Как сделать спираль для электроплиты
Применение и расчёт электрической спирали из нихрома
Нихромовая спираль — это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения. Проволока изготавливается из нихрома — прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром. «Классический» состав этого сплава — 80% никеля, 20% хрома. Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов — «нихром».
Самые известные марки нихрома — Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72-73 % никеля и 20-23 % хрома. Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки. Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17-29 % против 1,5 у Х20Н80.
На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре. Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С
Применение нихромовой проволоки
Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава. Нихромовая спираль применяется в двух качествах — как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.
Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н. Примеры применений:
Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.
Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры. Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.
Как навить спираль из нихрома
Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.
Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.
Учет температуры
Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 0 С. Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя. При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного. Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.
На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали. Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение. Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.
Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины
Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления. Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U. Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.
Обозначения здесь общепринятые:
Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов. Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки. Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd 2 )/4ρ. Здесь:
Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве. В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.
Навивка спирали
Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)).
На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя. Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.
Самодельная ретро электрическая плита
Вот такую мощную электрическую плиту, которой пользовались для приготовления пищи и не только, большая часть населения Советских людей в ХХ веке, можно сделать самому примерно за один час.
Хотя это уже пережиток старого, но кто знает, может быть кому то еще пригодится. Благодаря открытой спирали большой мощности и минимальному зазору до нагреваемой поверхности, нагрев и закипание происходит за достаточно короткое время, а это уже есть своеобразная экономия электроэнергии.
Пункт 1. Необходимые материалы и инструменты.
Пункт 2. Спираль накала.
Спираль накаливания необходимо равномерно разместить на площадке из двух кирпичей, для этого сперва чертим чертеж лабиринта на бумаге и закрашиваем ту часть где будет лежать сама спираль.
Пункт 4. Обработка кирпича.
Одеваем защитные очки или маску, берем болгарку с алмазным диском и делаем пропилы по линиям, глубиной 1 см., стараемся не выходить за приделы пересечения угловых линий.
После просверливания отверстий хорошо промываем кирпичи струей воды и оставляем их сохнуть.
Пункт 5. Основание-подставка.
Для изготовления основания-подставки используем металлический профиль, одного метра будет достаточно, распускаем его на всю длину вдоль, чтобы получилось два одинаковых уголка.
Должен получиться квадрат в который легко вставляются оба кирпича.
Для скрепления углов и придания жесткости используем заклепки. Просверливаем по углам сверлом Д=3,3 мм. отверстия и скрепляем с помощью заклепочника.
Приклепываем все четыре ножки на одну заклепку.
Ставим платформу на свои уже ноги и поправляя ровно каждую ногу, просверливаем по второму отверстию под заклепку, устанавливаем вторые заклепки. Дополнительно расплющиваем заклепки молотком, теперь все жестко и ровно стоит на своих ногах.
Можно закладывать кирпичи внутрь, если заклепки все-таки немного мешают, стачиваем болгаркой боковины кирпичей на небольшой клин вниз и устанавливаем наместо.
Пункт 6. Установка спирали.
Окончания спирали на 10 см. распрямляем и просовываем в отверстия.
Пункт 7. Включение и испытание.
Подключаем плиту в розетку, проводка и защитный автомат должны быть исправными и рассчитанными на мощность не менее 3кВт.
После полного прогрева, смотрим силу накала спиралей, она должна быть не сильно яркой, а в районе темного оранжевого-красного.
Если накал ярко оранжевый-желтый, значит надо понизить ток, это можно сделать с помощью одного диода на 20-50А, который срежет один период напряжения, что вполне нам достаточно.
Схема понижения накала.
Радиатор в принципе не нужен, нагрев диодов всего на 10 гр. больше окружающей среды. Схему обязательно спрятать внутрь изолированного корпуса с вентиляционными отверстиями.
Теперь когда в беседке лень разжигать огонь в мангале, я пользуюсь такой плиткой и быстро готовлю закуску!
Способы ремонта нихромовой спирали: сварка, спайка. Расчёт сопротивления
Введение
Нагревательные элементы, изготовленные из высокоомных сплавов на основе хрома и никеля, применяются во всех современных бытовых устройствах, предназначенных для преобразования электричества в тепло. Спирали или ленты из нихрома отличаются высокой сопротивляемостью к окислению благодаря образованию оксидных плёнок. По этой причине надежная пайка нихромовых нагревателей при отсутствии специального оборудования (вакуумные камеры, газовые среды) должна проводиться после обработки соединяемых поверхностей флюсами, в состав которых входят кислоты, способные разрушать защитный слой окислов. Нихромовые спирали служат дольше аналогов из фехральных сплавов, однако и они подвергаются разрушению при длительной эксплуатации. Вероятность возникновения пережиганий и обрывов увеличивается на таких участках проводника, где имеются механические повреждения, зазубрины, перегибы или перехлёсты с поверхностью соседних нагревательных элементов. Ремонт повреждённой спирали из нихрома возможно провести в домашних условиях. При соблюдении несложных технологий эксплуатационные характеристики электрооборудования будут полностью восстановлены.
Ремонт нихромовой спирали
Существуют 3 способа восстановления целостности нихромного проводника:
Последний способ наиболее надёжен в плане прочности и долговечности. Сварные соединения не влияют в существенной мере на параметры электрических цепей, поэтому технические характеристики приборов остаются в прежних нормах. Соединения в виде скруток, муфт и зажимов создают условия для скапливания продуктов окисления, влияют на общее показатели сопротивления цепи, а также могут создавать участки повышенного нагрева, что усиливает риск повторных обрывов и выхода электрооборудования из строя.
Как сварить нихром
На производстве для надёжной сварки проволоки или ленты из нихрома применяется аргонодуговой метод. Однако проволоку небольшого диаметра, которая используется в качестве нагревательных спиралей в бытовых приборах, можно сварить при помощи самодельной сварочной системы в домашних условиях. Для этого потребуется источник питания 12-24 V с силой тока 10 ампер и выше. В качестве электрода можно взять графитовый стержень соляной батарейки. Соединяемые концы нагревательной спирали скручиваются. Минусовой провод от источника питания присоединяется к нихромовой проволоке. К плюсовому проводу через дроссель лампы дневного света присоединяется графитовый стержень. При прикосновении графита к участку сварки возникает дуга низкого напряжения, энергии которой будет достаточно, чтобы расплавить нихром.
Как спаять нихром
Спаять нихромовую спираль можно следующими способами:
Первый способ — наиболее простой и доступный, но он подходит только для соединения проводников высокого сопротивления с толщиной не более 0,5 мм. Медную проволоку для обмотки лучше всего брать толщиной 0,1 мм. Нагрев производится с помощью газовой горелки, но также можно использовать обычную зажигалку с турбонаддувом. Медная проволока нагревается докрасна и прилипает к нихрому, создавая электрический контакт на атомарном уровне.
Метод пайки при помощи ляписа применяется для усиления контакта механической скрутки, если рабочая температура нагревательного элемента в приборе не будет превышать 200 °C (граница сплавления нитрата серебра). Вещество наносится на скрутку при её разогреве током. Наиболее надежные результаты даёт метод пайки с помощью специальных припоев и флюсов. Оксидная пленка, которая образуется на поверхности хромоникелевых спиралей, — основное препятствие для выполнения качественного лужения. В условиях промышленного производства для решения этой проблемы целесообразно применять вакуумные камеры или нейтральные газовые среды.
В домашних условиях используются кислотосодержащие флюсы: соединяемые поверхности очищаются от оксидной пленки, обезжириваются и покрываются флюсами при помощи паяльника. После этого производится предварительное лужение и пайка с помощью припоев ПОС 40/50/61.
Как соединить перегоревшую нихромовую спираль
Способ ремонта перегоревшей нихромовой спирали выбирается в зависимости от толщины проволоки, а также от характеристик прибора, в котором используется вышедший из строя нагревательный элемент. Если рабочая температура превышает 150-200 °C, — следует применять сварку. Механические соединения в виде скруток, муфт и зажимов дадут только временный результат, а спайка с помощью тонкой медной проволоки и газовой горелки будет надежным решением для маломощных электронагревателей, в которых работают спирали из тонкой проволоки. Пайка с помощью припоев создает отличный контакт, но быстро разрушается, если нагрев превышает 300 °C.
Как произвести спайку или сварку нихрома в домашних условиях
При отсутствии специального оборудования надёжный ремонт спирали нихрома лучше всего проводить с помощью метода контактной сварки с низковольтной дугой, созданной графитовым электродом. Для этого нужен специальный источник питания, но если его под рукой нет, то можно воспользоваться способом пайки при помощи тонкой медной проволоки. Соединение получается прочным и относительно долговечным, а если произойдёт повторное выгорание, то разрыв можно без труда восстановить этим способом за несколько минут. Чтобы провести качественную пайку, концы проволоки нужно зачистить, погрузить в порошок лимонной кислоты и нагреть паяльником. Вещество расплавится и покроет поверхность металла тонким слоем. Оксидная пленка будет разрушена. Перед лужением соединяемые концы можно дополнительно обработать канифолью.
Как проверить сопротивление нихрома
Электрическое сопротивление нихромовой проволоки легко измеряется при помощи бытовых мультиметров. Операция проводится в целях расчет удельного сопротивления. Один контакт закрепляется на конце проводника. Второй контакт присоединяется на различном удалении от места создания первого контакта. Полученные показания заносятся в таблицу. Зависимость роста сопротивления от длины носит линейный характер. Для получения данных об удельном сопротивлении проволоки длиной 1 м нужно провести измерение этой характеристики у проводника соответствующих размеров, либо вывести этот параметр расчетным путем, если проволока имеет недостаточный размер. Перед снятием показаний прибор калибруется, либо измеряется собственное сопротивление проводов прибора в целях определения поправки, на величину которой следует уменьшить данные, полученные при измерении сопротивления нихрома.
Как рассчитать сопротивление нихромовой спирали
Расчёт сопротивления спирали из хромоникелевого сплава выполняется с помощью следующих методов:
Если у вас имеется готовая спираль, то вычислить её сопротивление с помощью прибора не составит труда. Однако если требуется выполнить предварительный расчёт параметров спирали перед её изготовлением, то применяется табличный способ. Таблицы удельного сопротивления различных сплавов из никеля и хрома можно найти в интернете или в специальной литературе. В таблицах приводятся данные для каждого сплава как для проволоки, так и для лент.
Данные по проволочным проводникам приводятся с учётом диаметра (от 0,1 мм). Показатели у лент приводятся с учётом площадей сечения. Чтобы рассчитать сопротивление спирали, нужно умножить общую длину проволоки на удельное сопротивление 1 м проводника с соответствующим сечением. Если информация о марке сплава отсутствует, удельное сопротивление вычисляется экспериментальным путем при помощи приборов.
Производственная фирма «ПАРТАЛ» изготавливает спирали с заданными заранее характеристиками из различных марок нихромовых сплавов. Качественно и быстро мы произведем изделие из проволоки нужной толщины, с определенным количеством и диаметром витков, а также с конкретными характеристиками сопротивления, мощности, энерговыделения и энергопотребления!
Источник: Компания «Партал»
Как сделать электро-плиту/обогреватель из подручных средств
Привет всем самоделкиным! Сегодня в данной статье мы рассмотрим, как сделать очень полезную «гаражную» самоделку. Почему гаражную? Ну, во первых навряд ли такая вещь вам пригодится дома, да и собирать мы будем из подручных средств, и на внешний вид, не будет уделяться ни какого внимания. А именно сегодня мы рассмотри, как сделать электрическую плиту, на которой можно, что-либо приготовить, разогреть или прогреть. Наверняка вам хоть раз требовалась подобная вещь в гараже, но денег было жалко, так как «инструмент» не совсем важный. Так вот бюджет данной самоделки крайне мал, так как большинство элементов необходимых для сборки наверняка у многих уже имеются в гараже. Ну, что ж, думаю не стоит тянуть с длинным предисловием, погнали.
Для самодельной электроплиты понадобится:
— Две жестяные банки разного размера
— Глина (например, глина для гончарного ремесла)
— Компьютерный вентилятор охлаждения
— Катушка нихромовой нити (например: 20 М, 0.50мм, 7,14 Ohm/M)
— Сетевой шнур с вилкой / Понижающий преобразователь с 220в переменного тока на 12-24в постоянного.
Приступаем к сборке электро-плиты (обогревателя).
Первым делом следует изготовить самую основную часть самоделки, а именно основу на которой и продолжим сборку. Для неё понадобиться взять какую-нибудь жестяную банку, объём которой будет составлять не менее одного литра (чем больше банка, тем больше и мощнее плита / обогреватель).
Во взятой вами жестяной банке следует убрать верхнюю и нижнюю часть для того чтобы у нас получилась заготовка напоминающую трубу. Для этого при помощи открывалки или простого ножа вырезаем эти элементы. Далее следует убрать оставшиеся после проделанной работы жестяные заусенцы, которые в ходе сборке будут только мешать. Обстукиваем их с внутренней стороны банки молотком, до тех пор, пока не уберём все заусенцы.
После чего конструкцию следует сделать более теплоёмкой. А для этого стенки банки следует обложить глиной. Для того чтобы проделать эту апперцепцию повторяем следующие действия. На стол кладём полиэтиленовый пакет, на него банку (пакет нужен для того чтобы глина не прилипла к столу) и равномерно заполняем дно банки глиной. Глину можно брать абсолютно любую, автор самоделки использовал «гончарную» глину, такая обычно продаётся в вакуумной упаковке уже разведенная, и вам не придётся ничего замешивать.
После того как равномерно распределили глину по дну банки, берём ещё один полиэтиленовый пакет и жестяную банку размером поменьше предыдущей. Банку оборачиваем в полиэтиленовый пакет, закрепляем его на банке при помощи скотча так, чтобы пакет был натянут на банку, и кладём её ровно в центр большой банки. Пространство между стенками двух банок следует плотно и полностью забить глиной. В качестве подручного инструмента для этой работы возьмём какую-нибудь палку при помощи, которой и будем забивать глину.
Выполнив действия, описанные ранее, аккуратно вынимаем внутреннюю жестяную банку из большой банки. Сначала вынимаем саму банку, а только потом полиэтиленовый пакет. Как вы видите, за счет того, что мы использовали полиэтиленовой пакет, запросто удалось извлечь банку, иначе сделать это просто бы не удалось!
Следующим шагом следует изготовить часть конструкции, в которую будет установлен вентилятор для обдува. Для этого возьмём банку подходящего диаметра, для установки в ней вашего вентилятора, автору отлично подошла банка используемая ранее. Маленькую банку прикладываем к боковой части конструкции и обводим её при помощи маркера, а затем, взяв бормашину с отрезным диском по металлу, вырезаем отверстие по контуру.
Вырезав боковое отверстие в большой банки, мы наблюдаем глину, которую аккуратно следует убрать от туда. Для того чтобы аккуратно вырезать круглый диск глины, следует использовать иголку с ниткой. Иголку с ниткой просовываем через глину и самой ниткой аккуратно по контору вырезаем круглое отверстие (см. фото).
В уже до конца доделанное отверстие вставляем жестяную банку, для которой и делалось данное отверстии. За счёт того что стеки у нас глиняные и толстые, ни какой дополнительной фиксации жестяной банке в конструкции не требуется, она и так хорошо прилипнет там.
После чего следует изготовить конфорку, в которой и будет установлена нихромовая нить, на которую в свою очередь будет класться нагреваемый предмет. Для этого из той же самой глины лепим «крышку» для банки, то есть внешний диаметр диска не должен превышать внутренний диаметр большой жестяной банки. В слепленной крышке ровно по центру отмечаем окружность диаметром равным диаметру маленькой банки.
Переходим к самой важной части самоделки. К нагревательной части. В первую очередь, следует определиться, от какой сети вы будете питаться. Просто если вы запитаете нихромовую нить от 220в, то придётся отдельно запитать вентилятор от 12-24в. Для того чтобы рассчитать конечную мощность нагревателя, необходимую длину и толщину нихрома вы можете подсчитать при помощи специальных калькуляторов, которых в интернете просто пруд пруди.
Определившись с количеством и толщиной нити, наматываем её на отвертку, создавая при этом спираль. Саму спираль прокладываем через жёлоб подготовленный ранее.
Подключаем провода, место соединения изолируем термоусадкой. Также места в местах соединения проводом с нитью добавляем немного глины (см. фото). В данном случаем глина отвечает за крепление проводов к «корпусу», для того чтобы мы их случайно не оторвали в дальнейшем. Подключаем вентилятор. Вентилятор можно подключить параллельно в том случае если вы используете напряжение 12-24в.
Вот и все готово! Подключаем самоделку к сети и тестируем. Из тестов видим, что самоделка со своей задачей справляется на отлично, она способно не только вскипеть воду, но и пожарить яичницу. Данная самоделка также отлично справиться в роли обогревателя. Следует отметить для большей прочности и более быстрого высыхания глины, её следует обжечь в печи.
Вот видео автора самоделки:
Ну и всем спасибо за внимание и удачи в будущих проектах самодельщики!