קטגוריות: מאמרים מוצגים » חשמלאים מתחילים
מספר צפיות: 206,509
הערות לכתבה: 6
גופי חימום חשמליים, גופי חימום, סוגים, עיצובים, חיבור ובדיקות
גופי חימום חשמליים משמשים בציוד ביתי ותעשייתי. השימוש בתנורי חימום שונים ידוע לכולם. מדובר בתנורים חשמליים, תנורים ותנורים, מכונות קפה חשמליות, קומקומים חשמליים ומכשירי חימום בעיצובים שונים.
מחממי מים חשמליים, המכונים בדרך כלל דוודים, מכילים גם גופי חימום. הבסיס של גופי חימום רבים הוא חוט בעל התנגדות חשמלית גבוהה. ולרוב החוט הזה עשוי מנוכרום.
ספירלה פתוחה של ניכרום
גוף החימום העתיק ביותר הוא אולי הספירלה הרגילה של ניכרום. פעם השתמשו בתנורים חשמליים תוצרת בית, דודי מים ומחממי עיזים. ההישג יד על חוט ניכרום שיכול "לתפוס" בייצור, לייצר ספירלה של הכוח הנדרש לא הציג שום בעיה.
קצה החוט באורך הנדרש מוחדר לחתך הכננת, החוט עצמו מועבר בין שני אבני עץ. יש להדק את הסגן כך שהמבנה כולו מוחזק כמתואר בתמונה. כוח ההידוק חייב להיות כזה שהחוט עובר במוטות במאמץ מסוים. אם כוח ההידוק גדול, החוט פשוט ישבר.
איור 1. מתפתל ספירלה של ניקום
על ידי סיבוב הצווארון, החוט נמשך דרך מוטות העץ, ובזהירות, פונה לסיבוב, מונח על מוט מתכת. בארסנל החשמלאים הייתה מערכת שלמה של ברגים בקטרים שונים בין 1.5 ל -10 מ"מ, מה שאיפשר רוח ספירלות לכל אירוע.
היה ידוע מה קוטר החוט ומה אורך הנדרש לסיבוב הספירלה של הכוח הנדרש. את מספרי הקסם הללו ניתן למצוא עדיין באינטרנט. איור 2 מציג טבלה המציגה נתונים על ספירלות בעלות יכולות שונות במתח אספקה של 220 וולט.
איור 2. חישוב הספירלה החשמלית של גוף החימום (לחץ על התמונה להגדלה)
הכל פשוט וברור כאן. בהתחשב בעוצמה הנדרשת ובקוטר החוט הניכרום הזמין בהישג יד, נותר רק לחתוך חתיכה באורך הרצוי ולרוח אותה אל קצה בקוטר המקביל. במקביל, הטבלה מציגה את אורך הספירלה המתקבלת. ומה אם יש חוט בקוטר שלא צוין בטבלה? במקרה זה, הספירלה תצטרך פשוט לחשב.
כיצד לחשב ספירלה של ניכרום
במידת הצורך, חישוב הספירלה הוא די פשוט. כדוגמא, חישוב ספירלה העשויה מחוט ניכרום בקוטר 0.45 מ"מ (אין קוטר כזה בטבלה) עם הספק של 600 וולט למתח של 220 וולט. כל החישובים מבוצעים על פי החוק של אוהם.
כיצד להמיר אמפר לוואט ולהיפך, וואט לאמפר:
כמה אמפר נמצאים באמפר, איך ממירים אמפר לוואט וקילוואט
ראשית, עליך לחשב את הזרם הנצרך על ידי הספירלה.
I = P / U = 600/220 = 2.72 א
לשם כך, זה מספיק כדי לחלק את הכוח שנקבע על ידי מתח ולקבל את כמות הזרם העוברת בספירלה. הספק בוואט, מתח בוולט, מביא לאמפר. הכל על פי מערכת SI.
באמצעות הזרם הידוע כעת, די פשוט לחשב את ההתנגדות הנדרשת של הספירלה: R = U / I = 220 / 2.72 = 81 Ohms
הנוסחה לחישוב ההתנגדות של מוליך היא R = ρ * L / S,
כאשר ρ הוא ההתנגדות הספציפית של המוליך (עבור nichrome 1.0 ÷ 1.2 אוהם • mm2 / m), L הוא אורך המוליך במטר, S הוא חתך הרוחב של המוליך במילימטרים רבועים. עבור מוליך בקוטר 0.45 מ"מ, חתך הרוחב הוא 0.159 מ"מ.
מכאן L = S * R / ρ = 0.159 * 81 / 1.1 = 1170 מ"מ, או 11.7 מ '.
באופן כללי, החישוב אינו כה מסובך.אכן, ייצור ספירלה אינו כה קשה, וזה, ללא ספק, היתרון בספירלות רגילות של ניכרום. אך היתרון הזה נחסם על ידי חסרונות רבים הטמונים בספירלות פתוחות.
ראשית כל, מדובר בטמפרטורת חימום גבוהה למדי - 700 ... 800˚C. לספירלה המחוממת יש זוהר אדום קלוש, במגע בטעות זה עלול לגרום לכוויה. בנוסף, הלם חשמלי אפשרי. ספירלה לוהטת-אדום שורפת את חמצן האוויר, מושכת לעצמו חלקיקי אבק, שכאשר הם נשרפים, מעניקים ניחוח מאוד לא נעים.
אך יש לראות בחיסרון העיקרי של ספירלות פתוחות את סכנת האש הגבוהה שלהם. לכן, מכבי האש פשוט אוסרים על שימוש בתנורי חימום עם ספירלה פתוחה. תנורים כאלה כוללים, קודם כל, את מה שמכונה "עז", שעיצובו מוצג באיור 3.
איור 3. מחמם עזים תוצרת בית
כך התברר ה"עז "הפרועה: היא נעשתה במכוון ברשלנות, בפשטות, אפילו בצורה גרועה מאוד. שריפה עם מחמם כזה לא תצטרך לחכות זמן רב. עיצוב מתקדם יותר של תנור כזה מוצג באיור 4.
איור 4. איור 4. "עז" הביתה
קל לראות שהספירלה סגורה על ידי מעטפת מתכת, זה מה שמונע נגיעה בחלקים מחוממים של חלקים חיים. סכנת האש של מכשיר כזה היא הרבה פחות מזו שמוצגת באיור הקודם.
ראה נושא זה:מדוע ה"עז "ודוד תוצרת בית מסוכנים?
פעם בברית המועצות יוצרו מחזירי מחממים. במרכז המשקף המצופה ניקל הייתה מחסנית קרמיקה, שלתוכה, כמו נורה עם מכסה E27, הוחדר דוד 500 וולט. גם סכנת האש של משקף כזה גבוהה מאוד. ובכן, איכשהו לא חשבתי בימים ההם לאיזה שימוש תנורים כאלה יכולים להוביל.
איור 5. מחמם רפלקס
זה די ברור כי תנורי חימום שונים עם ספירלה פתוחה יכולים, בניגוד לדרישות בדיקת האש, לשמש אך ורק תחת פיקוח ערני: אם אתה יוצא מהחדר - כבה את התנור! עדיף, פשוט תנטוש את השימוש בתנורי חימום מסוג זה.
גופי חימום ספירלים סגורים
כדי להיפטר מספירלה פתוחה, הומצאו מחממים חשמליים צינוריים - TENs. עיצוב המחמם מוצג באיור 6.
איור 6. עיצוב התנור
הספירלה 1 של ניכרום מוסתרת בתוך צינור מתכת דק דופן 2. הספירלה מבודדת מהצינור על ידי מילוי 3 בעל מוליכות תרמית גבוהה ועמידות חשמלית גבוהה. Periclase (תערובת גבישית של תחמוצת מגנזיום MgO, לפעמים עם זיהומים של תחמוצות אחרות) משמש לרוב כמילוי.
לאחר מילוי בתרכובת מבודדת, נלחצים על הצינור, ובלחץ גבוה הפריקלאזה הופכת למונולית. לאחר פעולה כזו, הספירלה קבועה בקפידה, לכן מגע חשמלי עם צינור הגוף אינו נכלל לחלוטין. העיצוב כל כך חזק עד שניתן לכופף כל מחמם אם העיצוב של התנור דורש זאת. ישנם גופי חימום בעלי צורה ביזארית מאוד.
הספירלה מחוברת למוליכי המתכת 4 היוצאים דרך מבודדי 5. חוטי ההובלה מחוברים לקצוות ההליכה של המוליכים 4 בעזרת אגוזים וכביסים 7. גופי החימום מהודקים במארז ההתקן עם אגוזים וכביסים 6, המבטיחים, במידת הצורך, את אטימות החיבור.
תחת שמירה על תנאי ההפעלה, עיצוב כזה הוא די אמין ועמיד. זה בדיוק מה שהוביל לשימוש נרחב מאוד בגופי חימום במכשירים למטרות ועיצובים שונים.
על פי תנאי ההפעלה, גופי החימום מחולקים לשתי קבוצות גדולות: אוויר ומים. אבל זה בדיוק השם הזה. למעשה, גופי חימום אוויר נועדו לעבוד בסביבות גז שונות.אפילו אוויר אטמוספרי רגיל הוא תערובת של מספר גזים: חמצן, חנקן, פחמן דו חמצני, יש אפילו זיהומים של ארגון, ניאון, קריפטון וכו '.
הסביבה האווירית מגוונת מאוד. זה יכול להיות אוויר אטמוספרי רגוע או זרם אוויר הנע במהירות של כמה מטרים לשנייה, כמו בתנורי מאוורר או בתותחי חום.
חימום מעטפת החימום יכול להגיע ל -450 מעלות צלזיוס ואף יותר. לכן לייצור המעטפת הצינורית החיצונית משתמשים בחומרים שונים. זה יכול להיות פלדת פחמן רגילה, נירוסטה או פלדה עמידה בחום ועמידה בחום. הכל תלוי בסביבה.
כדי לשפר את העברת החום, חלק מגופי החימום מצוידים בצלעות על הצינורות בצורה של סרט מתכת פצוע. תנורים כאלה נקראים סנפיר. השימוש באלמנטים כאלה הוא המתאים ביותר בסביבה אווירית נעה, למשל בתנורי מאוורר ותותחי חום.
גם גופי חימום מים אינם משמשים בהכרח במים, זהו השם הכללי למדיה נוזלית שונים. זה יכול להיות שמן, שמן דלק ואפילו נוזלים אגרסיביים שונים. נוזל TENY משמש בדודי חשמל, מזקקים, מתקני התפלה חשמלית ופשוט טיטנים למים רותחים.
המוליכות התרמית ויכולת החום של מים גבוהה בהרבה מזו של אוויר ותקשורת גזים אחרים, המספקת, בהשוואה לאוויר, הסרת חום טובה ומהירה יותר מהתנור. לכן, עם אותו כוח חשמלי, לדוד יש מידות גיאומטריות קטנות יותר.
כאן ניתן לתת דוגמא פשוטה: כאשר מים רותחים בקומקום חשמלי רגיל, התנור יכול להיות חם-אדום ואז להישרף עד חורים. ניתן לראות את אותה תמונה עם דוודים רגילים, המיועדים להרתיח מים בכוס או בדלי.
הדוגמה הנתונה מדגימה בבירור כי אסור להשתמש בגופי חימום מים לעבודה באוויר. אתה יכול להשתמש בגופי חימום אוויר כדי לחמם את המים, אבל אתה רק צריך לחכות זמן רב עד שהמים ירתחו.
לא לטובתם של גופי חימום מים תהיה שכבת קנה מידה שנוצרה במהלך הפעולה. בקנה מידה, ככלל, יש מבנה נקבובי, והמוליכות התרמית שלו קטנה. לכן החום שנוצר על ידי הספירלה נכנס לנוזל בצורה גרועה, אך הספירלה שבתוך התנור מתחממת לטמפרטורה גבוהה מאוד, שתוביל במוקדם או במאוחר לשחיקה שלה.
כדי למנוע מצב זה, רצוי לנקות מעת לעת את גופי החימום באמצעות כימיקלים שונים. לדוגמה, בפרסומת טלוויזיה, קלגון מומלץ להגנה על תנורי מכונת כביסה. למרות שקשור לכלי זה, ישנן דעות רבות ושונות.
איך להיפטר מהקנה מידה
בנוסף לכימיקלים להגנה מפני אבנית משתמשים במכשירים שונים. ראשית כל, מדובר בממירי מים מגנטיים. בשדה מגנטי רב עוצמה, קריסטלים של מלחים "קשים" משנים את המבנה שלהם, הופכים לפתיתים, הופכים קטנים יותר. קנה המידה פחות פעיל מפתיתים כאלה: רוב הפתיתים פשוט נשטפים על ידי זרם מים. זה מבטיח את ההגנה על תנורי חימום וצינורות מההיקף. ממירי פילטרים מגנטיים מיוצרים על ידי חברות זרות רבות, חברות כאלה קיימות ברוסיה. מסננים כאלה זמינים הן בסגנון מורשה והן בסגנון תקורה.
מרככי מים אלקטרוניים
לאחרונה, מרככי מים אלקטרוניים הופכים פופולריים יותר ויותר. כלפי חוץ הכל נראה פשוט מאוד. על הצינור מותקן קופסה קטנה שממנה יוצאים חוטי האנטנה. חוטים מתפתלים סביב הצינור, ואפילו אינך צריך לקלף את הצבע. ניתן להתקין את המכשיר בכל מקום נגיש, כמוצג באיור 7.
איור 7. מרכך מים אלקטרוני
הדבר היחיד שאתה צריך כדי לחבר את המכשיר הוא שקע 220V.המכשיר מיועד להפעלה ארוכת טווח, אין צורך לכבות אותו מעת לעת, מכיוון שהכיבוי יגרום למים להתקשות שוב, ייווצרו שוב קנה מידה.
עקרון הפעולה של המכשיר מצטמצם לפליטת תנודות בטווח התדרים האולטראסוניים, שיכולים להגיע עד 50KHz. תדירות התנודה נשלטת באמצעות לוח הבקרה של המכשיר. קרינה מיוצרת באצוות מספר פעמים בשנייה, המתבצעת באמצעות המיקרו-בקר המובנה. כוחם של התנודות הוא קטן, לפיכך, מכשירים כאלה אינם מהווים שום איום לבריאות האדם.
קל לקבוע את כדאיות התקנת מכשירים כאלה. הכל מסתכם בקביעת עד כמה קשה המים זורמים מצינור המים. כאן אתה אפילו לא זקוק למכשירים "רפויים": אם עורך מתייבש לאחר הכביסה, כתמים לבנים מופיעים על גבי האריח מתתי מים, סולם מופיע בקומקום, מכונת הכביסה נמחקת לאט יותר מאשר בתחילת הפעולה - מים קשים בהחלט זורמים מהברז. כל זה יכול להוביל לכישלון של גופי החימום, ולכן הקומקומים או מכונות הכביסה עצמם.
מים קשים אינם ממסים חומרי ניקוי שונים - מסבונים רגילים וכלה בחומרי כביסה מעוצבים. כתוצאה, אתה צריך לשים יותר אבקות, אבל זה עוזר מעט, מכיוון שהגבישים של מלחי קשיות נשמרים ברקמות, איכות הכביסה משאירה הרבה רצוי. כל הסימנים המפורטים של קשיות מים מצביעים ברהיטות כי יש צורך להתקין מרככי מים.
חיבור ואימות של גופי חימום
בעת חיבור התנור יש להשתמש בחוט בחתך מתאים. הכל תלוי בזרם הזורם דרך התנור. לרוב ידועים שני פרמטרים. זהו כוחו של התנור עצמו ומתח האספקה. כדי לקבוע את הזרם, די לחלק את הכוח במתח האספקה.
דוגמא פשוטה. שיהיה גוף חימום בהספק של 1 קילוואט (1000 וואט) למתח אספקה של 220 וולט. עבור תנור כזה, מסתבר שהזרם הוא
I = P / U = 1000/220 = 4.545A.
על פי הטבלאות שהוצבו ב- PUE, זרם כזה יכול לספק חוט עם חתך רוחב של 0.5 מ"מ 2 (11A), אך על מנת להבטיח חוזק מכני עדיף להשתמש בחוט עם חתך רוחב של לפחות 2.5 מ"מ 2. רק חוט כזה מסופק לרוב עם חשמל לשקעים.
אך לפני יצירת הקשר, עליך לוודא שאפילו ה- TEN החדש שנרכש זה עתה במצב טוב. ראשית כל, יש צורך למדוד את עמידותו ולבדוק את תקינות הבידוד. ההתנגדות של גוף החימום די פשוטה לחישוב. לשם כך, יש צורך בריבוע את מתח האספקה, ולחלק בכוח. לדוגמה, לחימום של 1000 וולט, החישוב הזה נראה כך:
220 * 220/1000 = 48.4ohm.
התנגדות כזו צריכה להיות מוצגת על ידי מולטימטר כשאתה מחבר אותה למסופי הדוד. אם הספירלה נשברת, באופן טבעי, המולטימטר יראה הפסקה. אם ניקח גוף חימום בעל עוצמה אחרת, ההתנגדות, כמובן, תהיה שונה.
כדי לבדוק את שלמות הבידוד, יש למדוד את ההתנגדות בין כל המסופים לבין מעטפת המתכת של התנור. ההתנגדות של מבודד המילוי היא כזו שבכל גבול מדידה המולטימטר צריך להראות הפסקה. אם יתברר כי ההתנגדות היא אפס, אז לספירלה יש מגע עם בית המתכת של התנור. זה יכול לקרות אפילו עם אחד חדש שנרכש רק על ידי גוף חימום.
משמש בדרך כלל לבדיקת בידוד מכשיר מגה-מ"מ מיוחד, אבל לא תמיד ולא לכולם יש את זה בהישג יד. כך שמבחן מולטימטר רגיל הוא גם די מתאים. לפחות בדיקה כזו חייבת להיעשות.
כאמור, ניתן לכופף את גופי החימום גם לאחר מילוי מבודד. ישנם סוגים שונים של תנורי חימום: בצורה של צינור ישר, בצורת U, מגולגל לטבעת, נחש או ספירלה.הכל תלוי במכשיר של מכשיר החימום בו אמור להיות מותקן התנור. לדוגמה, בתנור מים זורם של מכונת כביסה, TENs מעוותים לספירלה.
בחלק מה- TENY ישנם אלמנטים של הגנה. ההגנה הפשוטה ביותר היא נתיך תרמי. ובכן, אם זה נשרף, אתה צריך להחליף את כל התנור, אבל הוא לא יגיע לאש. יש מערכת הגנה מורכבת יותר המאפשרת להשתמש בתנור חימום לאחר פעולתו.
אחת ההגנות מסוג זה היא הגנה המבוססת על פלטה bimetallic: חום מגוף חימום מחומם יתר על המידה מכופף את הפלטה הבימתלית, הפותחת את המגע ומנעה את גוף החימום. לאחר שהטמפרטורה יורדת לערך מקובל, לוחית הדו-מתכיות מתמתחת, המגע נסגר והדוד מוכן להפעלה שוב.
TENY עם ווסת טמפרטורה
בהיעדר אספקת מים חמים יש צורך להשתמש בדודים. העיצוב של הדוודים הוא די פשוט. זהו מיכל מתכת החבוי ב"מעיל פרווה "מבודד חום, ומעליו מארז מתכת דקורטיבי. בתיק מוטמע מדחום המראה את טמפרטורת המים. עיצוב הדוד מוצג באיור 8.
איור 8. דוד האחסון
ישנם דודים המכילים אנודה מגנזיום. מטרתו הגנה מפני קורוזיה של החימום והמיכל הפנימי של הדוד. אנודה המגנזיום הוא מתכלה; יש לשנות אותו מעת לעת במהלך תחזוקת הדוד. אך בחלק מהדוודים, ככל הנראה בקטגוריית מחירים זולה, לא ניתן לספק הגנה כזו.
כגוף חימום בדוודים משתמשים בתנור עם ווסת טמפרטורה, העיצוב של אחד מהם מוצג באיור 9.
איור 9. TEN עם רגולטור טמפרטורה
מכשיר מיקרו נמצא בקופסת הפלסטיק המופעלת על ידי חיישן טמפרטורת נוזל (צינור ישיר ליד התנור). צורת התנור עצמו יכולה להיות המגוונת ביותר, הדמות מראה את הפשוטה ביותר. הכל תלוי בכוחו ובעיצובו של הדוד. מידת החימום נשלטת על ידי מיקום המגע המכני הנשלט על ידי ידית עגולה לבנה הממוקמת בתחתית התיבה. ישנם גם מסופים לאספקת זרם חשמלי. המחמם מהודק בחוט.
מחממים רטובים ויבשים
תנור כזה נמצא במגע ישיר עם מים, ולכן דוד זה נקרא "רטוב". חיי השירות של גוף חימום "רטוב" הם בתוך שנתיים ... 5 שנים, לאחר מכן יש לשנות את זה. באופן כללי, חיי השירות קצרים.
כדי להגדיל את חיי השירות של גוף החימום ואת הדוד כולו, החברה האטלנטית הצרפתית בשנות ה -90 של המאה הקודמת פיתחה תכנון של גוף חימום "יבש". במילים פשוטות, התנור הוחבא בבקבוק מגן מתכתית שהוציאה מגע ישיר עם מים: גוף החימום מחומם בתוך הבקבוק, שמעביר חום למים.
באופן טבעי, הטמפרטורה של הבקבוק נמוכה בהרבה מגוף החימום עצמו, ולכן היווצרות סולם עם אותה קשיות מים אינה כה אינטנסיבית, ומועבר חום רב יותר למים. חיי השירות של תנורי חימום כאלה מגיעים ל 10 ... 15 שנה. זה נכון לתנאי הפעלה טובים, במיוחד ליציבות מתח האספקה. אך גם בתנאים טובים, גופי חימום "יבשים" מייצרים גם את המשאבים שלהם ועליהם לשנות.
כאן נחשף יתרון נוסף של טכנולוגיית גוף החימום ה"יבש ": בעת החלפת התנור, אין צורך לנקז את המים מהדוד, שעבורם יש לנתק אותם מהצינור. כל שעליך לעשות הוא לכבות את התנור ולהחליף אותו בחדש.
אטלנטיק, כמובן, רשמה פטנט על המצאתו, שלאחריה החלה למכור את הרישיון לחברות אחרות. נכון לעכשיו חברות אחרות, למשל אלקטרולוקס וגורנייה, מייצרות גם דודים עם גוף חימום "יבש". עיצוב הדוד עם גוף חימום "יבש" מוצג באיור 10.
איור 10. הדוד עם תנור "יבש"
אגב, הדמות מציגה דוד עם מחמם סטטיטי קרמי. המכשיר של דוד כזה מוצג באיור 11.
איור 11. מחמם קרמי
על בסיס הקרמיקה קבועה ספירלה פתוחה קונבנציונאלית של חוט התנגדות גבוהה. טמפרטורת החימום של הספירלה מגיעה ל 800 מעלות והיא מועברת לסביבה (אוויר תחת מעטפת מגן) על ידי הסעה וקרינת חום. מטבע הדברים, תנור כזה המוחל על דוודים יכול לעבוד רק במעטפת מגן, באוויר, מגע ישיר עם מים פשוט נכלל.
ניתן לפצע את הספירלה בכמה קטעים, מה שמעיד על ידי נוכחותם של כמה מסופים לחיבור. זה מאפשר לך לשנות את כוחו של התנור. ההספק הספציפי המרבי של תנורי חימום כאלה אינו עולה על 9W / ס"מ2.
התנאי לפעולה הרגילה של דוד כזה הוא היעדר עומסים מכניים, כיפופים ותנודות. אין להזדהם על פני השטח כתמי חלודה או שמן. וכמובן שככל שמתח האספקה יציב יותר, ללא נחשולי מתח וגלגלים, כך המחמם עמיד יותר.
אבל טכנולוגיית החשמל לא עומדת בשקט. הטכנולוגיות מתפתחות ומשפרות, ולכן בנוסף לגופי החימום, כיום מגוון רחב של גופי חימום מפותחים ומשתמשים בהצלחה. אלה גופי חימום קרמיים, גופי חימום פחמן, גופי חימום אינפרא אדום, אך זה יהיה הנושא למאמר אחר.
המשך המאמר:גופי חימום מודרניים
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: