Из нихромовой проволоки надо сделать нагреватель

Очень нередко при желании сделать либо отремонтировать нагреватель электропечи своими руками у человека возникает много вопросов. К примеру, какого поперечника взять проволоку, какова должна быть ее длина либо какую мощность можно получить, используя проволоку либо ленту с данными параметрами и т.д. При правильном подходе к решению данного вопроса нужно учесть довольно много характеристик, к примеру, силу тока, проходящего через нагреватель, рабочую температуру, тип электронной сети и другие.

В данной статье приводятся справочные данные о материалах, более всераспространенных при изготовлении нагревателей электронных печей, также методика и примеры их расчета (расчета нагревателей электронных печей).

Требования к нагревателям

В статье подверглись рассмотрению разные нюансы, касающиеся расчета нагревателей электронных печей. материалы, примеры расчета с необходимыми справочными данными, ссылками на эталоны, иллюстрациями.

В примерах подверглись рассмотрению методики расчета только проволочных нагревателей. Кроме проволоки из прецизионных сплавов для производства нагревателей может применяться и лента.

Расчет нагревателей не ограничивается выбором их размеров. Также необходимо определить материал, из которого должен быть сделан нагреватель, тип нагревателя (проволочный или ленточный), тип расположения нагревателей и другие особенности. Если нагреватель изготавливается в виде спирали, то необходимо определить количество витков и шаг между ними.

Возлагаем надежды, что статья оказалась Для вас полезной. Мы допускаем её свободное распространение при условии сохранения ссылки на наш веб-сайт http://www.metotech.ru

В случае обнаружения некорректностей, просим сказать нам на адресок электрической почты info@metotech.ru либо при помощи системы «Орфус», выделив текст с ошибкой и нажав CtrlEnter.

Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной печи (подробный расчет)

Расчет, представленный в данном пт, является более сложным, чем выше. Тут мы учтем дополнительные характеристики нагревателей, попытаемся разобраться с вариациями подключения нагревателей к сети трехфазного тока. Расчет нагревателя будем проводить на примере электронной печи. Пусть начальными данными являются внутренние размеры печи.

1-ое, что нужно сделать. посчитать объем камеры внутри печи. В данном случае возьмем h = 490 мм, d = 350 мм и l = 350 мм (высота, ширина и глубина соответственно). Таким образом, получаем объем V = h d l = 490350 350 = 60 10 6 мм 3 = 60 л (мера объема).

Далее необходимо определить мощность, которую должна выдавать печь. Мощность измеряется в Ваттах (Вт) и определяется по эмпирическому правилу: для электрической печи объемом 10. 50 литров удельная мощность составляет 100 Вт/л (Ватт на литр объема), объемом 100. 500 литров. 50. 70 Вт/л. Возьмем для рассматриваемой печи удельную мощность 100 Вт/л. Таким образом мощность нагревателя электрической печи должна составлять P = 100 60 = 6000 Вт = 6 КВт.

Стоит отметить, что при мощности 5-10 кВт нагреватели изготовляют, обычно, однофазными. При больших мощностях для равномерной загрузки сети нагреватели делают трехфазными.

Затем нужно найти силу тока, проходящего через нагреватель I = P / U, где P. мощность нагревателя, U. напряжение на нагревателе (между его концами), и сопротивление нагревателя R = U / I.

Здесь может быть два варианта подключения к электрической сети:

  • к бытовой сети однофазного тока. тогда U = 220 В;
  • к промышленной сети трехфазного тока. U = 220 В (между нулевым проводом и фазой) или U = 380 В (между двумя любыми фазами).

Далее расчет будет проведен отдельно для однофазного и трехфазного подключения.

I = P / U = 6000 / 220 = 27,3 А. ток проходящий через нагреватель. Затем необходимо определить сопротивление нагревателя печи. R = U / I = 220 / 27,3 = 8,06 Ом.

Рисунок 1 Проволочный нагреватель в сети однофазного тока

Искомые значения диаметра проволоки и ее длины будут определены в п. 5 данного параграфа.

При данном типе подключения нагрузка распределяется равномерно на три фазы, т.е. по 6 / 3 = 2 КВт на фазу. Таким образом, нам требуется 3 нагревателя. Далее необходимо выбрать способ подключения непосредственно нагревателей (нагрузки). Способов может быть 2: “ЗВЕЗДА” или “ТРЕУГОЛЬНИК”.

Стоит заметить, что в данной статье формулы для расчета силы тока (I) и сопротивления (R) для трехфазной сети записаны не в классическом виде. Это сделано для того, чтобы не усложнять изложение материала по расчету нагревателей электротехническими терминами и определениями (например, не упоминаются фазные и линейные напряжения и токи и соотношения между ними). С классическим подходом и формулами расчета трехфазных цепей можно ознакомиться в специализированной литературе. В данной статье некоторые математические преобразования, проведенные над классическими формулами, скрыты от читателя, и на конечный результат это не оказывает никакого влияния.

При подключении типа “ЗВЕЗДА” нагреватель подключается между фазой и нулем (Washing machine. рис. 2). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 220 В. Ток, проходящий через нагреватель. I = P / U = 2000 / 220 = 9,10 А. Сопротивление одного нагревателя. R = U / I = 220 / 9,10 = 24,2 Ом.

Рисунок 2 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме «ЗВЕЗДА»

При подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” нагреватель подключается между двумя фазами (Washing machine. рис. 3). Соответственно, напряжение на концах нагревателя будет U = 380 В. Ток, проходящий через нагреватель. I = P / U = 2000 / 380 = 5,26 А. Сопротивление одного нагревателя. R = U / I = 380/ 5,26 = 72,2 Ом.

Рисунок 3 Проволочный нагреватель в сети трехфазного тока. Подключение по схеме «ТРЕУГОЛЬНИК»

После определения сопротивления нагревателя при соответствующем подключении к электрической сети необходимо подобрать диаметр и длину проволоки.

При определении указанных выше параметров необходимо анализировать удельную поверхностную мощность нагревателя, т.е. мощность, которая выделяется с единицы площади. Поверхностная мощность нагревателя зависит от температуры нагреваемого материала и от конструктивного выполнения нагревателей.

нихромовой, надо, сделать, нагреватель

Нихромовая Нить БЕСПЛАТНО!!! Где взять нихромовую проволоку даром. Nichrome wire

Пример Из предыдущих пунктов расчета (Washing machine. п. 3 данного параграфа) нам известно сопротивление нагревателя. Для 60 литровой печи при однофазном подключении оно составляет R = 8,06 Ом. В качестве примера возьмем проволоку нихромовую Х20Н80 диаметром 1 мм. Тогда, чтобы получить требуемое сопротивление, необходимо l = R / ρ = 8,06 / 1,4 = 5,7 м нихромовой проволоки, где ρ. номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки по ГОСТ 12766.1-90, [Ом/м]. Масса данного отрезка проволоки из нихрома составит m = l μ = 5,7 0,007 = 0,0399 кг = 40 г, где μ. масса 1 м проволоки. Теперь необходимо определить площадь поверхности отрезка проволоки длиной 5,7 м. S = l π d = 570 3,14 0,1 = 179 Washing machine 2. где l – длина проволоки [Washing machine], d – диаметр проволоки [Washing machine]. Таким образом, с площади 179 Washing machine 2 должно выделяться 6 кВт. Решая простую пропорцию, получаем, что с 1 Washing machine 2 выделяется мощность β = P / S = 6000 / 179 = 33,5 Вт, где β. поверхностная мощность нагревателя.

нихромовой, надо, сделать, нагреватель

Полученная поверхностная мощность слишком велика. Нагреватель расплавится, если нагреть его до температуры, которая обеспечила бы полученное значение поверхностной мощности. Данная температура будет выше температуры плавления материала нагревателя.

Приведенный пример является демонстрацией неправильного выбора диаметра проволоки, которая будет использоваться для изготовления нагревателя. В п. 5 данного параграфа будет приведен пример с правильным подбором диаметра.

Для каждого материала в зависимости от требуемой температуры нагрева определено допустимое значение поверхностной мощности. Оно может определяться с помощью специальных таблиц или графиков. В данных расчетах используются таблицы.

Для высокотемпературных печей (при температуре более 700 – 800 °С) допустимая поверхностная мощность, Вт/м 2. равна βдоп = βэф α, где βэф – поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды [Вт / м 2 ], α – коэффициент эффективности излучения. βэф выбирается по таблице 3, α. по таблице 4.

Если печь низкотемпературная (температура менее 200 – 300 °С), то допустимую поверхностную мощность можно считать равной (4. 6) 10 4 Вт/м 2.

Эффективная удельная поверхностная мощность нагревателей в зависимости от температуры тепловоспринимающей среды

Температура тепловоспринимающей поверхности, °С βэф, Вт/cм 2 при температуре нагревателя, °С 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350
100 6,1 7,3 8,7 10,3 12,5 14,15 16,4 19,0 21,8 24,9 28,4 36,3
200 5,9 7,15 8,55 10,15 12,0 14,0 16,25 18,85 21,65 24,75 28,2 36,1
300 5,65 6,85 8,3 9,9 11,7 13,75 16,0 18,6 21,35 24,5 27,9 35,8
400 5,2 6,45 7,85 9,45 11,25 13,3 15,55 18,1 20,9 24,0 27,45 35,4
500 4,5 5,7 7,15 8,8 10,55 12,6 14,85 17,4 20,2 23,3 26,8 34,6
600 3,5 4,7 6,1 7,7 9,5 11,5 13,8 16,4 19,3 22,3 25,7 33,7
700 2 3,2 4,6 6,25 8,05 10,0 12,4 14,9 17,7 20,8 24,3 32,2
800 1,25 2,65 4,2 6,05 8,1 10,4 12,9 15,7 18,8 22,3 30,2
850 1,4 3,0 4,8 6,85 9,1 11,7 14,5 17,6 21,0 29,0
900 1,55 3,4 5,45 7,75 10,3 13 16,2 19,6 27,6
950 1,8 3,85 6,15 8,65 11,5 14,5 18,1 26,0
1000 2,05 4,3 6,85 9,7 12,75 16,25 24,2
1050 2,3 4,8 7,65 10,75 14,25 22,2
1100 2,55 5,35 8,5 12,0 19,8
1150 2,85 5,95 9,4 17,55
1200 3,15 6,55 14,55
1300 7,95
READ  Почему нагреватель айкос не заряжается
Значение коэффициента эффективности излучения

Размещение нагревателей Коэффициент α
Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки 0,16. 0,24
Проволочные спирали на полочках в трубках 0,30. 0,36
Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели 0,60. 0,72
Ленточные зигзагообразные нагреватели 0,38. 0,44
Ленточные профилированные (ободовые) нагреватели 0,56. 0,7

Проволочные спирали, полузакрытые в пазах футеровки

Проволочные спирали на полочках в трубках

Проволочные зигзагообразные (стержневые) нагреватели

Предположим, что температура нагревателя 1000 °С, и хотим нагреть заготовку до температуры 700 °С. Тогда по таблице 3 подбираем βэф = 8,05 Вт/Washing machine 2. α = 0,2, βдоп = βэф α = 8,05 0,2 = 1,61 Вт/Washing machine 2 = 1,61 10 4 Вт/м 2.

После определения допустимой поверхностной мощности нагревателя необходимо найти его диаметр (для проволочных нагревателей) или ширину и толщину (для ленточных нагревателей), а также длину.

Диаметр проволоки можно определить по следующей формуле:

, где

d. диаметр проволоки, [м]; P. мощность нагревателя, [Вт]; U. напряжение на концах нагревателя, [В]; βдоп. допустимая поверхностная мощность нагревателя, [Вт/м 2 ]; ρt. удельное сопротивление материала нагревателя при заданной температуре, [Ом·м]. ρt = ρ20 k, где ρ20. удельное электрическое сопротивление материала нагревателя при 20 °С, [Ом·м] k. поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры (по ГОСТ 12766.1-90).

Длину проволоки можно определить по следующей формуле:

, где

Подберем диаметр и длину проволоки из нихрома Х20Н80. Удельное электрическое сопротивление материала нагревателя составляет ρt = ρ20 k = 1,13 10.6 1,025 = 1,15 10.6 Ом·м.

Бытовая сеть однофазного тока Для 60 литровой печи, подключенной к бытовой сети однофазного тока, из предыдущих этапов расчета известно, что мощность печи составляет P = 6000 Вт, напряжение на концах нагревателя. U = 220 В, допустимая поверхностная мощность нагревателя βдоп = 1,6 10 4 Вт/м 2. Тогда получаем

Полученный размер необходимо округлить до ближайшего большего стандартного. Стандартные размеры для проволоки из нихрома и фехрали можно найти в ГОСТ 12766.1-90, Приложение 2, Таблица 8. В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 2,8 мм. Диаметр нагревателя d = 2,8 мм.

Также иногда требуется определить массу необходимого количества проволоки. m = l μ, где m. масса отрезка проволоки, [кг]; l. длина проволоки, [м]; μ. удельная масса (масса 1 метра проволоки), [кг/м].

В нашем случае масса нагревателя m = l μ = 43 0,052 = 2,3 кг.

Данный расчет дает минимальный диаметр проволоки, при котором она может быть использована в качестве нагревателя при заданных условиях. С точки зрения экономии материала такой расчет является оптимальным. При этом также может быть использована проволока большего диаметра, но тогда ее количество возрастет.

Проверка Результаты расчета могут быть проверены следующим способом. Был получен диаметр проволоки 2,8 мм. Тогда нужная нам длина составит l = R / (ρ k) = 8,06 / (0,179 1,025) = 43 м, где l. длина проволоки, [м]; R. сопротивление нагревателя, [Ом]; ρ. номинальное значение электрического сопротивления 1 м проволоки, [Ом/м]; k. поправочный коэффициент для расчета изменения электрического сопротивления в зависимости от температуры. Данное значение совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.

Теперь необходимо проверить, не превысит ли поверхностная мощность выбранного нами нагревателя допустимую поверхностную мощность, которая была найдена в п. 4. β = P / S = 6000 / (3,14 4300 0,28) = 1,59 Вт/Washing machine 2. Полученное значение β = 1,59 Вт/Washing machine 2 не превышает βдоп = 1,6 Вт/Washing machine 2.

Итоги Таким образом, для нагревателя потребуется 43 метра нихромовой проволоки Х20Н80 диаметром 2,8 мм, это составляет 2,3 кг.

Промышленная сеть трехфазного тока Также можно найти диаметр и длину проволоки, необходимой для изготовления нагревателей печи, подключенной к сети трехфазного тока.

Как описано в п. 3, на каждый из трех нагревателей приходится по 2 КВт мощности. Найдем диаметр, длину и массу одного нагревателя.

В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 1,4 мм. Диаметр нагревателя d = 1,4 мм.

Длина одного нагревателя l = 30 м. Масса одного нагревателя m = l μ = 30 0,013 = 0,39 кг.

Проверка Был получен диаметр проволоки 1,4 мм. Тогда нужная нам длина составит l = R / (ρ k) = 24,2 / (0,714 1,025) = 33 м. Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.

Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 3000 0,14) = 1,52 Вт/Washing machine 2. она не превышает допустимую.

Итоги Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ЗВЕЗДА”, потребуется l = 3 30 = 90 м проволоки, что составляет m = 3 0,39 = 1,2 кг.

Подключение типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (Washing machine. рис. 3)

В данном случае, ближайшим большим стандартным размером является Ø 0,95 мм. Диаметр нагревателя d = 0,95 мм.

Длина одного нагревателя l = 43 м. Масса одного нагревателя m = l μ = 43 0,006 = 0,258 кг.

Проверка Был получен диаметр проволоки 0,95 мм. Тогда нужная нам длина составит l = R / (ρ k) = 72,2 / (1,55 1,025) = 45 м.

Данное значение практически совпадает со значением, полученным в результате другого расчета.

Поверхностная мощность составит β = P / S = 2000 / (3,14 4300 0,095) = 1,56 Вт/Washing machine 2. она не превышает допустимую.

Итоги Для трех нагревателей, подключенных по схеме “ТРЕУГОЛЬНИК”, потребуется l = 3 43 = 129 м проволоки, что составляет m = 3 0,258 = 0,8 кг.

Если сравнить 2 рассмотренных выше варианта подключения нагревателей к сети трехфазного тока, то можно заметить, что для “ЗВЕЗДЫ” требуется проволока большего диаметра, чем для “ТРЕУГОЛЬНИКА” (1,4 мм против 0,95 мм), чтобы обеспечить заданную мощность печи 6 кВт. При этом требуемая длина нихромовой проволоки при подключении по схеме “ЗВЕЗДА” меньше длины проволоки при подключении типа “ТРЕУГОЛЬНИК” (90 м против 129 м), а требуемая масса, наоборот, больше (1,2 кг против 0,8 кг).

Материалы для изготовления нагревателей

Наиболее подходящими и самыми используемыми в производстве нагревателей для электропечей являются прецизионные сплавы с высоким электрическим сопротивлением. К ним относятся сплавы на основе хрома и никеля (хромоникелевые), железа, хрома и алюминия (железохромоалюминиевые). Марки и свойства данных сплавов рассмотрены в ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки». Представителями хромоникелевых сплавов является нихром марок Х20Н80, Х20Н80-Н (950-1200 °С), Х15Н60, Х15Н60-Н (900-1125 °С), железохромоалюминиевых – фехраль марок Х23Ю5Т (950-1400 °С), Х27Ю5Т (950-1350 °С), Х23Ю5 (950-1200 °С), Х15Ю5 (750-1000 °С). Также существуют железохромоникелевые сплавы. Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.

Перечисленные выше сплавы обладают хорошими свойствами жаропрочности и жаростойкости, поэтому они могут работать при высоких температурах. Хорошую жаростойкость обеспечивает защитная пленка из окиси хрома, которая образуется на поверхности материала. Температура плавления пленки выше температуры плавления непосредственно сплава, она не растрескивается при нагреве и охлаждении.

Приведем сравнительную характеристику нихрома и фехрали. Достоинства нихрома:

  • хорошие механические свойства как при низких, так и при высоких температурах;
  • сплав крипоустойчив;
  • имеет хорошие технологические свойства – пластичность и свариваемость;
  • хорошо обрабатывается;
  • не стареет, немагнитен.

Недостатки нихрома:

  • высокая стоимость никеля. одного из основных компонентов сплава;
  • более низкие рабочие температуры по сравнению с фехралью.

Достоинства фехрали:

  • более дешевый сплав по сравнению с нихромом, т.к. не содержит никель;
  • обладает лучшей по сравнению с нихромом жаростойкостью, напрмер, фехраль Х23Ю5Т может работать при температуре до 1400 °С (1400 °С. максимальная рабочая температура для нагревателя из проволоки Ø 6,0 мм и более; Ø 3,0. 1350 °С; Ø 1,0. 1225 °С; Ø 0,2. 950 °С).
READ  Что делать если в айкосе сломался нагреватель

Недостатки фехрали:

  • хрупкий и непрочный сплав, данные негативные свойства особенно сильно проявляются после пребывания сплава при температуре большей 1000 °С;
  • т.к. фехраль имеет в своем составе железо, то данный сплав является магнитным и может ржаветь во влажной атмосфере при нормальной температуре;
  • имеет низкое сопротивление ползучести;
  • взаимодействует с шамотной футеровкой и окислами железа;
  • во время эксплуатации нагреватели из фехрали существенно удлиняются.

Также сравнение сплавов фехраль и нихром производится в статье Сравнение сплавов фехраль и нихром.

В последнее время разработаны сплавы типа Х15Н60Ю3 и Х27Н70ЮЗ, т.е. с добавлением 3% алюминия, что значительно улучшило жаростойкость сплавов, а наличие никеля практически исключило имеющиеся у железохромоалюминиевых сплавов недостатки. Сплавы Х15Н60ЮЗ, Х27Н60ЮЗ не взаимодействуют с шамотом и окислами железа, достаточно хорошо обрабатываются, механически прочны, нехрупки. Максимальная рабочая температура сплава Х15Н60ЮЗ составляет 1200 °С.

Помимо перечисленных выше сплавов на основе никеля, хрома, железа, алюминия для изготовления нагревателей применяют и другие материалы: тугоплавкие металлы, а также неметаллы.

Среди неметаллов для изготовления нагревателей используют карборунд, дисилицид молибдена, уголь, графит. Нагреватели из карборунда и дисилицида молибдена используют в высокотемпературных печах. В печах с защитной атмосферой применяют угольные и графитовые нагреватели.

Среди тугоплавких материалов в качестве нагревателей могут использоваться вольфрам, молибден, тантал и ниобий. В высокотемпературных вакуумных печах и печах с защитной атмосферой применяются нагреватели из молибдена и вольфрама. Молибденовые нагреватели могут работать до температуры 1700 °С в вакууме и до 2200 °С – в защитной атмосфере. Такая разница температур обусловлена испарением молибдена при температурах выше 1700 °С в вакууме. Вольфрамовые нагреватели могут работать до 3000 °С. В особых случаях применяют нагреватели из тантала и ниобия.

Создание будущего прототипа и этапы работ

Обогреватель «Доброе тепло» как прототип нашего

В основе устройства самодельного калорифера лежит принцип действия обогревателей «Доброе тепло».

Популярность они получили благодаря быстрому нагреву небольших помещений. При том, что затраты электроэнергии невелики, тепло в помещении распределяется равномерно.

Конструкция данных обогревателей несложна и практически безопасна. Дело в том, что основной нагревательный элемент заключен в материал, исключающий возможность пожара. К тому же, компактность прибора позволит занять ему в гараже немного места.

Подключив к такому самодельному калориферу таймер, можно регулировать режим его работы. Для зимнего времени года достаточно установить режим «час работы, два — отключение».

За один час обогреватель вполне прогреет гараж для спокойного ремонта авто в течение последующих двух часов без его работы. Для более теплого времени года настройки таймера можно изменить.

Основные требования к гаражному обогревателю

Учитывая, что гараж относится к малогабаритным помещениям, необходимо чтобы обогреватель в нем соответствовал следующим требованиям:

  • количество кислорода, сжигаемого при работе обогревателя, а также уровень выделяемых токсических веществ были минимальными;
  • соответствие технике пожаробезопасности – необходимо исключить угрозу взрыва и пожара;
  • компактный калорифер не должен затруднять передвижение по гаражной площади, занимая немного места;
  • хороший обогреватель нагревает помещение за короткий срок, поддерживая температурный уровень в течение длительного времени;
  • финансовые затраты на создание калорифера должны быть меньше стоимости заводского аналога.

Всем этим требованиям соответствует обогреватель, который несложно изготовить самостоятельно. Вам потребуются листы текстолита, моток нихромовой проволоки и клей.

Что нам понадобится помимо проволоки для работы?

Нихром — это такой материал с высоким сопротивлением, наподобие вольфрама, только последний быстро сгорает на воздухе и используется внутри лампочек, а нихромовая проволока обладает должной термостойкостью, и только сильно нагревается от пробегающего внутри электрического тока, забирая при этом на себя всё напряжение от сети.

Некоторые замечания

Можно усовершенствовать прибор, используя дополнительные детали:

  • гипс
  • стальная проволока
  • выключатель

Стальную скобу не придётся никак приспосабливать внутри корпуса — она нужна только в качестве удобной подставки для прибора. Выключатель позволит легко управлять прибором. Его можно установить на боку корпуса баночки, добавив туда пару винтиков. А вот гипс поможет придать прочности и сохранности нихромовой проволочке. Высыпаем сухой гипс в воду, разводим его и окунаем в раствор скрученную спиральку, после чего высушиваем под слоем гипса на воздухе, до затвердевания. Теперь нагрев будет более мягким, а прибор более долговечным и безопасным. Главное не забыть оставить на концах контакты для подсоединения проводов.

Как узнать длину и толщину нихромовой проволоки для намотки нагревательного элемента своими руками

Итог: У нас получился простой и эффективный прибор для обогрева помещения. Если всё правильно выполнено — то он будет безопасен в эксплуатации и станет потреблять совсем немного мощности.

Простой самодельный панельный обогреватель: схема сборки, фото изготовления.

С наступлением холодов тема отопления жилых помещений становится актуальной, и многие задаются вопросом, как дополнительно обогреть, жилую комнату, рабочее помещение, дачу или гараж с помощью обогревателя. В этой статье мы рассмотрим, как сделать простой, дешёвый и в то же время безопасный электрообогреватель.

Простой обогреватель своими руками.

Для изготовления данного обогревателя понадобится минимум материалов:

Стеклотекстолитовые панели одинакового размера толщиной 1 – 1,5 мм – 2 шт. Форма листов стеклотекстолита может быть квадратной или прямоугольной. Размер листов нужно подбирать исходя из количества витков нихромовой проволоки. Для обогревателя мощностью 500 Вт размер листов составит не более 50 х 50 Washing machine.

Сечение и длину проволоки нужно выбрать исходя из требуемой мощности обогревателя, можно воспользоваться предоставленной таблицей.

Если вам нужен обогреватель мощностью 500 Вт, то понадобится нихромовая проволока сечением 0,4 мм и длиной 9,7 метра.

Для расчёта длины проволоки можно воспользоваться таблицей.

  • Эпоксидный клей.
  • Болты, шайбы, гайки – по 2 шт.
  • Провод и вилка.

Электрическая схема самодельного обогревателя.

Приступаем к изготовлению обогревателя.

Каждый лист стеклотекстолита нужно с одной стороны зачистить шлифовальной машинкой, это будет внутренняя сторона обогревателя.

Берём один лист стеклотекстолита, на нём будем укладывать нихромовую проволоку. В зависимости от размеров листа нужно рассчитать количество витков проволоки, при этом следует учитывать отступ от всех краёв листа в 20 – 30 мм. Оптимальное расстояние между витками 10 – 15 мм.

Например: если у нас длина листа стеклотекстолита чуть более метра, то для укладки 24 метров проволоки понадобится сделать примерно 24 витка.

Для удобства пред укладкой проволоки желательно на листе расчертить рамку под витки.

Теперь нужно уложить проволоку витками вдоль рамки, зафиксировать витки можно бумажными полосками и клеем «Монолит».

В месте выхода проволоки нужно просверлить два отверстия в стеклотекстолите сделать клеммы и соединить шнур с вилкой.

Теперь нужно приклеить второй лист стеклотекстолита к первому с помощью эпоксидного клея. Эпоксидный клей наносится вдоль краёв листа и между витками проволоки.

Листы склеиваем между собой, чтобы листы равномерно склеились их нужно уложить на ровную поверхность, сверху прижать листом ДСП или фанеры и придавить грузом. Через сутки листы прочно склеятся между собой, и обогреватель будет готов.

Самодельный обогреватель можно повесить на стену, и он не будет занимать место в помещении.

Сам по себе обогреватель безопасен, так как нагревательный элемент спрятан в стеклотекстолите, а это изоляционный материал, но всё же нужно соблюдать меры безопасности и не оставлять обогреватель без присмотра.

Опытные автолюбители знают, что на ремонт и обслуживание любимого автомобиля затрачивается немало времени и сил.

В результате нарушения правил содержания автомобиля, «железный конь» способен взбрыкнуть в любой момент. В зимнее время, при минусовой температуре, когда приходится выявлять и устранять неисправности авто, очень важно создать комфортные условия для ремонта.

Здесь поможет обогреватель несложной конструкции, который вполне возможно сделать самому.

Даже если гараж подключен к центральному теплоснабжению, но оно недостаточно нагревает помещение, то здесь выручит обогреватель. Согласно правилам содержания автомобиля, необходимая температура в гараже должна быть не ниже 5 0 С. К тому же, в холодное время года обогреватель поможет завести авто, разморозив антифриз.

Ход работы

Сначала отделяем решётку кулера от вентилятора, она нам тоже пригодится. Кладём вентилятор правильной стороной (чтобы он дул наружу) в баночку, и закрепляем его на дне при помощи нескольких винтиков. Он понадобится для того чтобы гнать горячий воздух в комнату от раскалённой проволоки. Теперь сворачиваем саму проволоку спиралью — её можно намотать на толстый карандаш и снять. Это нужно для большей отдачи тепла при прохождении воздуха мимо спирали. Закрепляем спиральку внутри корпуса, концы нужно вывести наружу и подсоединить к проводам. Наш обогревать почти готов. Осталось накрыть корпус решёткой от кулера, для безопасности. Она как будто специально создана для этого — получился отличный прибор, напоминающий горячий фен.

READ  Подключение бака косвенного нагрева к одноконтурному котлу

Как сделать обогреватель из нихромовой проволоки

Краткий разбор процесса изготовления нихромового нагревателя. Вся работа займёт не более нескольких часов, а прибор получится изящным и приятным от факта изготовления своими руками.

Предварительное тестирование

Нихромовая проволока (нить) как основной нагревательный элемент

Предварительный эксперимент нужен для того, чтобы определить необходимую мощность обогревателя.

В финансовом плане вы не пострадаете, так как материалы, как правило, используются подручные.

Нихромовая проволока является полуфабрикатом, производимым из сплава никеля и хрома. Она характеризуется высокими показателями электрического сопротивления.

Процент никеля в данном сплаве составляет до 80%, обеспечивая пластичность и устойчивость к коррозии.

Наличие в составе проволоки хрома добавляет ей повышенные показатели твердости и устойчивости к высоким температурам.

Если сопротивление нихромовой проволоки неизвестно, то желательно его установить самостоятельно. Для этого скручивают спираль из отрезка проволоки длиной 1 м.

Расположив внутри нее термометр, подключают проволоку к источнику питания с трансформатором.

В момент, когда температура на термометре достигнет отметки в 40 о С, необходимо записать показания амперметра и вольтметра.

Они помогут определить сопротивление проводника.

Также, если известен диаметр проволоки, можно узнать ее сопротивление из таблицы расчета:

Далее, учитывая, что самодельный калорифер будет работать от розетки в 220 вольт, необходимо узнать количество проволоки для получения мощности переменного тока в 100-120 ед. К примеру, для нагревателя мощностью в 100 Ват понадобится 24 м нихромовой проволоки диаметром 0,3 мм.

Процесс изготовления обогревателя по шагам

Стеклотекстолит как основа для крепления нихромовой нити

Для изготовления самодельного гаражного обогревателя потребуется лист текстолита толщиной до 1,5 Washing machine.

Он будет служить основанием для проволочной нагревательной спирали. Разделенный на две части, стеклотекстолит не только защитит от горячей проволоки, но и быстро обогреет холодное помещение.

Вся поверхность текстолитового листа является нагревающей. Однако, для обогрева гаража достаточно куска 0,5 х 0,5 м материала с каждой стороны нагревателя.

Не обязательно, чтобы обогреватель был квадратным, подойдет любая форма прямоугольника.

Здесь более важно, чтобы части текстолита были одинаковыми, и основа для крепления спирали надежно закрывала ее.

Принципиальная схема гаражного обогревателя

  • Листы текстолита с внутренней стороны будущего калорифера обрабатываются наждачной бумагой.
  • Далее на основу наносится разметка. От нижнего и верхнего краев оставляется поле в 2 Washing machine, от боковых – отступ в 3 Washing machine.
  • Отметив границы размещения проволоки, необходимо рассчитать количество ее сложений при длине 24 метра. Длина шага обмотки равна высоте отмеченной рамки на основе обогревателя (не забываем, что верхнее и нижнее поле не учитываются).
  • После расчета количества сложений проволоки, нужно отметить расстояние между ее витками. Для наших параметров калорифера оно составляет 8-13 мм. По краю отмеченной рамки, согласно расчетам, просверливают маленькие отверстия, в которые вставляют метки — спички или зубочистки.
  • Далее высверливается еще два отверстия для выхода провода подключения к источнику питания.
  • Не натягивая, аккуратно, проволоку укладывают «змейкой». Здесь сформировать нагревательный элемент помогают спички. Уложив пять-семь витков «змейки», необходимо закрепить их бумажными полосками. Бумага, толщиной в 1 Washing machine, при помощи клея «Монолит» фиксирует нить накаливания.
  • Края «змейки» также, после снятия спичек, приклеиваются при помощи полосок бумаги.
  • В просверленные отверстия для сетевого провода вставляют заклепки из металла, на которые наматывают конец проволочной «змейки».
  • С наружной стороны обогревателя к заклепке прикрепляется шайба. Она нужна для надежной фиксации электропроводящего контакта.

Крутая самоделка из БРУСКА И НИХРОМОВОЙ ПРОВОЛОКИ/Сделай и себе этот инструмент

Сетевой шнур можно подсоединить и внутри калорифера, недалеко от спирали накаливания. Для этого зачищенные концы электропровода наматывают на заклепки с внутренней стороны стенки обогревателя.

нихромовой, надо, сделать, нагреватель

Ответ

По температуре

Проблема приведенного выше расчёта в том, что мы считаем сопротивление холодной спирали по диаметру нихромовой нити и её длине. Но оно зависит от температуры, при этом же нужно учитывать при каких условиях получится её достичь. Если для резки пенопласта или для обогревателя такой расчет еще применим, то для муфельной печи он будет слишком грубым.

Приведем пример расчетов нихрома для печи.

Сначала определяют её объём, допустим 50 литров, далее определяют мощность, для этого есть эмпирическое правило:

  • до 50 литров – 100Вт/л;
  • 100-500 литров – 50-70 Вт/л.

Дальше считаем силу тока и сопротивление:

Для 380В при подключении спиралей звездой, расчет будет следующим.

При подключении звездой, к каждой ветви прикладывается 220В (фазное напряжение, может отличаться в зависимости от вашей электроустановки), тогда ток:

Для соединения треугольником рассчитываем по линейному напряжению 380В:

Для определения диаметра учитывают удельную поверхностную мощность нагревателя. Рассчитаем длину, удельные сопротивления берем с табл. 8. ГОСТ 12766.1-90, но прежде определим диаметр.

Для расчета удельной поверхностной мощности печи используют формулу.

Bэф (зависит от теплопринимающей поверхности) и a (коэф. Эффективности излучения) – выбираются по следующим таблицам.

Итак, для нагрева печи до 1000 градусов, возьмём температуру спирали в 1100 градусов, тогда по таблице подбора Вэф выбираем значение в 4,3 Вт/Washing machine 2. а по таблице подбора коэффициента а – 0,2.

рт – удельное сопротивление материала нагревателя при заданной t, определяется по ГОСТ 12766.1, таблица 9 (приведена ниже).

Тогда для подключения к трёхфазной сети по схеме «Звезда»:

Значения отличаются из-за высокой температуры спирали, проверка не учитывает ряда факторов. Поэтому примем за длину 1 спирали – 42м, тогда для трёх спиралей нужно 126 метров нихрома 1,3 мм.

Проверено экспертом

Сопротивление нихромовой проволоки длиной 5 м и диаметром 25 мм составит R = ρL/S.

Ток в проводнике равен I = U/R = 110/0,011205 = 9817,5 A.

При таком токе поперегорают все провода в сети.

Мощность P = UI = 1109817,5 = 1079922,5 Вт ≈ 1,08 МВт.

Для такого нагревателя потребуется целая электростанция.

Основные сведения и марки нихрома

Нихромом называют сплав никеля и хрома с добавками марганца, кремния, железа, алюминия. У этого материала параметры зависят от конкретного соотношения веществ в сплаве, но в среднем лежат в пределах:

  • удельное электрическое сопротивление — 1,05-1,4 Оммм 2 /м (в зависимости от марки сплава);
  • температурный коэффициент сопротивления — (0,1-0,25)·10 −3 К −1 ;
  • рабочая температура — 1100 °C;
  • температура плавления — 1400°C;

В таблицах удельное сопротивление часто приводится в мкОмм (или 10.6 Омм) – численно значения те же, разница в размерности.

В настоящее время есть две самых распространённых марки нихромовой проволоки:

  • Х20Н80. Состоит на 74% из никеля и на 23% хрома, а также по 1% железа, кремния и марганца. Проводники этой марки можно использовать при температуре до 1250 ᵒ С, температура плавления – 1400 ᵒ С. Также он отличается повышенным электросопротивлением. Сплав применяют для изготовления элементов нагревательных приборов. Удельное сопротивление – 1,03-1,18 мкОм·м;
  • Х15Н60. Состав: 60% никеля, 25% железа, 15% хрома. Рабочая температура не более 1150 ᵒ С. Температура плавления – 1390 ᵒ С. Содержит больше железа, что повышает магнитные свойства сплава и увеличивает его антикоррозийную устойчивость.

Более подробно о марках и свойствах этих сплавов вы узнаете из ГОСТ 10994-74, ГОСТ 8803-89, ГОСТ 12766.1-90 и других.

Как уже было сказано, нихромовая проволока применяется повсеместно где нужны нагревательные элементы. Высокое удельное сопротивление и температура плавления позволяют использовать нихром в качестве основы для разных нагревательных элементов, начиная от чайника или фена, заканчивая муфельной печью.