Что такое нихромовая проволока, её свойства и область применения

Основные сведения и марки нихрома

Нихромом называют сплав никеля и хрома с добавками марганца, кремния, железа, алюминия. У этого материала параметры зависят от конкретного соотношения веществ в сплаве, но в среднем лежат в пределах:

• удельное электрическое сопротивление — 1,05-1,4 Ом*мм 2 /м (в зависимости от марки сплава);
• температурный коэффициент сопротивления — (0,1-0,25)·10 −3 К −1 ;
• рабочая температура — 1100 °C;
• температура плавления — 1400°C;

В таблицах удельное сопротивление часто приводится в мкОм*м (или 10 -6 Ом*м) – численно значения те же, разница в размерности.

В настоящее время есть две самых распространённых марки нихромовой проволоки:

• Х20Н80. Состоит на 74% из никеля и на 23% хрома, а также по 1% железа, кремния и марганца. Проводники этой марки можно использовать при температуре до 1250 ᵒ С, температура плавления – 1400 ᵒ С. Также он отличается повышенным электросопротивлением. Сплав применяют для изготовления элементов нагревательных приборов. Удельное сопротивление – 1,03-1,18 мкОм·м;
• Х15Н60. Состав: 60% никеля, 25% железа, 15% хрома. Рабочая температура не более 1150 ᵒ С. Температура плавления – 1390 ᵒ С. Содержит больше железа, что повышает магнитные свойства сплава и увеличивает его антикоррозийную устойчивость.

Более подробно о марках и свойствах этих сплавов вы узнаете из ГОСТ 10994-74, ГОСТ 8803-89, ГОСТ 12766.1-90 и других.

Как уже было сказано, нихромовая проволока применяется повсеместно где нужны нагревательные элементы. Высокое удельное сопротивление и температура плавления позволяют использовать нихром в качестве основы для разных нагревательных элементов, начиная от чайника или фена, заканчивая муфельной печью.

Сферы применения нихромовой проволоки

Специфические свойства нихрома нашли своё применение в различных сферах деятельности, как бытового, так и промышленного характера.

Всевозможные разновидности этого сплава используются в качестве нагревательных элементов различных приборов: электрических печей, сушилок, термопар, а также в керамических изделиях, исполняя роль несущего каркаса.

Нихромовая проволока, как основной исполнительный орган электронагревательных приборов, в большинстве случаев представляет собой спираль, через которую пропускают электрический ток заданного значения. Такая форма признана наиболее оптимальной для данных устройств, так как позволяет добиться большей теплоотдачи за счет увеличения длины токопроводящего элемента. Высокая степень пластичности представленного материала существенно увеличивает срок службы таких устройств, ввиду высокой устойчивости к деформациям.

Где же взять нихромовую проволоку в домашних условиях? Этот сплав повсеместно используется в различных бытовых приборах. Их примерами могут служить электрообогреватели, фены, паяльники, тостеры и духовки. Кроме этого, их применяют в электронных сигаретах.

Нихромовая проволока: критерии выбора

Реализация проекта по созданию различных видов электротермического оборудования предполагает тщательный анализ номинальных эксплуатационных параметров, который и послужит отправной точкой в расчете ключевых показателей нихромовой проволоки.

В первую очередь необходимо рассчитать электрическое сопротивление рабочего элемента. Оно зависит от трех физических величин, а именно: удельное сопротивления материала, его длина и площадь поперечного сечения. Формула расчета активного сопротивления выглядит следующим образом: R = ρ · l / S.

Для получения недостающих данных необходимо произвести расчет длины спирали. В зависимости от приложенного на неё напряжения, следует остановиться на наиболее оптимальном значении длины проволоки, её диаметра, а также размера сердечника. Для того чтобы избавить себя от трудоёмких расчетов, можно воспользоваться сводной таблицей, в которой приводятся значения длины спирали, в зависимости от диаметра проволоки и сердечника для нихрома диаметром от 0,2 до 0,5 мм.

Представленная таблица применима для расчета длины спирали при использовании напряжения 220 В. Например, для проволоки диаметром 0,4 мм и диаметром сердечника равным 3 мм, длина спирали для бытовой электросети составит 40 см. Стоит отметить, что при помощи данной таблицы не составит труда рассчитать искомое значение для напряжения 380 В. Для этого достаточно подобрать нужные данные и составить пропорцию следующего вида: 220 В – 40 см / 380 В – х.

В том случае, если под рукой не оказалось мерительного инструмента и определить диаметр проволоки не представляется возможным, всегда можно воспользоваться простым, но в то же время действенным способом. Для этого достаточно взять обыкновенный карандаш и намотать на него проволоку, плотно прижимая виток за витком. В том случае, если 10 витков спирали укладываются в 1 мм. длины карандаша, то диаметр проволоки будет составлять 1\10 мм.

Что такое нихром и в чем его ценность

Нихром – это особый сплав с повышенной концентрацией хрома и никеля. В состав входит также железо, алюминий, кремний, марганец и другие химические элементы, сочетание которых наделяет металл уникальными характеристиками.

Лобзик с нагреваемой струной – универсальный инструмент для использования в быту

Свойства сплава на основе никеля и хрома

Самые распространённые сплавы на основе нихрома – ферронихром и феррохромаль (фехраль). Из них методом вытягивания получают проволоку. Качество при ее производстве регламентируется действующими государственными отраслевыми стандартами. На проволоку, обладающую хорошим электрическим сопротивлением, распространяются ГОСТы 8803-89 и 12766. Твердость и прочность металлу придает хром, пластичность – никель. На максимальную температуру нагрева влияет процент содержания в сплаве никеля. Чем его больше, тем выше температура, которая может достигать 1000-1300 градусов.

Готовая продукция поступает в продажу на катушках или в бухтах

Ценность сплава и изделий из него

Изделия из сплава никеля и хрома обладают повышенным сопротивлением электрическому току. Это означает, что для получения одинакового количества выделяемого тепла нихрома понадобится намного меньше, чем другого металла. Благодаря этому уменьшается вес и габариты приборов и приспособлений, в которых он используется.

Высокая сопротивляемость обеспечивается многочисленными параметрами, главным из которых является марка сырья, используемого для изготовления, а также толщина. Чем она толще, тем ниже сопротивление, от которого зависит уровень нагрева. Металл не сгорает, не деформируется, не теряет своих характеристик при воздействии высокой температуры.

К полезным свойствам сплава относится пластичность, позволяющая придавать проволоке нужную форму. Сечение может быть в виде круга, овала, квадрата и трапеции, диаметром от 0,1 до 1 мм. Ценность сплава еще и в том, что он, в отличие от большинства металлов, подверженных коррозии, не ржавеет, так как обладает антикоррозионной устойчивостью к агрессивным жидким и газообразным средам.

Преимущества изделий из сплава хрома и никеля

Основные преимущества проволоки из нихрома, благодаря которым она получила широкое распространение во многих сферах производства, востребована в среде изобретателей и домашних умельцев:

• высокая жаропрочность;
• антикоррозионная устойчивость;
• твердость, прочность и механическая устойчивость;
• эластичность;
• высокий уровень удельного электрического сопротивления;
• небольшой вес;
• устойчивость к воздействию агрессивных веществ.

Единственный недостаток проволоки из сплава никеля и хрома – высокая стоимость, которая никак не отражается на спросе.

Некоторые замечания

Можно усовершенствовать прибор, используя дополнительные детали:

• гипс
• стальная проволока
• выключатель

Стальную скобу не придётся никак приспосабливать внутри корпуса — она нужна только в качестве удобной подставки для прибора. Выключатель позволит легко управлять прибором. Его можно установить на боку корпуса баночки, добавив туда пару винтиков. А вот гипс поможет придать прочности и сохранности нихромовой проволочке. Высыпаем сухой гипс в воду, разводим его и окунаем в раствор скрученную спиральку, после чего высушиваем под слоем гипса на воздухе, до затвердевания. Теперь нагрев будет более мягким, а прибор более долговечным и безопасным. Главное не забыть оставить на концах контакты для подсоединения проводов.

Где взять нихромовую нить?

Существует несколько вариантов, как и где можно приобрести изделия из нихрома.

Сегодня практически во всех населенных пунктах существует справочная о наличии товаров и предоставления услуг. При обращении к ней оператор предоставит информацию о том, какая организация реализует продукцию из нихрома и ее контактные данные.

Если продажа такого изделия осуществляется в другом городе, то в этом случае можно воспользоваться специальной . Но здесь придется доплачивать за пересылку.

Где взять нихромовую нить еще? Приобрести ее можно также в специализированных магазинах, например, таких как «Умелые руки», «Радиодетали» и прочие подобные павильоны. Как правило, продавцы этих частных магазинов очень хорошо друг друга знают, и если нихромовой нити у такого «частника» в наличии нет, то он сможет подсказать, где ее можно приобрести.

В каждом населенном пункте имеется рынок, где можно купить практически все что угодно. Главное – это хорошенько обойти весь базар и при необходимости даже поспрашивать продавцов.

Нихромовая нить является высококачественным пластичным изделием с замечательными техническими характеристиками. Купить ее или достать любыми другими способами хоть и довольно трудно, но все же возможно. Для этого нужно только проявить инициативу и воспользоваться всеми вышеуказанными способами.

Как спаять нихром

Спаять нихромовую спираль можно следующими способами:

• Нагрев обмотки в виде тонкой медной проволоки.
• Использование ляписа (азотистого серебра).
• Применение специальных припоев и кислотосодержащих флюсов.
• Смесь вазелина, глицерина и хлористого цинка.
• Лимонная кислота.
• Аспирин.
• Флюсы фабричного изготовления, типа Ф-38Н ПЭТ.
• Измерение с помощью приборов.
• Табличный способ.

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.

https://youtube.com/watch?v=v2MKpd2sDxk

Свойства и характеристики сплава

Металл никель-хром показывает, что хром хорошо растворим в никеле с максимальным показателем – 47% при температуре кристаллизации эвтектики 1145C и падает до 30% при комнатных условиях.

Введение небольших количеств (<7%) хрома в никель повышает чувствительность никелевого хромового сплава к окислению из-за пропорционального увеличения скорости диффузии кислорода. Эта тенденция меняется на противоположную, при добавлении более 7% хрома, падение продолжается вплоть до 30%, после этого процесс окисления стабилизируется.

С увеличением добавок хрома происходит заметное увеличение удельного электрического сопротивления проводника. Уровень добавления 20% хрома считается оптимальным для элементов, работающих в системах нагрева. Эта композиция сочетает в себе не только хорошие электрические свойства, но и прочностные. Такой металл обладает пластичностью, что делает его пригодным для процесса волочения проволоки нихром.

Вот некоторые основные свойства нихрома.

1. Цвет: имеет серебристо-серую окраску.
2. Удельный вес: 8,4 г/см3.
3. Плотность нихрома составляет: 8400 кг/м3.
4. Температура плавления этого вещества составляет: 1400 С.
5. Удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре для этого вещества составляет: от 1,0 × 10 -6 до 1,5 × 10 -6 Ом (Ом).
6. Удельная теплоемкость измеряет количество тепла, которое необходимо для изменения температуры вещества на определенную величину, обычно 1 градус. Удельная теплоемкость этого вещества составляет: 450 Дж/(кг*К).
7. Модуль упругости — это математическое представление вещества или склонности объекта к деформации, когда к нему прикладывается определенная сила. Модуль упругости для нихрома составляет: 2,2 × 10 11 Па.
8. Тепловое расширение — это свойство вещества, благодаря которому оно изменяет объемпри воздействии тепла. Коэффициент теплового расширения нихрома составляет: 14 × 10 -6 / C.
9. Рабочая температура определяется как Т, при которой работает механическое или электрическое устройство. Рабочая температура для нихрома составляет: 900 C.
10. Температурный коэффициент математически представляет относительное изменение физических свойств вещества, когда Т изменяется на 1 Кельвин. Температурный коэффициент сопротивления для нихрома составляет 100 ppm / C при температуре в диапазоне от 25 C до 100 C.
11. Вещество обладает высокой устойчивостью к коррозии и устойчиво к окислению при высоких температурах.

Цены на фехраль и нихром

Несмотря на много общих характеристик цена на данные материалы имеет значительные отличия обусловленные расценками на сырье. Железо, которое является основным составляющим элементом фехраля стоит дешевле никеля.

Достоинства фехраля:

• Невысокая цена;
• Высокое удельное сопротивление;
• Жаростойкость;
• Возможность длительной эксплуатации при 1400°С.

Достоинства нихрома:

• Высокое удельное сопротивление;
• Жаропрочность;
• Усиленные механические характеристики;
• Отлично справляется с цикличным нагревом;
• Пластичен;
• Не магнитится;
• Крипоустойчивый.

При выборе нужного сплава самым важным критерием, определяющим требования к материалу, является температурная нагрузка, среда применения и длительность разовой эксплуатации. Например, для длительной работы при высоких температурах в электропечи подойдет фехраль, а для цикличного нагрева агрессивной среды лучше выбирать нихром.

Цель этой статьи познакомить вас с наиболее распространенными металлами из которых создаются спирали и обсудить их характеристики, достоинства и недостатки. Некоторые провода могут использоваться только в режиме вараватт, некоторые в режиме температурного контроля и есть исключение, которое может использоваться во всех режимах.

Главная цель не загрузить вас техническими характеристиками, а просто дать представление и помочь в выборе металла для спиралей, материал который лучше всего подойдет для вашего стиля парения

Основное внимание будет уделено одножильным проводам, никаких экзотических спиралей — clapton, alien, косичек и тд

Ремонт нихромовой спирали, пайка нихрома, сварка нихрома

Рекомендуем самим приготовить следующий состав: вазелин 100 гр, хлористый цинк порошок 7 гр, глицерин 5 гр.

Флюс желательно готовить в керамической ступке, в которую кладут вазелин, а затем последовательно добавляют, хлористый цинк и глицерин, хорошо перемешивают до получения однородной массы.

Самый активный паяльный флюс, из представленных на Российском рынке это — Ф-38Н ПЭТ. Если для кого-то активность флюса слишком велика, разбавьте его с равным количеством этилового или изопропилового спирта.

Применение: пайка нихрома, константана, манганина, бериллиевой и алюминиевой бронзы, коррозионно-стойких сталей легкоплавкими припоями при температуре 300°C. Флюс содержит фосфорную кислоту, гликоли и органические гидрохлориды.

Спаиваемые концы тщательно зачищают абразивной шкуркой и протирают ватой, смоченной в 10% спиртовом растворе хлористой меди, флюсуют, лудят и только после этого паяют.

Сварка нихрома

Значительно лучшие результаты, чем пайка, дает сварка, в особенности, если приходится соединять между собой концы тонкой проволоки. Преимущество сварки состоит в том, что для ее выполнения никаких припоев не требуется. Контакт при этом получается очень надежный, так как температура нагрева свариваемых металлов значительно выше, чем, например, у оловянно-свинцовых припоев. Поэтому при эксплуатации даже от сильного нагрева сваренного контакта соединение проводов не нарушается.

Для соединения проводов из нихрома, константана, манганина и т. п. их следует зачистить, скрутить и пропустить через них ток такой силы, чтобы место сварки накалилось докрасна. На это место пинцетом кладется кусочек ляписа (азотнокислого серебра), который при нагревании расплавляется, в результате чего в месте соединения возникает прочный контакт.

Если Ø свариваемой проволоки не превышает 0,15-0,2 мм, то ее концы накладывают друг на друга (расстояние 15-20 мм) и на них наматывают тонкую медную проволоку Ø 0,1-0,15 мм. Затем соединенную таким образом проволоку нагревают газовой горелкой. Медь при этом начинает плавиться и прочно соединяет свариваемые концы нихромовой проволоки. Этот способ применим для соединения никелевой, медно-никелевой, медной проволоки с проволокой из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением: Нихром Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Х20Н80-Н, Х15Н60, Х16Н60-Н, Н80ХЮД, фехраль Х23Ю5Т.

Перегоревшую спираль электронагревательного прибора из сплавов: Нихром, константан, никелин. Соединяем следующим способом: концы провода в месте обрыва вытянуть на длину 15-20 мм и зачищаем до блеска абразивной шкуркой. Затем из листовой стали или алюминия вырезаем небольшую пластинку, скручиваем ее и делаем муфту, надеваем на проволоку вместе их соединения. Нихром предварительно скрепляем обычной скруткой. Затем муфту плотно сжимаем пассатижами.

Информация с сайта компании ПАРТАЛ, ООО

Напряжение питания паяльников

Электрические паяльники выпускаются рассчитанные на напряжение питающей сети 12, 24, 36, 42 и 220 В, и этому есть свои причины. Главной, является безопасность человека, второй – напряжение сети в месте выполнена паяльных работ. В производстве, где все оборудование заземлено и имеется высокая влажность, разрешено использовать паяльники напряжением не более 36 В, при этом корпус паяльника должен быть обязательно заземлен. Бортовая сеть у мотоцикла имеет напряжение постоянного тока 6 В, легкового автомобиля – 12 В, грузового – 24 В. В авиации используют сеть частотой 400 Гц и напряжением 27 В.

Самостоятельное извлечение

В бытовых нагревательных приборах за нагрев отвечает нихромовая нить. Где взять в домашних условиях проволоку, кроме как не из них? Данный способ не идеален, потому что заранее не известны сечение и длина нихрома, задействованные в каждом отдельном приборе.

Но в случае серьезной необходимости можно прибегнуть к нему. Ниже предоставлены примеры вещей, из которых можно получить нихром.

Нихром из паяльника

В данном случае нихромовая нить нагревает жало паяльника. Для того, чтобы достать проволоку, нужно разобрать корпус инструмента. Как правило, в нем применяется очень тонкий нихром

Важно знать, что паяльник нужен с медным жалом, поскольку в керамическом совсем другой нагревательный элемент

Фен для волос

Достать нихром можно из фена, неважно строительного, или применяемого для сушки волос. Мощность нагрева в нем выше, чем в паяльнике, соответственно проволоки будет больше, и, как правило, у нее более толстое сечение

Для получения нихрома достаточно просто разобрать прибор и извлечь намотанную спиралью проволоку.

Электрические плиты, чайники и кипятильники

Наверное, самый сложный процесс получения проволоки из всех перечисленных. Проволока в данных приборах располагается внутри ТЭНа- трубчатого электронагревательного элемента.

Для того, чтобы ее извлечь, необходимо отсоединить тэн от корпуса прибора. Питание на него может подаваться напрямую от сети, так что в некоторых случаях отрезаются провода.

Как правило, ТЭН представляет собой спираль, поэтому для более удобного извлечения, а также затем, чтобы не порвать нихромовую проволоку, следует выгибать спираль до состояния ровной трубки.

Полость трубы ТЭНа, в котором размещается искомая спираль заполнена сыпучим изолирующим материалом, который может выглядеть как белый песок или гипс. Под большим давлением данное вещество запрессовывается до монолитного состояния, поэтому для извлечения нихромовой нити требуется сначала удалить весь изолирующий материал.

Простой способ определения вида проволоки

Иногда производители используют кантал вместо нихрома в своих приборах. При извлечении материала из инструментов желательно уметь отличить эти два сплава. Это не так сложно, как может показаться. Дело в том, что кантал содержит в своем составе железо (отсюда и подверженность канталовых нитей коррозии), поэтому хорошо магнитится. Следовательно, для того, чтобы определить вид сплава, достаточно поднести магнит к проволоке — нихром не будет на него реагировать.

Нихромовая нить наиболее распространена в нагревательных элементах в силу своей дешевизны и хороших физических свойств. Ее применение в быту встречается в роли нагревательных элементов для фенов, паяльников, чайников, электрических плит и многих других приборов. По причине высокой жаростойкости, нихромовые материалы применяются в условиях повышенных температур. Помимо этого, нихром наряду с другими сплавами используется в испарителях для электронных сигарет.

https://youtube.com/watch?v=wzARbshWVbs

Распространенность проволоки зачастую ставит вопрос о том, где взять нихромовую проволоку. Взять в домашних условиях ее можно разобрав ненужный прибор, но лучшим вариантом будет приобретение материала в магазине. В этом случае можно быть уверенным в хорошем составе продукции.

В случае необходимости, нихром можно заменить другим видом проволоки, главное, определить его физические свойства.

Следует помнить о том, что в зависимости от состава сплава, физические свойства могут отличаться, поэтому необходимо уточнить требования к материалу тогда, когда это имеет высокое значение.

Сравнение нихрома и фехраля

Фехраль наравне с нихромом обладает высоким удельным сопротивлением. Номинальные показатели сопротивления у нихрома зависят от диаметра проволоки (ленты/нити). А в случае фехряля номинальное сопротивление определяет его марка. Плавление нихрома начинается после 1400C, фехраль плавится при 1500C.

Прочность в состоянии покоя (без нагревания)

Нихром сам по себе пластичен и поддается изгибу и вытягиванию не менее 20% удлинения либо сужения. Пластичность фехраля маркой Х23Ю5Т достигает 10%, а Х15Ю5 -16%. Это говорит о том, что нихром пластичней фехраля, и плюс ко всему, у него выше временное сопротивление разрыва.

Фехраль более твердый сравнительно с никелем, и это делает его более ломким материалом. По этим причинам намотка фехраля проводится лишь после разогрева проволоки до 300C. В случае же нихрома разогрев проводить не нужно, он отлично сматывается в катушку даже при комнатных температурах.

Прочность при нагревании

Фехраль отлично справляется с высокотемпературной нагрузкой. Его можно эксплуатировать в условиях повышенной температуры длительное время. А нихром, напротив, способен отлично справляться с высокотемпературным циклическим нагревом, но плохо ведет себя при длительном термическом воздействии.

Стойкость к окислительной среде

Нихром способен длительно и хорошо работать в окислительных условиях, ведь высокое содержание никеля предотвращает быстрые процессы коррозии. Если нихром долго работает в окислительной среде, его поверхность покрывается тонкой пленкой оксида хрома, которая обеспечивает защиту сплава от агрессивной среды. Быстрое окисление может наступать в электрических печах с высоким содержанием кислорода.

Так как у фехраля высокий процент содержания железа он менее устойчив в окислительных средах. Защитная пленка образовывается у него намного быстрее, чем у нихрома, поэтому в агрессивной среде применять его затруднительно. Особенно сильно это сказывается на тонких проволоках и лентах. Зато фехраль отлично справляется с нагревом глинозёмной, углеродной и содержащей серу среде.

Что можно сделать из нихромовой нити. Нихромовая проволока: область применения, основные характеристики и изготовление (115 фото)

Наша страна никогда не испытывала недостатка в «народных умельцах». Сообразительность и изобретательность всегда являлись отличительными чертами русского человека. Один из вопросов, которые волнуют многих современных «Кулибиных» – где взять необходимое количество нихромовой проволоки? Но сначала разберемся, чем же она так привлекает отечественных «самоделкиных»?

Что это за материал? По сути, это особый сплав с повышенной концентрацией таких химических элементов, как никель и хром (отсюда и название проволоки). Она может иметь сечение самой различной конфигурации (круг, трапеция, квадрат, овал) и диаметра (от долей «мм» до нескольких «см»).

Почему «нихром» так ценится?

Во-первых , он не ржавеет, а коррозия, как известно – «больное место» большинства металлов и сплавов.

Во-вторых , проволока из этого материала характеризуется повышенным сопротивлением электрическому току. Следовательно, чтобы получить одинаковое количество выделяемого тепла при включении в эл/цепь, «нихрома» (в погонных метрах) понадобится в несколько раз меньше, чем, скажем, стали. Отсюда и уменьшение веса прибора (приспособления), и возможность миниатюризации конструкции (уменьшения габаритов).

В-третьих , нихромовая проволока не изменяет своих свойств, не деформируется, не «горит» при высоких температурах.

В-четвертых , она эластична, и ей можно придать любую форму.

Где применяется такая проволока? Честно говоря, всего и не перечислить, особенно если вести речь о производстве. Поэтому в качестве примера отметим только несколько вариантов ее использования в быту:

• станки для разрезания пенопластов;
• приспособления для выжигания по древесине;
• системы обогрева стекол «авто» и зеркал заднего обзора;
• простейшие бытовые обогреватели, более известные как «козлы»;
• печи для обжига (при самостоятельном изготовлении керамики);
• для разогрева некоторых видов металлов (в домашних кузнях);
• самодельные .

Где взять?

Вот мы и подошли к этому риторическому вопросу. Рассмотрим все возможные варианты.

Купить . Здесь также свои варианты.

Кстати, приобрести такую проволоку можно и в обычном хозяйственном магазине. Спирали для эл/плит делаются из того же «нихрома».

На базаре. В каждом населенном пункте есть места, где народ продает все, что угодно. Такие «точки» называются по-разному – «барахолка», «развал», «блошиный рынок». Нужно только не пожалеть времени и походить, посмотреть, поспрашивать. Все зависит от того, в каком объеме нужен «нихром». Наверное, это самый перспективный путь поиска, тем более, если материала нужно немного.

Вывод

Купить или достать иным способом нихромовую проволоку можно. Необходимо лишь проявить инициативу и испробовать все указанные выше способы.

В настоящее время нихром и изделия из него используются практически повсеместно. Ни воздействие промышленной агрессивной среды, ни высокие температуры, ни тяжелые нагрузки при работе не могут победить такой стойкий материал.

Это интересно: Правильное соединение электрических проводов между собой: разбираем вместе

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:

• бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
• ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
• нагреватели для промышленных печей и термооборудования.

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.

Отличия от другой проволоки

Зачастую недобросовестные продавцы под видом нихрома продают похожие внешне материалы. Чтобы не попасться на эту “удочку” и не переплачивать за ненужный вам товар, предлагаем ознакомиться с отличительными чертами нихромовой проволоки:

По фото нихромовой проволоки судить о виде и происхождении материала сложно, но можно. Так, новый материал отличается блестящим, бело-серым оттенком. Продукт, бывший в употреблении, наоборот, имеет темно-серый цвет. Это объясняется наличием оксидной пленки. При удалении окислов цвет нихрома должен смениться на светлый.

Жесткость. Возьмите материал в руки, попытайтесь его согнуть. Нихром ощутимо жестче, чем омедненная или мягкая стальная проволока.

Методики расчета

По сопротивлению

Давайте разберемся как рассчитать длину нихромовой проволоки по мощности и сопротивлению. Расчёт начинается с определения требуемой мощности. Представим, что, нам нужна нить из нихрома для паяльника малых размеров мощностью в 10 Ватт, который будет работать от блока питания на 12В. Для этого у нас есть проволока диаметром 0.12 мм.

Простейший расчет длины нихрома по мощности без учета нагрева выполняется так:

Определим силу тока:

P=UI

I=P/U=10/12=0,83 A

Расчет сопротивления нихромовой проволоки проводим по закону Ома:

R=U/I=12/0,83=14,5 Ома

Длина проволоки равна:

l=SR/ρ,

где S – площадь поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление.

Или по такой формуле:

l= (Rπd2)/4ρ

Но сначала нужно рассчитать удельное сопротивление для нихромовой проволоки диаметром 0.12мм. Оно зависит от диаметра – чем он больше, тем меньше сопротивление.

L=(14.5*3,14*0.12^2)/4*1,1=0,149м=14,9см

Тоже самое можно взять из ГОСТ 12766.1-90 табл. 8, где указана величина в 95.6 Ом/м, если по ней пересчитать, то получится почти тоже самое:

L=R_треб/R_табл=14,4/95,6=0,151м=15,1см

Для нагревателя мощностью 10 ватт, который питается от 12В, нужно 15.1см.

Если вам нужно выполнить расчет числа витков спирали, чтобы её свить из нихромовой проволоки такой длины, то используйте следующие формулы:

Длина одного витка:

l₁=π(D+d/2),

Количество витков:

N=L/(π(D+d/2)),

где L и d – длина и диаметр проволоки, D – диаметр стержня на котором будут мотать спираль.

Допустим мы будем мотать нихромовую проволоку на стержень диаметром 3 мм, тогда расчеты проводим в миллиметрах:

N=151/(3,14(3+0,12/2))=15,71 витков

Но при этом нужно учитывать, способен ли вообще нихром такого сечения выдержать этот ток. Подробные таблицы для определения максимального допустимого тока при определенной температуре для конкретных сечений приведены ниже. Простыми словами – вы определяете, до скольки градусов должна греться проволока и выбираете её сечение для расчётного тока.

Также учтите, что если нагреватель находится внутри жидкости, то ток можно увеличить в 1.2-1.5 раз, а если в замкнутом пространстве, то наоборот – уменьшить.

По температуре

Проблема приведенного выше расчёта в том, что мы считаем сопротивление холодной спирали по диаметру нихромовой нити и её длине. Но оно зависит от температуры, при этом же нужно учитывать при каких условиях получится её достичь. Если для резки пенопласта или для обогревателя такой расчет еще применим, то для муфельной печи он будет слишком грубым.

Приведем пример расчетов нихрома для печи.

Сначала определяют её объём, допустим 50 литров, далее определяют мощность, для этого есть эмпирическое правило:

• до 50 литров – 100Вт/л;
• 100-500 литров – 50-70 Вт/л.

Тогда в нашем случае:

P=P_эмп*V=50*100=5 кВт.

Дальше считаем силу тока и сопротивление:

Для 220В:

I=5000/220=22.7 Ампера

R=220/22.7=9,7 Ом

Для 380В при подключении спиралей звездой, расчет будет следующим.

Делим мощность на 3 фазы:

Pф=5/3=1,66 кВт на фазу

При подключении звездой, к каждой ветви прикладывается 220В (фазное напряжение, может отличаться в зависимости от вашей электроустановки), тогда ток:

I=1660/220=7.54 А

Сопротивление:

R=220/7.54=29.1 Ом

Для соединения треугольником рассчитываем по линейному напряжению 380В:

I=1660/380=4.36 А

R=380/4.36=87.1 Ом

Для определения диаметра учитывают удельную поверхностную мощность нагревателя. Рассчитаем длину, удельные сопротивления берем с табл. 8. ГОСТ 12766.1-90, но прежде определим диаметр.

Для расчета удельной поверхностной мощности печи используют формулу.

Bэф (зависит от теплопринимающей поверхности) и a (коэф. Эффективности излучения) – выбираются по следующим таблицам.

Итак, для нагрева печи до 1000 градусов, возьмём температуру спирали в 1100 градусов, тогда по таблице подбора В_эф выбираем значение в 4,3 Вт/см2, а по таблице подбора коэффициента а – 0,2.

В_доп=В_эф*а=4,3*0.2= 0,86 Вт/см2 =0.86*10^4 Вт/м2

Диаметр определяют по формуле:

р_т – удельное сопротивление материала нагревателя при заданной t, определяется по ГОСТ 12766.1, таблица 9 (приведена ниже).

Для нихрома Х80Н20 – 1,025

р_т=р₂₀*р₁₀₀₀=1.13*10^6*1.025=1.15*10^6 Ом/мм

Тогда для подключения к трёхфазной сети по схеме «Звезда»:

d=1,23 мм

Длина рассчитывается по формуле:

L=42м

Проверим значения:

L=R/(p*k)=29.1/(0.82*1.033)=34м

Значения отличаются из-за высокой температуры спирали, проверка не учитывает ряда факторов. Поэтому примем за длину 1 спирали – 42м, тогда для трёх спиралей нужно 126 метров нихрома 1,3 мм.

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:

• P – выделяемая мощность;
• U – напряжение на концах спирали;
• R – сопротивление спирали;
• I – сила тока.

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.

• L – искомая длина;
• R – сопротивление проволоки;
• d – диаметр проволоки;
• ρ – удельное сопротивление нихрома;
• π – константа 3,14.

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/ρ_ld, где ρ_ld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.

Похожие записи:

Электрическая схема легкового прицепа Светодиодная лента для натяжного потолка Кинетический ветрогенератор: устройство, принцип работы, применение Освещение для аквариума Как сделать кабель для диагностики двигателя Стабилизатор напряжения