man mehr Pulver zugeben, was aber wenig hilft, da Härtesalzkristalle in den Stoffen zurückbleiben und die Waschqualität zu wünschen übrig lässt. Alle aufgeführten Anzeichen der Wasserhärte weisen beredt darauf hin, dass die Installation von Wasserenthärtern erforderlich ist.

Heizelemente anschließen und prüfen

Beim Anschluss des Heizelements muss ein Draht mit geeignetem Querschnitt verwendet werden. Hier kommt es auf den Strom an, der durch das Heizelement fließt. Am häufigsten sind zwei Parameter bekannt. Dies ist die Leistung der Heizung selbst und die Versorgungsspannung. Um den Strom zu ermitteln, genügt es, die Leistung durch die Versorgungsspannung zu dividieren.

Ein einfaches Beispiel. Bei einer Versorgungsspannung von 220 V soll ein Heizelement mit einer Leistung von 1 kW (1000 W) vorhanden sein. Für eine solche Heizung stellt sich heraus, dass der Strom vorhanden sein wird

I = P/U = 1000/220 = 4,545 A.

Gemäß den im PUE enthaltenen Tabellen kann ein solcher Strom durch einen Draht mit einem Querschnitt von 0,5 mm2 (11 A) bereitgestellt werden. Um jedoch die mechanische Festigkeit sicherzustellen, ist es besser, einen Draht mit einem Querschnitt zu verwenden von mindestens 2,5 mm2. Dies ist das Kabel, das am häufigsten zur Stromversorgung von Steckdosen verwendet wird.

Doch bevor Sie den Anschluss herstellen, sollten Sie sicherstellen, dass auch ein neues, gerade gekauftes Heizelement funktionstüchtig ist. Zunächst müssen Sie den Widerstand messen und die Unversehrtheit der Isolierung überprüfen. Der Widerstand des Heizelements lässt sich ganz einfach berechnen. Dazu müssen Sie die Versorgungsspannung quadrieren und durch die Leistung dividieren. Für eine 1000-W-Heizung sieht diese Berechnung beispielsweise so aus:

220*220/1000=48,4 Ohm.

Das Multimeter sollte diesen Widerstand anzeigen, wenn es an die Klemmen des Heizelements angeschlossen wird. Wenn die Spirale gebrochen ist, zeigt das Multimeter natürlich einen Bruch an. Wenn Sie ein Heizelement mit einer anderen Leistung verwenden, ist der Widerstand natürlich unterschiedlich.

Um die Integrität der Isolierung zu überprüfen, messen Sie den Widerstand zwischen einem der Anschlüsse und dem Metallkörper des Heizelements. Der Widerstand des Füllisolators ist so, dass das Multimeter bei jeder Messgrenze einen Bruch anzeigen sollte. Stellt sich heraus, dass der Widerstand Null ist, dann hat die Spirale Kontakt mit dem Metallkörper der Heizung. Dies kann auch bei einem neuen, gerade gekauften Heizelement passieren.

Im Allgemeinen wird es zur Überprüfung der Isolierung verwendet, aber nicht immer und nicht jeder hat es zur Hand. Daher ist die Überprüfung mit einem normalen Multimeter durchaus geeignet. Zumindest eine solche Prüfung muss durchgeführt werden.

Wie bereits erwähnt, können Heizelemente auch nach dem Füllen mit Isolator verbogen werden. Es gibt Heizgeräte in den unterschiedlichsten Formen: in Form eines geraden Rohrs, in U-Form, zu einem Ring, einer Schlange oder einer Spirale gerollt. Es hängt alles von der Konstruktion des Heizgeräts ab, in das das Heizelement eingebaut werden soll. Zum Beispiel in Durchlauferhitzer Waschmaschine Es werden spiralförmig gedrehte Heizelemente verwendet.

Einige Heizelemente verfügen über Schutzelemente. Am meisten einfacher Schutz Das ist eine Thermosicherung. Wenn es durchbrennt, müssen Sie das gesamte Heizelement austauschen, aber das führt nicht zu einem Brand. Es gibt auch ein komplexeres Schutzsystem, das die Verwendung des Heizelements nach dem Auslösen ermöglicht.

Einer dieser Schutzmaßnahmen ist der auf einer Bimetallplatte basierende Schutz: Die Hitze eines überhitzten Heizelements verbiegt die Bimetallplatte, wodurch der Kontakt geöffnet und das Heizelement stromlos wird. Nachdem die Temperatur auf einen akzeptablen Wert gesunken ist, entspannt sich die Bimetallplatte, der Kontakt schließt und das Heizelement ist wieder betriebsbereit.

Heizelemente mit Thermostat

Wenn keine Warmwasserversorgung vorhanden ist, müssen Sie Heizkessel verwenden. Der Aufbau von Kesseln ist recht einfach. Das Metallbehälter, versteckt in einem „Pelzmantel“ aus Wärmeisolator, auf dem sich ein dekoratives Metallgehäuse befindet. Im Körper ist ein Thermometer eingebaut, das die Wassertemperatur anzeigt. Der Kesselaufbau ist in Abbildung 8 dargestellt.

Abbildung 8. Speicherkessel

Einige Kessel enthalten eine Magnesiumanode. Sein Zweck besteht darin, die Heizung und den Innentank des Kessels vor Korrosion zu schützen. Die Magnesiumanode ist ein Verbrauchsmaterial und muss bei der Wartung des Kessels regelmäßig ausgetauscht werden. Bei einigen Kesseln, offenbar in einer günstigen Preisklasse, ist ein solcher Schutz jedoch nicht gegeben.

Als Heizelement in Kesseln wird ein Heizelement mit Thermostat verwendet; der Aufbau eines davon ist in Abbildung 9 dargestellt.

Abbildung 9. Heizelement mit Thermostat

In der Kunststoffbox befindet sich ein Mikroschalter, der durch einen Flüssigkeitstemperatursensor (gerades Rohr neben dem Heizelement) ausgelöst wird. Die Form des Heizelements selbst kann sehr unterschiedlich sein, die Abbildung zeigt die einfachste. Es hängt alles von der Leistung und dem Design des Kessels ab. Der Grad der Erwärmung wird durch die Position des mechanischen Kontakts reguliert, der über einen weißen runden Griff am Boden der Box gesteuert wird. Hier befinden sich auch die Anschlüsse für die Stromversorgung. Die Befestigung der Heizung erfolgt mittels Gewinde.

Nasse und trockene Heizelemente

Eine solche Heizung steht in direktem Kontakt mit Wasser, weshalb ein solches Heizelement als „nass“ bezeichnet wird. Die Lebensdauer eines „nassen“ Heizelements beträgt 2...5 Jahre, danach muss es ausgetauscht werden. Im Allgemeinen ist die Lebensdauer kurz.

Um die Lebensdauer des Heizelements und des gesamten Kessels zu erhöhen, entwickelte das französische Unternehmen Atlantic in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts ein „trockenes“ Heizelementdesign. Vereinfacht ausgedrückt war die Heizung in einer Schutzflasche aus Metall versteckt, die den direkten Kontakt mit Wasser verhindert: Das Heizelement erwärmt sich im Inneren der Flasche, wodurch die Wärme an das Wasser übertragen wird.

Naturgemäß ist die Temperatur des Kolbens viel niedriger als die des Heizelements selbst, sodass die Kalkbildung bei gleicher Wasserhärte nicht so stark auftritt und eine größere Wärmemenge in das Wasser übertragen wird. Die Lebensdauer solcher Heizgeräte beträgt 10...15 Jahre. Dies gilt für gute Betriebsbedingungen, insbesondere für die Stabilität der Versorgungsspannung. Aber auch in gute Bedingungen Auch „trockene“ Heizelemente erschöpfen ihre Lebensdauer und müssen ausgetauscht werden.

Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil der „trockenen“ Heizelementtechnologie: Beim Austausch des Heizgeräts muss das Wasser nicht aus dem Kessel abgelassen werden, sondern dieser muss von der Rohrleitung getrennt werden. Schrauben Sie einfach die Heizung ab und ersetzen Sie sie durch eine neue.

Das Unternehmen Atlantic ließ seine Erfindung natürlich patentieren und begann anschließend, die Lizenz an andere Unternehmen zu verkaufen. Derzeit werden Kessel mit „trockenem“ Heizelement auch von anderen Unternehmen hergestellt, beispielsweise Electrolux und Gorenje. Der Aufbau eines Kessels mit „trockenem“ Heizelement ist in Abbildung 10 dargestellt.

Abbildung 10. Kessel mit „trockener“ Heizung

Die Abbildung zeigt übrigens einen Kessel mit einer Keramik-Steatit-Heizung. Der Aufbau einer solchen Heizung ist in Abbildung 11 dargestellt.

Abbildung 11. Keramikheizung

Eine herkömmliche offene Helix aus hochohmigem Draht ist auf einer Keramikbasis befestigt. Die Heiztemperatur der Spirale erreicht 800 Grad und wird durch Konvektion und Wärmestrahlung an die Umgebung (Luft unter der Schutzhülle) übertragen. Natürlich kann eine solche Heizung beim Einsatz in Kesseln nur in einer schützenden Hülle in einer Luftumgebung betrieben werden; ein direkter Kontakt mit Wasser ist einfach ausgeschlossen.

Die Spirale kann in mehreren Abschnitten gewickelt werden, was durch das Vorhandensein mehrerer Anschlussklemmen bewiesen wird. Dadurch können Sie die Heizleistung ändern. Die maximale spezifische Leistung solcher Heizgeräte überschreitet 9 W/cm² nicht.

Voraussetzung für den normalen Betrieb eines solchen Heizgeräts ist das Fehlen mechanischer Beanspruchung, Biegung und Vibration. Die Oberfläche sollte frei von Verunreinigungen wie Rost und Ölflecken sein. Und je stabiler die Versorgungsspannung ohne Überspannungen und Überspannungen ist, desto langlebiger ist die Heizung.

Doch die Elektrotechnik steht nicht still. Die Technologien entwickeln sich weiter und verbessern sich, sodass neben Heizelementen inzwischen eine Vielzahl von Heizelementen entwickelt wurden und erfolgreich eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um Keramik-Heizelemente, Kohlenstoff-Heizelemente, Infrarot-Heizelemente, aber das wird ein Thema für einen anderen Artikel sein.

Es gibt verschiedene Arten der Tandoor-Heizung. Heutzutage wird die elektrische Methode immer weiter verbreitet, da sie keinen Brennstoffkauf erfordert, keine Verbrennungsprodukte freisetzt und die Verwendung hinter dem Ofen erleichtert.

Zusammenbruch

Die Beheizung des Gerätes erfolgt durch Erhitzen der Spiralen und anschließender gleichmäßiger Wärmeübertragung. Der Artikel geht ausführlich auf die Merkmale der Tandoor-Spirale ein. Diese Informationen helfen Ihnen bei der Auswahl und Installation des Heizelements am Ofen.

Was ist eine Tandoor-Spirale?

Die Spirale ist ein wichtiges Element des Tandoor, ohne sie funktioniert das Gerät nicht. Wärmt sich recht schnell auf. Ermöglicht die Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur über einen langen Zeitraum, was besonders wichtig ist, wenn Sie den ganzen Tag auf dem Herd kochen müssen.

So sieht eine Spirale aus

Das Heizelement besteht aus Draht mit hohem elektrischem Widerstand. Da der Draht ziemlich lang ist, ist er der Einfachheit halber abwechselnd verdrillt. Spiralen können die Form von Zylindern oder Flachspulen haben und mit Kontaktleitungen ausgestattet sein. Heizgeräte werden auf Keramik- oder Metallsockeln mit speziellen hitzebeständigen Einsätzen oder Isolatoren am Ofen befestigt.

Zweck der Spirale

Die Hauptfunktion einer Tandoor-Spule ist das Glühen und die anschließende gleichmäßige Wärmeverteilung. Dazu muss das Element folgende Eigenschaften aufweisen:

• Hitzebeständigkeit (kollabiert bei hohen Temperaturen im Tandoor nicht).
• Hohe Stromfestigkeit (davon hängen die Heizrate, die resultierende Temperatur und die Lebensdauer des Elements ab).
• Konstanz der Eigenschaften (ändert sich nicht je nach Umgebungsbedingungen, Betriebsdauer).

Arten

Die praktischsten Materialien zum Erhitzen von Teilen sind Nichrom- und Fechralverbindungen. Betrachten wir kurz ihre Eigenschaften.

Nichrom

Nichrome-Spiralen werden aus hergestellt Cr+Ni. Diese Legierung ermöglicht eine Erwärmung des Geräts auf bis zu 1200 Grad. Es zeichnet sich durch Kriechfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit aus. Minus - kleiner Temperaturregime im Vergleich zu Fechrallegierungen.

Der Preis für Nichrome-Produkte ist erschwinglich. Zum Beispiel Marke Х20Н80(20 % Chrom, 80 % Nickel), geeignet für eine Standardspannung von 220 Volt, kostet 150-170 Rubel. pro Meter

Fechral

Fechral ist eine Kombination Chrom, Eisen, Aluminium und Titan. Das Material weist eine gute Strombeständigkeit auf. Es verfügt über eine erhöhte Hitzebeständigkeit: Die maximale Schmelztemperatur von Spiralen aus diesem Material erreicht 1500 Grad.

Fechralspirale

Typen

Bei der Auswahl eines Heizgeräts ist es wichtig, nicht nur auf das Material, sondern auch auf die Art des Produkts zu achten: Bei einem 220- oder 380-Volt-Tandoor-Heizregister gibt es einige Unterschiede.

220 V ist die Standardspannung für elektrische Heimnetze (d. h. für den Anschluss an normale Steckdosen in Wohnungen und Wohnungen). Landhäuser). Kann auch in kleinen Restaurants mit geringer Produktivität eingesetzt werden. Gemäß den Sicherheitsvorschriften werden Spiralen mit einer Leistung von 3,5 bis 7 Kilowatt an 220 Volt angeschlossen.

Ein leistungsstarker Tandoor ist nicht an ein normales Verbraucherstromnetz angeschlossen. Dadurch brennt die Heizung durch und es kommt zu einem Kurzschluss. Erfordert den Anschluss an eine industrielle dreiphasige Stromversorgung mit 380 Volt. Die Leistung jeder Spirale im Tandoor erhöht sich in diesem Fall auf 12 Kilowatt. Besondere Anforderungen an Drähte, die in Heizelementen verwendet werden: Sie müssen einen Querschnitt von mindestens 4 mm haben.

Wie wählt man die richtige Spirale aus?

Die Abmessungen des zur Herstellung von Heizgeräten verwendeten Kabels werden durch die Leistung des Tandoors, die Spannung im Stromnetz und die Wärme bestimmt, die der Ofen erzeugen soll. Zunächst müssen Sie die aktuelle Stärke anhand der Formel ermitteln: I = P:U

• P ist die technische Leistung des Ofens.
• U ist die Spannung im Stromnetz.

Bei einem 800-Watt-Herd und einer Netzspannung von 220 Volt beträgt die Stromstärke beispielsweise 3,6 Ampere. Anschließend wird anhand der vorgegebenen Parameter (Temperatur und Stromstärke) in einer speziellen Tabelle nach geeigneten Leitungsdimensionen gesucht.

Die Länge des Drahtes für die Spirale wird nach der Formel berechnet l=RxS:ρ. Beispielsweise ergibt sich bei einem Widerstand von 61 Ohm eine Querschnittsgröße von 0,2 Quadratmetern. mm und ein Widerstand von 1,1 erfordert eine Spirale aus 5,3 Meter langem Draht.

Installationsarbeit

Für den Einbau von Heizelementen in einen Ofen verlangen Spezialisten etwa 2300-3000 Rubel. Wenn Sie Geld sparen und die Spirale selbst in das Tandoor einbauen möchten, finden Sie hier einige wichtige Tipps:

• Stellen Sie das Heizelement nicht senkrecht auf. Der heiße Draht ist weich und kann sich aufgrund der Schwerkraft verbiegen. Es ist besser, es horizontal zu verlegen.
• Es wird nicht empfohlen, die Heizung in der Nähe des Isoliersteins zu installieren – die Gefahr einer Überhitzung steigt. Zwischen den Ofenwänden und dem Draht entsteht ein kleines „Luftpolster“.
• Bei der Installation müssen Sie die Spirale so dehnen, dass alle Windungen einen geringen Abstand voneinander haben (Experten empfehlen, dass der Abstand zwischen den Ringen 1,5 bis 2 Mal größer ist als der Durchmesser des Drahtes).

Eine alternative Möglichkeit: Am Boden des Tandoors ist ein Heizelement (elektrischer Rohrheizkörper mit einer Drahtspirale im Inneren) installiert. Dies ist eine bequeme und sichere Option. Aber wie die Praxis zeigt, erfolgt die Erwärmung durch das Heizelement Langsamer als bei einer offenen Spirale.

Die folgenden Fotos zeigen verschiedene Arten der Spiralinstallation:

Beispiel einer Spiralinstallation

Ein anderer Weg

Heizelement anstelle einer Spirale

Abschluss

Richtig und sicheres Arbeiten Tandoor hängt von einem so wichtigen Element wie der Spirale ab. Wenn Sie einen fertigen Ofen kaufen oder ein Gerät mit Ihren eigenen Händen herstellen, ist es wichtig, eine Wahl zu treffen geeignetes Material, Typ, Größe der Heizgeräte. Wenn Sie kein Vertrauen in Ihre Fähigkeiten und Kenntnisse haben, vertrauen Sie die Auswahl und Installation von Schaumstoffspiralen besser Spezialisten an.

Bei Reparaturen bzw Eigenproduktion elektrischer Lötkolben oder einem anderen Heizgerät müssen Sie eine Heizwicklung aus Nichromdraht aufwickeln. Die Ausgangsdaten für die Berechnung und Auswahl des Drahtes sind der Wicklungswiderstand eines Lötkolbens oder Heizgeräts, der anhand seiner Leistung und Versorgungsspannung ermittelt wird. Den Wicklungswiderstand eines Lötkolbens oder Heizgeräts können Sie anhand der Tabelle berechnen.

Kenntnis der Versorgungsspannung und Widerstand messen kein elektrisches Heizgerät, z. B. einen Lötkolben, oder Bügeleisen können Sie den Stromverbrauch dieses elektrischen Haushaltsgeräts ermitteln B. Beispielsweise beträgt der Widerstand eines 1,5-kW-Wasserkochers 32,2 Ohm.

Schauen wir uns ein Beispiel für die Verwendung der Tabelle an. Nehmen wir an, Sie müssen einen 60-W-Lötkolben zurückspulen, der für eine Versorgungsspannung von 220 V ausgelegt ist. Wählen Sie in der Spalte ganz links der Tabelle 60 W aus. Wählen Sie in der oberen horizontalen Linie 220 V aus. Als Ergebnis der Berechnung stellt sich heraus, dass der Widerstand der Lötkolbenwicklung unabhängig vom Wicklungsmaterial 806 Ohm betragen sollte.

Wenn Sie aus einem 60-W-Lötkolben, der für eine Spannung von 220 V ausgelegt ist, einen Lötkolben für die Stromversorgung aus einem 36-V-Netz herstellen mussten, sollte der Widerstand der neuen Wicklung bereits 22 Ohm betragen. Mit einem Online-Rechner können Sie den Wicklungswiderstand jedes elektrischen Heizgeräts selbstständig berechnen.

Nachdem der erforderliche Widerstandswert der Lötkolbenwicklung ermittelt wurde, wird anhand der folgenden Tabelle der geeignete Wert ausgewählt geometrische Abmessungen Wicklungen, Durchmesser des Nichromdrahtes. Nichrome-Draht ist eine Chrom-Nickel-Legierung, die Erwärmungstemperaturen von bis zu 1000 °C standhält und mit X20N80 gekennzeichnet ist. Das bedeutet, dass die Legierung 20 % Chrom und 80 % Nickel enthält.

Um eine Lötkolbenspirale mit einem Widerstand von 806 Ohm aus dem obigen Beispiel aufzuwickeln, benötigen Sie 5,75 Meter Nichromdraht mit einem Durchmesser von 0,1 mm (Sie müssen 806 durch 140 teilen) oder 25,4 m Draht mit einem Durchmesser von 0,2 mm und so weiter.

Beim Aufwickeln einer Lötkolbenspirale werden die Windungen dicht aneinander gelegt. Bei glühender Hitze oxidiert die Oberfläche des Nichromdrahtes und bildet eine isolierende Oberfläche. Passt der Draht nicht in seiner gesamten Länge in einer Lage auf die Hülse, wird die gewickelte Lage mit Glimmer abgedeckt und eine zweite gewickelt.

Für die elektrische und thermische Isolierung der Heizelementwicklung sind Glimmer, Glasfasergewebe und Asbest die besten Materialien. Asbest hat eine interessante Eigenschaft: Es kann mit Wasser getränkt werden, wird weich, lässt sich in jede beliebige Form bringen und verfügt nach dem Trocknen über eine ausreichende mechanische Festigkeit. Bei der Isolierung der Wicklung eines Lötkolbens mit nassem Asbest ist zu berücksichtigen, dass nasser Asbest den elektrischen Strom gut leitet und der Lötkolben erst nach vollständiger Trocknung des Asbests in das Stromnetz eingeschaltet werden kann.

Berechnung einer Drahtheizung für einen Elektroofen.

Dieser Artikel enthüllt die größten Geheimnisse bei der Konstruktion von Elektroöfen – die Geheimnisse der Heizungsberechnungen.

Wie hängen Volumen, Leistung und Heizrate eines Ofens zusammen?

Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, gibt es keine gewöhnlichen Öfen. Ebenso gibt es keine Öfen zum Brennen von Steingut oder Spielzeug, rotem Ton oder Perlen. Manchmal ist es nur ein Herd (und hier reden wir ausschließlich darüber). Elektroöfen) mit etwas nutzbarem Raum, hergestellt aus einigen feuerfesten Materialien. In diesen Ofen können Sie eine große oder kleine Vase zum Brennen stellen oder einen ganzen Stapel Platten auflegen, auf denen dicke Schamottfliesen liegen. Es ist notwendig, eine Vase oder Fliesen zu brennen, vielleicht bei 1000 °C, vielleicht auch bei 1300 °C. Aus vielen Produktions- oder Haushaltsgründen sollte das Brennen in 5–6 Stunden oder 10–12 Stunden erfolgen.

Niemand weiß besser als Sie, was Sie von einem Herd erwarten. Bevor Sie mit der Berechnung beginnen, müssen Sie daher alle diese Fragen selbst klären. Wenn Sie bereits über einen Ofen verfügen, aber darin Heizungen einbauen oder alte durch neue ersetzen müssen, ist kein Bau erforderlich. Wenn ein Ofen von Grund auf neu gebaut wird, müssen Sie zunächst die Abmessungen der Kammer ermitteln, d. h. Länge, Tiefe, Breite.

Nehmen wir an, Sie kennen diese Werte bereits. Nehmen wir an, Sie benötigen eine Kamera mit einer Höhe von 490 mm, einer Breite und einer Tiefe von 350 mm. Im weiteren Verlauf des Textes nennen wir einen Ofen mit einer solchen Kammer einen 60-Liter-Ofen. Gleichzeitig werden wir einen zweiten, größeren Ofen mit einer Höhe von H = 800 mm, einer Breite von D = 500 mm und einer Tiefe von L = 500 mm entwerfen. Wir nennen diesen Ofen einen 200-Liter-Ofen.

Ofenvolumen in Litern = H x T x L,
wobei H, D, L in Dezimetern ausgedrückt werden.

Wenn Sie Millimeter richtig in Dezimeter umgerechnet haben, sollte das Volumen des ersten Ofens 60 Liter betragen, das Volumen des zweiten sollte tatsächlich 200 betragen! Denken Sie nicht, dass der Autor sarkastisch ist: Die häufigsten Fehler bei Berechnungen sind Maßfehler!

Kommen wir zur nächsten Frage: Woraus bestehen die Wände des Ofens? Moderne Öfen bestehen fast ausschließlich aus leichten feuerfesten Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität. Sehr alte Öfen bestehen aus schwerem Schamotteton. Solche Öfen sind leicht an ihrer massiven Auskleidung zu erkennen, deren Dicke fast der Breite der Kammer entspricht. Wenn dies der Fall ist, haben Sie Pech: Beim Brennen werden 99 % der Energie für die Erwärmung der Wände und nicht der Produkte aufgewendet. Wir gehen davon aus, dass die Wände aus modernen Materialien bestehen (MKRL-08, ShVP-350). Dann werden nur 50-80 % der Energie für die Beheizung der Wände aufgewendet.

Die Lademasse bleibt sehr ungewiss. Obwohl sie in der Regel geringer ist als die Masse der feuerfesten Materialien der Wände (sowie des Herdes und des Daches) des Ofens, trägt diese Masse natürlich zur Aufheizgeschwindigkeit bei.

Nun zur Macht. Leistung gibt an, wie viel Wärme die Heizung in 1 Sekunde erzeugt. Die Einheit der Leistung ist das Watt (abgekürzt W). Eine helle Glühbirne hat 100 W, ein Wasserkocher hat 1000 W oder 1 Kilowatt (abgekürzt 1 kW). Wenn Sie eine 1-kW-Heizung einschalten, gibt sie jede Sekunde Wärme ab, die gemäß dem Energieerhaltungssatz die Wände und Produkte erwärmt und mit der Luft durch die Risse davonfliegt. Wenn es keine Verluste durch Risse und Wände gibt, kann 1 kW theoretisch alles in unendlicher Zeit auf eine unendliche Temperatur erhitzen. In der Praxis ist der tatsächliche (ungefähr durchschnittliche) Wärmeverlust von Öfen bekannt, daher gibt es folgende Regel-Empfehlung:

Für eine normale Aufheizrate eines 10-50-Liter-Ofens wird Strom benötigt
100 W pro Liter Volumen.

Für eine normale Ofenheizleistung von 100-500 Litern wird Strom benötigt
50-70 W pro Liter Volumen.

Der Wert der spezifischen Leistung muss nicht nur unter Berücksichtigung des Ofenvolumens, sondern auch unter Berücksichtigung der Massivität der Auskleidung und Beladung ermittelt werden. Je größer die Ladungsmasse, desto höherer Wert Sie müssen wählen. Andernfalls heizt der Ofen zwar auf, dauert aber länger. Wählen wir eine spezifische Leistung von 100 W/l für unseren 60-Liter-Tank und 60 W/l für unseren 200-Liter-Tank. Dementsprechend stellen wir fest, dass die Leistung der 60-Liter-Heizgeräte 60 x 100 = 6000 W = 6 kW und die der 200-Liter-Heizgeräte 200 x 60 = 12000 W = 12 kW betragen sollte. Schauen Sie, wie interessant es ist: Die Lautstärke hat sich um mehr als das Dreifache erhöht, aber die Leistung hat sich nur um das Zweifache erhöht. Warum? (Frage zur selbstständigen Arbeit).

Es kommt vor, dass es in der Wohnung keine Steckdose für 6 kW gibt, sondern nur eine für 4. Dafür braucht man aber eine 60-Liter-Steckdose! Nun, Sie können die Heizleistung mit 4 Kilowatt berechnen, gehen aber davon aus, dass die Heizphase während des Brennens 10-12 Stunden dauert. Im Gegenteil, es kommt vor, dass eine sehr große Ladung in 5-6 Stunden erhitzt werden muss. Dann müssen Sie 8 kW in einen 60-Liter-Herd investieren und nicht auf die glühende Verkabelung achten... Für die weitere Diskussion beschränken wir uns auf klassische Leistungen – 6 bzw. 12 kW.

Leistung, Ampere, Volt, Phasen.

Durch die Kenntnis der Leistung kennen wir den Wärmebedarf zum Heizen. Nach dem unerbittlichen Energieerhaltungssatz müssen wir die gleiche Leistung aus dem Stromnetz beziehen. Wir erinnern Sie an die Formel:

Heizleistung (W) = Heizspannung (V) x Strom (A)
oder P = U x I

Diese Formel birgt zwei Fallstricke. Erstens: Die Spannung muss an den Enden des Heizgeräts abgenommen werden und nicht generell an der Steckdose. Die Spannung wird in Volt gemessen (abgekürzt als V). Zweitens: Wir meinen den Strom, der speziell durch diese Heizung fließt, und nicht durch die Maschine im Allgemeinen. Der Strom wird in Ampere (abgekürzt A) gemessen.

Wir erhalten immer die Spannung im Netz. Wenn das Umspannwerk normal arbeitet und keine Hauptverkehrszeit herrscht, ist die Spannung normal Haushaltssteckdose beträgt 220 V. Spannung in einem industriellen Drehstromnetz zwischen jeder Phase und dem Neutralleiter ist auch 220V, und die Spannung zwischen zwei beliebigen Phasen- 380 V. Bei einem einphasigen Haushaltsnetz haben wir also keine Wahl bei der Spannung – nur 220 V. Bei einem dreiphasigen Netz gibt es eine Wahl, aber klein – entweder 220 oder 380 V. Aber was ist mit Ampere? Sie werden nach dem großen Ohmschen Gesetz automatisch aus der Spannung und dem Widerstand der Heizung ermittelt:

Ohmsches Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises:
Strom (A) = Abschnittsspannung (V) / Abschnittswiderstand (Ohm)
oder I = U/R

Um 6 kW aus einem einphasigen Netz zu beziehen, benötigen Sie Strom I=P/U= 6000/220 = 27,3 Ampere. Dies ist ein großer, aber echter Strom eines guten Haushaltsnetzwerks. Ein solcher Strom fließt beispielsweise in einem Elektroherd, bei dem alle Brenner mit voller Leistung eingeschaltet sind, und auch der Backofen. Um 12 kW in einem einphasigen Netz für einen 200-Liter-Tank zu erhalten, benötigen Sie den doppelten Strom – 12000/220 = 54,5 Ampere! Dies ist für kein Haushaltsnetzwerk akzeptabel. Es ist besser, drei Phasen zu verwenden, d. h. Strom auf drei Leitungen verteilen. In jeder Phase fließen 12000/3/220 = 18,2 Ampere.

Achten wir auf die letzte Berechnung. Im Moment WISSEN wir NICHT, welche Art von Heizungen im Ofen verbaut sein werden, wir wissen auch nicht, welche Spannung (220 oder 380 V) an die Heizungen angelegt wird. Aber wir WISSEN mit Sicherheit, dass 12 kW aus einem Drehstromnetz entnommen und die Last gleichmäßig verteilt werden müssen, d. h. 4 kW in jeder Phase unseres Netzes, d.h. Durch jeden Phasendraht des Eingangs-(allgemeinen) Ofenleistungsschalters fließen 18,2 A, und es ist überhaupt nicht notwendig, dass ein solcher Strom durch die Heizung fließt. Durch den Stromzähler fließen übrigens auch 18,2 A. (Und übrigens: Aufgrund der Besonderheiten der dreiphasigen Stromversorgung fließt kein Strom entlang des Neutralleiters. Diese Besonderheiten werden hier ignoriert, da uns nur die thermische Arbeit des Stroms interessiert.) Wenn Sie an dieser Stelle der Präsentation Fragen haben, lesen Sie alles noch einmal. Und denken Sie: Wenn im Volumen des Ofens 12 Kilowatt freigesetzt werden, dann durchlaufen nach dem Energieerhaltungssatz dieselben 12 Kilowatt drei Phasen mit je 4 kW...

Kehren wir zum einphasigen 60-Liter-Herd zurück. Es ist leicht herauszufinden, welchen Widerstand die Ofenheizung haben sollte R=U/I= 220 V / 27,3 A = 8,06 Ohm. Daher im sehr Gesamtansicht Der Stromkreis des Ofens sieht folgendermaßen aus:

Eine Heizung mit einem Widerstand von 8,06 Ohm sollte einen Strom von 27,3 A führen

Für einen dreiphasigen Ofen sind drei identische Heizkreise erforderlich: Die Abbildung zeigt den allgemeinsten Stromkreis eines 200-Liter-Ofens.

Die Leistung eines 200-Liter-Herds muss gleichmäßig auf 3 Kreisläufe verteilt werden – A, B und C.

Aber jede Heizung kann entweder zwischen Phase und Null oder zwischen zwei Phasen eingeschaltet werden. Im ersten Fall liegen an den Enden jedes Heizkreises 220 Volt an und sein Widerstand beträgt R=U/I= 220 V / 18,2 A = 12,08 Ohm. Im zweiten Fall liegen an den Enden jedes Heizkreises 380 Volt an. Um eine Leistung von 4 kW zu erhalten, muss der Strom vorhanden sein I=P/U= 4000/380 = 10,5 Ampere, d.h. Es muss Widerstand geben R=U/I= 380 V / 10,5 A = 36,19 Ohm. Diese Anschlussmöglichkeiten werden „Stern“ und „Dreieck“ genannt. Wie aus den Werten des erforderlichen Widerstands hervorgeht, wird es nicht möglich sein, den Stromversorgungskreis einfach von einem Stern (12,08 Ohm-Heizungen) auf ein Dreieck (36,19 Ohm-Heizungen) umzustellen – in jedem Fall benötigen Sie einen eigenen Heizungen.

Bei einer Sternschaltung jeder Heizkreis
zwischen Phase und Null bei einer Spannung von 220 Volt angeschlossen. Jede Heizung mit einem Widerstand von 12,08 Ohm führt einen Strom von 18,2 A. Durch Draht N fließt kein Strom.

Bei einer Dreieckschaltung jeder Heizkreis
zwischen zwei Phasen mit einer Spannung von 380 Volt geschaltet. Jede Heizung mit einem Widerstand von 36,19 Ohm führt einen Strom von 10,5 A. Der Drahtverbindungspunkt A1 zur Stromversorgung (Punkt A) führt einen Strom von 18,2 A, also 380 x 10,5 = 220 x 18,2 = 4 Kilowatt! Ebenso mit den Linien B1 - B und C1 - C.

Hausaufgaben. In der 200-Liter-Flasche befand sich ein Stern. Der Widerstand jedes Stromkreises beträgt 12,08 Ohm. Wie groß ist die Leistung des Ofens, wenn diese Heizungen im Dreieck eingeschaltet werden?

Maximale Belastung der Drahtheizungen (Х23У5Т).

Kompletter Sieg! Wir kennen den Heizwiderstand! Es bleibt nur noch ein Stück Draht der benötigten Länge abzuwickeln. Lassen Sie uns der Berechnungen mit dem Widerstand nicht müde werden – alles ist längst mit ausreichender Genauigkeit für den praktischen Bedarf berechnet.

Für einen 60-Liter-Ofen benötigen Sie 8,06 Ohm. Wählen wir eineinhalb Racks und stellen Sie fest, dass der erforderliche Widerstand nur 10 Meter Draht bietet, der nur 140 Gramm wiegt! Erstaunliches Ergebnis! Schauen wir noch einmal nach: 10 Meter Draht mit einem Durchmesser von 1,5 mm haben einen Widerstand von 10 x 0,815 = 8,15 Ohm. Der Strom bei 220 Volt beträgt 220 / 8,15 = 27 Ampere. Die Leistung beträgt 220 x 27 = 5940 Watt = 5,9 kW. Wir wollten 6 kW. Wir haben nirgendwo einen Fehler gemacht, das einzig Besorgniserregende ist, dass es solche Öfen nicht gibt ...

Eine einzelne heiße Heizung in einem 60-Liter-Ofen.

Die Heizung ist sehr klein, oder so. Dies ist das Gefühl, das man bekommt, wenn man das obige Bild betrachtet. Aber wir beschäftigen uns mit Berechnungen, nicht mit Philosophie, also lasst uns von Empfindungen zu Zahlen übergehen. Die Zahlen sagen Folgendes aus: 10 laufende Meter Draht mit einem Durchmesser von 1,5 mm haben eine Fläche S = L x d x pi = 1000 x 0,15 x 3,14 = 471 Quadratmeter. cm. Aus diesem Bereich (wo sonst?) werden 5,9 kW in das Ofenvolumen eingestrahlt, d.h. pro 1 qm cm Fläche beträgt die abgestrahlte Leistung 12,5 Watt. Wir lassen die Details weg und weisen darauf hin, dass die Heizung auf eine enorme Temperatur aufgeheizt werden muss, bevor die Temperatur im Ofen deutlich ansteigt.

Die Überhitzung des Heizgeräts wird durch den Wert der sogenannten Oberflächenbelastung bestimmt P, die wir oben berechnet haben. In der Praxis gibt es für jeden Heizungstyp Grenzwerte P, abhängig vom Heizmaterial, Durchmesser und Temperatur. In guter Näherung kann man für Draht aus der Haushaltslegierung X23Yu5T mit beliebigem Durchmesser (1,5–4 mm) einen Wert von 1,4–1,6 W/cm 2 für eine Temperatur von 1200–1250 °C verwenden.

Physikalisch kann eine Überhitzung mit dem Temperaturunterschied auf der Oberfläche des Drahtes und im Inneren des Drahtes verbunden sein. Die Wärmeabgabe erfolgt über das gesamte Volumen. Je höher die Oberflächenbelastung, desto größer sind die Temperaturunterschiede. Wenn die Oberflächentemperatur nahe der Betriebsgrenztemperatur liegt, kann sich die Kerntemperatur des Drahtes dem Schmelzpunkt nähern.

Wenn der Ofen für niedrige Temperaturen ausgelegt ist, kann die Oberflächenbelastung größer gewählt werden, zum Beispiel 2 - 2,5 W/cm 2 für 1000 o C. Hier können wir eine traurige Bemerkung machen: echtes Kanthal (das ist eine Originallegierung, an Analog dazu ist das russische Fechral X23Yu5T) erlaubt P bis zu 2,5 bei 1250 °C. Diese Art von Kanthal wird von der schwedischen Firma Kanthal hergestellt.

Kehren wir zu unserem 60-Liter-Röhrchen zurück und wählen aus der Tabelle einen dickeren Draht aus – zwei. Es ist klar, dass zu zweit 8,06 Ohm / 0,459 Ohm/m = 17,6 Meter benötigt werden und sie bereits 440 Gramm wiegen. Wir berechnen die Flächenlast: P= 6000 W / (1760 x 0,2 x 3,14) cm 2 = 5,43 W/cm 2. Viel. Für einen Draht mit einem Durchmesser von 2,5 mm ergibt sich eine Länge von 27,5 Metern P= 2,78. Für drei - 39 Meter, 2,2 Kilogramm und P= 1,66. Endlich.

Jetzt müssen wir 39 Meter des Dreiteilers aufwickeln (wenn es platzt, beginnen Sie erneut mit dem Aufwickeln). Sie können jedoch ZWEI parallel geschaltete Heizgeräte verwenden. Natürlich sollte der Widerstand nicht mehr jeweils 8,06 Ohm betragen, sondern das Doppelte. Für ein Double erhalten Sie also zwei Heizgeräte von 17,6 x 2 = 35,2 m mit jeweils 3 kW Leistung und die Flächenbelastung beträgt 3000 W / (3520 x 0,2 x 3,14) cm 2 = 1,36 W/cm2 . Und Gewicht - 1,7 kg. Wir haben ein halbes Kilo gespart. Wir haben insgesamt viele Windungen erhalten, die gleichmäßig über alle Wände des Ofens verteilt werden können.

Gut verteilte Heizelemente in einem 60-Liter-Ofen.

Ein Beispiel für die Berechnung eines 200-Liter-Herds.

Nachdem nun die Grundprinzipien bekannt sind, zeigen wir, wie diese bei der Berechnung eines echten 200-Liter-Ofens angewendet werden. Natürlich können alle Schritte der Berechnung formalisiert und in ein einfaches Programm geschrieben werden, das fast alles selbst erledigt.

Zeichnen wir unseren Ofen „in Entwicklung“. Wir scheinen es von oben zu betrachten, von der Mitte – von unten, von den Seiten der Wand. Wir berechnen die Flächen aller Wände, um dann die Wärmezufuhr im Verhältnis zur Fläche richtig gestalten zu können.

„Auspacken“ eines 200-Liter-Kochers.

Wir wissen bereits, dass bei einer Sternschaltung in jeder Phase ein Strom von 18,2 A fließen muss. Aus der obigen Tabelle zu den Grenzströmen folgt, dass Sie für einen Draht mit einem Durchmesser von 2,5 mm ein Heizelement verwenden können (maximaler Strom 20,7 A) und für einen 2,0-mm-Draht zwei parallel geschaltete Elemente verwenden müssen (da der Der maximale Strom beträgt nur 14,8 A), insgesamt befinden sich 3 x 2 = 6 im Ofen.

Mithilfe des Ohmschen Gesetzes berechnen wir den erforderlichen Widerstand der Heizungen. Für Draht mit einem Durchmesser von 2,5 mm R= 220 / 18,2 = 12,09 Ohm oder 12,09 / 0,294 = 41,1 Meter. Sie benötigen 3 dieser Heizelemente mit jeweils ca. 480 Umdrehungen, wenn sie auf einen 25-mm-Dorn gewickelt sind. Gesamtgewicht Der Draht wiegt (41,1 x 3) / 25 = 4,9 kg.

Bei einem 2,0-mm-Draht gibt es in jeder Phase zwei parallele Elemente, daher sollte der Widerstand jedes Elements doppelt so groß sein – 24,18 Ohm. Die Länge beträgt jeweils 24,18 / 0,459 = 52,7 Meter. Jedes Element hat 610 Windungen bei gleicher Wicklung. Gesamtgewicht aller 6 Heizelemente (52,7 x 6) / 40 = 7,9 kg.

Nichts hindert uns daran, eine Spirale in mehrere Teile zu teilen, die dann in Reihe geschaltet werden. Wofür? Erstens, um die Installation zu erleichtern. Zweitens: Wenn ein Viertel der Heizung ausfällt, muss nur dieses Viertel ersetzt werden. Ebenso stört Sie niemand, eine feste Spirale in den Ofen zu schieben. Dann braucht die Tür eine separate Spirale, und bei einem Durchmesser von 2,5 mm haben wir nur drei davon...

Wir haben eine Phase aus 2,5-mm-Draht installiert. Die Heizung war in 8 unabhängige kurze Spiralen unterteilt, die alle in Reihe geschaltet waren.

Wenn wir alle drei Phasen auf ähnliche Weise zusammenfassen (siehe Abbildung unten), wird Folgendes klar. Wir haben das Unten vergessen! Und es nimmt 13,5 % der Fläche ein. Darüber hinaus befinden sich die Spiralen in gefährlicher elektrischer Nähe zueinander. Besonders gefährlich ist die Nähe der Spiralen an der linken Wand, wo die Spannung zwischen ihnen 220 Volt beträgt (Phase - Null - Phase - Null...). Wenn sich aus irgendeinem Grund die benachbarten Spiralen der linken Wand berühren, kann ein großer Kurzschluss nicht vermieden werden. Wir empfehlen Ihnen, die Lage und Verbindung der Spiralen selbstständig zu optimieren.

Alle Phasen wurden installiert.

Für den Fall, dass wir uns für die Verwendung einer Zwei entscheiden, sehen Sie das Diagramm unten. Jedes 52,7 Meter lange Element ist in 4 aufeinanderfolgende Spiralen von 610 / 4 = 152 Windungen unterteilt (Wickelung auf einem 25-mm-Dorn).

Option für die Platzierung von Heizkörpern bei 2,0-mm-Draht.

Merkmale des Wickelns, der Installation und des Betriebs.

Der Draht ist praktisch, weil er zu einer Spirale gewickelt werden kann und die Spirale dann beliebig gedehnt werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass der Wickeldurchmesser größer als 6–8 Drahtdurchmesser sein sollte. Der optimale Abstand zwischen den Windungen beträgt 2–2,5 Drahtdurchmesser. Allerdings muss man sie Windung für Windung aufwickeln: Das Dehnen der Spirale ist sehr einfach, das Zusammendrücken ist viel schwieriger.

Dicker Draht kann beim Wickeln brechen. Besonders frustrierend ist es, wenn von 200 nur noch 5 Windungen zum Wickeln übrig sind. Ideal ist es, auf einer Drehmaschine mit einer sehr langsamen Drehgeschwindigkeit des Dorns zu wickeln. Die Legierung Kh23Yu5T wird vergütet und unvergütet hergestellt. Letzteres bricht besonders häufig. Wenn Sie also die Wahl haben, kaufen Sie unbedingt gehärteten Draht zum Wickeln.

Wie viele Umdrehungen sind nötig? Trotz der Einfachheit der Frage ist die Antwort nicht offensichtlich. Erstens ist der Durchmesser des Dorns und damit der Durchmesser einer Windung nicht genau bekannt. Zweitens ist mit Sicherheit bekannt, dass der Durchmesser des Drahtes über seine Länge leicht variiert, sodass auch der Widerstand der Spirale variiert. Drittens kann der spezifische Widerstand einer bestimmten Legierung von der Referenzlegierung abweichen. In der Praxis wickeln sie die Spirale 5-10 Umdrehungen mehr als berechnet auf und messen dann ihren Widerstand – mit einem SEHR GENAUEN Gerät, dem Sie vertrauen können, und nicht mit einer Seifenschale. Insbesondere ist darauf zu achten, dass das Gerät bei kurzgeschlossenen Sonden Null oder einen Wert in der Größenordnung von 0,02 Ohm anzeigt, der vom Messwert abgezogen werden muss. Bei der Widerstandsmessung wird die Spirale leicht gedehnt, um den Einfluss von Kurzschlüssen zwischen den Windungen auszuschließen. Die zusätzlichen Windungen werden abgebissen.

Am besten platzieren Sie die Spirale in einem Ofen auf einem Mullit-Silikat-Rohr (MSR). Für einen Wickeldurchmesser von 25 mm eignet sich ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 20 mm, für einen Wickeldurchmesser von 35 mm - 30 - 32 mm.

Gut ist es, wenn der Ofen auf fünf Seiten (vier Wände + darunter) gleichmäßig beheizt wird. Auf den Herd muss eine erhebliche Leistung konzentriert werden, beispielsweise 20–25 % der gesamten Auslegungsleistung des Ofens. Dadurch wird das Ansaugen kalter Luft von außen ausgeglichen.

Leider kann eine absolute Gleichmäßigkeit der Erwärmung immer noch nicht erreicht werden. Sie können ihm durch Lüftungssysteme mit UNTEN-Lufteinlass aus dem Ofen näher kommen.

Beim ersten Erhitzen oder sogar bei den ersten zwei oder drei Erhitzungen bilden sich Ablagerungen auf der Oberfläche des Drahtes. Wir müssen daran denken, es sowohl von den Heizgeräten (mit einer Bürste) als auch von der Oberfläche von Platten, Ziegeln usw. zu entfernen. Besonders gefährlich ist der Zunder, wenn die Spirale einfach auf den Ziegeln liegt: Eisenoxide mit Alumosilikaten bilden bei hohen Temperaturen (der Heizer ist einen Millimeter entfernt!) schmelzbare Verbindungen, wodurch der Heizer durchbrennen kann.

Du wirst brauchen

• Spirale, Messschieber, Lineal. Es ist notwendig, das Material der Spirale zu kennen, die Stromstärke I und die Spannung U, bei denen die Spirale betrieben wird, und aus welchem ​​Material sie besteht.

Anweisungen

Finden Sie heraus, welchen Widerstand R Ihre Spule haben sollte. Verwenden Sie dazu das Ohmsche Gesetz und setzen Sie den Wert des Stroms I im Stromkreis und die Spannung U an den Enden der Spirale in die Formel R=U/I ein.

Bestimmen Sie anhand des Nachschlagewerks den spezifischen elektrischen Widerstand ρ des Materials, aus dem die Spirale hergestellt werden soll. ρ muss in Ohm m ausgedrückt werden. Wenn der Wert von ρ im Nachschlagewerk in Ohm mm²/m angegeben ist, dann multiplizieren Sie ihn mit 0,000001. Beispiel: Kupferwiderstand ρ=0,0175 Ohm mm²/m, bei Umrechnung in SI ergibt sich ρ=0,0175 0,000001=0,0000000175 Ohm m.

Ermitteln Sie die Länge des Drahtes mit der Formel: Lₒ=R S/ρ.

Messen Sie mit einem Lineal eine beliebige Länge l an der Spirale (Beispiel: l=10cm=0,1m). Zählen Sie die Anzahl der Windungen n, die zu dieser Länge kommen. Bestimmen Sie die Spiralsteigung H=l/n oder messen Sie sie mit einem Messschieber.

Finden Sie heraus, wie viele Windungen N aus einem Draht der Länge Lₒ hergestellt werden können: N= Lₒ/(πD+H).

Ermitteln Sie die Länge der Spirale selbst mithilfe der Formel: L=Lₒ/N.

Ein Spiralschal wird auch Boa-Schal oder Wellenschal genannt. Hier kommt es nicht auf die Art des Garns, nicht auf das Strickmuster oder die Farbe des fertigen Produkts an, sondern auf die Ausführungstechnik und die Originalität des Modells. Der Spiralschal steht für Festlichkeit, Pracht und Feierlichkeit. Es sieht aus wie eine elegante Spitzenrüsche, eine exotische Boa und ein gewöhnlicher, aber sehr origineller Schal.

Wie man mit Stricknadeln einen Spiralschal strickt

Um einen Spiralschal zu stricken, schlagen Sie 24 Maschen an und stricken die 1. Reihe:
- 1 Randschlaufe;
- 11 Gesichtsbehandlungen;
- 12 linke Schlaufen.

Die Qualität und Farbe des Garns für dieses Spiralschal-Modell liegt in Ihrem Ermessen.

1. Reihe: Zuerst 1 Randmasche, dann 1 Umschlag, dann 1 Rechtsmasche, dann 1 Umschlag und 8 Maschen rechts. Stecken Sie eine Masche links auf die rechte Nadel und ziehen Sie den Faden zwischen den Nadeln nach vorne. Legen Sie die entfernte Masche wieder auf die linke Stricknadel und ziehen Sie den Faden zwischen den Stricknadeln zurück (in diesem Fall wird die Masche mit Faden umwickelt). Die Arbeit wenden und 12 Maschen links stricken.

2. Reihe: Zuerst 1 Randmasche stricken, dann 1 Umschlag, dann 3 Maschen rechts, 1 Umschlag und 6 Maschen rechts stricken. Stecken Sie eine Masche links auf die rechte Nadel und ziehen Sie den Faden zwischen den Nadeln nach vorne. Als nächstes legen Sie die Masche zurück auf die linke Nadel, ziehen den Faden zwischen den Nadeln zurück, wenden dann die Arbeit und stricken 12 Maschen links.

3. Reihe: 1 Randmasche rechts stricken, dann 2 Maschen rechts zusammenstricken, dann 1 Masche rechts stricken, dann 2 Maschen rechts zusammenstricken und 4 Maschen rechts zusammenstricken. Legen Sie eine Masche links auf die rechte Nadel, ziehen Sie den Faden zwischen den Nadeln nach vorne, legen Sie die Masche wieder auf die linke Nadel und ziehen Sie dann den Faden zwischen den Nadeln zurück. Danach die Arbeit wenden und 8 Maschen links stricken.

4. Reihe: 1 Randmasche rechts stricken, dann 3 Maschen rechts zusammenstricken, dann 4 Maschen rechts stricken, *die umwickelte Masche von unten herausnehmen und mit der nächsten Rechtsmasche rechts zusammenstricken, 1 Masche rechts* (wiederholen Sie * bis * 3 Mal). Die linken Maschen rechts stricken, ohne die Arbeit umzudrehen.

Stricken Sie auf diese Weise in Blöcken dieser 4 Reihen einen Spiralschal in der gewünschten Länge.

Fast alle Frauen stehen vor dem Thema Verhütung. Eine der zuverlässigen und bewährten Methoden ist das Intrauterinpessar, das auch heute noch gefragt ist.

Arten von Spiralen

Intrauterinpessare bestehen aus Kunststoff und sind in zwei Arten erhältlich: kupferhaltige (silberhaltige) und hormonhaltige Produkte. Ihre Größe beträgt 3 x 4 cm. Die Wahl der Verhütungsmethode und des Geräts selbst erfolgt bei einem Termin beim Gynäkologen. Sie sollten dies nicht selbst tun. Das Intrauterinpessar wird während der Menstruation von einem Gynäkologen installiert. Es ist klein und ähnelt in seiner Form dem Buchstaben T.

Aus Kupferdraht wird eine Kupferspirale hergestellt. Seine Besonderheit ist die Fähigkeit, so auf die Gebärmutter einzuwirken, dass sich die Eizelle nicht daran festsetzen kann. Dies wird durch zwei Kupferantennen ermöglicht.

Die Hormonspirale verfügt über einen Behälter, der Gestagen enthält. Dieses Hormon verhindert den Beginn des Eisprungs. Wenn ein hormonelles Intrauterinpessar verwendet wird, können Spermien eine Eizelle nicht befruchten. Wie Frauen bemerken, wird die Menstruation bei Verwendung einer solchen Spirale spärlicher und weniger schmerzhaft. Dies ist jedoch nicht schädlich, da es mit der Wirkung von Hormonen im Inneren der Spirale zusammenhängt. Gynäkologen empfehlen Frauen, die unter schmerzhaften Perioden leiden, die Installation einer Hormonspirale.

Spiralauswahl

Gynäkologische Intrauterinpessare gibt es in verschiedenen Marken, sowohl inländische als auch ausländische. Darüber hinaus können ihre Kosten zwischen 250 und mehreren Tausend Rubel variieren. Dies wird von vielen Faktoren beeinflusst.

Die Juno-Bio-Spirale ist bei russischen Frauen sehr beliebt. Es besticht vor allem durch seine geringen Kosten. Allerdings birgt die geringe Effizienz dieser Spirale ein hohes Schwangerschaftsrisiko.
Das Intrauterinpessar Mirena hat sich gut bewährt, ist aber eines der teuersten seiner Serie. Gleichzeitig gilt die Verwendung eines Intrauterinpessars als die günstigste und zugänglichste Form der Empfängnisverhütung.

Hierbei handelt es sich um eine Hormonspirale. Die Hersteller versprechen, dass sich die Mirena-Spirale weniger leicht in der Gebärmutter bewegt oder herausfällt. Dies führt nämlich zu einer Schwangerschaft, daher wird den Patientinnen empfohlen, regelmäßig zu überprüfen, ob an der richtigen Stelle ein intrauterines Kontrazeptivum vorhanden ist.

Die Standardspannung im elektrischen Haushaltsnetz beträgt U=220V. Die Stromstärke wird durch Sicherungen im Schaltschrank begrenzt und beträgt üblicherweise I = 16A.

Quellen:

• Tabellen physikalischer Größen, I.K. Kikoin, 1976
• Spirallängenformel

Ein elektrischer Lötkolben ist ein Handgerät zum Befestigen von Teilen unter Verwendung von Weichloten, indem das Lot in einen flüssigen Zustand erhitzt und der Spalt zwischen den zu lötenden Teilen damit gefüllt wird.

Elektrische Lötkolben werden aus gutem Grund für Netzspannungen von 12, 24, 36, 42 und 220 V hergestellt. Das Wichtigste ist die Sicherheit der Menschen, das Zweite ist die Netzspannung vor Ort Lötarbeiten. In der Produktion, in der alle Geräte geerdet sind und eine hohe Luftfeuchtigkeit herrscht, dürfen Lötkolben mit einer Spannung von nicht mehr als 36 V verwendet werden, und das Gehäuse des Lötkolbens muss geerdet sein. Das Bordnetz eines Motorrads hat eine Gleichspannung von 6 V, eines Pkw - 12 V, eines Lkw - 24 V. In der Luftfahrt wird ein Netz mit einer Frequenz von 400 Hz und einer Spannung von 27 V verwendet. Dort Es gibt auch konstruktive Einschränkungen, zum Beispiel ist es schwierig, einen 12-W-Lötkolben mit einer Versorgungsspannung von 220 V herzustellen, da die Spirale aus einem sehr dünnen Draht gewickelt werden muss und daher viele Schichten gewickelt werden, der Lötkolben wird erweisen sich als groß, nicht geeignet für kleine Arbeiten. Da die Lötkolbenwicklung aus Nichromdraht gewickelt ist, kann sie sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichspannung betrieben werden. Wichtig ist, dass die Versorgungsspannung mit der Spannung übereinstimmt, für die der Lötkolben ausgelegt ist.

Elektrische Lötkolben gibt es in den Leistungsstufen 12, 20, 40, 60, 100 W und mehr. Und das ist auch kein Zufall. Damit sich das Lot beim Löten gut auf den Oberflächen der zu lötenden Teile verteilen kann, müssen diese auf eine Temperatur erhitzt werden, die etwas über dem Schmelzpunkt des Lots liegt. Beim Kontakt mit einem Teil wird Wärme von der Spitze auf das Teil übertragen und die Temperatur der Spitze sinkt. Wenn der Durchmesser der Lötkolbenspitze nicht ausreicht oder die Leistung des Heizelements gering ist, kann sich die Spitze aufgrund der Wärmeabgabe nicht auf die eingestellte Temperatur erwärmen und ein Löten ist nicht möglich. Das Ergebnis wird im besten Fall eine lockere und nicht feste Verlötung sein. Mit einem leistungsstärkeren Lötkolben können kleine Teile gelötet werden, allerdings entsteht das Problem der Unzugänglichkeit der Lötstelle. Wie man zum Beispiel einlötet Leiterplatte eine Mikroschaltung mit einem Beinabstand von 1,25 mm mit einer Lötkolbenspitze von 5 mm? Es gibt zwar einen Ausweg: Um einen solchen Stachel werden mehrere Windungen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1 mm gewickelt und das Ende dieses Drahtes verlötet. Doch die Sperrigkeit des Lötkolbens macht die Arbeit praktisch unmöglich. Es gibt noch eine weitere Einschränkung. Bei hoher Leistung heizt der Lötkolben das Element schnell auf, und viele Funkkomponenten erlauben keine Erwärmung über 70 °C und daher gültige Zeit Ihr Löten dauert nicht länger als 3 Sekunden. Dies sind Dioden, Transistoren, Mikroschaltungen.

Lötkolbengerät

Der Lötkolben ist ein roter Kupferstab, der durch eine Nichromspirale auf die Schmelztemperatur des Lotes erhitzt wird. Der Lötkolben besteht aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit aus Kupfer. Schließlich muss beim Löten die Wärme von der Lötkolbenspitze schnell auf das Heizelement übertragen werden. Das Ende des Stabes ist keilförmig, ist der Arbeitsteil des Lötkolbens und wird Spitze genannt. Der Stab wird in ein mit Glimmer oder Glasfaser umwickeltes Stahlrohr eingeführt. Um den Glimmer ist ein Nichromdraht gewickelt, der als Heizelement dient.

Über das Nichrom wird eine Schicht aus Glimmer oder Asbest gewickelt, die dazu dient, den Wärmeverlust zu reduzieren und die Nichromspirale elektrisch vom Metallkörper des Lötkolbens zu isolieren.

Die Enden der Nichromspirale werden mit einem Stecker am Ende an die Kupferleiter eines Stromkabels angeschlossen. Um die Zuverlässigkeit dieser Verbindung zu gewährleisten, werden die Enden der Nichromspirale gebogen und in zwei Hälften gefaltet, wodurch die Erwärmung an der Verbindungsstelle reduziert wird Kupferkabel. Darüber hinaus wird die Verbindung mit einer Metallplatte gecrimpt; am besten besteht die Crimpung aus einer Aluminiumplatte, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und die Wärme effektiver aus der Verbindung abführt. Zur elektrischen Isolierung werden an der Verbindungsstelle Rohre aus hitzebeständigem Isoliermaterial, Glasfaser oder Glimmer angebracht.

Der Kupferstab und die Nichromspirale sind wie auf dem Foto mit einem Metallgehäuse bestehend aus zwei Hälften oder einem Vollrohr verschlossen. Der Körper des Lötkolbens wird mit Kappenringen am Rohr befestigt. Um die Hand einer Person vor Verbrennungen zu schützen, wird am Rohr ein Griff aus einem schlecht wärmeleitenden Material, Holz oder hitzebeständigem Kunststoff, befestigt.

Wenn Sie den Lötkolbenstecker in eine Steckdose stecken, fließt elektrischer Strom zum Nichrom-Heizelement, das sich erwärmt und Wärme an den Kupferstab überträgt. Der Lötkolben ist zum Löten bereit.

Low-Power-Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren, Mikroschaltungen und dünne Drähte werden mit einem 12-W-Lötkolben gelötet. Lötkolben 40 und 60 W werden zum Löten leistungsstarker und großer Funkkomponenten, dicker Drähte usw. verwendet kleine Teile. Um große Teile, beispielsweise Wärmetauscher eines Geysirs, zu löten, benötigen Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von einhundert oder mehr Watt.

Wie Sie in der Zeichnung sehen können, ist der Stromkreis des Lötkolbens sehr einfach und besteht nur aus drei Elementen: einem Stecker, einem flexiblen Stromkabel und einer Nichrom-Spirale.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, verfügt der Lötkolben nicht über die Möglichkeit, die Heiztemperatur der Spitze einzustellen. Und selbst wenn die Leistung des Lötkolbens richtig gewählt ist, ist es keine Tatsache, dass die Temperatur der Spitze zum Löten benötigt wird, da die Länge der Spitze durch das ständige Nachfüllen mit der Zeit abnimmt; auch Lote haben unterschiedliche Schmelztemperaturen. Um die optimale Temperatur der Lötkolbenspitze aufrechtzuerhalten, ist es daher erforderlich, diese über Thyristor-Leistungsregler mit manueller Einstellung und anzuschließen automatische Wartung die eingestellte Temperatur der Lötkolbenspitze.

Berechnung und Reparatur der Heizwicklung eines Lötkolbens

Wenn Sie Ihren elektrischen Lötkolben oder ein anderes Heizgerät reparieren oder selbst herstellen, müssen Sie eine Heizwicklung aus Nichromdraht aufwickeln. Die Ausgangsdaten für die Berechnung und Auswahl des Drahtes sind der Wicklungswiderstand eines Lötkolbens oder Heizgeräts, der anhand seiner Leistung und Versorgungsspannung ermittelt wird. Den Wicklungswiderstand eines Lötkolbens oder Heizgeräts können Sie anhand der Tabelle berechnen.