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.
Самодельный обогреватель
Проще и дешевле сделать обогреватель на основе нихрома. Отрез длиною метр саморегулирующегося кабеля стоит за 330 рублей и до бесконечности.
Продавцы на удивление согласованно забывают указать температуру настройки системы, зато приводят сведения о мощности, напрямую зависящую от условий, причем показатель по определению в описанном случае непостоянный. Если бы речь шла о резистивном кабеле, вышеуказанное имело бы смысл.
К примеру, саморегулирующийся работает самостоятельно, не нуждается в термостате. Имеет высокую отказоустойчивость. Значит, риск пожара минимальный, случись изготовить самодельный обогреватель.
Небольшой самодельный обогреватель
Обогреватели и кабели
Не каждому доводилось сталкиваться с саморегулирующимся кабелем, расскажем чуть подробнее об этих любопытных комплектующих систем размораживания водостоков зданий. Омическая проволока выделяет тепло по закону Джоуля-Ленца.
Эффект прямо пропорционален току, обратно пропорционален сопротивлению, зависит от времени работы конструкции. Люди для получения полезного тепла в обогревателях искали материалы с повышенным сопротивлением. Это, кажется, уменьшает эффект Джоуля-Ленца, но тривиальный провод не удается присоединить к сети 230 В — жила сгорает.
Выходит короткое замыкание. Постарайтесь сделать обогреватель своими руками без опасности для окружающих.
К примеру, для получения обогревателя на 2 кВт возьмите провод сопротивлением 28 Ом. Попробуйте набрать вещицу из медной проволоки. Нихром наделен значительным удельным сопротивлением, 3-5 метров материала позволят намотать спираль. Если уменьшить длину отреза, мощность возрастет, но ситуация невыгодна. Проводник охарактеризован некой предельной мощностью на погонный метр, которую рассеивает. Если значение завышено, спираль сгорит. Быстро процесс пройдет на воздухе.
Первый совет, как сделать обогреватель:
Изучайте рынок на предмет похожих конструкций заводского изготовления. Каковы мощность и внутреннее устройство обогревателя, из каких материалов изделие изготовлено.
Дальше копируем технические характеристики. Посмотрите в справочнике, какую погонную мощность рассеивает нихром. Кстати, в технике используется фехраль из Норвегии, состав материала — тайна, в магазинах не достать.
Что сделать из нихрома. На заводах из металла изготавливают:
Везде используется способность давать тепло дозированно (в отличие от меди, где выделяемая погонная мощность мала, шанс сжечь пробки велик). Отличие трубчатых электрических нагревателей в том, что спираль защищена прессованным порошком от воды и воздуха. Внешняя медная оболочка используется для сохранения формы диэлектрика. Это позволит провести электрическую изоляцию прибора. Не забывайте, нихром металл, легко получить удар током, если не соблюдать мер предосторожности.
Саморегулирующийся кабель самостоятельно следит за температурой. Доводим до сведения читателей, что резистивный кабель сделан из омического проводника. Не нихром и не медь.
Саморегулирующийся кабель
Состав резистивного кабеля неважен, главное, что выделяет тепло, пока подают питающее напряжение. Новые технологии привели к появлению матрицы из диэлектрика с вкраплениями графита. Концепция положена в основу саморегулирующихся кабелей и при повышении температуры расширяются. В результате графитовые вкрапления перестают контактировать друг с другом постепенно.
За счет этого сопротивление участка растет. Напряжение постоянное – 220 В – значит, ток падает. Следовательно, уменьшается эффект Джоуля-Ленца. При охлаждении участка происходит обратный процесс.
Саморегулирующаяся матрица сжимается, графитовых мостиков становится больше, сопротивление падает, ток увеличивается, тепловой эффект повышается. Для изготовления кабеля берется два параллельных медных провода для подачи потенциала. Между ними по длине прокладывается саморегулирующаяся матрица с графитовыми включениями.
Прелесть конструкции в том, что фрагменты станут обогреваться независимо. Определяющую роль в величине теплового эффекта играет температура.
Матрица настраивается на заводе. Чаще встретим изделия с температурой нагрева в области небольших положительных температур, чуть выше нуля. Подавляющая часть кабелей используется в ветках разморозки конструктивных элементов зданий, поэтому свойства выбираются сообразно. Чуть ледком прихватило, температура стала нулевой, матрица сжалась, кабель начал греть. Плюс конструкции — не нужно контроля за устройством. В то же время резистивный кабель дает фиксированный тепловой эффект.
Резистивный кабель
Если не контролировать процесс, температура растет безгранично, пока оболочка кабеля не расплавится, не начнется пожар. Понятно, что связываться с термостатами не хочется: сложно и дорого.
Стоит резистивный кабель копейки, а цену саморегулирующегося уже указывали. В свете сказанного считаем, что первый лучше использовать для теплых полов (но не потолков), второй идеален для нетипичных конструкций, наподобие греющей подстилки под сиденье. Не забудьте, что нужно правильно провести изоляцию. К примеру, водворить между человеком и кабелем экран из фольги, надежно заземленный. В этом случае при пробое страшного не случится. Подобные приборы лучше все-таки включать через дифференциальное устройство защиты.
Примеры самодельных обогревателей
Как уже отметили, проще сделать обогреватель из нихрома. Понадобится отрез с сопротивлением 27 – 28 Ом, чтобы получить мощность 2 кВт. Не соединяйте такие спирали параллельно. В этом случае мощность умножается на количество нагревательных элементов, а домашний распредщиток в хрущевке тянет 5 кВт. Если не брать во внимание современные многоэтажки. Мощность вычисляется по формуле:
N = U2 / R
Обогреватель-ветродувка своими руками
При сопротивлении 28 Ом получается 1728 Вт, если действующее значение напряжения 220 В. Вряд ли получится дома собрать трубчатый водонагреватель, а нихромовые спирали – сколько угодно.
Наматывайте проволоку на стержень из керамики, как это делается в электрокаминах, либо на пластины, как в фенах или ветродувках. Где взять жаропрочный материал. Стоит копейки на рынке столицы, в сети брать дорого. Разберите старую технику и позаимствуйте необходимое.
Не используйте для намотки сталь, действие вызовет непредсказуемые последствия. Кстати, в паяльнике внутри изолятор из керамики.
Если ничего не приходит в голову, отколите с кирпича специальным молотком (для кирпичей) тонкую пластину и используйте. Фрагмент тяжелый, но надежный. Если найдете огнеупорный кирпич, лучше использовать жаропрочный. Подойдет керамическая плитка.
Не забудьте по торцам пластинки сделать углубление под проволоку, мотайте в один слой, не больше. В этом случае нарушаются условия теплообмена, нихром может сгореть. Кстати, плитку дырявьте специальными сверлами (для плитки, с камнем на конце).
Если предполагается принудительный обдув, к примеру, процессорным кулером, это улучшит теплообмен.
Кстати, вентиляторы используются вовсе не для увеличения мощности, как кажется. Тепловой эффект нихрома мало зависит от температуры воздуха. Просто ветер подхватывает тепло и быстрее по помещению разнесет. Обогрев получается поравномернее. Керамическая плитка монтируется любым методом, допустимо на жаропрочный клей (температуры не менее 800 градусов). При нагреве нихром светится и работает инфракрасным обогревателем. Если сказанного недостаточно, введите обдув.
Двигатели лучше берите на 230 В. Подходят асинхронные моторы небольшой мощности, используемые в вытяжках или бытовых вентиляторах. Не применяйте коллекторные двигатели: шумные и искрят. Кстати, асинхронные электромоторы раздобудете в холодильнике, кухонной вытяжке или кондиционере. Следует избегать линейных компрессоров, внутри нет вращающихся деталей. Самодельный обогреватель для квартиры собирают на основе кассетного магнитофона. Внутри стоят тихие двигатели, нужно правильно отрегулировать обороты на перемотку.
Если требуется самодельный обогреватель для дачи, соберите горелку на основе инжектора. Описывали подобную конструкцию, такие популярны в США. Не применяйте бензин для получения тепла, пары взрывоопасны.
Не рекомендуем в обогревателе продувать ионизированный воздух через сопло, а поместить в огонь продырявленную плитку возможно. Послужит керамической решеткой, аккумулятором и излучателем тепла. Проще сделать самодельный обогреватель получается на основе цангового туристического баллона.
Необходимо правильно изготовить насадку, к примеру, на основе покупной для приготовления пищи.
Источник: https://VashTehnik.ru/obogrevateli/samodelnyj-obogrevatel.html
Ремонт нихромовой спирали
Существуют 3 способа восстановления целостности нихромного проводника:
- Механический — скрутки, муфты, резьбовые зажимы при помощи шайб, винтов и гаек.
- Пайка.
- Сварка.
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.
Сварочный аппарат для меди
Качественные сварочные аппараты для меди:
- – полуавтоматы и автоматы;
- – TIG – аппараты;
- – инверторы.
Популярные модели производит TESLA, СПЕЦЭЛЕКТРОМАШ, ЭСАБ.
BUDDY TIG 160 от ESAB (на фото справа) имеет двух и четырехтактные режимы включения горелки. С его помощью можно соединять нержавейку и большинство других видов металлов. Он совместим практически с любыми генераторами.
Инвертор RENEGADE ES 300i ESAB сохраняет в памяти несколько параметров сварки. Автоматически устанавливает лучшие параметры пуска по настроенному току. Он легкий, но у него высокая мощность.
Инверторные аппараты позволяют сваривать медные прутки, они вырабатывают ток 60-110 ампер. Для них нужно покупать медь/угольные электроды. Компания HUNTER выпускает полупрофессиональные модели, например, ММА 257D, рассчитанные на непрерывную работу продолжительностью два часа.
TESLA известна надежными аппаратами типа ММА 265, 275, 255. У них есть функция возбуждения бесконтактной дуги. Они без проблем подключаются к обычной бытовой сети. Ими удобно сваривать медь и ее сплавы, цветные металлы.
Для сварки электродами
Импульсно-дуговая сварка медных пластин возможна вольфрамовыми электродами в аргонной среде при помощи аппарата Orion 150s или 250s. Они имеют небольшой вес, позволяют сваривать медь качественно и надежно. Инверторное сварочное устройство Ресанта САИ-220 ПН может подключаться к сети напряжением 140-220 вольт. С ним легко перемещаться, он оснащен принудительной системой охлаждения, поэтому не перегревается.
Для сварки проволокой
Для выполнения работ по сварке меди проволокой применяют полуавтомат инверторный Энергомаш СА-97ПА20. Он имеет небольшой вес 13 килограмм. Он позволяет работать с проволокой разной толщины 0,6-0,9 мм.
Плавную подачу материала обеспечивает модель Shyuan MIG/MMA-290 со скоростью 2,5-13 метров в минуту. Устройство дает возможность применять кассеты 1-5 килограмм, позволяет работать с электродами.
Инверторный сварочный полуавтомат Союз САС-97ПА195 характеризуется наличием функции холостого хода 60 Вольт. Он имеет диапазон регулировки рабочего напряжения 15-23 вольта. Для него подойдет проволока 0,8-1 мм. У него небольшой вес 10 килограмм, он удобен и надежен.
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.
«Маленькие хитрости». Часть 3.
Как продлить срок службы паяльника
Как и лампа накаливания, паяльники имеют спираль – нагревательный элемент. Как правило, перегорает она в момент включения паяльника, реже – в момент выключения. При длительных (по времени) монтажных работах нецелесообразно выключать паяльник, а бывает достаточно лишь ограничить нагрев.
Для этого в разрыв электрической цепи «сеть – нагревательная спираль» вводят кнопку (с фиксацией) с контактами на замыкание. А параллельно этой кнопке включают выпрямительный диод типа Д226Б – Д226Ж, КД213 или аналогичный.
Когда контакты кнопки разомкнуты (но вилка включена в сеть), происходит ограниченный нагрев спирали паяльника. Стоит только замкнуть контакты кнопки, и нагрев идет «в полную силу». При этом паяльник нагревается быстрее, ведь он предварительно уже был готов к работе. Используя такой метод, удается значительно продлить «жизнь» паяльнику!
Как соединить высокоомные провода из нихрома
Для надежного электрического контакта в проводах из сплавов с высоким сопротивлением (нихром, константан) можно использовать простой метод. Для этого провода в месте соединения зачищают и скручивают. Затем пропускают через них такой ток, чтобы место соединения нагрелось «докрасна». На место скрутки нужно положить кусочек ляписа. Он при нагреве расплавится и обеспечит надежный электрический контакт в месте соединения.
Как паять контакты из нержавеющей стали, хрома и никеля
Когда материал плохо поддается пайке, нужно использовать паяльную кислоту или аспирин. При этом необходимо предварительно сильно разогреть участок пайки до появления окалины.
Другой способ пайки таких металлов немного проще. Нужно тщательно зачистить и обезжирить место пайки. Затем залудить и намазать клеем типа БФ-4 (или подобным). После этого жалом разогретого паяльника прижимают спаиваемые поверхности на 5-7 секунд. После остывания наносят на место пайки каплю моментального клея для полного затвердевания контакта.
Как паять детали из алюминия
Не трудно припаять выводы радиодеталей или концы проводников к медной, латунной или стальной поверхности. Но попробуйте проделать это на шасси из алюминия – и Вы увидите, что припой даже не прилипнет к его поверхности. Причиной является пленка окисла – результат соединения алюминия с кислородом в воздухе. Эта пленка и препятствует соединению припоя с металлом.
Удалить оксидную пленку можно электрохимическим способом. Запаситесь насыщенным медным купоросом, батареей 3336 (или блоком питания) и медной проволокой без эмалевой изоляции. Тщательно зачистите на алюминиевой поверхности место предполагаемой пайки деталей или проводников и аккуратно нанесите 2-3 капли медного купороса. Подключите к шасси проводник от отрицательного вывода батареи (блока питания), а с положительным выводом соедините кусок медного провода. Конец проволоки опустите в каплю купороса на шасси (проволока не должна касаться алюминия). Через некоторое время на шасси осядет слой красной меди, к которому после сушки можно подпаивать выводы деталей.
Как приготовить токопроводящий клей
Цапонлак и графит от любой батарейки (центральный стержень) перемешиваются до густоты сметаны, наносится тонкий слой. Применять можно для восстановления графитных дорожек на пультах и в других сходных устройствах.
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 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!
Особенности материала
Сварка никелевых сплавов затруднена из-за их чувствительности к примесям, а также они склонны к образованию пор, так как в расплавленном металле хорошо растворяется азот, водород и кислород. Различные легирующие элементы по-разному влияют на образование пор в сварочном шве: титан, хром, ванадий уменьшают образование пор, а марганец, углерод, кремний, железо, наоборот, увеличивают порообразование.
Важной особенностью является то, что при нагревании основной металл не претерпевает структурных превращений и не закаливается, соответственно, подогрев перед сваркой деталей небольшой толщины не производят.
В большинстве случаев в сварочный шов приходится вводить дополнительные легирующие элементы, содержащиеся в присадочной проволоке или в электродах. В связи с этим химический состав шва и основного металла будет различным. Нихромы склонны к межкристаллитной коррозии из-за легирования хромом. Во избежание этого после сварки производят отжиг готового изделия.
