Соединение нихромовой спирали

Как соединить нихромовую спираль

Если вам для какой-то цели потребовалось соединить нихромовую спираль, то есть превратить две отдельные части относительно тонкой нихромовой проволоки в одну цельную спираль, то лучше всего применить для этого сварку. А как же скрутка!? – может кто-то возразить. А скрутка здесь нецелесообразна и вообще непригодна, ибо если вы собираетесь использовать отремонтированную спираль по назначению, это значит, что она будет разогревается, может быть даже до красна, и скорее всего на воздухе, что однозначно приведет к окислению места контакта двух кусков нихрома, и со временем именно из-за образования окислов данный контакт и станет все сильнее ухудшаться, нарушая проводимость всей спирали.

Есть, конечно, улучшенная вариация простого метода — обжать место соединения спиралей латунной гильзой, однако сварка все равно даст многократно более надежный результат, ибо даже внутри латунной гильзы, как и внутри скрутки, контакта на атомарном уровне между спиралями, а также между нихромом и латунью добиться вам не удастся.

При высоких рабочих температурах, характерных для нихромовых спиралей, необходим самый плотный, максимально полный контакт — контакт на атомарном уровне, словно это вовсе не две объединенные спирали, а одна как есть цельная деталь. Поэтому, чтобы соединить нихромовую спираль из частей, необходимо в любом случае прибегнуть к помощи старого проверенного метода — к сварке.

Сварку нихрома осуществить не так уж сложно, как может сперва показаться неискушенному домашнему мастеру. Рассмотрим первый вариант сварки — с помощью газовой турбо-зажигалки и тонкой медной проволочки. Если у вас есть газовая турбо-зажигалка (пламя которой – как из сопла реактивного двигателя), то процесс сварки спирали займет не более двух минут. Сложите внахлест два конца нихрома, которые хотите сварить, чтобы длина нахлеста стала бы затем длиной вашего сварного соединения. Нахлеста в 5 мм будет вполне достаточно.

Теперь возьмите медную проволочку диаметром около 0,1 мм и длиной примерно 20-30 см. Это может быть жилка из медного многопроволочного кабеля или даже эмальпровод, который необходимо предварительно освободить от изоляции. Плотно обмотайте сложенные внахлест концы нихрома медной проволокой виток к витку в несколько слоев, чтобы получилась своеобразная муфта из тонкой медной проволоки, которая теперь плотно удерживает вместе эти две части нихрома.

Включите зажигалку, и внесите в верхнюю половину ее пламени подготовленное место соединения, буквально на 5 секунд. Повторите это действие еще один раз. В итоге у вас получится очень прочное и надежное соединение спирали буквально на атомарном уровне.

Второй вариант сварки нихрома — слаботочная электросварка угольным электродом в домашних условиях. Угольный электрод можно достать из ненужной солевой батарейки. Здесь вам потребуется источник постоянного напряжения от 12 до 24 вольт с допустимым током нагрузки до 10 ампер, а также дроссель от лампы дневного света. Минусовую клемму источника питания необходимо присоединить к скрутке двух концов соединяемых нихромовых спиралей, которую будете сваривать.

Присоединение удобно сделать при помощи зажима-крокодила. К плюсовой клемме источника присоединяется дроссель от лампы дневного света (можно попробовать 2 дросселя параллельно), второй конец которого необходимо соединить с угольным электродом из стержня от батарейки. Должна получиться такая цепь: плюс источника питания — дроссель — электрод — дуга – место соединения спиралей — минус источника питания.

Дроссель поможет вам не только легко зажечь дугу низкого напряжения кратковременным касанием электродом места соединения спиралей, но и ограничит ток сварки, не допуская короткого замыкания. Температуры дуги будет достаточно для того, чтобы расплавить нихром. Берегите глаза, дуга будет яркой. Соединение получится качественным, на атомарном уровне.

Методы соединения нихромовой спирали. Как сварить нихром. Как спаять нихром. Как проверить сопротивление нихрома в электрической спирали

Ремонт нихромовой спирали, сварка, спайка нихрома, сопротивление нихрома

Нагревательные элементы, изготовленные из высокоомных сплавов на основе хрома и никеля, применяются во всех современных бытовых устройствах, предназначенных для преобразования электричества в тепло. Спирали, или ленты из нихрома отличаются высокой сопротивляемостью к окислению благодаря образованию оксидных плёнок. По этой причине надежная пайка нихромовых нагревателей при отсутствии специального оборудования (вакуумные камеры, газовые среды) должна проводиться после обработки соединяемых поверхностей флюсами, в состав которых входят кислоты, способные разрушать защитный слой окислов. Нихромовые спирали служат дольше аналогов из фехральных сплавов, однако и они подвергаются разрушению при длительной эксплуатации. Вероятность возникновения пережиганий и обрывов увеличивается на таких участках проводника, где имеются механические повреждения, зазубрины, перегибы, или перехлёсты с поверхностью соседних нагревательных элементов. Ремонт повреждённой спирали из нихрома возможно провести в домашних условиях. При соблюдении несложных технологий эксплуатационные характеристики электрооборудования будут полностью восстановлены.

Читайте также:  Как рассчитать сечение кабеля по диаметру?

Ремонт нихромовой спирали

Существуют 3 способа восстановления целостности нихромного проводника:

·Механический – скрутки, муфты, резьбовые зажимы при помощи шайб, винтов и гаек.

Последний способ – наиболее надёжен в плане прочности и долговечности. Сварные соединения не влияют в существенной мере на параметры электрических цепей, поэтому технические характеристики приборов остаются в прежних нормах. Соединения в виде скруток, муфт и зажимов создают условия для скапливания продуктов окисления, влияют на общее показатели сопротивления цепи, а также могут создавать участки повышенного нагрева, что усиливает риск повторных обрывов и выхода электрооборудования из строя.

Как сварить нихром?

На производстве для надёжной сварки проволоки, или ленты из нихрома применяется аргонодуговой метод. Однако проволоку небольшого диаметра, которая используется в качестве нагревательных спиралей в бытовых приборах, можно сварить при помощи самодельной сварочной системы в домашних условиях. Для этого потребуется источник питания 12-24 V с силой тока 10 ампер и выше. В качестве электрода можно взять графитовый стержень соляной батарейки. Соединяемые концы нагревательной спирали скручиваются. Минусовой провод от источника питания присоединяется к нихромовой проволоке. К плюсовому проводу через дроссель лампы дневного света присоединяется графитовый стержень. При прикосновении графита к участку сварки возникает дуга низкого напряжения, энергии которой будет достаточно, чтобы расплавить нихром.

Как спаять нихром?

Спаять нихромовую спираль можно следующими способами:

Нагрев обмотки в виде тонкой медной проволоки.

Использование ляписа (азотистого серебра).

Применение специальных припоев и кислотосодержащих флюсов.

Первый способ – наиболее простой и доступный, но он подходит только для соединения проводников высокого сопротивления с толщиной не более 0,5 мм. Медную проволоку для обмотки лучше всего брать с толщиной 0,1 мм. Нагрев производится с помощью газовой горелки, но также можно использовать обычную зажигалку с турбонаддувом. Медная проволока нагревается докрасна и прилипает к нихрому, создавая электрический контакт на атомарном уровне. Метод пайки при помощи ляписа применяется для усиления контакта механической скрутки, если рабочая температура нагревательного элемента в приборе не будет превышать 200 °C (граница сплавления нитрат серебра). Вещество наносится на скрутку при её разогреве током. Наиболее надежные результаты даёт метод пайки с помощью специальных припоев и флюсов. Оксидная пленка, которая образуется на поверхности хромоникелевых спиралей, – основное препятствие для выполнения качественного лужения. В условиях промышленного производства для решения этой проблемы целесообразно применять вакуумные камеры, или нейтральные газовые среды. В домашних условиях используются кислотосодержащие флюсы:

Смесь вазелина, глицерина и хлористого цинка.

Флюсы фабричного изготовления, типа Ф-38Н ПЭТ.

Соединяемые поверхности очищаются от оксидной пленки, обезжириваются и покрываются флюсами при помощи паяльника. После этого производится предварительное лужение и пайка с помощью припоев ПОС 40/50/61.

Как соединить перегоревшую нихромовую спираль?

Способ ремонта перегоревшей нихромовой спирали выбирается в зависимости от толщины проволоки, а также от характеристик прибора, в котором используется вышедший из строя нагревательный элемент. Если рабочая температура превышает 150-200 °C, – следует применять сварку. Механические соединения в виде скруток, муфт и зажимов дадут только временный результат, а спайка с помощью тонкой медной проволоки и газовой горелки будет надежным решением для маломощных электронагревателей, в которых работают спирали из тонкой проволоки. Пайка с помощью припоев создает отличный контакт, но быстро разрушается, если нагрев превышает 300 °C.

Как произвести спайку, сварку нихрома в домашних условиях?

При отсутствии специального оборудования надёжный ремонт спирали нихрома лучше всего проводить с помощью метода контактной сварки с низковольтной дугой, созданной графитовым электродом. Для этого нужен специальный источник питания, но если его под рукой нет, то можно воспользоваться способом пайки при помощи тонкой медной проволоки. Соединение получается прочным и относительно долговечным, а если произойдёт повторное выгорание, то разрыв можно без труда восстановить этим способом за несколько минут. Чтобы провести качественную пайку, концы проволоки нужно зачистить, погрузить в порошок лимонной кислоты и нагреть паяльником. Вещество расплавится и покроет поверхность металла тонким слоем. Оксидная пленка будет разрушена. Перед лужением соединяемые концы можно дополнительно обработать канифолью.

Читайте также:  Датчик света для вывески

Как проверить сопротивление нихрома?

Электрическое сопротивление нихромовой проволоки легко измеряется при помощи бытовых мультиметров. Операция проводится в целях расчет удельного сопротивления. Один контакт закрепляется на конце проводника. Второй контакт присоединяется на различном удалении от места создания первого контакта. Полученные показания заносятся в таблицу. Зависимость роста сопротивления от длины носит линейный характер. Для получения данных об удельном сопротивлении проволоки длиной 1 м нужно провести измерение этой характеристики у проводника соответствующих размеров, либо вывести этот параметр расчетным путем, если проволока имеет недостаточный размер. Перед снятием показаний прибор калибруется, либо измеряется собственное сопротивление проводов прибора в целях определения поправки, на величину которой следует уменьшить данные, полученные при измерении сопротивления нихрома.

Как рассчитать сопротивление нихромовой спирали?

Расчёт сопротивления спирали из хромоникелевого сплава выполняется с помощью следующих методов:

  • Измерение с помощью приборов.
  • Табличный способ.

Если у вас имеется готовая спираль, то вычислить её сопротивление с помощью прибора не составит труда. Однако если требуется выполнить предварительный расчёт параметров спирали перед её изготовлением, то применяется табличный способ. Таблицы удельного сопротивления различных сплавов из никеля и хрома можно найти в интернете, или в специальной литературе. В таблицах приводятся данные для каждого сплава как для проволоки, так и для лент. Данные по проволочным проводникам приводятся с учётом диаметра (от 0,1 мм). Показатели у лент приводятся с учётом площадей сечения. Чтобы рассчитать сопротивление спирали, нужно умножить общую длину проволоки на удельное сопротивление 1 м проводника с соответствующим сечением. Если информация о марке сплава отсутствует, удельное сопротивление вычисляется экспериментальным путем при помощи приборов.

Производственная фирма ПАРТАЛ изготавливает спирали с заданными заранее характеристиками из различных марок нихромовых сплавов. Качественно и быстро мы произведем изделие из проволоки нужной толщины, с определенным количеством и диаметром витков, а также с конкретными характеристиками сопротивления, мощности, энерговыделения и энергопотребления!

Методика расчёта нагревателя из нихромовой проволоки

Наиболее значительной деталью электротепловой установки является нагревательный элемент. Основная составляющая часть приборов косвенного нагрева — резистор с высоким удельным сопротивлением. А одним из приоритетных материалов — хромоникелевый сплав. Так как сопротивление нихромовой проволоки высоко, этот материал занимает лидирующее место в качестве сырья для различных видов электротепловых установок. Расчёт нагревателя из нихромовой проволоки проводят с целью определения размеров нагревательного элемента.

Основные понятия

В целом производить расчёт нагревательного элемента из нихрома необходимо по четырём вычислениям: гидравлическому, механическому, тепловому и электрическому. Но обычно подсчёты проводят лишь в два этапа: по тепловым и электрическим показателям.

К тепловым характеристикам относятся:

  • тепловая изоляция;
  • коэффициент полезного действия по теплоте;
  • необходимая теплоотдающая поверхность.

Основной целью расчёта нихрома является определение геометрических размеров нагревательного сопротивления.

К электрическим параметрам обогревателей являются:

  • напряжение питания;
  • способ регулирования мощности;
  • коэффициент мощности и электрический коэффициент полезного действия.

При выборе питающего напряжения для устройств обогрева отдают предпочтение тому, что несёт минимальную угрозу животным и обслуживающему персоналу. Напряжение сети в установках сельского хозяйства составляет 380/200 вольт с частотой тока 50 Герц. В случае применения электроустановок в особо сырых помещениях, при повышенной электроопасности напряжение следует снизить. Его значение должно не превышать 12, 24, 36 вольт.

Регулировать температуру и мощность нагревателя можно двумя способами:

  • меняя напряжение;
  • переменой величины сопротивления.

Наиболее распространённым способом изменять мощность является включение в работу определённого числа секций трехфазной установки. В современных нагревательных установках мощность меняют регулировкой напряжения с помощью тиристоров.

Расчёт по рабочему току основан на табличной зависимости, которая связывает токовую нагрузку на проводник из нихрома, его площадь сечения и температуру.

Табличные данные были составлены для проволоки из нихрома, которая натягивалась в воздухе без учёта колебаний и вибраций при температуре 20 °C.

Читайте также:  Как рассчитать токи и напряжение в цепи?

Для того чтобы перейти к реальным условиям, в расчётах необходимо использовать поправочные коэффициенты.

Алгоритм расчёта для однофазных установок

Расчёт спирали из нихрома следует проводить поэтапно, используя начальные сведения о нагревателе: необходимая мощность и марка нихрома.

Мощность одной секции:

P — мощность установки, Вт;

m — количество фаз, для однофазной m = 1;

n — число секций в одной фазе, для установок мощностью около 1 квт n = 1.

Рабочий ток одной секции нагревателя:

U — напряжение сети, для однофазных установок U = 220 в

Расчётная температура проволоки:

θд — допустимая рабочая температура, выбирается из таблицы 1 в зависимости от материала, °C.

Таблица 1 — Параметры материалов для электрических нагревателей.

МатериалУдельное сопротивление при 20 °C, x10 -6 Ом·мТемпературный коэффициент сопротивления, x10 — 6 °C -1Допустимая рабочая температура, °CТемпература плавления, °C
Нихром двойной (Х20Н80-Н)1,116,512001400
Нихром тройной (Х15Н60-Н)1,116,311001390

Км — коэффициент монтажа, выбирают из таблицы 2 в зависимости от конструктивного исполнения.

Таблица 2 — Коэффициент монтажа для некоторых видов конструкций нагревателей в спокойном потоке воздуха.

Конструктивное исполнение нагревателяКм
Провод при горизонтальном размещении1,0
Спираль из провода без тепловой изоляции0,8 — 0,9
Спираль из провода на огнеупорном каркасе0,7
Провод на огнеупорном каркасе0,6 — 0,7
Нагревательные сопротивления между двумя слоями тепловой изоляции0,5
Нагревательные сопротивления с хорошей тепловой изоляцией0,3 — 0,4

Роль коэффициента монтажа в том, что он даёт возможность учитывать повышение температуры нагревателя в реальных условиях по сравнению с данными справочной таблицы.

Кс — коэффициент окружающей среды, определяется из таблицы 3.

Таблица 3 — Коэффициент поправки на некоторые условия окружающей среды.

Условия окружающей средыКс
Спираль из провода в потоке воздуха со скоростью движения, м /с
31,8
52,1
103,1
Нагревательный элемент в неподвижной воде2,5
Нагревательный элемент в потоке воды3,0−3,5

Коэффициент среды даёт поправку на улучшение теплоотдачи из-за условий окружающей среды. Поэтому реальные результаты расчётов будут немного отличаться от табличных значений.

Диаметр d, мм и площадь поперечного сечения S, мм 2 выбирается по рабочему току и расчётной температуре из таблицы 4

Таблица 4 — Допустимая нагрузка на нихромовую проволоку при 20 °C, подвешенную в спокойном воздухе горизонтально.

Длина проволоки одной секции:

L = (U ф 2 S*10 -6 )/(ρ 20 [1+α(θ р -20)] Рс x10 3 )

ρ 20 — удельное сопротивление при температуре 20 °C, выбирается из таблицы 1;

α – температурный коэффициент сопротивления, определяется из соответствующего столбца в таблице 1.

Определяем шаг спирали:

Шаг спирали влияет на производительность работы. При его больших значениях теплоотдача увеличивается.

Количество витков спирали

W = (lx10 3 )/ (√h 2 +(πD) 2 )

Если назначением проволочного нагревателя является повышение температуры жидкости, рабочий ток увеличивают в 1,5 раза от расчётного значения. В случае расчёта нагревателя с закрытым типом рабочий ток рекомендуется снизить в 1,2 раза.

Классификация нагревателей по температуре

Нагреватели по предельно допустимой температуре подразделяются на пять классов:

  1. 200° C. В этом диапазоне температур наиболее широко распространено использование трубчатых электрических нагревателей. Для того чтобы в рабочем пространстве соблюдалась оптимальная температура, при монтаже ТЕНов необходимо уделить внимание их правильному расположению.
  2. От 200 до 400° C. Используются ленточные нагреватели. Для создания необходимой температуры в рабочей камере охватывают весь её периметр.
  3. От 400 до 600° C. Материалом для нагревателей должен служить лишь резистивный элемент высокого сопротивления. Распространёнными являются константан, фехраль, нихром. С целью обеспечения необходимой температуры нагреватель должен быть открытым для доступа воздуха. Поэтому расположен внутри или снаружи трубки.
  4. От 600 до 1250° C. В печах старого образца используется нихром. Но в этом диапазоне температур он значительно уступает сплаву из алюминия, железа и хрома (фехрали). Поэтому в более современных образцах печей нихром заменён фехралью.
  5. От 1250 до 1700° C. Высокотемпературные нагреватели изготавливают из дисилицида молибдена, карбида кремния. Основным недостатком обогревателей является их дефицит и высокая стоимость.

Параметры, способствующие неполадкам

Наиболее велика вероятность выхода из строя электрических нагревателей вследствие окисления поверхности нагревательного сопротивления.

Факторы, которые влияют на скорость разрушения нагревателя:

  • рабочая температура;
  • условия окружающей среды, в которых работает нагреватель;
  • частота включений.

Из-за того, что электронагревательные установки работают с превышением допустимых значений этих параметров, происходят наиболее частые поломки: обгорание контактов, нарушение механической прочности нихромовой проволоки.

Ремонт нагревательного элемента из нихрома осуществляется с помощью пайки или скручивания.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector