Как найти сопротивление нагревательного элемента
Перейти к содержимому

Как найти сопротивление нагревательного элемента

  • автор:

как определить сопротивление нагревательного элемента чайника? Сделайте расчет

Легко. Смотрим на бирку на чайнике. Там написана его мощность. Мощность электрического нагревателя равна:
P = R*I^2 — Закон Джоуля-Ленца
Мы знаем напряжение U = 220 В
I = U/R
Подставим:
P = U^2/R
R = U^2/P
А если Вы не знаете мощность чайника, её легко вычислить. Наливаете в чайник 1 литр воды имеющей комнатную температуру, включаете чайник и секундомер. Замеряете время, за которое вода закипит.
Теперь надо посчитать количество теплоты, необходимое для нагрева:
Полагаем что комнатная температура 20 градусов. Тогда:
Q = C*m*(100 — 20) = C*m*80 = 80*С
т. к. масса воды m = 1 кг.
С — удельная теплоемкость воды = 4187 Дж/кг*К
Делим полученное количество теплоты на время нагрева в секундах, получаем мощность чайника в Ваттах.

Похожие вопросы

Как рассчитать мощность нагревателя

Расчет мощности тэна, необходимой для поддержания заданной температуры в том или ином помещении,

рассмотрен в п.1 «Справочных данных».

1. Для проверки соответствия данных маркировки реальным параметрам

ТЭН необходимо проверить его сопротивление Омметром в горячем виде. В этом случае можно пренебречь различными коэффициентами.
Р=U*U/R,
где P — мощность, которую необходимо найти, Вт;
U — рабочее напряжение, В;
R — измеренное сопротивление тэн в горячем виде, Ом.
Например:
Напряжение в сети 220 Вольт, измеренное сопротивление равно 22 Ом. Тогда мощность тэна имеет значение: Р=220*220/22=2200 Вт=2.2 кВт.

2. Для расчета времени за которое тэн нагреет воду, используем формулу теплодинамики.

При этом для простоты будем считать, что окружающая среда, переходные процессы, емкость и т.д. не влияют на нашу систему ТЭН — жидкость:
А=С(T1-T2)m,
где А -работа, которую необходимо проделать, чтобы изменить температуру жидкости массой «m» с Т1 до Т2.
С — удельная теплоемкость жидкости;
и формулу работы электрического тока:
А=Рt,
где А — работа электрического тока,
Р — мощность установки (в нашем случае — ТЭНов), Вт,
t — время работы электрического тока, сек.
Пример: За какое время тэн мощностью 2.0 кВт согреет воду массой 1.0 кг. с 20 до 80 градусов?
Справочное данное: С для воды = 4200 Дж/кг*градус.
С(Т1-Т2)m=Рt, отсюда t=C(T1-T2)m/P=4200*(80-20)*1.0/2000=126 секунд.
Ответ: вода массой 1.0 кг нагреется тэном мощностью 2 кВт с 20 до 80 градусов за 2 минуты и 6 секунд.

3.Подбор обогревательного устройства с оптимальной мощностью.

Мощность обогревателя определяет его способность поддерживать определенную температуру в помещении. Вторая величина, от которой это зависит, — объем помещения. При этом есть одно условие — теплоизоляция помещения должна быть приемлемой для данной климатической зоны.
Для стандартной высоты жилых помещений в России в 2.2-2.5 метра соотношение мощности к площади равна 1:10, т.е. нагреватель мощностью 1 кВт может обогреть помещение в 10 кв. метров.
Если высота помещения превышает указанное выше значение, тогда необходимо использовать поправочный коэффициент. Например, если высот помещения 3 метра, тогда: К = 3 метра/2.5 метра=1,2. Т.е. в этом случает соотношение мощности прибора и отапливаемой площади будет 1,2 кВт : 10 квадратных метров.

4. Зависимость объема теплоносителя (жидкости) системы отопления от мощности.

Приблизительный расчет объема теплоносителя системы отопления можно произвести используя следующее соотношение: для отопительной системы с котлом мощностью 1кВт требуется 15 литров теплоносителя. Соответственно объем отопительной системы с котлом мощностью 10 кВт приблизительно составит 150 литров.+
Данные, полученные при таком подсчете объема теплоносителя в системе отопления, не учитывают особенностей конкретной отопительной системы и являются всего лишь приблизительными

Наша продукция
  • ТЭНы общего назначения
  • Миниатюрные ТЭНы
  • Обогреватели конвекционного типа
  • Обогреватели нагнетательного типа
  • Обогреватели и тэны судовые
  • Водонагреватели электрические
  • Комплектующие для производства ТЭНов и обогревателей
  • Щиты электрические
  • Услуги обработки листового металла

Расчёт проволочного нагревателя

Расчёт проволочного нагревателя нужен в первую очередь для определения потребного источника питания, то есть таких его параметров как напряжение и ток, ну и как следствие – мощности.

Хочу обратить ваше внимание, что существую онлайн-калькуляторы для расчёта сопротивления и остальных параметров проволочного нагревателя (примеры: раз, два)

Вот огромная подробная статья с расчётом ниромовых нагревателей.

Есть много различных сплавов с высоким удельным сопротивлением, из которых можно делать нагреватели. В нашем примере рассмотрим нихром и кантал. Для простоты расчётов ниже приведена таблица, содержащая в себе отношение диаметра проволоки к её сопротивлению на 1 метр (Ом/м).

Чтобы найти полное сопротивление отрезка проволоки, нужно:

  • Определить (задать) диаметр проволоки и её материал (это можно сделать при покупке =)
  • Согласно полученным (заданным) данным, найти его сопротивление (Ом/м) из таблицы
  • Умножить длину отрезка проволоки (в метрах!) на удельное, в итоге получится величина сопротивления (Ом).

Проделав эти шаги в обратной последовательности, можно найти ДЛИНУ проволоки, зная её сопротивление, и варьируя ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ.

Зная сопротивление, можно “подключить” нашу проволоку к источнику питания, чтобы найти потребляемый ток. По закону Ома (I=U/R) ток равен напряжение (в Вольтах) / сопротивление (в Омах), на выходе получится ток в Амперах. Это нужно в такой ситуации: у вас есть блок питания например на 12 вольт и максимум на 3 Ампера. И вам нужно проверить, не будет ли ток от вашего нагревателя превышать максимальный допустимый ток с блока питания. Чтобы найти мощность нагревателя в Ваттах, нужно умножить ток на напряжение (P=U*I), где P – электрическая мощность в Ваттах.

Обратная задача: спроектировать нагреватель заданной мощности. Например, для стульчака с подогревом нужно около 30 Ватт.

  • Зададимся источником питания, пусть это будет БП на 12 Вольт от светодиодной ленты.
  • Смотрим, какой будет ток: I=P/U=30/12~2.5 Ампер. Значит, нужен блок питания как минимум на 3 Ампера, чтобы был запас по току.
  • Теперь можно найти сопротивление нагревателя из закона Ома: R=U/I=12/2,5=4.8 Ом.
  • Далее обращаемся к таблице сопротивлений, прикинув нужную длину проволоки. Допустим мне нужен нагреватель с длиной 0.5 метра. Это значит, что удельное сопротивление будет 4.8/0.5=9.6 Ом/м.
  • Ищем в таблице ближайшее удельное сопротивление (в моём примере это 9.06 Ом/м), и таким образом находим нужную нам площадь поперечного сечения провода (диаметр 0.46мм, значит площадь 0.16 мм2). Удельное будет слегка отличаться, так что можно провести проверочный расчёт, как в самом начале статьи. Зная новое удельное сопротивление (для выбранной проволоки), пересчитываем на наши 0.5 метров: 9.06*0.5=4.53 Ом. Таким образом, ток в цепи будет 12/4.53=2.65 Ампер, что несколько выше, чем мы хотели, но не выше 3 Ампер, как у нашего БП. Также увеличилась мощность, 2.65*12~32 Ватта. Если “реальное” значение вас не устраивает, можно слегка изменить ДЛИНУ нагревателя, и ток и мощность будут такие, как хотелось изначально. То есть берём не 0.5 метра, а чуть больше. Насколько чуть? Новую длину можно найти, разделив изначально нужно сопротивление на табличное удельное сопротивление, то есть в моём примере это 4.8/9.06~0.53 метра. Как видите, длина нашего нагревателя увеличилась на 3 сантиметра, но теперь мы получим нужные 30 Ватт.
  • Идём в магазин, и покупаем =)

Ещё одно важное дополнение: при последовательном соединении нагревателей их сопротивление складывается (R1+R2+R3…..). А вот при параллельном – складывается очень хитро.

Надеюсь данная статья будет полезна желающим разобраться “в сути вещей”. А так конечно можно использовать готовые калькуляторы =)

Способы проверки ТЭНа на пробой

В этой статье рассказывается об основных способах проверки пробоя трубчатого электронагревателя: проверке с помощью мультиметра, мегаомметра, индикаторной отвертки и контрольных ламп.

Способы проверки ТЭНа на пробой

15 июня 2022

ТЭНы — один из основных видов нагревателей в промышленном и бытовом оборудовании. Несмотря на то, что трубчатые электронагреватели — один из самых надежных источников тепла, они могут подвергаться поломке. Одна из причин того, что сломался ТЭН — это пробой его изоляции.

Если вы хотите более подробно изучить устройство ТЭНа, рекомендуем вам ознакомиться со статьей « Устройство трубчатого нагревателя ». Чтобы понять, какие возможные поломки могут произойти с электронагревателем, будет достаточно приложенной ниже схемы.

Как устроен ТЭН

Причины неисправности трубчатых электронагревателей

То, что ТЭН стал хуже греть — повод для его проверки. Процесс проверки не вызывает сложности. ТЭНы характеризуются двумя поломками, которые ведут к его замене:

  • обрыв при перегреве нихромовой спирали;
  • замыкание спирали на металлическую оболочку.

Чаще всего ТЭНы перестают работать вследствие разрыва спирали внутри устройства. Любой их описанных способов выявит эту проблему.

Возможные причины разрыва спирали внутри устройства:

  • общий перегрев;
  • локальный перегрев;
  • скачки напряжения;
  • брак на производстве;
  • сочетание всех перечисленных выше факторов.

Общий перегрев опасен как для самого трубчатого электронагревателя, так и для его комплектующих. Слишком высокая температура способна повредить как корпус, так и нагревательную спираль, которые рассчитаны на работу при определенных температурах. Для контактной группы нагревателя она представляет не меньшую опасность: из-за перегрева может нарушиться целостность изоляции питающих нагреватель проводов.

Одна из причин локального перегрева ТЭНа — это образование значительного количества накипи на корпусе. Если вода, в которую погружен электронагреватель, содержит в себе слишком много солей (как правило, это соли калия и магния, которые образовывают плохо растворимый осадок), эти соли могут оседать на поверхности нагревателя. Из-за этого меняется распределение тепла по поверхности, возникает локальный перегрев, который может привести к двум опасным последствиям:

  • нарушение целостности корпуса электронагревателя;
  • разрыв спирали устройства.

Заводской брак не менее опасен для работы электронагревателя. Если мы обратимся к схеме устройства ТЭНа, то станет ясно, что нагревательная спираль изолирована от оболочки нагревателя с помощью специального минерала — периклаза. С химической точки зрения периклаз представляет собой оксид магния, и используется в электронагревателях именно из-за своих изоляционных качеств. Если при изготовлении периклаз был неправильно засыпан в трубку, в местах проседания его изоляционные функции нарушатся. В таких местах спираль ТЭНа может сдвинуться и напрямую контактировать с металлическим корпусом. Именно это явление и называется пробоем изоляции ТЭНа.

Если мы сталкиваемся только с одной точкой пробоя изоляции нагревателя, а к самому не ТЭНу подключено УЗО (устройство защитного отключения), электронагреватель продолжит работу до тех пор, пока нихромовая спираль не расплавится — или до тех пор, пока человек, прикоснувшийся к нагревателю, не получит электротравму.

Когда спираль контактирует с трубкой более чем в двух точках и нет заземления с УЗО, спираль перегорает сразу.

Как проверить ТЭН на пробой?

Существуют следующие способы проверки электронагревателя:

  1. Проверка с помощью мультиметра.
  2. Проверка с помощью мегаомметра.
  3. Использование индикаторной отвертки.
  4. Контрольные лампы.

При наличии устройства возможно проверить ТЭН с мультиметром на пробой. Для начала необходимо уточнить в техническом паспорте мощность нагревателя.

Проверка ТЭНа мультиметром на пробой

Сопротивление работоспособного и исправного ТЭНа можно рассчитать по известной формуле закона Ома:

Закон Ома

R=U 2 /P, где R — уровень сопротивления, высчитывается в Ом; P — мощность устройства, измеряется в Вт; U — функциональное напряжение сети, исчисляется в В.

Определение неисправности и проверки ТЭНа мультиметром на пробой начинают с поиска утечки тока, процесс состоит из этапов:

  • устройство отключают от источника питания;
  • обеспечивается доступ к клеммам;
  • мультиметр ставится в режим «прозвон», щупы опускаются в «COM» и «VMa»;
  • по очереди проверяются контакты на пробой трубчатого нагревателя на корпус прибора;

Если уровень стремится к «0» — ТЭН сломан, «1» — утечки тока нет.

Этот способ, чтобы досконально проверить исправность ТЭНа, не всегда эффективен. Мелкие дефекты изоляции ТЭНа проверяют на пробой при помощи мегаомметра, который исследует электрические цепи высоким напряжением. Мультиметр «словит» только явные неисправности.

В условиях производства, как правило, используются проверки с помощью и мультиметра и мегаомметра.

Есть другие способы, позволяющие определить причину поломки устройства, ими можно воспользоваться, когда нет под рукой мультиметра. Результат не будет таким точным, но даст возможность понять, есть ли необходимость замены элементов.

Самый простой способ-тестер для работоспособности ТЭНа — демонтировать его и тщательно осмотреть. Если на устройстве много накипи, ее следует удалить. Нагреватель (кроме контактной группы) помещают в емкость с уксусной водой или раствором лимонной кислоты и оставляют на 4-6 часов. Возможно, после повторного подключения электронагреватель заработает.

Еще один способ установить неисправность — индикаторная отвертка. Перед проверкой необходимо отключить устройство и отсоединить все проводники. Один зажим клеммы соприкасается с пальцем, к другому подносят инструмент и касаются торцевого контакта. Когда устройство исправно — индикатор горит.

Тестируют исправность ТЭНов и контрольными лампами. Собирают схему с лампой накаливания 220В, вкручивают в патрон с подсоединенными одножильными проводами из меди и закрепленными к проводам щупами. После этого лампу подключают к электричеству между тестируемым прибором и источником энергии. Если лампа горит — прибор работает.

Как проверить ТЭН с помощью индикаторной лампы

Итоги

Чтобы ТЭНы долго эксплуатировались и не доставляли хлопот, рекомендуется соблюдать простые правила:

  • приобретать устройства проверенных производителей с гарантией качества;
  • регулярно осматривать устройство на предмет появившейся накипи и очищать ее, рекомендованная периодичность профилактики — не менее 2 раз в год;
  • использовать фильтры для очистки воды;
  • соблюдать рекомендации производителя бытовой техники;
  • использовать средние и низкие температуры для подогрева воды, это позволит уменьшить скопление накипи и продлить срок работы прибора.

При обнаружении неисправности электронагревателя любым из перечисленных выше способов следует заменить ТЭН. Для того, чтобы правильно подобрать ТЭН для вашего оборудования, обратитесь к специалистам ПК «Марион».

При возникновении потребности изготовить электронагреватель на заказ, вы можете обратиться к специалистам производственной компании «Марион», которые с радостью окажут вам квалифицированную помощь в выборе нужного товара, либо в изготовлении электронагревателя на заказ по вашим параметрам.

Специалисты ПК «Марион» могут проконсультировать вас как по вопросам выбора трубчатого электронагревателя, так и по особенностям его подключения и эксплуатации.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *