Сравнение нихромовых нагревателей в изоляции и без неё. Статья

ПРОДУКЦИЯ   Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

8 (800) 200-52-75 (495) 366-00-24 (495) 504-95-54 (495) 642-41-95 e-mail: [email protected] В данной статье рассматриваются нагреватели из нихрома, имеющие изоляцию и нет. Выполняется сравнение свойств, эксплуатационных характеристик, стоимости и других характеристик. Электротехническая промышленность выпускает множество разнообразных нагревателей для производственных электропечей и термического оборудования, поверхностного и внутреннего обогрева объёмных и плоских физических объектов, поддержания температуры технологических сред, для бытовых приборов различного назначения. Основную часть из них составляют проверенные временем гибкие проволочные и ленточные омические нагреватели (термосопротивления) из прецизионного хромоникелевого сплава – нихрома. Типы нихромовых нагревателей Нагревательные конструкции из нихрома выпускаются в термостойкой изоляционной оболочке и без неё. Гибкий изолированный нагреватель с внешним покрытием токоведущей жилы имеет форм-фактор провода или кабеля. Из оголённой проволоки с круглым сечением и диаметром 0,1-2,0 мм производят спиралевидные или навитые на диэлектрическое основание нагреватели, а из нихромовой ленты с прямоугольным сечением, толщиной 0,09-0,2 мм и шириной 2-16 мм – зигзагообразные и рамочные. Тепло в нихромовой проволоке или ленте появляется при подключении к бытовой электросети однофазного переменного тока частотой 50Гц или к сети трёхфазного тока 380В. Изделия обоих типов относятся к радиационным нагревателям, в которых передача теплоты при нагреве до 200°С осуществляется конвекцией (потоком), а при нагреве от 200°С до 1200°С – радиацией (излучением). Наиболее используемым материалом греющего элемента (токоведущей жилы) выступает нихром двух марок – Х20Н80 и Х15Н60. Рисунок 1. Катушки с нихромом в изоляции и без нее. Химический состав, различия и схожесть свойств нихрома Х20Н80 и Х15Н60 Нихром марки Х20Н80 состоит из Cr 20-23%, Ni 72-73%, Fe до 1,5% и незначительного количества примесей: Si 0,9-1,5%, Mn до 0,7%, Ti до 0,3%, Al до 0,2%, C до 0,1% P до 0,03%, S до 0,02 процентов. Марка Х15Н60 содержит меньше Cr 15-18% и Ni 55-61%, но больше железа – 17-29% с примерно тем же объёмом примесей. Подобное изменение «классического» состава нихрома, где по идее Cr и Ni должны присутствовать в объёмах 20% и 80% соответственно, несколько снижает коррозионную стойкость и максимальную рабочую температуру сплава Х15Н60, но зато обеспечивает ему меньшую стоимость, лучшую свариваемость и обрабатываемость. Несмотря на это, у нагревателей из нихрома Х20Н80 и Х15Н60 есть много и общих свойств. Все они способны формировать большую зону нагрева при малой удельной мощности, имеют небольшую массу и высокий КПД, сравнимую механическую прочность и твёрдость, а их электросопротивление незначительно меняется при изменении температуры. Рабочие температуры Степень максимального нагрева изолированного нихромового нагревателя зависит не только от химического состава сплава, но и от термостойкости его внешней оболочки. Самая простая силиконовая изоляция позволяет работать любому нагревателю в температурном диапазоне от -60°С до +180°С. Допускается кратковременный нагрев до +220°С. Термостойкое покрытие из стеклянной ( стеклонити) или кремнезёмной нити, кварцевых волокон, обеспечивает изделиям гораздо большие возможности в плане долговременного нагрева токоведущей жилы из нихромовой ленты и проволоки. Так гибкий изолированный нагреватель с жилой из нихрома марки Х15Н60 в оболочке из стекловолокна может длительно и эффективно работать при температурах до 600°С на воздухе. Нихромовая проволока из сплава марки Х20Н80 и с покрытием из кремнезёма способна без изменения базовых характеристик нагреваться до 1000°С, а на короткий промежуток времени и до 1200°С. Кварцевая защита позволяет ей работать при температурах до 1200°С, а на короткий промежуток времени достигать 1350°С. Рабочая температура проволочных нагревателей без изоляции и небольшого диаметра (до 0,4 м) из нихрома Х20Н80 может приближаться к температурным значениям до 1150°С, доводя температуру тепловоспринимающей поверхности до 1300°С. В таком режиме нагреватель способен работать не менее 800 часов. Максимальная температура нагрева нихромовой ленты и проволоки марки Х15Н60 без оболочки ниже аналогичного параметра изолированных нагревателей и составляет для проволоки диаметром от 6 мм около 1000°С. Условия эксплуатации изолированных и неизолированных нихромовых нагревателей Для любого типа нихромовых нагревателей существует три универсальных нормативных условия эксплуатации. Первое – радиус изгиба нагревателя по внутренней кривой не должен превышать 5 наружных диаметров токоведущей жилы (без учёта внешнего диаметра оболочки, если изделие выполнено в изоляции). Второе – намотка нагревателя в несколько слоёв категорически запрещена. Третье – нагреватель должен быть надёжно зафиксирован по всей длине на каркасе или непосредственно на обогреваемом объекте. Поскольку гибкий изолированный нагреватель прямо воздействует теплом на заданный обогреваемый объект, необходимо, чтобы провод находился в физическом контакте с его массивом (или корпусом). Нихромовые провода с высоким удельным омическим сопротивлением особенно эффективны в тех случаях, когда требуется нагреть незначительный объём того или иного материала или рабочей среды. Тепловая энергия от поверхности провода распространяется теплопроводностью к менее нагретому объекту и аккумулируется в нём. Чтобы рабочая температура безоболочного нагревателя была оптимальной, а срок службы был продолжительным, нихромовая проволока должна иметь шаг навивки спирали в соответствии с интенсивностью теплоотвода в тепловоспринимающей среде. Применение Применение нихромового провода в изоляции Высокотемпературный греющий провод широко применяют для зимнего обогрева небольших стыков, швов, заделок монолитного бетона и железобетона, резервуаров и трубопроводов с водой и технологическими вязкими рабочими средами, для удаления наледи с участков кровельных и строительных конструкций, дорог, тротуаров и т.п. Также нихромовый провод в изоляции используют для нагрева цилиндров и головок полимерных экструдеров, камер лабораторных сушилок. Существуют и нетрадиционные условия эксплуатации греющих проводов. Например, их активно используют в оранжереях и теплицах для стерилизации почвы, которая производится путём её прогрева до определённых высоких температур, в результате чего уничтожается патогенная микрофлора, разлагаются ядохимикаты и т.п. Рисунок 2. Схема укладки греющего провода в строительные конструкции. Применение нихромовой ленты и проволоки без изолирующего покрытия Диапазон применения гибких нагревателей из нихромовой проволоки и ленты без изоляции более широк, нежели у греющего провода. Чаще всего их используют в высокотемпературных промышленных электрических печах обжига и сушки с защитной атмосферой, лабораторных термических установках различного назначения, калориферах и т.п. Нагреватели этого типа присутствуют в каждом доме, обеспечивая функциональность электрических плит, водонагревателей и обогревателей воздуха, духовых шкафов, фенов, грелок и многих других бытовых электроприборов. Рисунок 3. Электрическая печь и нихромовая спираль. Стоимость Стоимость гибких нихромовых нагревателей определяется целым рядом факторов, ключевыми среди которых является содержание никеля в сплаве и, разумеется, диаметр и длина изделия. Этим объясняется, что нихром марки Х20Н80 стоит дороже, чем его аналог по группе хромоникелевых сплавов марки Х15Н60. Важно заметить, что цена никеля при высоком спросе стабильно и очень быстро меняется в сторону увеличения с каждым годом. Например, за 12 месяцев с октября 2018 года по октябрь 2019 года тонна никеля на Лондонской бирже металлов выросла в цене почти на 40%, с 12, 7 тыс. долл. до 17, 5 тыс. долларов США. На этом фоне наблюдается рост цен на никельсодержащие сплавы и изделия из них, включая нихромовые нагреватели.

Нагревательные элементы из нихромовой проволоки. Статья компании Технонагрев

Способы, которыми можно нагреть материал в вашем технологическом процессе при помощи проволоки сопротивления, практически безграничны. Чаще всего, когда вы ищете для себя нагревательный элемент, это нагреватель из нихромового сплава.

Причины большой популярности нихромовых нагревателей:

Рис. 1. Передача тепла от нихромовой проволоки к воздуху происходит напрямую, быстро и обеспечивает отличную управляемость.

Формы и размеры

Спираль из неизолированного провода настолько проста, насколько это возможно (рис. 1). Примеры варьируются от фенов до больших воздуховодов с открытой спиралью.  Передача тепла от проволоки к воздуху происходит прямо, быстро и обеспечивает отличную управляемость. Убедитесь, что ваш датчик температуры также быстро реагирует и находится рядом с выходным отверстием для воздуха. Во избежание перегорания нагревателя необходимо переключение на быстрое отключение потока. Чтобы свести к минимуму провисание и выдержать перегрев, популярным выбором является

никель-хромированная проволока 80/20. Падение давления в нагревателе с открытой спиралью невелико из-за большой доли открытого пространства.

В некоторых инфракрасных нагревателях используются открытые спирали, вставленные в кварцевую трубку – кварцевые ТЭНы, что предотвращает провисание и воздействие оголенного провода. Избегайте использования термина «кварцевый обогреватель» для этой конструкции. Проволока – это нагреватель. Этот термин также неправильно используется для описания большого трубчатого излучающего нагревателя из вольфрама в кварце – галогенной лампы КГТ.

Рис. 2. В обжиговых и муфельных печах может использоваться конструкция с открытой спиралью, но обычно спирали поддерживаются в канавках литой керамической стенки или заделаны в облицовку из керамического волокна.

В печах и сушильных шкафах может использоваться одна и та же конструкция с открытой спиралью, но на этот раз спирали поддерживаются в канавках литой керамической стенки или заделаны в облицовку из керамического волокна (рис. 2). Передача тепла больше излучением, чем конвективная.

Трубчатые нагреватели

Трубчатые нагреватели, обычно называемые ТЭНами, стали универсальным нагревательным элементом в результате широкого распространения в различных бытовых приборах и промышленности (рис. 3). Спираль нагревателя заключена в металлическую трубку, которая плотно набита порошком оксида магния (MgO). Вы видите ТЭНы на плитах, внутри духовок, на погружных нагревателях, вбитыми в пазы плит или отлитыми из алюминия.

Рис. 3. В трубчатых нагревателях спираль нагревателя заключена в металлическую трубку, которая плотно набита порошком оксида магния (MgO).

Важно дать теплу уйти и сделать свое дело, в противном случае провод с уютной изоляцией из MgO быстро перегорит. Воздушные ТЭНы обычно достигают безопасной равновесной температуры, излучая тепло в воздух. Погружные нагреватели легко перегорают, когда они подвергаются воздействию агрессивных жидкостей или когда происходит локальное накопление кальция и других растворенных твердых частиц, которые препятствуют потоку тепла в воду. Обычно на каждом конце нагревателя встроены холодные секции (с низким сопротивлением), чтобы минимизировать тепловую деградацию на концах.

Трубчатые нагреватели предлагаются с выбором материалов оболочки для различных температур и условий окружающей среды. Примерами являются сталь, медь, титан, инколой 800, инколой 840, инконель 600 и нержавеющая сталь 304 и 316.

 

Нагреватели для машин для обработки пластмасс

Термопластавтоматы, экструдеры и выдувные машины поглощают тепло за счет теплопроводности. В цилиндрах, соплах и фильерах используются кольцевые или плоские нагреватели с металлической оболочкой, с изоляцией из слюды или керамики (рис. 4). Конструкция кольцевого нагревателя из литого алюминия состоит из двух половин корпуса, часто включающих водяные или масляные трубы для жидкостного охлаждения или ребра для охлаждения обдувом. Для этого типа важна точная обработка до размеров ствола.

Рисунок 4. В цилиндрах, соплах и фильерах используются кольцевые нагреватели с металлической оболочкой, с изоляцией из миканита или керамики.

Оба типа плотно прижимаются к цилиндрической поверхности, которая принимает тепло (обычно цилиндр) и проводит его через толстую стенку, чтобы расплавить полимер.

Для обеспечения максимального теплового потока сопрягаемые поверхности должны быть чистыми и герметичными, без воздушных зазоров.  Повторная затяжка в горячем состоянии улучшает тепловой контакт. Неплотная посадка обязательно приведет к перегоранию ТЭНа и недогреву зоны. Рабочая температура проволоки даже при нормальных условиях может быть на 500 ^o C выше, чем у полимера. У вас есть несколько граммов провода, и вы хотите выгрузить мощность около 5 кВт примерно в 50 кг стального цилиндра ствола, поэтому, чтобы избежать быстрого выгорания провода, вам лучше убедиться, что тепло может попасть туда, куда нужно.

Некоторые кольцевые нагревательные элементы и плоские нагреватели  сконструированы как набор из керамических сегментов. Спирали нагревателя пропущены через отверстия в сегментах, и излучение играет роль в передаче тепла. Разливы масла и полимеров в данных нагревателях могут представлять опасность для спиралей под напряжением. 

Патронные нагреватели  

Патронные трубчатые нагреватели используются в штампах, плитах и ​​пресс-формах. Как и в случае с кольцевыми нагревателями, важны плотное прилегание и хороший тепловой контакт.  

В машинах для производства пластиковых пакетов (импульсная сварка) вы можете увидеть одиночную никелево-хромовую проволоку с соответствующей опорой, заменяющую знакомую уплотнительную планку. Проволока или лента получает точную и короткую дозу энергии, которая соответствует количеству тепла, необходимому для создания уплотнения.

Выбор сплава

Если вы делаете этот выбор, вы будете учитывать атмосферостойкость, провисание и рабочую температуру проволоки.

• Нихромовые сплавы. Наиболее популярными из нихромов являются два сплава. Первый – это эталонный нихром 80/20. Другой сплав – 60 процентов никеля, 16 процентов хрома и 24 процента железа – считается мировым стандартом для резистивной проволоки в распространенных ТЭНах. Это принятый материал для нагревательных устройств, работающих до 1000 ^o C. Сюда входят нагревательные блоки со средней температурой, для которых не требуется качество Ni / Cr-80/20, и большинство бытовых нагревательных приборов с питанием от электросети.  

• Другие сплавы. В дополнение к сплавам NiCr, существует класс сплавов на основе CrAlFe – фехраль, что раздвигает границы температуры проволоки до 1400 ^оC. Фехралевым спиралям есть место, особенно в муфельных печах для обжига стекла и керамики. Конструкция представляет собой открытую спираль, вложенную в канавки в стенках печи из керамического волокна.

Изменение сопротивления нихрома и фехраля от температуры

Изменение сопротивления от комнатной температуры в рабочем диапазоне может составлять от 4 или 5 процентов до примерно 25 процентов, в зависимости от сплава. Сопротивление очень мало меняется в течение срока службы. Это позволяет легко обнаруживать и предупреждать об отказе одного нагревателя или одного из нескольких нагревателей с параллельным соединением.

Для сплавов, сопротивление которых изменяется значительно выше безопасных рабочих температур, у вас есть возможность обнаружить это изменение с помощью контрольно-измерительных приборов и предотвратить выгорание.  Управление обычно осуществляется недорогими электромагнитными или твердотельными контакторами, работающими в режиме пропорционального времени.

Скорость ответа. 

Нагреватели, такие как патронные и трубчатые ТЭНы с изоляцией из оксида магния (MgO), имеют тепловую постоянную времени, превышающую 1-2 мин. Здесь приемлемо время цикла около 10 или 20 секунд.

Спиральные излучающие нагреватели в кварцевых трубках (кварцевые излучатели) или огнеупорных керамических панелях (керамические излучатели) и нагреватели с открытой спиралью в воздушных потоках – все нуждаются в быстрой смене циклов или фазовом управлении из-за их быстрой реакции. Медленное переключение может привести к колебаниям температуры процесса в соответствии со временем цикла.

Компания ТЕХНОНАГРЕВ производит нагреватели с проволокой из нихрома или фехраля под заказ с индивидуальными параметрами. Также у нас вы можете приобрести просто нихромовые спирали или фехралевые спирали для печей.

DewBuster™

НИХРОМОВЫЕ НАГРЕВАТЕЛИ Сделай сам

Эта информация предназначена для тех, кто обладает необходимыми знаниями в области электротехники для сборки 12-вольтовых телескопических нагревателей росы с использованием нихромовой проволоки. Если у вас нет таких знаний, то вам следует построить нагреватели, используя резисторы 330 Ом. Эти нагреватели могут производить почти в два раза больше требуемой мощности тепла, поэтому они должны использоваться с контроллером для регулирования количества тепла. Они предназначены для использования с источником питания 13,8 В постоянного тока или аккумулятором 12 В (13,8 В при полной зарядке), более высокое напряжение приведет к их перегреву и повреждению, более низкое напряжение может не выделять достаточного количества тепла. Я не буду давать советов по модификации этих нагревателей для других напряжений или приложений, попробуйте поискать в Интернете альтернативные планы нагревателей.

Инструкции Марка Кея по сборке нагревателей с нихромовой проволокой охватывают детали конструкции, но оставляют на усмотрение строителя определение электрических аспектов, таких как минимальная длина проволоки и желаемое значение сопротивления (Ом) для вашего конкретного телескопа или окуляра. Приведенные ниже инструкции гарантируют, что мощность соответствует коммерческому нагревателю того же размера и позволяет использовать смесь нихромовых нагревателей, нагревателей с сопротивлением 330 Ом и коммерческих нагревателей. В этих инструкциях предполагается, что вы знакомы с моими инструкциями по сборке нагревателей с резисторами 330 Ом, в противном случае вам следует сначала просмотреть их для общих понятий. Эта страница охватывает только аспекты нихромовой проволоки, обратитесь к моим строительным нагревателям с резисторами 330 Ом и инструкциям Марка Кея для получения информации о том, как собрать нагреватели.

Сборка нагревателей росы из нихромовой проволоки

Рон Китинг

Сборка нагревателей из нихромовой проволоки включает в себя расчет желаемого сопротивления, а затем использование параллельных отрезков нихромовой проволоки для получения этого сопротивления. Вы можете получить нихромовую проволоку из старого фена, тостера, электрогрелки и т. д. Ее также можно купить в таких компаниях, как Jacobs. Не отрезайте кусочки нихромовой проволоки, пока не дойдете до шага 7. Эти инструкции относятся к очень низким значениям сопротивления, поэтому важно вычесть сопротивление проводов омметра из показаний на метре. Соедините выводы измерителя вместе, чтобы измерить сопротивление выводов. Вычтите это сопротивление провода из каждого измерения, выполненного в следующих инструкциях. Например, если соприкосновение проводов дает 0,5 Ом, то сопротивление куска нихромовой проволоки 15,0 Ом на самом деле составляет всего 14,5 Ом. Также важно понимать, что чем меньше сечение провода (диаметр), тем выше сопротивление (Ом) на фут. Таким образом, если у вас несколько разных калибров, наименьший калибр позволит использовать более короткую длину провода нагревателя.

1. Измерьте длину окружности обогревателя в дюймах. Например, C11 измеряет 38 дюймов.
2. Разделите 190 на длину окружности в дюймах, чтобы определить желаемое сопротивление нагревателя.
   В этом примере:       190 / 38 дюймов  =  5,0 ​​Ом

   (Почему 190? Поскольку это соотношение дает 0,76 Вт на дюйм окружности при работе от 12 В, что соответствует мощности аналогичных коммерческих нагревателей.)

Следующий шаг определяет минимальная длина, на которую можно отрезать любой кусок нихромовой проволоки. Если длина нихрома меньше этого минимума, то сопротивление слишком мало, поэтому протекает слишком большой ток, и провод перегревается. Провод может быть длиннее, потому что это увеличивает сопротивление, поэтому протекает меньший ток и снижается тепловыделение.



3. Не обрезая нихромовую проволоку, растяните ее и используйте зажимы типа «крокодил» или другие средства для временной подачи 12 Вольт на всю длину проволоки (убедитесь, что ее длина превышает 30 дюймов). Предполагая, что нихром едва нагревается, переместите один зажим типа «крокодил» на несколько дюймов ближе, чтобы укоротить участок провода, на который подается напряжение 12 В. Продолжайте перемещать его ближе, пока не найдете точку, которая кажется очень теплой, но не достаточно горячей, чтобы расплавить все, что контактирует с нихромовым проводом (будьте осторожны, не Чтобы обжечься, проволоке может потребоваться несколько минут, чтобы достичь максимальной температуры). В приведенном выше примере я обнаружил, что 30 дюймов — это самый короткий кусок, который я мог использовать, не перегреваясь. Мы не хотим, чтобы проволока расплавила нагреватель. полоски или любой части телескопа.Чем короче мы отрезаем данный кусок нихромовой проволоки, тем горячее она будет, потому что чем короче проволока, тем меньше ее сопротивление и тем больше ток течет по проволоке.Теперь, когда мы знаем минимальную длину провод, пока провода имеют эту длину или больше, провод не будет слишком нагреваться.
4. Отключите питание от нихромовой проволоки и прикоснитесь измерительными проводами к местам на нихромовой проволоке, где зажимы типа «крокодил» были размещены в шаге 3 для измерения сопротивления минимальной длины нихромовой проволоки. В этом примере 30-дюймовая длина нихромовой проволоки составляет 14,0 Ом.
5. Разделите минимальное сопротивление нихромовой проволоки (шаг 4) на требуемое сопротивление нагревателя (шаг 2), которое в этом примере равно 2,8. Увеличьте результат до следующего большего целого числа (не округляя в меньшую сторону), которое в этом примере равно 3. Это количество кусков нихромовой проволоки, которое вам придется отрезать, 9.0014 но длину мы не знаем так что нихрена пока не пилим .
6. Умножьте желаемое сопротивление нагревателя (шаг 2) на количество отрезков нихромовой проволоки, которую мы будем резать (шаг 5). В нашем примере 5,0 Ом умножить на 3 штуки равно 15,0 Ом.
7. Подсоедините щуп омметра к одному концу нихромовой проволоки, затем переместите другой щуп вдоль нихромовой проволоки, чтобы определить длину нихромовой проволоки с требуемым сопротивлением (шаг 6). Отрежьте провод немного длиннее, и вы сможете обрезать его позже . В нашем примере 32-дюймовая длина нихрома дала желаемые 15,0 Ом, поэтому мы отрезали 3 куска нихромовой проволоки длиной 33 дюйма, и длина будет сокращена до 32 дюймов, когда будут установлены клеммы.
8. Вставьте каждый кусок нихромовой проволоки в термоусадочную пленку (например, Mouser 5174-11161), чтобы провода не касались самих себя или любых других проводов. Проверьте нагреватель, подав на него напряжение 12 В (как в шаге 3) на 10 минут, чтобы убедиться, что он не расплавит материал.
   ПРИМЕЧАНИЕ. Если нихромовую проволоку трудно продеть через термоусадочную трубку, сначала протяните медную проволоку небольшого диаметра через трубку, затем скрутите нихромовую и медную проволоки вместе и используйте медную проволоку, чтобы протянуть нихром через термоусадочную трубку. .
9. Припой не будет прилипать к нихрому, поэтому для соединения нихрома с медными проводами необходимо использовать обжимные клеммы. Обычные электрические кольцевые клеммы работают хорошо. Скрутите нихромовый и медный провода вместе, затем вставьте в клемму и обожмите. После обжима можно пропаять соединения для еще лучшего контакта.
10. Сконструируйте свои нагреватели так, чтобы нихромовые провода распределяли тепло равномерно по длине нагревателя, как показано ниже (если части нагревателя содержат больше нихрома, чем другие части, у вас будут горячие точки). Также убедитесь, что никакие провода не могут вступить в электрический контакт друг с другом и вызвать короткое замыкание.

• Если у вас есть только одна длинная нихромовая проволока, ее можно связать взад-вперед, как показано на первом рисунке. Если число проходов нечетное, используйте медный провод, чтобы соединить конец нихрома с противоположным концом полоски нагревателя, где присоединяется провод к штекеру RCA. Медная проволока должна быть покрыта термостойким материалом, чтобы она не плавилась и не касалась нихромовой проволоки.
• Если нихромовые провода короче длины вашего нагревателя, вы можете расположить нихромовые провода в шахматном порядке и соединить их с медными проводами, как показано во втором примере.
• Если используется несколько параллельных нихромовых проволок и их длина превышает длину нагревателя, то можно расположить петли рядом, как показано в третьем примере.

Максимальное выделение тепла от солнечной панели 12 В, 100 Вт и нихромовой проволоки 26 AWG

\$\начало группы\$

Я нагреваю непроводящий материал. Источник питания подключается напрямую к медному проводу 12 калибра. Одна 30-дюймовая жила из нихрома 80 калибра 26 AWG проходит между стойками из медной проволоки.

Поскольку воздействие солнечного света является переменным, ток и напряжение также могут изменяться. Увеличит ли достигаемая температура прокладка четырех 8-дюймовых жил между двумя медными полюсами? Как увеличить достигнутую температуру 200 градусов?

Я пытаюсь максимизировать энергию, поступающую в непроводящий материал (сухой песок) для хранения энергии. У меня есть солнечный контроллер заряда на 8,5 А с включением 13 В и отключением 14,2 В.

Мои знания крайне ограничены. Я думал, что, регулируя соединение, я ограничу энергию, хранящуюся в виде тепла в песке.

Нынешний прототип размером примерно с 5-фунтовую банку кофе окружен 3,5-дюймовой изоляцией из стекловолокна. Он имеет 2 полюса на расстоянии примерно 3 дюйма друг от друга из 12-граммовой проволоки, покрытой 5-дюймовым PEX, с 30-дюймовой 26-граммовой нихромовой проволокой 80, обернутой между полюсами, каждый конец которой соединен с полюсом.

Надеюсь, эта информация поможет, любая помощь, оказанная простыми словами, будет оценена по достоинству.

• солнечный элемент
• тепло
• 12 В

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Ваша проблема заключается в том, как поддерживать солнечную панель в точке оптимального напряжения/тока, которая неудивительно называется точкой максимальной мощности. Солнечная панель не производит энергии, когда напряжение равно нулю, но ток высокий, и не производит энергии, когда ток равен нулю, но напряжение высокое. Где-то посередине находится точка максимальной мощности, которая является оптимальным напряжением и током, при котором производится наибольшая мощность.

Солнечная панель вырабатывает ток и напряжение по одной из этих кривых на этой диаграмме из Википедии. Обратите внимание, что это очень маленькая ячейка; ваш производит гораздо более высокое напряжение и ток, но форма примерно такая же. Каждая цветная линия показывает возможный выходной диапазон — разные линии в зависимости от количества солнечного света. Синяя линия показывает (приблизительно), где находится MPP.

Чтобы соответствовать MPP, у вас есть несколько вариантов:

• Разберитесь один раз и больше не меняйте. Спроектируйте нагревательный элемент таким образом, чтобы его сопротивление (вы можете выбрать) соответствовало MPP самой высокой кривой (или, возможно, немного ниже). Назовите это достаточно хорошим – смиритесь с тем, что некоторая мощность тратится впустую, когда доступно меньше энергии – вам все равно, потому что с самого начала было не так много энергии.

  Это также может быть полезно для эксперимента, когда количество солнечного света не меняется на протяжении всего эксперимента.

• Используйте готовый преобразователь для отслеживания MPP (MPPT) или контроллер заряда, который автоматически регулирует входной ток и напряжение, чтобы поддерживать его на MPP. Многие контроллеры заряда MPPT имеют клемму «сброса нагрузки» – неиспользованная избыточная мощность будет «сбрасываться» на любую нагрузку, которую вы туда подключаете, которая будет вашим нагревательным элементом.

• В вашем приложении вы можете довольно легко создать свой собственный грубый трекер MPP. Просто подключите несколько нагревательных элементов параллельно и контроллер, который может отслеживать напряжение солнечной панели, включать и выключать каждый из них, и запрограммировать его на включение, возможно, одного элемента каждые 30 секунд, но выключать один элемент, если напряжение ниже определенный момент. Как видно из диаграммы, MPPT представляет собой примерно постоянное напряжение, поэтому заставьте контроллер пытаться поддерживать это напряжение. Это не идеально, но достаточно хорошо и лучше, чем первый вариант.

Сопротивление нихромового нагревательного элемента зависит от длины провода и количества параллельных жил. Вы можете использовать это для проектирования элементов с любым сопротивлением, которое вы хотите.