Bobina de aquecimento 220 volts. Cálculo da espiral de nicromo

Ao enrolar uma espiral de nicromo para elementos de aquecimento, a operação geralmente é realizada por tentativa e erro e, em seguida, a tensão é aplicada à espiral e ao aquecimento fio de nicromo, os threads selecionam o número necessário de voltas.

Normalmente, esse procedimento leva muito tempo e o nicrômio perde suas características com múltiplas dobras, o que leva à rápida queima em locais de deformação. Na pior das hipóteses, o nicromo comercial se transforma em sucata de nicromo.

Com sua ajuda, você pode determinar com precisão o comprimento do enrolamento, curva a curva. Dependendo do Ø do fio de nicromo e do Ø da haste na qual a espiral de nicromo é enrolada. Não é difícil recalcular o comprimento de uma espiral de nicromo para uma voltagem diferente usando uma proporção matemática simples.

O comprimento da espiral de nicromo dependendo do diâmetro do nicromo e do diâmetro da haste

Ø nicromo 0,2 mm		Ø nicromo 0,3 mm		nicromo 0,4 mm		Ø nicromo 0,5 mm		Ø nicromo 0,6 mm		Ø nicromo 0,7 mm
Haste Ø, mm	comprimento espiral, cm	Ø haste, mm	comprimento espiral, cm	Ø haste, mm	comprimento espiral, cm	Ø haste, mm	comprimento espiral, cm	Ø haste, mm	comprimento espiral, cm	Ø haste, mm	comprimento espiral, 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

Por exemplo, é necessário determinar o comprimento de uma espiral de nicromo para uma tensão de 380 V a partir de um fio de Ø 0,3 mm, uma haste de enrolamento de Ø 4 mm. A tabela mostra que o comprimento dessa espiral na tensão de 220 V será igual a 22 cm.

220V - 22cm

380 V - X cm

Então:

X = 380 22/220 = 38 centímetros

Depois de enrolada a espiral de nicromo, conecte-a, sem cortá-la, a uma fonte de tensão e certifique-se de que o enrolamento está correto. Para espirais fechadas, o comprimento do enrolamento é aumentado em 1/3 do valor indicado na tabela.

Cálculo de elementos de aquecimento elétrico feitos de fio de nicromo

O comprimento do fio de nicromo para fazer a espiral é determinado com base na potência necessária.

Exemplo: Determine o comprimento do fio de nicromo para elemento de aquecimento capacidade de telhas P= 600 W em Você rede=220 V.

Solução:

1) Eu = P/U= 600/220 = 2,72A

2) R = você/eu= 220/2,72 = 81 Ohm

3) Com base nesses dados (ver tabela 1), selecionamos d=0,45; S=0,159

então o comprimento do nicromo

eu =SR/ρ= 0,159·81 /1,1 = 11,6m

Onde eu- comprimento do fio (m)

S- seção transversal do fio (mm 2)

R- resistência do fio (Ohm)

ρ - resistividade (para nicromo ρ=1,0÷1,2 Ohm mm 2 /m)

Corrente permitida (l), A
Ø nicromo a 700 °C , mm	0,17		0,45	0,55	0,65 Comprar uma espiral de nicromo da PARTAL é conveniente e lucrativo - pedido online Entrega de pedidos em toda a Rússia, Cazaquistão e Bielo-Rússia

Durante reparos ou autoprodução Um ferro de solda elétrico ou qualquer outro dispositivo de aquecimento requer o enrolamento de um enrolamento de aquecimento feito de fio de nicromo. Os dados iniciais para cálculo e seleção do fio são a resistência do enrolamento de um ferro de solda ou dispositivo de aquecimento, que é determinada com base em sua potência e tensão de alimentação. Você pode calcular qual deve ser a resistência do enrolamento de um ferro de solda ou dispositivo de aquecimento usando a tabela.

Conhecendo a tensão de alimentação e medindo resistência qualquer aparelho elétrico de aquecimento, por exemplo, um ferro de soldar, ou ferro elétrico, você pode descobrir a energia consumida por este eletrodoméstico b. Por exemplo, a resistência de uma chaleira elétrica de 1,5 kW será de 32,2 Ohms.

Tabela para determinar a resistência de uma espiral de nicromo dependendo da potência e tensão de alimentação aparelhos elétricos, Ohm
Consumo de energia ferro de soldar, W	Tensão de alimentação do ferro de solda, V
12	24	36	127	220
12	12	48,0	108	1344	4033
24	6,0	24,0	54	672	2016
36	4,0	16,0	36	448	1344
42	3,4	13,7	31	384	1152
60	2,4	9,6	22	269	806
75	1.9	7.7	17	215	645
100	1,4	5,7	13	161	484
150	0,96	3,84	8,6	107	332
200	0,72	2,88	6,5	80,6	242
300	0,48	1,92	4,3	53,8	161
400	0,36	1,44	3,2	40,3	121
500	0,29	1,15	2,6	32,3	96,8
700	0,21	0,83	1,85	23,0	69,1
900	0,16	0,64	1,44	17,9	53,8
1000	0,14	0,57	1,30	16,1	48,4
1500	0,10	0,38	0,86	10,8	32,3
2000	0,07	0,29	0,65	8,06	24,2
2500	0,06	0,23	0,52	6,45	19,4
3000	0,05	0,19	0,43	5,38	16,1

Vejamos um exemplo de como usar a tabela. Digamos que você precise rebobinar um ferro de solda de 60 W projetado para uma tensão de alimentação de 220 V. Na coluna mais à esquerda da tabela, selecione 60 W. Na linha horizontal superior, selecione 220 V. Como resultado do cálculo, verifica-se que a resistência do enrolamento do ferro de solda, independente do material do enrolamento, deve ser igual a 806 Ohms.

Se fosse necessário fazer um ferro de soldar a partir de um ferro de soldar de 60 W, projetado para uma tensão de 220 V, para alimentação de uma rede de 36 V, então a resistência do novo enrolamento já deveria ser igual a 22 Ohms. Você pode calcular de forma independente a resistência do enrolamento de qualquer dispositivo de aquecimento elétrico usando uma calculadora online.

Depois de determinar o valor de resistência necessário do enrolamento do ferro de solda, o diâmetro apropriado do fio de nicromo é selecionado na tabela abaixo, com base nas dimensões geométricas do enrolamento. O fio de nicromo é uma liga de cromo-níquel que pode suportar temperaturas de aquecimento de até 1000˚C e é marcado como X20N80. Isso significa que a liga contém 20% de cromo e 80% de níquel.

Para enrolar uma espiral de ferro de solda com resistência de 806 Ohms do exemplo acima, você precisará de 5,75 metros de fio de nicromo com diâmetro de 0,1 mm (é necessário dividir 806 por 140), ou 25,4 m de fio com diâmetro de 0,2 mm e assim por diante.

Ao enrolar uma espiral de ferro de soldar, as voltas são colocadas próximas umas das outras. Quando aquecida em brasa, a superfície do fio de nicromo oxida e forma uma superfície isolante. Se todo o comprimento do fio não couber na manga em uma camada, a camada enrolada é coberta com mica e uma segunda é enrolada.

Para isolamento elétrico e térmico de enrolamentos de elementos de aquecimento os melhores materiaisé mica, tecido de fibra de vidro e amianto. O amianto tem propriedade interessante, pode ser embebido em água e fica macio, permite dar-lhe qualquer forma e depois de seco tem suficiente resistência mecânica. Ao isolar o enrolamento de um ferro de soldar com amianto úmido, é necessário levar em consideração que o amianto úmido conduz bem a corrente elétrica e só será possível ligar o ferro de soldar à rede elétrica depois que o amianto estiver completamente seco.

Na prática faz-tudo em casaé necessário reparar ou construir dispositivos de aquecimento. Podem ser vários fornos, aquecedores, ferros de soldar e cortadores. Na maioria das vezes, espirais ou fio de nicromo são usados ​​​​para isso. A principal tarefa é determinar o comprimento e a seção transversal do material. Neste artigo falaremos sobre como calcular o comprimento de um fio ou espiral de nicromo com base na potência, resistência e temperatura.

Informações básicas e marcas de nicromo

Nicromo é uma liga de níquel e cromo com adições de manganês, silício, ferro e alumínio. Os parâmetros deste material dependem da proporção específica de substâncias na liga, mas em média ficam dentro dos limites:

• específico resistência elétrica- 1,05-1,4 Ohm*mm 2 /m (dependendo do tipo de liga);
• coeficiente de resistência de temperatura - (0,1-0,25)·10 −3 K −1;
• temperatura de operação - 1100°C;
• ponto de fusão - 1400°C;

Nas tabelas, a resistividade é frequentemente dada em µOhm*m (ou 10 -6 Ohm*m) - os valores numéricos são os mesmos, a diferença está na dimensão.

Atualmente, existem duas marcas mais comuns de fio de nicromo:

• Х20Н80. É composto por 74% de níquel e 23% de cromo, além de 1% de ferro, silício e manganês. Os condutores desta marca podem ser utilizados em temperaturas de até 1250 ᵒ C, o ponto de fusão é 1400 ᵒ C. Também se caracteriza pelo aumento da resistência elétrica. A liga é utilizada para a fabricação de elementos de dispositivos de aquecimento. Resistência específica – 1,03-1,18 µOhm·m;
• X15Н60. Composição: 60% níquel, 25% ferro, 15% cromo. Temperatura operacional não mais que 1150 ᵒ C. Ponto de fusão – 1390 ᵒ C. Contém mais ferro, o que aumenta as propriedades magnéticas da liga e aumenta sua resistência anticorrosiva.

Você aprenderá mais sobre os graus e propriedades dessas ligas em GOST 10994-74, GOST 8803-89, GOST 12766.1-90 e outros.

Como já mencionado, o fio de nicromo é usado em todos os lugares onde são necessários elementos de aquecimento. A alta resistividade e o ponto de fusão possibilitam o uso do nicrômio como base para diversos elementos de aquecimento, desde uma chaleira ou secador de cabelo até uma mufla.

Métodos de cálculo

Por resistência

Vamos descobrir como calcular o comprimento do fio de nicromo com base na potência e na resistência. O cálculo começa com a determinação da potência necessária. Vamos imaginar que precisamos de um fio de nicromo para um pequeno ferro de soldar com potência de 10 W, que funcionará com uma fonte de alimentação de 12V. Para isso temos fio com diâmetro de 0,12 mm.

O cálculo mais simples do comprimento do nicromo por potência, sem levar em conta o aquecimento, é realizado da seguinte forma:

Vamos determinar a força atual:

I=P/U=10/12=0,83 A

Calculamos a resistência do fio de nicromo de acordo com:

R=U/I=12/0,83=14,5 Ohm

O comprimento do fio é:

eu=SR/ ρ ,

onde S é a área da seção transversal, ρ – resistividade.

Ou usando esta fórmula:

eu= (Rπd2)/4 ρ

G=(14,5*3,14*0,12^2)/4*1,1=0,149m=14,9cm

O mesmo pode ser obtido na tabela GOST 12766.1-90. 8, onde está indicado o valor de 95,6 Ohm/m, se você recalcular obtém quase a mesma coisa:

L=R necessário/Mesa R =14,4/95,6=0,151m=15,1cm

Para um aquecedor de 10 watts alimentado por 12 V, você precisa de 15,1 cm.

Se você precisar calcular o número de voltas de uma espiral para fazê-la com um fio de nicromo desse comprimento, use as seguintes fórmulas:

Comprimento de uma volta:

Número de voltas:

N=L/(π(D+d/2)),

onde L e d são o comprimento e o diâmetro do fio, D é o diâmetro da haste na qual a espiral será enrolada.

Digamos que enrolamos fio de nicromo em uma haste com diâmetro de 3 mm, depois fazemos cálculos em milímetros:

N=151/(3,14(3+0,12/2))=15,71 voltas

Mas, ao mesmo tempo, é necessário levar em consideração se o nicrômio de tal seção transversal é capaz de suportar essa corrente. Tabelas detalhadas para determinar a corrente máxima permitida a uma determinada temperatura para seções específicas são fornecidas abaixo. Em palavras simples– você determina até quantos graus o fio deve aquecer e seleciona sua seção transversal para a corrente calculada.

Observe também que se o aquecedor estiver dentro de um líquido, a corrente pode ser aumentada em 1,2-1,5 vezes e, se estiver em um espaço confinado, vice-versa - reduzida.

Por temperatura

O problema com o cálculo acima é que calculamos a resistência da espiral fria pelo diâmetro do fio de nicromo e seu comprimento. Mas depende da temperatura, e também é preciso levar em consideração em que condições será possível alcançá-la. Embora tal cálculo ainda seja aplicável para cortar espuma de plástico ou para um aquecedor, será muito áspero para uma mufla.

Vamos dar um exemplo de cálculo de nicrômio para um forno.

Primeiro determine seu volume, digamos 50 litros, depois determine a potência, para isso existe uma regra:

• até 50 litros – 100 W/l;
• 100-500 litros – 50-70 W/l.

Então, no nosso caso:

I = 5000/220 = 22,7 Ampéres

R = 220/22,7 = 9,7 Ohm

Para 380V ao conectar as espirais com uma estrela, o cálculo será o seguinte.

Dividimos a potência em 3 fases:

Pf=5/3=1,66 kW por fase

Quando conectado por uma estrela, 220V são aplicados em cada ramal (a tensão de fase pode variar dependendo da sua instalação elétrica), então a corrente:

I = 1660/220 = 7,54 A

Resistência:

R = 220/7,54 = 29,1 Ohm

Para uma conexão triangular, calculamos usando uma tensão de linha de 380V:

I = 1660/380 = 4,36 A

R = 380/4,36 = 87,1 Ohm

Para determinar o diâmetro, é levada em consideração a potência superficial específica do aquecedor. Vamos calcular o comprimento, tirar a resistividade da tabela. 8. GOST 12766.1-90, mas primeiro determinaremos o diâmetro.

Para calcular a potência superficial específica do forno, use a fórmula.

Bef (depende da superfície receptora de calor) e a (coeficiente de eficiência de radiação) – são selecionados de acordo com as tabelas a seguir.

Então, para aquecer o forno a 1000 graus, vamos considerar a temperatura da bobina em 1100 graus, então de acordo com a tabela de seleção para B eff selecionamos um valor de 4,3 W/cm 2, e de acordo com a tabela de seleção para coeficiente a - 0,2.

V adicional = V eff *a = 4,3 * 0,2 = 0,86 W/cm 2 = 0,86 * 10^4 W/m 2

O diâmetro é determinado pela fórmula:

рт – resistência específica do material do aquecedor em um determinado t, determinada de acordo com GOST 12766.1, tabela 9 (mostrada abaixo).

Para nicromo Х80Н20 – 1,025

р t = р 20 * р 1000 = 1,13*10^6*1,025=1,15*10^6 Ohm/mm

Em seguida, conecte-se a uma rede trifásica de acordo com o esquema “Estrela”:

O comprimento é calculado usando a fórmula:

Vamos verificar os valores:

L=R/(p*k)=29,1/(0,82*1,033)=34m

Os valores diferem devido a alta temperatura espirais, a verificação não leva em consideração vários fatores. Portanto, vamos considerar o comprimento de 1 espiral como 42 m, então para três espirais você precisa de 126 metros de nicromo de 1,3 mm.

Conclusão

• condições ambientais;
• localização dos elementos de aquecimento;
• temperatura das bobinas;
• a temperatura à qual a superfície deve aquecer e outros fatores.

Mesmo o cálculo acima, apesar de sua complexidade, não pode ser considerado suficientemente preciso. Porque o cálculo dos elementos de aquecimento é pura termodinâmica e podem ser citados uma série de outros fatores que afetam seus resultados, por exemplo, o isolamento térmico do forno e assim por diante.

Na prática, após os cálculos estimados, são adicionadas ou retiradas espirais dependendo do resultado obtido, ou são utilizados sensores e dispositivos de temperatura para regulá-lo.

Materiais

O enrolamento de uma espiral de nicromo para aquecimento adicional é realizado principalmente por tentativa e erro. Após o enrolamento, a tensão é aplicada ao elemento de aquecimento e o número necessário de voltas é determinado pela forma como o fio é aquecido.

Este processo pode demorar muito. Vale lembrar que o nicromo pode perder quando grandes quantidades distorce suas características. O fio queimará rapidamente em áreas de deformação. Em última análise, pode acontecer que bom material transformar em sucata.

Para calcular corretamente uma espiral de nicromo, geralmente são utilizadas tabelas especiais, onde a resistividade do fio de nicromo = (Ohm mm2 / m). Porém, essas tabelas exibem dados para uma tensão de 220V. Para operar o elemento de aquecimento em ambiente industrial, você mesmo deverá realizar o cálculo, substituindo os dados disponíveis.

Usando dados tabulares, você pode determinar com precisão o comprimento do enrolamento e a distância entre as voltas. Dependendo do diâmetro do fio e do diâmetro da haste do enrolamento de nicromo, não será difícil recalcular o comprimento da espiral para operação em uma tensão diferente. Aqui você precisa usar uma proporção matemática simples.

Por exemplo, se você precisar calcular o comprimento da espiral para uma tensão de 380 V usando um fio com diâmetro de Ø 0,6 mm e uma haste de enrolamento de Ø 6 mm. Na tabela você pode ver que o comprimento da espiral na tensão de 220 V deve ser de 30 cm. A seguir calculamos usando a seguinte relação:

220V – 30cm
380 V – Xcm

Com base nestes dados:

X = 380 30/220 = 52 centímetros

Depois que a espiral já estiver enrolada, ela deve ser conectada ao transportador de energia e certificar-se de que o enrolamento está correto. Neste caso, o fio enrolado não é cortado. Para uma espiral em aquecedor fechado, o comprimento do enrolamento deve ser 1/3 maior que os valores dados na tabela.

Cálculo de um elemento de aquecimento feito de fio de nicromo

O comprimento do fio é determinado com base na potência necessária.

A título de exemplo, realizaremos os seguintes cálculos com base nos indicadores disponíveis.

Em alguma casa dispositivos de aquecimento O fio de nicromo ainda é usado. Possui alta resistência ao calor, característica de uma liga de níquel e cromo. Este material possui boa ductilidade, alta resistividade elétrica e baixo coeficiente de resistência à temperatura. Portanto, ao calcular o fio de nicromo para um aquecedor, esses parâmetros devem ser levados em consideração. Caso contrário, os resultados do cálculo serão imprecisos e não darão o resultado desejado.

Usando uma calculadora online em cálculos

Cálculos rápidos podem ser feitos usando uma calculadora online. Com sua ajuda, você pode calcular e definir aproximadamente o comprimento necessário do fio de nicromo. Via de regra, consideramos as marcas mais utilizadas em aparelhos de aquecimento - X20N80, X20N80-N, X15N60.

Para realizar cálculos, são necessários dados iniciais obrigatórios. Em primeiro lugar, esta é a quantidade de potência do aquecedor que se pretende obter, o diâmetro do fio de nicromo e o valor da tensão de alimentação.

Os cálculos são realizados da seguinte forma. Em primeiro lugar, é necessário instalá-lo de acordo com os parâmetros especificados, conforme a fórmula: I = P/U. Depois disso, é calculada a resistência de todo o elemento de aquecimento. Em seguida, você precisará de resistividade elétrica para uma marca específica de fio de nicromo. Este valor será necessário para estabelecer o máximo comprimento ideal elemento de aquecimento usando uma fórmula diferente: l = SR/ρ. A escolha certa comprimento trará a resistência do aquecedor R ao valor desejado.

Após realizar os cálculos, recomenda-se verificar os dados obtidos por meio da tabela e certificar-se de que a corrente calculada corresponde ao valor permitido. Se a corrente calculada exceder os limites permitidos, os cálculos devem ser repetidos aumentando o diâmetro do fio de nicromo ou reduzindo a potência do próprio elemento de aquecimento. É necessário levar em consideração o fato de que todos os parâmetros indicados nas tabelas são calculados para aquecedores localizados na posição horizontal e operando em ambiente aéreo.

Se você planeja usar uma espiral de nicromo colocada em um líquido, o valor da corrente permitida deve ser multiplicado por um fator de 1,1-1,5. Com um arranjo em espiral fechada, pelo contrário, é necessário reduzi-lo em 1,2-1,5 vezes.