Пусковой ток греющего кабеля: расчет и особенности

Пусковой (стартовый) ток – это максимальный ток, возникающий в момент подачи питания на систему. Этот параметр необходимо учитывать при проектировании, а точнее – при расчете максимальной длины отрезков кабеля.

От чего зависит стартовый ток

• Температуры включения. Чем ниже температура окружающей среды, при которой происходит включение системы обогрева, тем выше пусковой ток и тем больше стартовая мощность.
• Длины нагревательного кабеля. Чем больше длина секции, тем больше СТ системы. Для резистивного кабеля он определяется внутренним удельным сопротивлением Ом/м нагревательной жилы и рассчитывается, и контролируется при изготовлении секции на заводе. Саморегулируемый нагревательный кабель можно условно представить как множество параллельных резистеров (сопротивлений), подключенных к одному источнику питания. Сопротивление будет уменьшаться при увеличении длины линии, и, соответственно, увеличится пусковой ток.

От чего зависит величина стартового тока

1. Мощности греющего кабеля. Чем больше удельная мощность кабеля (Вт/м), тем больше СТ.

2. Особенности конструкции нагревательного кабеля. Резистивный греющий кабель из-за особенности конструкции имеет небольшой СТ, который на несколько процентов превышает рабочее значение тока.

   Саморегулируемый кабель имеет достаточно большой СТ, который может увеличиваться в 1.5 -5 и более раз от своего рабочего значения. Причина – использование в конструкции проводящей матрицы с PTC-коэффициентом, меняющей свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

   В «холодном» состоянии кабель имеет небольшое сопротивление, которое к тому же зависит от температуры окружающей среды. При подаче питания на кабель, он начинает разогреваться, его сопротивление начинает расти, ток в цепи питания уменьшается. Коэффициент стартового тока зависит от компонентного состава и применяемых технологий при производстве матрицы кабеля.

   У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение СТ. Аналогично производители саморегулирующегося кабеля не нормируют его удельное сопротивление Ом/м.

График зависимости СТ кабеля Samreg-40-2CR* от температуры окружающей среды

*график построен на основе испытаний

Пиковая нагрузка приходится на первые 3-30 секунд после включения, в этот момент СТ может превышать номинальное значение в 2-5 раз. Примерно через 5-10 минут происходит полная стабилизация и выход греющего кабеля на номинальную мощность.

Расчет пускового тока греющего кабеля

Грубо рассчитать максимальный пусковой ток нагревательной секции можно исходя из общей длины греющего кабеля в системе и его удельной мощности.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg и Alphatrace. Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению СТ осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

Способы уменьшения стартового тока

Большая величина СТ является нежелательной для питающей сети, так как приходится использовать автоматы с большим номинальным током. Кроме того, подбирается силовой кабель увеличенного сечения.

Существует несколько способов снижения СТ системы:

Последовательное подключение

Последовательное подключение к питающей сети нагревательных секций, которое обеспечивается с помощью установки реле выдержки времени. Это устройство применимо в системе, состоящей из нескольких линий (нагревательных секций). Оно позволяет включать каждую линию с определенным временным интервалом (обычно около 5 минут). При данном способе подключения ток в нагревательной секции уменьшится до рабочего (номинального значения) через 5 минут после подачи питания. После этого можно осуществлять включение следующей линии. Таким образом, суммарный СТ всей системы обогрева равен:

Iсумм.пуск=Iном1+Iном2+…+Iпуск.n,

где Iном1, Iном2… – номинальные токи нагревательных секций соответственно 1ой, 2ой и т.д.

Iпуск.n – СТ секции, которая включается в сеть последней.

Чем больше секций включается по такой схеме (т.е. чем больше ступеней включения), тем больше пусковой ток будет стремиться к номинальному току для данной системы. Так, если по такой схеме включить хотя бы 3 группы (одна группа включается напрямую, 2 другие через реле времени через 5 и 10 минут соответственно) при условии равномерного распределения мощностей по группам, то пусковой ток можно снизить почти на 50%.

Пример принципиальной схемы шкафа управления с реле времени

Видео применения реле времени для последовательного включения линий обогрева

Устройство плавного пуска

Устройство в течение всего времени холодного запуска системы (порядка 10-12 минут) поддерживает значение тока на уровне не выше номинального. В этом случае можно использовать силовые и дифавтоматы, рассчитанные на номинальный ток секции. Кроме того, не придется применять питающий кабель с увеличенным сечением. Принцип работы устройства подробно описан в паспорте.

Паспорт устройства плавного спуска ICEFREE-PP.pdf

Согласно максимальной стартовой мощности подбирается также силовой кабель подходящего сечения.

Подбор сечения силового кабеля для системы обогрева

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с медными жилами

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с алюминиевыми жилами

Неправильный расчет СТ приводит к выходу из строя системы защиты и управления, что может стать причиной аварийных ситуаций на обогреваемом объекте.

Проблемы из-за неправильного расчета пускового тока

Наиболее частые проблемы, возникающие по причине неправильного расчета пускового тока и в соответствии с этим неправильного выбора оборудования:

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств при включении системы обогрева из «холодного» состояния. Фактически автоматы защиты нагревательных секций выключатся в первые 10-100 секунд после подачи на них питания. Автомат отключается по перегрузке, срабатывает его тепловой расцепитель. Автомат может работать некоторое время в режиме перегрузки, но ввиду затяжного характера процесса снижения СТ, его запаса не хватает. Для устранения этой проблемы приходится выбирать автомат на большее значение номинального тока.

Данная проблема может быть не выявлена на этапе тестирования или запуска системы, так как максимальный пусковой ток увеличивается при понижении температуры окружающей среды. Если систему тестировали до наступления минимальных температур ошибка возникнет только при включении системы в холодное время года (например, в мороз).

Перегрев силового кабеля

Перегрев силового кабеля возникает по причине неправильного подбора его сечения. Из-за большой длительности пускового процесса греющего кабеля высокое значение СТ нагревает жилы силового кабеля. При этом кабель может расплавиться, возникнуть короткое замыкание и даже пожар на объекте обогрева.

Внимание!

При расчетах системы обогрева необходимо помнить, что в первую очередь максимальный стартовый ток зависит от длины секции кабеля.

Превышение допустимой длины приводит не только к увеличению СТ, но и к преждевременному износу системы.

Проверил: Евгений Щипунов

Главный инженер ООО «СКО Альфа-проджект»

Примеры электрообогрева

Греющий кабель Samreg

Акция В наличии Производим сами

Саморегулирующийся кабель SAMREG 16-2

Розничная цена: 95 р. / м 115 р. / м

В наличии Производим сами

Саморегулирующийся кабель SAMREG 24-2CR

Розничная цена: 280 р. / м 335 р. / м

В наличии Производим сами

Саморегулирующийся кабель SAMREG 40-2CR

Розничная цена: 290 р. / м 350 р. / м

В раздел

Другие статьи на тему

Видео про шкафы управления

Комментарии

Промышленный электрообогрев и системы электрообогрева от компании ТЕРМОН

1. Главная
2. org/ListItem”> Стандартные характеристики для материалов теплоспутника

1

Медные теплоспутники должны быть выполнены из мягко отожженного металла класса 122. Они должны соответствовать требованиям стандартов ASTM B68, B75, B88, B251 и B280. Ниже указана минимальная толщина стенок:

Наружный диаметр 3/8″ x стенка 0,032″ (наружный диаметр 10 мм x стенка 1 мм).
Наружный диаметр 1/2″ x стенка 0,035″ (наружный диаметр 12 мм x стенка 1 мм).
Наружный диаметр 3/4″ x стенка 0,049″ (наружный диаметр 20 мм x стенка 1,2 мм).

2

Медную трубку следует использовать, если в условиях давления насыщенного пара температура не превышает 204 C (400 F) или если температура обогреваемого элемента не превышает эти же показатели, а также при этом должны отсутствовать коррозия и другие факторы, не позволяющие использовать материалы из меди.

3

Теплоспутники трубок из нержавеющей стали должны представлять собой бесшовные холоднотянутые трубки из полностью отожженной нержавеющей стали типа 316. Максимальная твердость по шкале Роквелла должна составлять RB90. Теплоспутники должны соответствовать требованиям стандартов ASTM A269, A213, A249 и A450. Ниже указана минимальная толщина стенок:

Наружный диаметр 3/8″ x стенка 0,032″ (наружный диаметр 10 мм x стенка 1 мм).
Наружный диаметр 1/2″ x стенка 0,035″ (наружный диаметр 12 мм x стенка 1 мм).
Наружный диаметр 3/4″ x стенка 0,049″ (наружный диаметр 20 мм x стенка 1,2 мм).

4

Трубки из нержавеющей стали должны использоваться, если в условиях давления насыщенного пара максимальная температура превышает 204 C (400 F) или если максимальная температура обогреваемого элемента превышает эти же показатели, а также при этом должны отсутствовать коррозия и другие факторы, не позволяющие использовать материалы из нержавеющей стали.

5

Не рекомендуется использовать цилиндрические теплоспутники из углеродистой стали для контуров парообогрева. Во время простоя комбинация воздуха и влаги на поверхности теплоспутников или внутри них приводит к быстрому образованию ржавчины.

6

Поскольку нагревательные трубки — это основной компонент системы парообогрева, их необходимо тщательно осмотреть перед использованием и убедиться в том, что они соответствуют требованиям, имеют правильный диаметр и толщину и не имеют отклонений от круглой формы.

Конструкция, которая обеспечит необходимое давление, и номинальные значения температуры — самые важные характеристики в системе обогрева. В своде норм ANSI/ASME B31,3 учтены требования к технологическим трубам, поскольку в него включены спецификации стандарта ASTM, которые должны быть соблюдены в соответствии с условиями данного свода норм.

Как рассчитать систему обогрева

1 Что такое калькулятор теплотрасс?

2 Переменные, необходимые для проектирования обогревателя

2.1 Расчеты теплообогрева – формула тепловых потерь

2.2 Как выбрать электрообогрев?

Система электрообогрева представляет собой набор обогреваемых кабелей, аксессуаров и контроллеров, предназначенных для поддержания определенной температуры.

Заводы и процессы с трубопроводами и резервуарами часто рассчитывают на электрообогрев и соответствующую изоляцию для поддержания работы своих предприятий.

Для проектирования системы электрообогрева, которая будет эффективно обеспечивать непрерывность всех частей технологического процесса, необходимы правильный кабель, набор принадлежностей и контроллер. Также крайне важно выполнить правильные проектные расчеты для обеспечения точного проектирования. Использование калькулятора теплотрасс, сертифицированного IEEE 515, — лучший способ обеспечить правильность конструкции.

Что такое калькулятор обогрева?

Калькулятор электрообогрева — это сертифицированное программное обеспечение, которое учитывает детали вашего приложения и рассчитывает то, что вам нужно, например длину и тип требуемого кабеля. Калькулятор позволяет пользователям вводить множество переменных и предлагает конкретные решения для заказа правильных компонентов обогревателя.

Переменные, необходимые для проектирования обогревателя

Доступны кабели с различной мощностью, напряжением и материалами оболочки.

Трасса проходит вдоль трубопровода горизонтально. Трасса обогрева будет установлена ​​в положении на 5 или 7 часов (с верхним центром на 12 часов) на расстоянии 1 фут кабеля на 1 фут трубы. Более тяжелые клапаны, фланцы, насосы, опоры для труб и другие компоненты являются теплоотводами, которые требуют дополнительного кабеля для компенсации дальнейших потерь тепла.

Калькулятору теплотрассы потребуются следующие входные данные для решения всего проекта:

1. Температура — Существует семь температурных факторов: поддерживаемая температура, минимальная и максимальная температура окружающей среды, запуск, максимальное воздействие, максимальная рабочая температура. , и максимально допустимое.
2. Окружающая среда — Внутри или снаружи, химическое воздействие, скорость ветра, классификация опасных зон (класс, категория, газ, пыль и т. д.)
3. Трубопровод — Тип (металл или пластик), состав, диаметр трубы, длина трубы
4. Радиаторы – Добавьте количество и тип каждого клапана, количество опор и фланцев
5. Изоляция – Тип и толщина
6. Система управления – Контроль температуры (локальные термостаты или датчики и панели управления)
7. Электрооборудование – Доступное напряжение и типоразмер выключателя
8. Торцевое уплотнение, тип — выбор выше или ниже изоляции, с подсветкой или без подсветки

 

Калькулятор учтет всю информацию и предоставит необходимую длину кабеля. Он также добавляет дополнительные кадры, основанные на дополнительных потерях тепла, вызванных клапанами и фланцами на линии. Наконец, он дает список результатов расчета. В отчете по трассировке тепла будет представлен исчерпывающий список общей силы тока системы, чтобы у вас было представление о влиянии энергопотребления на ваше предприятие.

Ниже приведен пример вывода нашего программного обеспечения.

Расчеты теплообогрева – Формула тепловых потерь

Для расчета тепловых потерь без калькулятора обогрева используйте следующую формулу:

Q =	кА ΔT
	т

Определения:

Q = Тепловые потери

k = Теплопроводность изоляции

A = Площадь

ΔT = Tpipe – Tокружающая среда

t = Толщина изоляции

Калькулятор объединяет температуру и другие факторы, а также переменные технологического оборудования, чтобы обеспечить полное решение.

Как выбрать электрообогрев?

Калькулятор электрообогрева упрощает определение правильного семейства кабелей и желаемого контроля температуры для вашей системы в соответствии с условиями процесса.

Учитывайте следующие факторы при выборе кабеля электрообогрева для вашего применения:

• Температура обслуживания — при какой температуре необходимо поддерживать ваш продукт?
• Максимальная температура воздействия. Какова максимальная температура поверхности, к которой присоединяется тепловой след?
• Материал кожуха – если присутствуют высококоррозионные органические или неорганические пары – что это такое?

Обратитесь к производителю системы обогрева для выбора подходящего устройства управления термостатом.

Не позволяйте холоду остановить ваш бизнес. Кабель электрообогрева Powertrace обеспечит бесперебойную работу при любых низких температурах.

Узнайте больше о системах обогрева

Трубы с электрообогревом — Коэффициент обмотки

Engineering ToolBox — Ресурсы, инструменты и базовая информация для проектирования и проектирования технических приложений!

Коэффициент обмотки, когда тепловые потери в трубе или трубке превышают мощность нагревательного кабеля.

Рекламные ссылки

Если тепловые потери от трубы или трубки превышают мощность кабеля обогрева, кабель должен быть спирально намотан на трубу или трубку.

Отношение «теплопотери – мощность кабеля» можно рассчитать как         (1)

HR = отношение «теплопотери – мощность кабеля» _т = тепловая мощность от теплотрассы (Вт/м, БТЕ/ч·фут)

Если отношение «теплопотери – мощность кабеля» – HR – больше единицы, кабель необходимо обернуть. Шаг — расстояние между спиралями — можно оценить по приведенной ниже диаграмме.

Пример – Обогрев

Потери тепла от трубы 4 дюйма оцениваются в три раза ( HR = 3 ) теплоотдачи кабеля обогрева. Шаг – расстояние между каждой спиралью – можно оценить, как указано в таблице ниже 5 – 6 дюймов (125 – 150 мм) .

Рекламные ссылки

Похожие темы

• Изоляция

  Теплопередача и потери тепла зданиями и техническими приложениями – коэффициенты теплопередачи и методы изоляции для снижения энергопотребления

Сопутствующая документация

• Трубы — диаграммы теплопотерь с изоляцией

  Тепловые потери (Вт/м) от от 1/2 до 6 дюймов изолированные трубы — толщина изоляции варьируется от 10 до 80 мм и перепад температур от 20 до 180 ^o C .

• Трубы – Диаграммы тепловых потерь

  Тепловые потери (Вт/фут) Диаграммы для от 1/2 до 6 дюймов изолированные трубы – толщина изоляции от 0,5 до 4 дюймов и перепады температур от 50 до 350 ^o F .

Рекламные ссылки

Engineering ToolBox — Расширение SketchUp — 3D-моделирование онлайн!

Добавляйте стандартные и настраиваемые параметрические компоненты, такие как балки с полками, пиломатериалы, трубопроводы, лестницы и т. д., в свою модель Sketchup с помощью Engineering ToolBox — расширения SketchUp, которое можно использовать с потрясающими, увлекательными и бесплатными программами SketchUp Make и SketchUp Pro. . Добавьте расширение Engineering ToolBox в свой SketchUp из хранилища расширений SketchUp Pro Sketchup!

Перевести

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей. Подробнее о

• Политика конфиденциальности Engineering ToolBox

Реклама в ToolBox

Если вы хотите продвигать свои продукты или услуги в Engineering ToolBox, используйте Google Adwords.