Selectarea diametrului tijei-de ieșire și puterea nominală specificată a elementului de încălzire

Puterea unui element de încălzire electric este de obicei determinată de temperatura și timpul de încălzire a sistemului de încălzire. Prin urmare, odată ce puterea și tensiunea sunt determinate, materialul și diametrul cablului-în tijă trebuie să îndeplinească cerințele de proiectare. Mai jos este o listă de date relevante cu privire la materialele utilizate pentru plumb-în tijă.

Deoarece elementul de încălzire este, în general, sigilat cu silicon RTV după procesare, cu o rezistență la temperatură de aproximativ 250 de grade , temperatura maximă de funcționare a plumbului-în tijă selectată trebuie să fie mai mică sau egală cu 250 de grade (rezistența maximă la temperatură a siliconului RTV). Cum poate fi garantată această cerință?

Să ilustrăm acest lucru cu un exemplu de aplicație: Luați în considerare un element de încălzire electric de 220V 4000W cu o tijă din oțel inoxidabil-cu un diametru exterior de Φ2,6×75mm. Este această alegere a mărimii corectă și rezonabilă? Putem determina corectitudinea și caracterul rezonabil al acesteia doar prin calcul.

Rezolvare: Luați o tijă de plumb Φ2,6, cu o lungime de 75 mm, ceea ce este egal cu 0,075 metri.

① Curentul care curge prin tija de plumb este:

I=P/U=4000/220 ≈ 18,18 Amperi

② Calculați valoarea rezistenței pentru o lungime de 75 mm și un diametru exterior de Φ2,6 mm:

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

③ Puterea P generată atunci când curge 18,18 Amperi prin tija de plumb de 75 mm este:

P=I²R=18.18² × 0,01 ≈ 3,31 W (adică puterea generată de o tijă de plumb de 75 mm este de 3,31 W)

④ La un diametru de 75 mm, sarcina de suprafață corespunzătoare Φ2.6 plumb-în tijă este q_rod.

q_rod=P/S=3.31/3,142 × 0,26 × 7,5 ≈ 0,54 W/cm²

⑤ Când un curent de 18,18 amperi trece prin plumbul din oțel inoxidabil Φ2.6-din tijă, puterea totală generată este de 3,13 W, iar sarcina de suprafață corespunzătoare a tijei este de 0,54 W/cm². Pe baza relației dintre sarcina de suprafață și temperatura corespunzătoare a suprafeței tubului, temperatura de suprafață a acestei tije de plumb-din oțel inoxidabil poate fi calculată a fi de aproximativ 200–220 de grade .

Concluzie: Când diametrul plumbului-în tija acestui element de încălzire este Φ2,6, iar curentul care circulă prin acesta este de 18,18 amperi, temperatura plumbului-în tija este de aproximativ 200-220 de grade, care este mai mică decât rezistența normală la temperatură a cauciucului siliconic (250 de grade), îndeplinind astfel cerințele de proiectare. Dacă temperatura depășește rezistența normală la temperatură a cauciucului siliconic (250 de grade ), cauciucul siliconic este predispus la îmbătrânire treptată și la fisurare la temperatura maximă a tijei, ducând la o scădere a izolației și a performanței electrice. Depășirea rezistenței normale la temperatură poate provoca, de asemenea, carbonizarea siliconului, ceea ce duce la o scădere a izolației elementului de încălzire și chiar la o defecțiune între tija de plumb și carcasa exterioară din cauza carbonizării siliconului.

Pentru a rezolva situația de mai sus, dacă temperatura depășește 250 de grade, se pot face următoarele îmbunătățiri:

① În funcție de diametrul exterior al elementului de încălzire, dacă Φ este mai mare sau egal cu 10 mm, diametrul exterior sau lungimea tijei de plumb poate fi mărită în mod corespunzător. Această modificare reduce rezistența pe unitatea de lungime și scade sarcina pe suprafața tijei de plumb. Deși un curent de 18,18 amperi mai curge prin tija de plumb, temperatura suprafeței va scădea la o temperatură pe care siliconul o poate rezista sau chiar mai scăzută.

② Dacă diametrul tubului este Φ mai mic sau egal cu 10 mm, iar curentul este încă de 18,18 amperi, materialul tijei de plumb poate fi prelungit sau modificat în mod corespunzător, cum ar fi utilizarea unei tije de plumb de nichel pur. Trebuie remarcat faptul că, deși rezistivitatea tijelor de plumb de fier este mai mică decât cea a oțelului inoxidabil, nu se recomandă utilizarea acestora deoarece tijele de plumb de fier sunt predispuse la oxidare, au rezistență scăzută și rezistență mare la contact, ceea ce nu este de dorit.