Спираль для обогревателя


Электрические нагревательные элементы, ТЭНы, виды, конструкции, подключение и проверка

Электрические нагревательные элементы применяются в бытовой и промышленной технике. Применение различных нагревателей известно всем. Это электрические плиты, жарочные шкафы и духовки, электрокофеварки, электрические чайники и отопительные приборы всевозможных конструкций.

Электрические водонагреватели, чаще именуемые бойлерами, тоже содержат нагревательные элементы. Основой многих нагревательных элементов служит проволока с высоким электрическим сопротивлением. И чаще всего эта проволока изготовлена из нихрома.

Открытая нихромовая спираль

Самым старым нагревательным элементом является, пожалуй, обычная нихромовая спираль. Когда-то давно, в ходу были самодельные электрические плитки, кипятильники для воды и обогреватели типа «козёл». Имея под рукой нихромовый провод, которым можно было «разжиться» на производстве, изготовить спираль требуемой мощности не представляло никаких проблем.

Конец провода нужной длины вставляется в пропил воротка, сам провод пропускается между двумя деревянными брусками. Тиски нужно зажать так, чтобы вся конструкция держалась, как показано на рисунке. Усилие зажима должно быть таким, чтобы провод проходил сквозь бруски с некоторым усилием. Если усилие зажима будет велико, то провод попросту оборвется.

Рисунок 1. Навивка нихромовой спирали

Вращением воротка проволока протаскивается сквозь деревянные бруски, и аккуратно, виток к витку, укладывается на металлический стержень. В арсенале электриков был целый набор воротков различного диаметра от 1,5 до 10 мм, что позволяло навивать спирали на все случаи жизни.

Известно было, какого диаметра провод и какая длина требуется для намотки спирали нужной мощности. Эти магические числа до сих пор можно найти в сети интернет. На рисунке 2 показана таблица, где приведены данные о спиралях различной мощности при напряжении питания 220В.

Рисунок 2. Расчет электрической спирали нагревательного элемента (для увеличения нажмите на рисунок)

Здесь все просто и понятно. Задавшись требуемой мощностью и диаметром нихромового провода, имеющимся под рукой, остается только отрезать кусок нужной длины и навить его на оправку соответствующего диаметра. При этом в таблице указана длина получившейся спирали. А что делать, если имеется провод с диаметром не указанным в таблице? В этом случае спираль придется просто рассчитать.

Как рассчитать нихромовую спираль

При необходимости рассчитать спираль достаточно просто. В качестве примера приведен расчет спирали из нихромовой проволоки диаметром 0,45мм (такого диаметра в таблице нет) мощностью 600Вт на напряжение 220В. Все расчеты выполняются по закону Ома.

О том, как перевести амперы в ватты и, наоборот, ватты в амперы:

Сколько в ампере ватт, как перевести амперы в ватты и киловатты

Сначала следует рассчитать ток, потребляемый спиралью.

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

Для этого достаточно заданную мощность поделить на напряжение и получить величину тока, проходящего через спираль. Мощность в ваттах, напряжение в вольтах, результат в амперах. Все согласно системе СИ.

По известному теперь току рассчитать требуемое сопротивление спирали достаточно просто: R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом

Формула для подсчета сопротивления проводника R=ρ*L/S,

где ρ – удельное сопротивление проводника (для нихрома 1.0÷1.2 Ом•мм2/м), L - длина проводника в метрах, S – сечение проводника в квадратных миллиметрах. Для проводника диаметром 0,45 мм сечение составит 0,159 мм2.

Отсюда L = S * R / ρ = 0.159 * 81 / 1.1 = 1170 мм, или 11,7 м.

В общем, получается не столь уж сложный расчет. Да собственно и изготовление спирали не так уж и сложно, что, несомненно, является достоинством обычных нихромовых спиралей. Но это достоинство перекрывается множеством недостатков, присущих открытым спиралям.

Прежде всего, это достаточно высокая температура нагрева – 700…800˚C. Нагретая спираль имеет слабое красное свечение, случайное прикосновение к ней может причинить ожог. Кроме того возможно поражение электрическим током. Раскаленная спираль выжигает кислород воздуха, привлекает к себе пылинки, которые выгорая, дают весьма неприятный аромат.

Но главным недостатком открытых спиралей следует считать их высокую пожароопасность. Поэтому пожарная охрана попросту запрещает применение обогревателей с открытой спиралью. К таким обогревателям, прежде всего, относится, так называемый «козел», конструкция которого показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Самодельный обогреватель «козел»

Вот такой вот получился дикий «козел»: сделан он нарочито небрежно, просто, даже очень плохо. Пожара с таким обогревателем ждать придется недолго. Более совершенная конструкция подобного отопительного прибора показана на рисунке 4.

Рисунок 4. «Козел» домашний

Нетрудно видеть, что спираль закрыта металлическим кожухом, именно это предотвращает прикосновение к разогретым токоведущим частям. Пожароопасность такого устройства намного меньше, чем показанного на предыдущем рисунке.

Смотрите по этой теме: Почему опасны «козел» и самодельный кипятильник

Когда-то давно в СССР выпускались обогреватели-рефлекторы. В центре никелированного отражателя имелся керамический патрон, в который наподобие лампочки с цоколем E27, вворачивался нагреватель мощностью 500Вт. Пожароопасность такого рефлектора тоже очень высока. Ну, вот как-то не задумывались в те времена, к чему может привести использование таких обогревателей.

Рисунок 5. Обогреватель рефлекторного типа

Совершенно очевидно, что различные обогреватели с открытой спиралью можно, вопреки требованиям пожарной инспекции, использовать лишь под неусыпным присмотром: ушел из помещения – выключи обогреватель! Еще лучше просто отказаться от использования обогревателей подобного типа.

Нагревательные элементы с закрытой спиралью

Чтобы избавиться от открытой спирали, были изобретены Трубчатые Электрические Нагреватели – ТЭНы. Конструкция ТЭНа показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Конструкция ТЭНа

Нихромовая спираль 1 спрятана внутри тонкостенной металлической трубки 2. Спираль изолирована от трубки наполнителем 3 с высокой теплопроводностью и высоким электрическим сопротивлением. В качестве наполнителя чаще всего применяется периклаз (кристаллическая смесь окиси магния MgO, иногда с примесями других окислов).

После заполнения изолирующим составом трубку опрессовывают, и под большим давлением периклаз превращается в монолит. После такой операции спираль жестко фиксируется, поэтому электрический контакт с корпусом – трубкой исключен полностью. Конструкция получается настолько прочной, что любой ТЭН можно изгибать, если того требует конструкция отопительного прибора. Некоторые ТЭНы имеют весьма причудливую форму.

Спираль соединяется с металлическими выводами 4, которые выходят наружу через изоляторы 5. Подводящие провода присоединяются к резьбовым концам выводов 4 с помощью гаек и шайб 7. Крепление ТЭНов в корпусе устройства осуществляется при помощи гаек и шайб 6, обеспечивающих, при необходимости, герметичность соединения.

При соблюдении условий эксплуатации подобная конструкция достаточно надежна и долговечна. Именно это и привело к весьма широкому применению ТЭНов в устройствах различного назначения и конструкции.

По условиям эксплуатации ТЭНы делятся на две большие группы: воздушные и водяные. Но это просто такое название. На самом деле воздушные ТЭНы предназначены для работы в различных газовых средах. Даже обычный атмосферный воздух является смесью нескольких газов: кислорода, азота, углекислого газа, имеются даже примеси аргона, неона, криптона и т.д.

Воздушная среда бывает самой разнообразной. Это может быть спокойный атмосферный воздух или поток воздуха, движущийся со скоростью до нескольких метров в секунду, как в тепловентиляторах или тепловых пушках.

Разогрев оболочки ТЭНа может достигать 450 ˚C и даже более. Поэтому для изготовления внешней трубчатой оболочки применяются различные материалы. Это может быть обычная углеродистая сталь, нержавеющая сталь или жаропрочная, жаростойкая сталь. Все зависит от окружающей среды.

Для улучшения теплоотдачи некоторые ТЭНы снабжаются ребрами на трубках в виде навитой металлической ленты. Такие нагреватели называются оребренными. Применение таких элементов наиболее целесообразно в движущейся воздушной среде, например, в тепловентиляторах и тепловых пушках.

Водяные ТЭНы также применяются не обязательно в воде, это общее название различных жидкостных сред. Это может быть масло, мазут и даже различные агрессивные жидкости. Жидкостные ТЭНы применяются в электрических котлах, дистилляторах, электрических опреснителях морской воды и просто в титанах для кипячения питьевой воды.

Теплопроводность и теплоемкость воды намного выше, нежели у воздуха и других газовых сред, что обеспечивает, по сравнению с воздушной средой, лучший, более быстрый, отвод тепла от ТЭНа. Поэтому при одинаковой электрической мощности водяной нагреватель имеет меньшие геометрические размеры.

Тут можно привести простой пример: при выкипании воды в обычном электрическом чайнике ТЭН может разогреться докрасна, после чего прогореть до дыр. Такую же картину можно наблюдать и с обычными кипятильниками, предназначенными для кипячения воды в стакане или в ведре.

Приведенный пример наглядно говорит о том, что водяные ТЭНы ни в коем случае нельзя применять для работы в воздушной среде. Воздушные ТЭНы для нагрева воды использовать можно, вот только придется долго ждать, пока вода закипит.

Не на пользу водяным ТЭНам пойдет и слой накипи, образующийся в процессе работы. Накипь, как правило, имеет пористую структуру, и ее теплопроводность невелика. Поэтому тепло, выделяемое спиралью, в жидкость уходит плохо, зато сама спираль внутри нагревателя разогревается до весьма высокой температуры, что рано или поздно приведет к ее перегоранию.

Чтобы такого не произошло, желательно периодически очищать ТЭНы с помощью различных химических средств. Например, в телевизионной рекламе для защиты нагревателей стиральных машин рекомендуется средство «Calgon». Хотя по поводу этого средства существует множество самых различных мнений.

Как избавиться от накипи

Кроме химических средств для защиты от накипи используются различные устройства. Прежде всего, это магнитные преобразователи воды. В мощном магнитном поле кристаллы «жестких» солей меняют свою структуру, превращаются в хлопья, становятся мельче. Из таких хлопьев накипь образуется менее активно, большая часть хлопьев просто вымывается потоком воды. Этим и достигается защита нагревателей и трубопроводов от накипи. Магнитные фильтры-преобразователи выпускаются многими зарубежными фирмами, такие фирмы существуют и в России. Подобные фильтры выпускаются как врезного, так и накладного типа.

Электронные умягчители воды

В последнее время все более популярными становятся электронные умягчители воды. Внешне все выглядит очень просто. На трубу устанавливается небольшая коробочка, из которой выходят провода-антенны. Провода накручиваются вокруг трубы, при этом даже не надо счищать краску. Установить прибор можно в любом доступном месте, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Электронный умягчитель воды

Единственное, что потребуется для подключения прибора, это розетка на 220В. Прибор рассчитан на долговременное включение, его не надо периодически отключать, поскольку выключение приведет к тому, что вода снова станет жесткой, опять будет образовываться накипь.

Принцип работы прибора сводится к излучению колебаний в диапазоне ультразвуковых частот, которые могут достигать до 50КГц. Частота колебаний регулируется с помощью пульта управления прибора. Излучения производятся пакетами по нескольку раз в секунду, что достигается использованием встроенного микроконтроллера. Мощность колебаний невелика, поэтому никакой угрозы для здоровья человека подобные приборы не представляют.

Целесообразность установки подобных приборов определить достаточно легко. Все сводится к тому, чтобы определить, насколько жесткая вода течет из водопроводной трубы. Тут даже не надо никаких «заумных» приборов: если после мытья ваша кожа становится сухой, от брызг воды на кафельной плитке появляются белые разводы, в чайнике появляется накипь, стиральная машина стирает медленнее, чем в начале эксплуатации – однозначно из крана течет жесткая вода. Все это может привести к выходу из строя нагревательных элементов, и, следовательно, самих чайников или стиральных машин.

Жесткая вода плохо растворяет различные моющие средства – от обычного мыла до супермодных стиральных порошков. В результате порошков приходится класть больше, но это помогает мало, так как кристаллы солей жесткости задерживаются в тканях, качество стирки оставляет желать лучшего. Все перечисленные признаки жесткости воды красноречиво говорят о том, что необходимо устанавливать умягчители воды.

Подключение и проверка ТЭНов

При подключении ТЭНа должен использоваться провод подходящего сечения. Здесь все зависит от тока, протекающего через ТЭН. Чаще всего известны два параметра. Это мощность самого нагревателя и напряжение питания. Для того, чтобы определить ток, достаточно разделить мощность на напряжение питания.

Простой пример. Пусть имеется ТЭН мощностью 1КВт (1000Вт) на напряжение питания 220В. Для такого нагревателя получается, что ток составит

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

Согласно таблицам, размещенным в ПУЭ, такой ток может обеспечить провод сечением 0,5мм2 (11А), но с целью обеспечения механической прочности лучше применить провод сечением не менее 2,5мм2. Как раз таким проводом чаще всего выполняется подвод электричества к розеткам.

Но перед тем, как производить подключение, следует убедиться в исправности даже нового, только что купленного ТЭНа. Прежде всего, надо измерить его сопротивление и проверить целостность изоляции. Сопротивление ТЭНа достаточно просто рассчитать. Для этого надо напряжение питания возвести в квадрат, и поделить на мощность. Например, для нагревателя мощностью 1000Вт этот расчет выглядит так:

220*220/1000=48,4Ом.

Такое сопротивление должен показать мультиметр при подключении его к выводам ТЭНа. Если же спираль оборвана, то, естественно, мультиметр покажет обрыв. Если взять ТЭН иной мощности, то сопротивление, естественно, будет другим.

Для проверки целостности изоляции следует измерить сопротивление между любым из выводов и металлическим корпусом ТЭНа. Сопротивление наполнителя-изолятора таково, что на любом пределе измерений мультиметр должен показать обрыв. Если окажется, что сопротивление равно нулю, то спираль имеет контакт с металлическим корпусом нагревателя. Такое может случиться даже с новым, только купленным ТЭНом.

Вообще для проверки изоляции применяется специальный прибор мегаомметр, но не всегда и не у всех он есть под рукой. Так что вполне подойдет и проверка обычным мультиметром. Хотя бы такую проверку надо сделать обязательно.

Как уже было сказано, ТЭНы можно изгибать даже после наполнения изолятором. Существуют нагреватели самой разнообразной формы: в виде прямой трубки, U-образные, свернутые в кольцо, змейку или спираль. Все зависит от устройства нагревательного прибора, в который предполагается установить ТЭН. Например, в проточном водонагревателе стиральной машины применяются ТЭНы свитые в спираль.

Некоторые ТЭНы имеют элементы защиты. Самая простая защита это термопредохранитель. Уж если он сгорел, то приходится менять весь ТЭН, но до пожара дело не дойдет. Есть и более сложная система защиты, позволяющая использовать ТЭН после ее срабатывания.

Одной из таких защит является защита на основе биметаллической пластины: тепло от перегретого ТЭНа изгибает биметаллическую пластину, которая размыкает контакт и обесточивает нагревательный элемент. После того, как температура снизится до допустимого значения, биметаллическая пластина разгибается, контакт замыкается и ТЭН снова готов к работе.

ТЭНы с терморегулятором

При отсутствии горячего водоснабжения приходится пользоваться бойлерами. Конструкция бойлеров достаточно проста. Это металлическая емкость, спрятанная в «шубу» из теплоизолятора, поверх которого находится декоративный металлический корпус. В корпус же врезан термометр, показывающий температуру воды. Конструкция бойлера показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Бойлер накопительного типа

Некоторые бойлеры содержат магниевый анод. Его назначение защита от коррозии нагревателя и внутреннего бака бойлера. Магниевый анод является расходным материалом, его приходится периодически менять при обслуживании бойлера. Но в некоторых бойлерах, видимо, дешевой ценовой категории, такая защита не предусмотрена.

В качестве нагревательного элемента в бойлерах применяется ТЭН с терморегулятором, конструкция одного из них показана на рисунке 9.

Рисунок 9. ТЭН с терморегулятором

В пластмассовой коробке расположен микровыключатель, который срабатывает от жидкостного термодатчика (прямая трубка рядом с ТЭНом). Форма собственно ТЭНа может быть самой разнообразной, на рисунке показана самая простая. Все зависит от мощности и конструкции бойлера. Степень нагрева регулируется за счет положения механического контакта, управляемого белой круглой рукояткой, расположенной внизу коробки. Здесь же находятся клеммы для подвода электрического тока. Крепление нагревателя производится при помощи резьбы.

Мокрые и сухие ТЭНы

Подобный нагреватель находится в непосредственном контакте с водой, поэтому такой ТЭН называют «мокрым». Срок службы «мокрого» ТЭНа находится в пределах 2…5 лет, после чего его приходится менять. В общем-то, срок службы невелик.

Для увеличения срока службы нагревательного элемента и всего бойлера в целом французской компанией Atlantic в 90-х годах прошлого века была разработана конструкция «сухого» ТЭНа. Если сказать проще, то нагреватель был спрятан в металлическую защитную колбу, исключающую прямой контакт с водой: нагревательный элемент греется внутри колбы, которая передает тепло воде.

Естественно, что температура колбы намного ниже, чем собственно ТЭНа, поэтому образование накипи при той же жесткости воды происходит не столь интенсивно, в воду передается большее количество тепла. Срок службы таких нагревателей достигает 10…15 лет. Сказанное справедливо для хороших условий эксплуатации, прежде всего стабильности напряжения питания. Но даже и в хороших условиях «сухие» ТЭНы тоже вырабатывают свой ресурс, и их приходится менять.

Вот здесь обнаруживается еще одно достоинство технологии «сухого» ТЭНа: при замене нагревателя нет никакой необходимости сливать воду из бойлера, для чего следует отключать его от трубопровода. Достаточно просто вывернуть нагреватель и заменить его на новый.

Компания Atlantic, конечно же, запатентовала свое изобретение, после чего стала продавать лицензию другим фирмам. В настоящее время бойлеры с «сухим» нагревательным элементом выпускают и другие фирмы, например, Electrolux и Gorenje. Конструкция бойлера с «сухим» ТЭНом показана на рисунке 10.

Рисунок 10. Бойлер с «сухим» нагревателем

Кстати, на рисунке показан бойлер с керамическим стеатитовым нагревателем. Устройство такого нагревателя показано на рисунке 11.

Рисунок 11. Керамический нагреватель

На керамическом основании закреплена обычная открытая спираль из проволоки с высоким сопротивлением. Температура нагрева спирали достигает 800 градусов и передается в окружающую среду (воздух под защитной оболочкой) конвекцией и теплоизлучением. Естественно, что такой нагреватель применительно к бойлерам может работать только в защитной оболочке, в воздушной среде, прямой контакт с водой попросту исключен.

Спираль может быть намотана в несколько секций, о чем говорит наличие нескольких клемм для подключения. Это позволяет менять мощность нагревателя. Максимальная удельная мощность подобных нагревателей не превышает 9Вт/см2.

Условием нормальной работы такого нагревателя является отсутствие механических нагрузок, изгибов и вибраций. На поверхности не должно быть загрязнений в виде ржавчины и масляных пятен. И, конечно же, чем более стабильным будет напряжение питания, без выбросов и скачков, тем более долговечна работа нагревателя.

Но электротехника не стоит на месте. Технологии развиваются, усовершенствуются, поэтому кроме ТЭНов в настоящее время разработаны и успешно применяются самые разнообразные нагревательные элементы. Это керамические нагревательные элементы, карбоновые нагревательные элементы, инфракрасные нагревательные элементы, но это будет темой для другой статьи.

Продолжение статьи: Современные нагревательные элементы

electrik.info

Спиральный обогреватель: особенности конструкции, схема подключения

С приходом холодов часто оказывается так, что централизованное отопление не справляется с обогревом квартиры, температура в помещениях оказывается чересчур низкой, жильцы страдают от холода, рискую подхватить простуду. Неудивительно, что многие отправляются на рынок или магазин, чтобы приобрести спиральный обогреватель. Данное устройство широко известно еще с советских времен, зарекомендовало себя достаточно эффективным и удобным в эксплуатации. Но актуально ли оно в современном мире, среди множества конкурентов?

Грамотный подход

В магазинах и на рынке представлены различные устройства данной группы, различающиеся и по техническим параметрам, и по стоимости, и по внешнему виду. К сожалению, популярность техники объясняет большое количество подделок и изделий невысокого качества, эксплуатация которых не только малоэффективна, но и опасна. Вследствие этого, в процессе покупки обязательно нужно убедиться в наличии сертификатов качества, подлинности изделия. Не лишним будет провести тестовый запуск обогревателя, обогревателей.

Во время работы должны отсутствовать посторонние шумы, треск и запах. Корпусные детали и кабель не должны нагреваться даже при работе на максимальной мощности, если нагрев имеет место, вполне вероятно, что проблема касается электрической части, а это чревато опасностью возгорания.

Особенности конструкции: внутренние модули

Итак, современное устройство состоит из следующих деталей:

  • Спираль. Металлическая спираль находится внутри прочной трубки из кварца. Если устройство запускается на максимальную мощность, спираль не должна нагреваться чересчур быстро, так как это отражается на долговечности. Чем медленнее происходит нагрев, тем дольше служит техника.
  • Вентилятор способствует равномерному распределению воздуха по помещению, а также увеличивает скорость прогрева. Основное требование – тишина работы, при этом даже на повышенных оборотах этот параметр должен оставаться неизменным. Если говорить о переносных моделях, то они должны работать одинаково тихо вне зависимости от угла наклона. Обязательное условие – полное отсутствие вибраций.
  • Система увлажнения. Исследования показывают, что даже наиболее современные модификации несколько снижают содержание кислорода в воздухе и провоцируют падение влажности, в помещении становится несколько душно и некомфортно. Чтобы компенсировать данное явление, на устройства ставят запчасти, искусственно повышающие содержание влаги. Увлажнение происходит и методом ультразвука, и испарением. Чаще используется второй метод. В условиях магазина точно определить эффективность модуля достаточно сложно, можно лишь визуально оценить, насколько быстро и значительно падает уровень воды в резервуаре. Конечно, важна не только эффективность дополнения, но и удобство пользования. Оцените, насколько легко заливать воду в резервуар. Наиболее современные модели нагревателей автоматически блокируют работу основного элемента при открытой горловине, комплектуются специальной воронкой, предотвращающей разбрызгивание, попадание капель жидкости на раскаленную спираль.

Особенности конструкции: внешние модули

Снаружи находятся следующие элементы:

  • Непосредственно корпус. Не стоит руководствоваться исключительно внешними данными, хотя и об этом забывать не стоит. Дизайн модели легко оценить по фото. Обогреватель должен дополнять существующий интерьер помещения, выглядеть в нем органично и естественно. С точки зрения конструкции, важнейшее требование – наличие на корпусе защитной решетки, исключающей прямой доступ к спирали. Размер ячеек должен быть около 5 миллиметров. Материалами для изготовления корпусов выступают пластмассы и металлы. Пластик обязательно должен быть негорючим, но проверить это достаточно сложно, некоторые производители обманывают покупателя, используют стандартный пластик, который очень быстро деформируется под воздействием высокой температуры. Таким образом, лучше сделать выбор в пользу металлического аналога, ему никакие дополнительные проверки не нужны.
  • Тумблеры и переключатели. Если говорить о бюджетных моделях, то на них установлены переключатели механического типа. Проверьте, насколько плавно вращаются ручки, насколько легко ходят переключатели, насколько четко они отзываются на ваши действия. Если во время запуска устройство создает помехи для бытовой техники (телевизор или радио), покупать ее не стоит, вполне вероятно, что уже через месяц использования придется приобретать новый экземпляр. Более того, создание помех говорит о серьезных конструктивных проблемах, способных спровоцировать возгорание.
  • Кабель. Основной параметр – длина, которой должно хватать для свободного подключения в розетку. К сожалению, на многих моделях длина ограничена, а потому схема подключения современного спирального обогревателя нередко не обходится без дополнительного использования удлинителя. Впрочем, бытует мнение, что короткий шнур – признак низкого качества изделия, так что лучше выбирать модели, кабель в которых имеет длину около 180 сантиметров.

Дополнительные элементы

Дополнительно на устройствах устанавливаются следующие запчасти:

  • Концевые выключатели. Как правило, монтируются на ножках, экстренно отключают устройство при падениях или достижении неустойчивой опасной позиции.
  • Воздушный фильтр нужен моделям с искусственным обдувом.
  • Автоматическая защита от коротких замыканий и чрезмерного нагрева. Эту запасную деталь можно причислить к разряду необходимостей, но, как ни странно, нередко она отсутствует даже на дорогих элитных устройствах.
  • Датчик температуры облегчает эксплуатацию, при достижении в помещении заданного микроклимата, прибор автоматически отключается.

Таким образом, выбор спирального обогревателя, который гарантированно окажется безопасным и эффективным – дело непростое. Тем не менее, не стоит жалеть времени на походы по магазинам и изучение специализированной информации. Грамотный подбор, правильная схема подключения – все это способствует тому, что даже в самый сильный мороз в вашем доме будет тепло, уютно и комфортно!

znatoktepla.ru

Изготавливаем спирали электрические из нихрома по ТУ и эскизам заказчика

Нихромовая спираль

Каждый знает, что такое нихромовая спираль. Это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения.

Эта проволока изготавливается из нихрома – прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром.

«Классический» состав этого сплава – 80% никеля, 20% хрома.

Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов – «нихром».

Самые известные марки нихрома – Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72—73 % никеля и 20—23 % хрома.

Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки.

Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17—29 % против 1,5 у Х20Н80.

На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре.

Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С

 Применение нихромовой проволоки

Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава.

Нихромовая спираль применяется в двух качествах – как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.

Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н.

Примеры применений:

  • бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
  • ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
  • нагреватели для промышленных печей и термооборудования.

Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.

Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Н80ХЮД-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры.

Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.

 Как навить спираль из нихрома

Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.

Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.

Учет температуры

Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 °С.

Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя.

При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного.

Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.

На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали.

Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение.

Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.

 

Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины

Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления.

Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U.

Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.

Обозначения здесь общепринятые:

  • P – выделяемая мощность;
  • U – напряжение на концах спирали;
  • R – сопротивление спирали;
  • I – сила тока.

Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов.

Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки.

Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd2)/4ρ.

Здесь:

  • L – искомая длина;
  • R – сопротивление проволоки;
  • d – диаметр проволоки;
  • ρ – удельное сопротивление нихрома;
  • π – константа 3,14.

Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве.

В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.

 

Навивка спирали

Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)). Расчет закончен.

Практичное решение

На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя.

Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.

Для этого стоит обратиться в компанию «ПАРТАЛ», которая с 1995 года является крупным поставщиком прецизионных сплавов, в том числе проволоки нихромовой, ленты и спиралей для нагревателей.

Наша компания способна полностью снять вопрос о том, где купить нихромовую спираль, поскольку мы готовы изготовить ее на заказ по эскизам и техническим условиям заказчика.

Page 2

+7 (846) 246-65-02     +7 (846) 958-88-48

partalstalina.ru

Нихромовые спирали: характеристики, применение

Нихром был изобретен в 1905 году Альбертом Маршем, который соединил никель (80%) и хром (20%). Сегодня существует около десяти модификаций сплавов различных марок. В качестве дополнительных легирующих примесей добавляется алюминий, марганец, железо, кремний, титан, молибден и т. д. Благодаря своим выдающимся качествам этот металл стал широко использоваться для производства электротехники.

Основные качества нихрома

Нихром отличается:

  • высокой жаростойкостью. При высоких температурах его механические свойства не меняются;
  • пластичностью, которая позволяет изготавливать из сплава нихромовые спирали, проволоки, ленты, нити;
  • простотой обработки. Изделия из нихрома хорошо свариваются, штампуются;
  • высокую стойкость к коррозии в различной среде.
  • сопротивление нихрома высокое.

Основные свойства

  • Плотность составляет 8200-8500 кг/м3.
  • Температура плавления нихрома - 1400 С.
  • Максимальная рабочая температура - 1100°С.
  • Прочность - 650-700 МПа.
  • Удельное сопротивление нихрома 1,05-1,4 Ом.

Маркировка нихромовой проволоки

Нихромовая проволока - прекрасный материал для различных электронагревательных элементов, которые используются практически во всех отраслях промышленности. Практически каждый бытовой нагревательный прибор имеет элементы, выполненные из нихрома.

Буквенная маркировка проволоки:

  • «Н» – используется, как правило, в нагревательных элементах.
  • «С» – применяется в элементах сопротивления.
  • «ТЭН» – предназначается для трубчатых электронагревателей.

Согласно отечественным стандартам, существуют несколько основных марок:

  • Двойная проволока Х20Н80. В состав сплава входит: никель - 74%, хром – 23%, а также по 1% железа, кремния и марганца.
  • Тройная Х15Н60. Сплав состоит из 60% никеля и 15% хрома. Третий компонент – железо (25%). Насыщение сплава железом позволяет значительно удешевить нихром, цена на который довольно высокая, и при этом сохранить его жаростойкость. Кроме того, повышается его обрабатываемость.
  • Наиболее дешевый вариант нихрома - Х25Н20. Это богатый железом сплав, в котором механические свойства сохраняются, но рабочая температура ограничена 900°С.

Применение нихрома

Благодаря своим качественным и уникальным характеристикам нихромовые изделия могут применяться там, где нужна надежность, прочность, устойчивость к химически агрессивной среде и очень высоким температурам.

Нихромовые спирали и проволока являются неотъемлемой частью практически всех видов нагревательных приборов. Нихром присутствует в тостерах, хлебопекарнях, обогревателях, духовках. Сплав также нашел применение в резисторах и реостатах, работающих при сильном нагреве. Имеется нихром и в электрических лампах и паяльниках. Нихромовые спирали обладают жаростойкостью и значительным сопротивлением, что позволяет их использовать в высокотемпературных печах сушки и обжига.

Находит применение и лом нихрома. Он переплавляется, и материал снова идет в дело. Сплав никеля с хромом используется в химических лабораториях. Данный состав не вступает в реакцию с большинством щелочей и кислот. Деформированные нагревательные нихромовые спирали применяют в электронных сигаретах.

По сравнению с ранее используемым для этих целей железом, изделия из нихрома более безопасны, не искрят, не ржавеют, не имеют оплавленных участков.

Температура плавления нихрома 1400°С, поэтому при приготовлении пищи не чувствуются посторонние запахи и гарь.

Инженеры до сих пор исследуют уникальные свойства этого материала, постоянно расширяя сферу его применения.

В домашних условиях нихромовая проволока используется для изготовления самодельного оборудования, электролобзиков и резаков, таких как, например, станок для резки пенопласта или дерева, паяльник, приспособление для выжигания по дереву, сварочные аппараты, бытовые обогреватели и т. д.

Самой популярной считается проволока Х20Н80 и Х15Н60.

Где можно приобрести нихромовую проволоку

Реализация данного продукта производится в рулонах (бухтах, катушках) либо же в виде ленты. Сечение нихромовой проволоки может быть в виде овала, круга, квадрата, а также трапеции, диаметр составляет в пределах от 0,1 до 1 миллиметра.

Где же взять или купить изделия из нихрома? Предлагаем рассмотреть самые распространенные и возможные варианты:

  1. Прежде всего, можно обратиться в организацию, изготавливающую данную продукцию и сделать заказ. Узнать точный адрес таких предприятий можно в специальных справочных по товарам и услугам, которые имеются практически во всех крупных городах и населенных пунктах. Оператор сможет подсказать, где приобрести, и даст номер телефона. Кроме того, информацию об ассортименте такой продукции можно найти на официальных сайтах производителей.
  2. Купить нихромовые изделия можно в специализированных магазинах, например, продающих радиодетали, материал для мастеров типа «Умелые руки» и т. д.
  3. Купить у частных лиц, торгующих радиодеталями, запасными частями и прочими металлическими изделиями.
  4. В любом хозяйственном магазине.
  5. На рынке можно приобрести какой-нибудь старый прибор, например лабораторный реостат, и взять нихром.
  6. Нихромовую проволоку также можно найти и у себя дома. К примеру, именно из нее изготовлена спираль электрической плитки.

Если необходимо сделать большой заказ, тогда больше всего подойдет именно первый вариант. Если нужно небольшое количество проволоки из нихрома, в этом случае можно рассматривать все остальные пункты списка. При покупке необходимо обязательно обратить внимание на маркировку.

Навивка нихромовой спирали

Сегодня нихромовая спираль является одним из основных элементов многих нагревательных приборов. После остывания нихром способен сохранять свою пластичность, благодаря чему спираль из такого материала можно легко снять, изменить ее форму или при необходимости подогнать под подходящий размер. Намотка спирали в промышленных условиях осуществляется автоматическим путем. В домашних условиях можно осуществить также ручную намотку. Рассмотрим подробнее, как это сделать.

Если не слишком важны параметры готовой нихромовой спирали в ее рабочем состоянии, при намотке можно произвести расчет, так сказать, «на глаз». Для этого следует подобрать нужное количество витков в зависимости от нагрева нихромового провода, при этом включая периодически спираль в сеть и уменьшая или увеличивая число витков. Такая процедура намотки очень простая, но может занять достаточно много времени, да и часть нихрома при этом расходуется впустую.

Для повышения простоты и точности расчета намотки спирали можно воспользоваться специальным онлайн-калькулятором.

Рассчитав необходимое количество витков, можно приступать к намотке на стержень. Не обрезая провод, следует осторожно подключить нихромовую спираль к источнику напряжения. Затем проверить правильность расчетов по намотке спирали. Важно учитывать, что для спиралей закрытого типа длина намотки должна быть увеличена на треть полученного при расчете значения.

Для обеспечения одинакового расстояния между соседними витками нужно вводить намотку в 2 провода: один – нихромовый, второй - любой медный или алюминиевый, с диаметром, который равен нужному зазору. Когда намотка будет окончена, вспомогательный провод следует аккуратно смотать.

Стоимость нихрома

Единственный недостаток, который имеет нихром, – цена. Так, двухкомпонентный сплав при покупке в розницу оценивается примерно в 1000 рублей за один килограмм. Стоимость марок нихрома с лигатурой - около 500-600 рублей.

Заключение

Выбирая продукцию из нихрома, необходимо учитывать данные о химическом составе интересующего товара, его электропроводность и сопротивление, физические характеристики диаметра, сечение, длину и т. д. Важно также поинтересоваться документацией соответствия. Кроме того, нужно уметь визуально отличать сплав от его, так сказать, «конкурентов». Правильность выбора материала является залогом надежности электротехники.

fb.ru

Обогреватель своими руками: как сделать самодельный прибор в домашних условиях

В холодное время года потребность в тепле особо возрастает. Но далеко не каждый хозяин имеет возможность приобрести обогреватель заводского образца. В том, чтобы собрать обогреватель своими руками, нет ничего сложного.

Предлагаем вашему вниманию четыре варианта создания обогревательного прибора из подручных средств, который будет прекрасно справляться с возложенной на него задачей. Мы подробно описали процесс изготовления самоделок. Описали принцип действия и особенности эксплуатации.

К пошаговым руководствам мы приложили схемы, фото-подборки и видео-инструкции.

Приборы для локального обогрева

Самые простые модели самодельных обогревателей предназначены для локального обогрева. Их максимальная температура нагрева составляет порядка 40°С.

В большинстве своем обогревающие самоделки относятся к излучающим устройствам, действующим по принципу ИК обогревателей и электрических радиаторов. Подключают их к однофазной сети с традиционными для бытовых объектов 220 В. Желающим заняться самостоятельным изготовлением приборов нужны знания в области электротехники и электромонтажа.

Вариант #1. Самодельная компактная термопленка

Основу обогревателя будут составлять два отреза стекла. Это одинаковые прямоугольники размерами 4х6 см.

Длина и ширина рабочей площади обогревателя может варьироваться. Главное – чтобы площадь каждого стекла составляла порядка 25 квадратных сантиметров.

Для создания такого самодельного обогревателя также потребуются:

  • медный двухжильный кабель;
  • мультиметр;
  • парафиновая свеча;
  • деревянный брусок;
  • плоскогубцы;
  • герметик; эпоксидный клей;
  • хлопчатобумажная салфетка;
  • гигиенические палочки.

Перед началом работ кабель необходимо оборудовать вилкой.

В роли нагревательного элемента будет выступать отрез алюминиевой фольги, используемой хозяйками для запекания, толщина которой составляет 0,1 мм

Первым делом прочищают стеклянные заготовки, удаляя с помощью салфетки пыль и остатки грязи, обезжиривают и тщательно просушивают. Очищенные заготовки охлаждают. Это необходимо для того, чтобы при последующем обжиге нагар лучше оседал на поверхности.

Подпаливают установленную в подсвечник свечу. А затем поочередно захватывают плоскогубцами за уголок каждую стеклянную заготовку и аккуратно двигают над свечой, чтобы стекло покрылось сажей. Необходимо добиться равномерного оседания нагара на всей поверхности стекла; обожженная часть и будет выступать токопроводящим элементом.

Манипуляции со свечой придется периодически прерывать с тем, чтобы дать разогретому стеклу немного остынуть.

Главное достоинство такого прибора в том, что значительная часть тепловой энергии выделяется нагретым до определенной температуры материалом в виде инфракрасного излучения

После остывания заготовок у каждой из них прочищают края. Для этого с помощью гигиенических палочек вдоль контура по периметру снимают по 5 миллиметров от края.

На обожженную часть, которая будет выступать в роли токопроводящего элемента, равномерно наносят клей, сверху которого прикладывают заранее подготовленный отрез фольги. Полоски будут выполнять функцию клемм, необходимых для подключения проводов.

Такие же действия выполняют со второй половинкой. Обе детали соединяют. Чтобы обеспечить герметичность устройства, места соединений обрабатывают герметиком, покрывая торец по всему периметру.

Чтобы сделать нагревательные элементы, из фольги вырезают две полосы, ширина которых соответствует размеру закопченной области на стеклянных заготовках

Для того чтобы рассчитать мощность прибора, необходимо с помощью тестера измерить сопротивление углеродистого покрытия. Щупы мультиметра прикладывают к свисающим «хвостикам» алюминиевой фольги. Полученные данные используют при расчете с помощью формулы:

N=I2 х R,

где «N» – мощность, «I» – сила тока, а «R» – сопротивление.

Мощность не должна превышать допустимые значения в 1,2 Вт. Если сопротивление превышает значение в 120 ОМ, чтобы уменьшить его, необходимо слой нагара сделать чуть толще. Здесь действует такое правило: чем больше копоти, тем меньше электрическое сопротивление.

Если параметры в пределах нормы – приступают к финальной стадии сборки. Для этого зачищенные края заготовок смазывают клеем, а свободные концы отрезов фольги загибают и приклеивают к одной из сторон.

Из деревянного бруска делают подставку и монтируют на нее подключенные к электрическому шнуру контактные площадки

На деревянную площадку устанавливают собранную из стекла и фольги конструкцию и устройство подключают к 12-вольтному источнику.

Вариант #2. Греющая панель из остатков ИК пола

Если после устройства греющего инфракрасного пола остались обрезки пленки, их стоит смело пустить в дело изготовления настенного обогревателя, к примеру, для дачи или гаража.

Их обрезков инфракрасной пленки, оставшихся после устройства теплого пола в доме, можно соорудить настенную панель, а при желании декорировать ее ламинированной крупногабаритной фотографией

Инфракрасная пленка потребляет меньше энергии, чем прочие обогревающие электроустройства. Для небольшого помещения примерно 2×2 м достаточно 1 м пленочной карбоновой системы.

Шаг 1: Для того чтобы не отвлекаться в процессе работы, надо заранее запастись всем необходимым. Из расходных материалов потребуется фольгированная подложка под ИК пол, непосредственно пленка, провод 0,75, терморегулятор или розетка с таймером и битумный скотч Шаг 2: Раскраиваем инфракрасную пленку согласно необходимым размерам. Разрезаем только по прозрачным полосам, пересекать карбоновые полоски под углом или резать поперек нельзя Шаг 3: У имеющегося в распоряжении зажима, к которому будет подключаться провод диаметр больше. Для того чтобы его плотно зажать, необходимо провести подготовительные мероприятия Шаг 4: Зачищенный от изоляции примерно на 10 - 15 с м провод сгибаем пополам, потом еще раз и все закручиваем в жгут и обжимаем плоскогубцами Шаг 5: Плотно скрученный, уплотненный с помощью плоскогубцев провод устанавливаем в зажим Шаг 6: Подключаем зажим с проводом к краю токоведущего медного элемента пленки, отсоединив с тыльной ее стороны край полимерной прозрачной оболочки Шаг 7: Нижняя часть зажима вводится в пространство между отсоединенной полимерной пленкой и медным проводником Шаг 8: Готовим битумный скотч. Он используется для изоляции всех электросоединений и срезов медного проводника со стороны, противоположной подключению Подготовка материалов и инструментовРаскрой инфракрасной пленки по размеруПодготовка провода к подключению к системеУтолщение для подсоединения зажимаУстановка жгута из провода в зажимПодсоединение электропровода к системеСпецифика подключения провода к пленкеБитумный скотч для производства изоляции

Теперь нужно все тщательно заизолировать, чтобы пленка не искрила на контактах и не создавала никаких угроз в процессе собственной работы.

Вариант #3. Тепловентилятор из подручных средств

Предлагаем еще один доступный способ изготовления самодельного устройства для локального обогрева, в основе которого заложен принцип работы тепловентилятора. На его изготовление уйдет не более двух часов. Главным достоинством такого устройства является простота изготовления и доступность необходимых материалов.

К числу недостатков конструкции стоит отнести то, что в процессе нагрева она будет сжигать кислород, а в некоторых случаях даже пахнуть паленым.

Корпус прибора будет выполнен из жестяной банки высотой в 20 см при диаметре в 10 см., а планки для намотки спирали из нихрома – из нефольгированного текстолита

Помимо жестяной банки для сборки нагревательной конструкции необходимо подготовить:

  • трансформатор на 12 Вольт;
  • диодный мостик;
  • нихромовая проволока сечением 1 мм2;
  • вентилятор;
  • перфоратор с тонким сверлом;
  • паяльник;
  • компьютерный вентилятор.

Из текстолита необходимо заранее вырезать две заготовки, размер которых соответствует габаритам выбранной банки. Для подключения устройства к сети и переключения режимов потребуется также электрический шнур и кнопочный переключатель.

Первым делом с отреза текстолита снимают фольгу и вырезают внутреннюю часть так, чтобы получилось подобие рамки.

В текстолитовой заготовке с помощью тонкого сверла проделывают отверстия, размещая их с небольшим смещением относительно друг друга

В проделанные отверстия заглубляют концы нихромовой проволоки. К свободным концам заведенной под раму проволоки припаивают очищенные от изоляции «хвосты» электрических проводов.

Плотность тока в контактирующих с воздухом нихромовых электрически спиралях составляет порядка 12-18А/мм2. В зависимости от степени нагрева их насыщенность цвета будет меняться от темно-бордового до ярко-красного. Температура наружной поверхности излучателя при этом не превышает и 70 градусов.

Берут трансформатор, диодный мостик и кулер и замыкают их с зафиксированной нихромовой проволокой в единую цепь, не забывая при этом подключить переключатель

Диодный выпрямитель и малогабаритный трансформатор на 12 В необходим для питания кулера.

Чтобы иметь возможность регулировать температуру, стоит рассмотреть вариант установки хотя бы двух разделенных спиралей. К тому же, подключив спирали параллельно, в случае перегорания одной, другие не пострадают.

Главное при сборке конструкции – чтобы намотанные спирали не касались каких-либо деталей помимо текстолитовой рамки.

Вентилятор монтируют в банку с помощью кронштейна в виде П-образной металлической детали, зафиксированного болтом. Ток будет прогревать витки проволоки, а вентилятор обдувать конструкцию теплым потоком воздуха.

К собранной конструкции прикрепляют текстолит, после чего соединенные в единую цепь элементы электрического устройства помещают в банку

Для обеспечения свободного доступа воздуха в крышке и стенках банки просверливают 20-30 отверстий диаметром по 1,5-2 мм. Собранное устройство непосредственно напрямую подключают к сети в 220В и проверяют его работоспособность. В целях безопасности излучающую поверхность можно прикрыть защитной сеткой.

Такой тепловентилятор подойдет для прогрева небольшого по площади помещения. Как и промышленные модели тепловентиляторов, он всего за несколько минут прогреет середину комнаты, не расходуя драгоценное тепло на теплопотери, которые ходят сквозь стены.

Желающие самостоятельно сделать обогреватель для гаража из подручных средств много полезной информации найдут в еще одной популярной статье нашего сайта.

Самодельные маломощные устройства

Описанные выше модели подходят лишь для локального обогрева. Чтобы отопить комнату, необходимо соорудить более мощный обогреватель, технологию изготовления которого рассмотрим ниже.

Вариант #1. Создание масляного прибора

Сделанный собственными руками масляный обогреватель имеет высокий КПД и к тому же является достаточно функциональным и безопасным. Принцип работы прибора построен на том, что расположенный внутри корпуса ТЭН прогревает находящееся возле него масло, в результате которого активизируется конвекционное движение потоков.

Корпус изделия можно сделать из секционной батареи системы отопления, автомобильного радиатора либо же сварить из стальных труб

Для обеспечения плавной настройки мощности прибор оснащают реостатом или дискретными переключателями. Чтобы автоматизировать процесс, дополнительно устанавливают термостат и датчик опрокидывания.

Чтобы сделать масляный обогреватель нужно заранее подготовить:

  • ТЭН мощностью в 1кВт (для помещения площадью в 10 квадратов);
  • прочный и герметичный корпус, конструкция которого полностью исключает утечку жидкости;
  • чистое и термостойкое техническое масло берется из расчета в 85% от общего объема корпуса;
  • устройства управления и автоматики – подбираются в соответствии с общей мощностной нагрузкой прибора.

Важный момент, приобретая патронный тент, не забудьте проверить, чтобы в комплекте к нему шли силиконовые прокладки или их аналоги, выполненные из маслотермобензостойкой резины.

Чтобы не связываться со сваркой, в качестве корпуса можно использовать демонтированный регистр отопления, демонтированный из-за модернизации системы общественного здания.

Внушительная по габаритам конструкция будет нуждаться в сооружении платформы. Ее можно сделать из швеллеров или стальных уголков. При составлении схемы рамы отталкиваются от вместительности емкости и высоты изделия.

Схема подключения устройства и последовательность сборки ее конструктивных элементов наглядно представлена на рисунке

Сложность может возникнуть на этапе сварки элементов. Ведь для выполнения работ необходимо владеть соответствующими навыками. Первым делом разрезают профильную трубу на отрезки заданной длины. Из них собирают прямоугольные рамы.

В углу конструкции вырезают отверстие под размещение ТЭНа. В самой высокой точке радиатора вырезают отверстие для возможности заливки масла и оснащают штуцером с наружной резьбой, сверху которого устанавливают крышку.

Перед введением нагревательного прибора в эксплуатацию его необходимо протестировать на герметичность, создав большое давление в середине прибора

При сборке конструкции следует обратить внимание на ряд моментов:

  1. ТЭН лучше размещать в боковой или нижней части конструкции, фиксируя с помощью болтовых соединений. Такое решение обеспечит лучшую циркуляцию масла. Он ни при каких условиях не должен соприкасаться с корпусом.
  2. Чтобы активизировать процесс естественной конвекции жидкости, дополните конструкцию помпой и электроприводом. Для фиксации насоса к емкости нужно приварить небольшие металлические пластины.
  3. Не забудьте предусмотреть оснащенные клапанами отверстия для возможности экстренного сброса давления путем слива масла. Помпы располагают в нижней части радиатора по углам.
  4. Чтобы обеспечить долговечность конструкции, предупредив развитие электрокоррозии, учитывайте сочетаемость металла корпуса и ТЭНа. Из-за разности потенциалов металлов не стоит комбинировать обычную сталь или алюминий с медью.
  5. В обязательном порядке заземлите нагревательный прибор.

Конструкцию наполняют маслом не полностью, а лишь на 85%. Это необходимо для того, чтобы отведенные на воздух 15% были буферной зоной при расширении масла вследствие повышения температуры.

Проверив герметичность отверстий, остается только подключить ТЭН, установить корпус и залить внутрь масло. Чтобы повысить мобильность конструкции, ее можно оснастить колесами и дополнительными элементами крепления.

Вариант #2. Изготовление инфракрасного устройства

Неоспоримым достоинством такого устройства является то, что выработанная тепловая энергия выделяется в виде инфракрасного излучения. Благодаря этому обогреватель, созданный на основе углеродного элемента, прогревает не только воздух, но и находящихся в зоне ИК-излучения людей и предметов.

Основу такого устройства, созданного по типу обогревателей заводского исполнения, будут составлять две пластиковых заготовки, площадь каждой из которых составляет порядка 1 квадрата. На них будут наноситься мелкофракционный графитовый порошок, по структуре чем-то напоминающий муку.

Учитывайте, что графитовый порошок, выполняющий роль токопроводящей смеси – чрезвычайно пачкающееся вещество, да и к тому же он очень опасен для здоровья

Чтобы сделать эффективно работающий ИК обогреватель своими руками, необходимо также подготовить:

  • две медные клеммы;
  • эпоксидный клей;
  • деревянные заготовки для рамки.

Как и в предыдущих вариантах, потребуется электрический шнур, оборудованный вилкой.

Графитовый порошок можно «добыть» из отслуживших свой срок батареек. Для получения необходимой мощности обогревателя опытные мастера рекомендуют вводить до двух объемов углеродного наполнителя. В готовом виде получается густая и вязкая смесь, которую довольно трудно наносить тонкой пленкой. Чтобы упростить задачу используют узкий шпатель.

Разведенный с клеем графитовый состав выкладывают на пластиковые заготовки, делая извивающуюся дорожку, не забывая при этом отступать отведенное расстояние

Последовательность выполнения действий:

  1. Графит перемешивают с эпоксидным клеем в пропорции 1:1,5 или 1:2.
  2. На рабочую поверхность выкладывают пластиковую заготовку гладкой стороной книзу.
  3. Готовую смесь выкладывают тонким слоем на пластик, формируя зигзагообразный узор.
  4. Сверху на выложенный узор второй лист пластика.
  5. По такой же технологии подготавливают вторую пластину. Обе заготовки плотно сжимают и дожидаются, пока клеевой состав затвердеет.
  6. На заготовки с противоположных сторон от графитового проводника фиксируют клеммы, придерживаясь представленной выше схемы.
  7. К клеммам подключают зачищенные концы электрического кабеля.
  8. Подключают прибор к сети и проверяют работоспособность системы.

Измерение сопротивления проводника и расчет мощности собранного прибора выполняют, придерживаясь описанной выше технологии.

На параметр сопротивления влияет количество графита в массе. Чтобы повысить сопротивление проводника нужно увеличить дозу графита в составе.

Для повышения жесткости конструкции устройство можно обрамить деревянной рамкой. Чтобы усовершенствовать конструкцию, дополните ее простеньким терморегулятором.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Обзор варианта изготовления спирального нагревателя:

Видео #2. Самодельный инфракрасный обогреватель мощностью в 1кВт:

Мы рассмотрели лишь несколько вариантов изготовления обогревателей из подручных средств. На самом деле их существует великое множество. При желании вы можете самостоятельно разработать и изготовить такой прибор. И наградой вам станет желанное тепло в ненастную погоду.

Хотите предложить собственный вариант изготовления обогревателя? Появились вопросы или есть полезная информация для нас и посетителей сайта? Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке.

sovet-ingenera.com

Самодельный обогреватель

Проще и дешевле сделать обогреватель на основе нихрома. Отрез длиною метр саморегулирующегося кабеля стоит за 330 рублей и до бесконечности. Продавцы на удивление согласованно забывают указать температуру настройки системы, зато приводят сведения о мощности, напрямую зависящую от условий, причем показатель по определению в описанном случае непостоянный. Если бы речь шла о резистивном кабеле, вышеуказанное имело бы смысл. К примеру, саморегулирующийся работает самостоятельно, не нуждается в термостате. Имеет высокую отказоустойчивость. Значит, риск пожара минимальный, случись изготовить самодельный обогреватель.

Небольшой самодельный обогреватель

Обогреватели и кабели

Не каждому доводилось сталкиваться с саморегулирующимся кабелем, расскажем чуть подробнее об этих любопытных комплектующих систем размораживания водостоков зданий. Омическая проволока выделяет тепло по закону Джоуля-Ленца. Эффект прямо пропорционален току, обратно пропорционален сопротивлению, зависит от времени работы конструкции. Люди для получения полезного тепла в обогревателях искали материалы с повышенным сопротивлением. Это, кажется, уменьшает эффект Джоуля-Ленца, но тривиальный провод не удается присоединить к сети 230 В — жила сгорает. Выходит короткое замыкание. Постарайтесь сделать обогреватель своими руками без опасности для окружающих.

К примеру, для получения обогревателя на 2 кВт возьмите провод сопротивлением 28 Ом. Попробуйте набрать вещицу из медной проволоки. Нихром наделен значительным удельным сопротивлением, 3-5 метров материала позволят намотать спираль. Если уменьшить длину отреза, мощность возрастет, но ситуация невыгодна. Проводник охарактеризован некой предельной мощностью на погонный метр, которую рассеивает. Если значение завышено, спираль сгорит. Быстро процесс пройдет на воздухе.

Первый совет, как сделать обогреватель:

Изучайте рынок на предмет похожих конструкций заводского изготовления. Каковы мощность и внутреннее устройство обогревателя, из каких материалов изделие изготовлено.

Дальше копируем технические характеристики. Посмотрите в справочнике, какую погонную мощность рассеивает нихром. Кстати, в технике используется фехраль из Норвегии, состав материала — тайна, в магазинах не достать.

Что сделать из нихрома. На заводах из металла изготавливают:

Везде используется способность давать тепло дозированно (в отличие от меди, где выделяемая погонная мощность мала, шанс сжечь пробки велик). Отличие трубчатых электрических нагревателей в том, что спираль защищена прессованным порошком от воды и воздуха. Внешняя медная оболочка используется для сохранения формы диэлектрика. Это позволит провести электрическую изоляцию прибора. Не забывайте, нихром металл, легко получить удар током, если не соблюдать мер предосторожности.

Саморегулирующийся кабель самостоятельно следит за температурой. Доводим до сведения читателей, что резистивный кабель сделан из омического проводника. Не нихром и не медь.

Саморегулирующийся кабель

Состав резистивного кабеля неважен, главное, что выделяет тепло, пока подают питающее напряжение. Новые технологии привели к появлению матрицы из диэлектрика с вкраплениями графита. Концепция положена в основу саморегулирующихся кабелей и при повышении температуры расширяются. В результате графитовые вкрапления перестают контактировать друг с другом постепенно.

За счет этого сопротивление участка растет. Напряжение постоянное – 220 В – значит, ток падает. Следовательно, уменьшается эффект Джоуля-Ленца. При охлаждении участка происходит обратный процесс. Саморегулирующаяся матрица сжимается, графитовых мостиков становится больше, сопротивление падает, ток увеличивается, тепловой эффект повышается. Для изготовления кабеля берется два параллельных медных провода для подачи потенциала. Между ними по длине прокладывается саморегулирующаяся матрица с графитовыми включениями. Прелесть конструкции в том, что фрагменты станут обогреваться независимо. Определяющую роль в величине теплового эффекта играет температура.

Матрица настраивается на заводе. Чаще встретим изделия с температурой нагрева в области небольших положительных температур, чуть выше нуля. Подавляющая часть кабелей используется в ветках разморозки конструктивных элементов зданий, поэтому свойства выбираются сообразно. Чуть ледком прихватило, температура стала нулевой, матрица сжалась, кабель начал греть. Плюс конструкции — не нужно контроля за устройством. В то же время резистивный кабель дает фиксированный тепловой эффект.

Резистивный кабель

Если не контролировать процесс, температура растет безгранично, пока оболочка кабеля не расплавится, не начнется пожар. Понятно, что связываться с термостатами не хочется: сложно и дорого.

Стоит резистивный кабель копейки, а цену саморегулирующегося уже указывали. В свете сказанного считаем, что первый лучше использовать для теплых полов (но не потолков), второй идеален для нетипичных конструкций, наподобие греющей подстилки под сиденье. Не забудьте, что нужно правильно провести изоляцию. К примеру, водворить между человеком и кабелем экран из фольги, надежно заземленный. В этом случае при пробое страшного не случится. Подобные приборы лучше все-таки включать через дифференциальное устройство защиты.

Примеры самодельных обогревателей

Как уже отметили, проще сделать обогреватель из нихрома. Понадобится отрез с сопротивлением 27 – 28 Ом, чтобы получить мощность 2 кВт. Не соединяйте такие спирали параллельно. В этом случае мощность умножается на количество нагревательных элементов, а домашний распредщиток в хрущевке тянет 5 кВт. Если не брать во внимание современные многоэтажки. Мощность вычисляется по формуле:

N = U2 / R

Обогреватель-ветродувка своими руками

При сопротивлении 28 Ом получается 1728 Вт, если действующее значение напряжения 220 В. Вряд ли получится дома собрать трубчатый водонагреватель, а нихромовые спирали – сколько угодно. Наматывайте проволоку на стержень из керамики, как это делается в электрокаминах, либо на пластины, как в фенах или ветродувках. Где взять жаропрочный материал. Стоит копейки на рынке столицы, в сети брать дорого. Разберите старую технику и позаимствуйте необходимое. Не используйте для намотки сталь, действие вызовет непредсказуемые последствия. Кстати, в паяльнике внутри изолятор из керамики.

Если ничего не приходит в голову, отколите с кирпича специальным молотком (для кирпичей) тонкую пластину и используйте. Фрагмент тяжелый, но надежный. Если найдете огнеупорный кирпич, лучше использовать жаропрочный. Подойдет керамическая плитка. Не забудьте по торцам пластинки сделать углубление под проволоку, мотайте в один слой, не больше. В этом случае нарушаются условия теплообмена, нихром может сгореть. Кстати, плитку дырявьте специальными сверлами (для плитки, с камнем на конце). Если предполагается принудительный обдув, к примеру, процессорным кулером, это улучшит теплообмен.

Кстати, вентиляторы используются вовсе не для увеличения мощности, как кажется. Тепловой эффект нихрома мало зависит от температуры воздуха. Просто ветер подхватывает тепло и быстрее по помещению разнесет. Обогрев получается поравномернее. Керамическая плитка монтируется любым методом, допустимо на жаропрочный клей (температуры не менее 800 градусов). При нагреве нихром светится и работает инфракрасным обогревателем. Если сказанного недостаточно, введите обдув.

Двигатели лучше берите на 230 В. Подходят асинхронные моторы небольшой мощности, используемые в вытяжках или бытовых вентиляторах. Не применяйте коллекторные двигатели: шумные и искрят. Кстати, асинхронные электромоторы раздобудете в холодильнике, кухонной вытяжке или кондиционере. Следует избегать линейных компрессоров, внутри нет вращающихся деталей. Самодельный обогреватель для квартиры собирают на основе кассетного магнитофона. Внутри стоят тихие двигатели, нужно правильно отрегулировать обороты на перемотку.

Если требуется самодельный обогреватель для дачи, соберите горелку на основе инжектора. Описывали подобную конструкцию, такие популярны в США. Не применяйте бензин для получения тепла, пары взрывоопасны. Не рекомендуем в обогревателе продувать ионизированный воздух через сопло, а поместить в огонь продырявленную плитку возможно. Послужит керамической решеткой, аккумулятором и излучателем тепла. Проще сделать самодельный обогреватель получается на основе цангового туристического баллона. Необходимо правильно изготовить насадку, к примеру, на основе покупной для приготовления пищи.

vashtehnik.ru

Как починить инфракрасный (#ИК, #IR) обогреватель

Был прекрасный осенний вечер. На улице было градусов 6 тепла. Я решил включить свой любимый обогреватель. Но он не грел. Что делать? пухнуть с холоду? нет! Я решил его починить! Делаю это уже не первый раз по этому более менее красивые и упорядоченные фото. В этой статье о том как чинить нагреватель.

Предположив что термостат в порядке. Решил ремонтировать спираль, которая скорее всего перегорела и оборвалась. Подобные обогреватели собраны в алюминиевом профиле, по этому разбираются весьма легко.

Разборка

Для начала отвинтил единственный винт на крышке, с некоторым усилием отогнул переднюю ее часть.

Крышка не снималась,вынул металлическую заглушку, заметил белый саморез.

Отвинтил его. Крышка пластмассовая с легкостью снялась. Получаю доступ к нагревателю.

Снял сетку. Она просто вставлена в профиль. В итоге можно было ее не снимать, но зато протер отражатель.

Распустил крепление нагревателя отвинтив винт. Так же открутил гайку, отключил провод питания.

Металлическая гильза когда-то была приклеена к стеклянной колбе. Но клей уже рассыпался, гильза снялась со стеклянной трубки с легкостью.

Отпустил гайку которая держала контакт нагревателя, получил кучу деталек.

Ремонт

В моем случае спираль перегорела прямо возле контакта. Контакт представляет собой стержень с одной стороны с резьбой, а с другой стороны с отверстием в которое был вставлен один конец спирали и запрессован.  Метал весьма твердый, плоскогубцами разогнуть не смог. По этому отломал остаток спирали. Молотком максимально расплющил конец контакта. Просверлил в нем отверстие 3мм. На конце спирали сделал петлю.

Прикрепил петлю спирали к контакту  винтом и гайкой М3.

Собрал в кучу гильзу

Собрал все это дело обратно в обратном порядке.

Вывод

Включил обогреватель в розетку. И все заработало 🙂 Я нагрет и счастлив! Надеюсь, и вы будете счастливы, когда отремонтируете свой перегоревший обогреватель. 🙂

mozgochiny.ru


Смотрите также