Odabir prečnika -izlaznog štapa i specificirane snage grijaćeg elementa

Snaga električnog grijaćeg elementa obično je određena temperaturom i vremenom zagrijavanja sustava grijanja. Stoga, kada se odrede snaga i napon, materijal i promjer provodnika-u štapu moraju zadovoljiti zahtjeve dizajna. Ispod je lista relevantnih podataka u vezi sa materijalima koji se koriste za olovo-u štapu.

Budući da je grijaći element nakon obrade općenito zapečaćen RTV silikonom, sa temperaturnom otpornošću od približno 250 stepeni, maksimalna radna temperatura odabranog kabla-u štapu mora biti manja ili jednaka 250 stepeni (maksimalna temperaturna otpornost RTV silikona). Kako se ovaj zahtjev može garantovati?

Ilustrujmo ovo primjerom primjene: Razmotrimo električni grijaći element od 220V od 4000W s olovom od nehrđajućeg čelika-u šipki vanjskog prečnika Φ2,6×75mm. Da li je ovaj odabir veličine ispravan i razuman? Njegovu ispravnost i razumnost možemo utvrditi samo proračunom.

Rješenje: Uzmite olovni štap Φ2,6, dužine 75 mm, što je jednako 0,075 metara.

① Struja koja teče kroz olovni štap je:

I=P/U=4000/220 ≈ 18,18 Ampera

② Izračunajte vrijednost otpora za dužinu od 75 mm i vanjski prečnik od Φ2,6 mm:

Jer R=ρ.L/S=0.7 × 0,075/3,142 × 1,32 ≈ 0,01 Ohma

③ Snaga P generirana kada protok od 18,18 ampera kroz olovni štap od 75 mm je:

P=I²R=18.18² × 0,01 ≈ 3,31 W (tj. snaga koju proizvodi olovni štap od 75 mm je 3,31 W)

④ Na prečniku od 75 mm, površinsko opterećenje koje odgovara Φ2.6 olova-u štapu je q_štap.

q_rod=P/S=3.31/3.142 × 0.26 × 7.5 ≈ 0.54 W/cm²

⑤ Kada struja od 18,18 ampera teče kroz Φ2.6 provod od nerđajućeg čelika-u štapu, ukupna proizvedena snaga je 3,13 W, a odgovarajuće površinsko opterećenje štapa je 0,54 W/cm². Na osnovu odnosa između površinskog opterećenja i odgovarajuće temperature površine cijevi, površinska temperatura ovog olova od nehrđajućeg čelika-u štapu može se izračunati na približno 200–220 stepeni.

Zaključak: Kada je prečnik izvoda-u štapu ovog grejnog elementa Φ2,6, a struja koja teče kroz njega je 18,18 ampera, temperatura izvoda-u štapu je približno 200–220 stepeni, što je niže od normalne temperaturne otpornosti silikonske gume (250 stepeni), čime se ispunjavaju projektni zahtevi. Ako temperatura premašuje normalnu temperaturnu otpornost silikonske gume (250 stepeni), silikonska guma je sklona postepenom starenju i pucanju na -temperaturi štapa, što rezultira smanjenjem izolacije i električnih performansi. Prekoračenje normalne temperaturne otpornosti također može uzrokovati karbonizaciju silikona, što dovodi do smanjenja izolacije grijaćeg elementa, pa čak i loma između olovne šipke i vanjskog kućišta zbog karbonizacije silikona.

Da bi se riješila gornja situacija, ako temperatura prijeđe 250 stepeni, mogu se napraviti sljedeća poboljšanja:

① U zavisnosti od spoljašnjeg prečnika grejnog elementa, ako je Φ veći ili jednak 10 mm, spoljašnji prečnik ili dužina olovne šipke može se na odgovarajući način povećati. Ova modifikacija smanjuje otpor po jedinici dužine i smanjuje opterećenje na površini olovne šipke. Iako struja od 18,18 ampera i dalje teče kroz olovnu šipku, površinska temperatura će pasti na temperaturu koju silikon može izdržati ili čak nižu.

② Ako je promjer cijevi Φ manji ili jednak 10 mm, a struja je i dalje 18,18 ampera, materijal olovne šipke može se na odgovarajući način produžiti ili promijeniti, kao što je korištenje olovne šipke od čistog nikla. Treba napomenuti da iako je otpornost željeznih olovnih šipki niža od otpornosti nehrđajućeg čelika, ne preporučuje se njihova upotreba jer su željezne olovne šipke sklone oksidaciji, imaju malu čvrstoću i visoku otpornost na kontakt, što nije poželjno.