Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
При необхідності впоратися з особливо низькими температурами в будь-яких конструктивних елементах будівель, системах комунікацій, предметах побутового благоустрою використовується нагрівальний кабель. За допомогою цього пристрою додатковий підігрів по всій довжині або області прокладки траси. При цьому важливо враховувати принцип роботи нагрівального елементу і в яких ситуаціях його доцільно застосовувати.
Призначення і принцип роботи
Призначення нагрівальних кабелів дозволяє охоплювати як різноманітні сфери промислової діяльності, так і вирішувати різні побутові завдання. Найбільш часто нагрівальний кабель використовується для:
- Обігріву приміщень або споруд з малою кубатурою, включаючи декоративні кімнати, тераріуми, шахти і колодязі;
- Нагрівання всього або тільки ділянки трубопроводу, водопроводу, каналізації та інших об'єктів, розташованого на відкритому повітрі або в неопалюваному приміщенні;
- Розігріву заморожених об'єктів при виконанні на них будь-яких технологічних операцій;
- Захисту від замерзання води або для запобігання скупченню вологи;
- Запобігання утворенню льоду або відкладення снігу;
- Підтримки температури будь-якого об'єкта в заданих межах.
Принцип роботи нагрівального кабелю описується законом Джоуля-Ленца, який свідчить, що при протіканні електричного струму з будь-якого резистивного елемента, з нього буде виділятися теплова енергія. Даний процес обумовлюється наявністю електричного опору у струмопровідний матеріал, який виникає через взаємодію заряджених частинок. Ці частинки створюють перешкоду направленого руху струму, і при їх зіткненні відбувається виділення тепла.
Грунтуючись на вищевикладеному, можна сказати, що величина теплової потужності прямопропорційна опору нагрівального кабелю і може виражатися формулою:
Q = I 2 * R * t
де:
- Q - величина виділеної теплової енергії;
- I - величина струму, що протікає по нагрівального кабелю;
- R - омічний опір елемента;
- t - час підключення кабелю до електричної мережі.
На практиці опір конкретного кабелю, що гріє буде залежати від матеріалу струмоведучих жил, їх довжини і способу підключення. Всі ці параметри обумовлюються конструктивними особливостями різних видів нагрівальної кабельної продукції.
види
Використовувані для підігріву струмопровідні елементи поділяються на резистивні (лінійні і зональні), саморегулюючі і індуктивні. Всі види нагрівальних кабелів відрізняються принципом роботи і конструкцією. Розглянемо більш детально особливості кожного з них.
Резистивні лінійні.
Лінійний нагрівальний кабель являє собою конструкцію зі звичайного дроту, кінці якого підключаються до джерела електроживлення. Таким чином, лінійну модель принципово можна представити у вигляді послідовно включеного опору резистивного типу, що характеризується постійною потужністю нагріву. За кількістю жив він поділяє на одножильний і двожильний нагрівальний кабель.
Одножильний лінійний.
Подивіться на малюнок, одножильні марки складаються з нагрівальної жили з високим питомим опором, як правило, стали або її сплавів. Також сюди входить один або кілька шарів термостійкою ізоляції, яка не деформується при нагріванні. Такий вид нагрівального провідника може оснащуватися екраном для видалення перешкод, створюваних ним самим і пристрої захисту від замикання на землю.
Його основною перевагою є простота і невибагливість в експлуатації, також він може контактувати з провідними конструкціями і піддаватися накладенню. А до недоліків можна віднести необхідність використання заводської секції встановленої довжини (відрізати потрібний вам шматок можна), необхідність підключати кінці секції в одній точці до "+" і "-" або до нуля і фазі.
Двожильний лінійний
Конструктивно двожильні марки мають два висновки, що підключаються до джерела електроенергії. До його складу входять ті ж елементи, що і в одножильний з однією відмінністю - в ньому знаходяться дві паралельно розташовані жили замість однієї. Що надає додаткову перевагу - двожильний нагрівальний кабель, на відміну від одножильного, не потрібно повертати другим кінцем секції до місця підключення, що надає певну зручність при обігріві трубопроводів та інших протяжних конструкцій.
резистивні зональні
Зональні кабелі представляють собою різновид резистивного, з тією відмінністю, що має більш складну і функціональну структуру. У порівнянні з лінійним конструктивно він має таку особливість:
Як бачите на малюнку, зональний кабель так само, як і лінійний включає в себе дві струмопровідні мідні жили, внутрішню ізоляцію для кожної жили, нагрівальну дріт з матеріалу з високим питомим опором, зовнішню ізоляцію.
Його конструкція відрізняється наявністю віконець у внутрішній ізоляції, в яких до струмоведучих провідників приєднується нагрівальна дріт. Самі віконця розташовані на відстані 1 - 2 м один від одного. Таким чином, між віконцями нагрівальний елемент підключається паралельно і сприймає на себе напругу мережі. Тобто на кожну з ділянок дроту припадатиме по 220 В або та величина, яка подається на нагрівальний кабель.
За рахунок такого конструктивного рішення постійним опором повинна володіти не вся протяжність, а тільки дріт, розташована на ділянці в 1 - 2 м, що отримала назву зони (від чого і бере назву даний тип кабелю). Завдяки такій конструкції довжина секції може підбиратися довільно в залежності від ваших особистих побажань.
саморегульовані кабелі
Саморегулюючий кабель відрізняється від попередніх варіантів і конструктивним виконанням, і принципом роботи.
Подивіться на малюнок, тут показана конструкція саморегулюючого кабелю, що включає в себе:
- Зовнішню оболонку, що захищає внутрішні елементи від впливу навколишнього середовища.
- Струмовідні жили, на які подається напруга від зовнішнього джерела.
- Екрануюча обмотка, що захищає навколишні комунікації від електромагнітного випромінювання самого кабелю.
- Шар внутрішньої ізоляції для електричного поділу струмоведучих елементів від металевої сітки для екранованих кабелів або від зовнішніх конструкцій при відсутності екрана.
- Напівпровідникова матриця, що представляє собою безпосередньо сам гріє елемент.
Саме ця частина саморегулюючого кабелю є своєрідним датчиком температури. Чим більше нагріта довкілля, тим менше провідність нагрівальних елементів, величина що протікає через них струму знижується, так само як і величина тепла, що виділяється. В цьому і полягає функція саморегуляції рівня температури.
Основною перевагою такого нагрівального кабелю є його повна автономність - кількість одержуваної теплової енергії самостійно підлаштовується під температуру середовища, в якій він знаходиться. За рахунок чого різні ділянки нагрівального кабелю матимуть нелінійну потужність, видаючи потрібну вам температуру в конкретній ситуації. Ще однією перевагою такого типу нагрівального пристрою є його довільна довжина. Але до недоліків варто віднести те, що продається він стандартними бухтами і не має з'єднувальних елементів в комплектації.
Індуктивні нагрівальні кабелі
Принцип дії такого типу нагрівального кабелю полягає в наведенні ЕРС всередині феромагнітної середовища. Конструктивно він складається з струмоведучих жили, яка намотується на феромагнітний сердечник типу котушки. При протіканні струму по струмоведучих жилі в осерді буде наводиться ЕРС. Нагрівання відбувається за рахунок електричних втрат від струму в провіднику і від втрат в сталі за принципом скін-ефекту.
Головною відмінністю від інших типів нагрівальних кабелів є співвідношення виділеної теплової енергії. Тут втрати в міді складають всього 20%, в той час як в феромагнітному матеріалі будуть губитися інші 80%. Залежно від конкретної марки співвідношення втрат може відрізнятися. За рахунок чого лінійна потужність індуктивного кабелю може бути набагато нижче при забезпеченні тієї ж температури нагріву.
особливості монтажу
При прокладанні нагрівального кабелю важливо дотримуватися ряду правил, а саме:
- Температура навколишнього середовища на етапі монтажу системи обігріву повинна бути не нижче + 15 ° С.
- Фіксацію на поверхні слід робити таким способом, щоб не пошкодити конструктивні елементи нагрівальних ділянок (заводськими фіксаторами, спеціальним скотчем, герметиком, м'якими накладками, хомутами і т.д.).
- При формуванні траси або сітки необхідно забезпечувати достатню площу обігріву для конкретного об'єкта в залежності від його параметрів.
- При поворотах потрібно стежити, щоб радіус вигину не перевищував шести його діаметрів.
- Після завершення укладання обов'язково перевіряйте цілісність ізоляції і жил шляхом прозвонки і вимірювання рівня опору.
Тепер розглянемо кілька практичних порад щодо особливостей прокладки в приватних ситуаціях. Якщо нагрівальний кабель використовується для обігріву покрівлі або інших об'єктів, де він встановлюється під прямими сонячними променями, краще використовувати екрановані марки. Так як у моделей з опліткою використовується куди більш стійка оболонка, ніж у кабелів загального призначення.
При обігріві відсотків, необхідно вибирати місце розташування в найбільш холодної точці або з найменш прогрівається боку. У горизонтальних жолобах нагріває кабель необхідно встановлювати в нижній частині жолоба, щоб теплі маси піднімалися вгору і плавили лід вище. У вертикальних трубах водостічної системи з боку стіни будівлі, як показано на малюнку, так як вона прогрівається найгірше:
Так як нагрівальний кабель може розташовуватися в воді, їм можна безпосередньо прогрівати водопровідні труби або системи опалення. Встановлюють його всередині труби, як показано на малюнку:
Слід зазначити, що монтувати нагрівальний провідник всередині каналізаційних і стічних труб заборонено, так як за нього буде чіплятися різне сміття. Через що виникнуть пробки, що погіршують прохідність і призводять до повного перекриття. Тому полімерні і металеві труби каналізації прогріваються за допомогою установки нагрівальних елементів із зовнішнього боку. Але варто зазначити, що нагрівальний провід повинен ізолюватися від шару теплоізоляції за допомогою спеціальної алюмінієвої стрічки.
Області застосування
Нагрівальний кабель застосовується для обігріву таких конструктивних елементів:
- теплих підлог - як в побутових (ванних і кухнях), так і у виробничих приміщеннях;
- дахів будівель, де виникає загроза утворення бурульок або скупчення снігових мас над тротуарами чи пішохідними зоною;
- різних трубопроводів в системах водопостачання, каналізації, опалення і т.д .;
- ємностей і резервуарів для зберігання рідких речовин;
- систем водовідведення та дренажу;
- підігріву сходинок будівель, тротуарів і технологічних проходів;
- нагрівальних матів, килимків і доріжок;
- акваріумів та тераріумів для домашніх вихованців.
У промисловій сфері нагріває кабель може мати і більш специфічне застосування, приклади деяких з них і необхідні параметри для їх ефективної роботи наведені в таблиці нижче:
Таблиця: область застосування нагріває кабелю
| Область застосування | Т ребуемая температура, ° С | Питома потужність, Вт / м 2. | Сумарна потужність, кВт |
| Теплові бар'єри в камерах промислових холодильників | 2-5 | 3 - 15 | 0, 5-5 |
| Обігрів антен супутникового зв'язку | 2-5 | 200-300 | 2-15 |
| Обігрів ванн знежирення | 30-50 | 200-400 | 0, 5-3 |
| Обігріваються лінії виготовлення бетонних виробів | 40-60 | 300 | 20-50 |
| Обігрів плит пресів | 40-150 | 300-1000 | 2-10 |