Principi de funcionament del cable calefactor autorregulador

Aplicació a l'economia nacional

Per augmentar la temperatura a la part interior de la canonada d'aigua potable, s'utilitzen compostos, la seguretat higiènica dels quals es confirma amb un document especial. Aquests cables s'instal·len per mitjà de glàndules especials i interactuen amb el líquid per beure. Es tracta de compostos de perfil homologats per organitzacions que controlen la seguretat ambiental;

Per protegir-se de la formació de gel en trams d'escales, andanes, aparcaments, dispositius per aixecar cadires de rodes per evitar que les persones es facin ferides diverses, també s'utilitzen sistemes d'augment de temperatura adequats;

Per protegir la coberta i els seus elements del fred, per contrarestar la gelada dels sistemes d'eliminació d'aigua de la coberta. La instal·lació d'un cable pot evitar la formació d'escorça de gel i glaçons. Si no es fan aquests passos, el sostre, les canonades d'eliminació d'aigua, la xarxa de cables es poden danyar. A partir de la caiguda de formacions de gel del sostre, es poden fer danys tant a la propietat com a la vida o la salut de les persones;

A les indústries del gas, química i petroli per augmentar la temperatura a l'interior de les canonades en atmosfera freda (per tal d'evitar la formació de gel); augmentar la temperatura de les canonades per augmentar la permeabilitat de les substàncies que hi circulen (per tal d'evitar l'aparició de formacions molt denses i estrenyiments que interfereixin amb la permeabilitat);

Per regular la temperatura dels dipòsits amb productes de la indústria petroliera (oli, betum, quitrà, etc.). El mateix passa amb les solucions, substàncies químicament actives, etc. Les mesures de seguretat permeten evitar danys a la propietat;

A la indústria alimentària, augmenten la temperatura de les canonades de drenatge de les unitats de refrigeració, formen evaporació a les unitats de refrigeració, escalfen les safates de drenatge dels compartiments de les unitats de refrigeració, augmenten la temperatura dels càrters dels tipus de bombes de pistons abans que s'activin en condicions de fred. A més, els cables autorreguladors realitzen l'augment de la temperatura dels dipòsits d'emmagatzematge individual d'aliments, aigua dolça i foc;
Augmentar la temperatura de la superfície terrestre en diferents edificis agrícoles, inclosos els hivernacles i els edificis ramaders. A causa dels sistemes basats en connexions elèctriques capaços de regulació automàtica, és possible, a baix cost, crear condicions confortables en aquest tipus d'edificis durant totes les estacions de l'any natural, cosa que es reflecteix en el conjunt de la indústria agrícola.

Característiques generals i diferències d'un cable autorregulador

Els cables calefactors autorregulats són tota una línia de cables calefactors i cintes desenvolupades gràcies a les nanotecnologies de semiconductors, la característica distintiva de les quals és un canvi independent de potència en diferents parts d'un mateix segment en funció de la temperatura ambient. Són populars a l'hora d'instal·lar sistemes antigel, escalfar canonades domèstiques, així com oleoductes i gasoductes.

Els cables de calefacció per a sistemes anticongelants han de complir criteris estrictes de fiabilitat i vida útil. A la pràctica, s'utilitzen més sovint dos tipus de cables elèctrics com a connexions: resistius i autorregulables.

Els cables resistius amb potència constant són un nucli de coure segellat que té resistència a tot el circuit al corrent continu (l'anomenada resistència òhmica) i està cobert amb una funda protectora especial. Aquest nucli fa simultàniament el paper d'element incandescent.Aquestes connexions tenen una longitud específica i la seva capacitat per alliberar energia tèrmica no està de cap manera relacionada amb la temperatura de l'aire.

Per als cables autorreguladors, una matriu conductora basada en un polímer de carboni actua com a element de calefacció, capaç de canviar una característica com la conductivitat en funció de la temperatura ambient. El cable assigna una potència de calefacció òptima exactament on i quan es necessita. A mesura que baixa la temperatura ambient, s'allibera més calor. Per contra, a mesura que augmenta la temperatura, s'allibera menys calor.

No hi ha inconvenients associats a un augment excessiu de la temperatura o, per contra, a la seva manca. A més, gràcies a la presència d'un dispositiu de control automàtic, es genera un gran estalvi energètic. En particular, els sistemes antigel en connexions resistives (potència constant) consumeixen el doble d'energia que les mateixes estructures en connexions de tipus autoregulable. A més, els sistemes de traçat de calor autoajustables ofereixen la màxima seguretat i, per a condicions d'ús extremes i difícils, es realitzen tipus especials de connexions elèctriques segons els estàndards de l'Institut Americà d'Enginyers Elèctrics i Electrònics i el Comitè Europeu d'Estandardització Electrotècnica.

Aquest sistema de calefacció és molt més perfecte i segur que un resistent i és capaç de proporcionar el mode de calefacció més òptim fins i tot sense automatització addicional. La seva instal·lació és més còmoda, ja que el cable es pot tallar al lloc d'instal·lació exactament a la longitud que es necessita per a propòsits específics.

Principi de funcionament i disseny

Les cintes i cables autoajustables canvien la potència i la generació de calor segons la temperatura de l'atmosfera, és a dir. senten constantment els canvis de temperatura sense cap sensor addicional. Com a resultat, diferents punts de connexió de cable amb un objecte escalfat poden tenir una temperatura diferent i els dispositius i mecanismes adjacents a la connexió augmentaran la seva temperatura en una mesura diferent.

Per subministrar tensió al llarg de tota la longitud de les cintes autorreguladores, sense encreuament, s'incorpora un parell de conductors de coure. S'alimenten amb una tensió elèctrica constant. Entre els conductors de l'electricitat es col·loca l'element clau del cable: una matriu de polímer de carboni semiconductor feta especialment amb la designació PTC (Coeficient de temperatura positiu - Coeficient de temperatura positiu). El significat de l'efecte PTC és que el nanomaterial de carboni que forma la matriu, quan s'assoleix el valor llindar, canvia la seva resistència i allibera menys potència. Cada fabricant de cables autorregulat té la seva pròpia tecnologia secreta única o recepta de producció de matrius (com cada forner té una recepta per fer pa). A més, la recepta del sutge, a partir de la qual es fa la matriu, difereix per a diferents tipus de samreg pel que fa a la potència i el propòsit. Durant el procés de producció, el negre de carboni experimenta un procés de "reticulació" per irradiació amb un accelerador de partícules d'electrons. Això és necessari per ajudar la matriu a conservar les seves característiques PTC i l'estabilitat del polímer durant l'escalfament i el refredament repetits.

També se sap que a l'estructura de la matriu, a més de les partícules de grafit, s'afegeixen petites nanopartícules metàl·liques per conduir el corrent dins de tota l'estructura. La matriu escalfada s'expandeix, els ponts conductors metall-grafit es trenquen. Com a resultat, la resistència de la secció augmenta, el corrent disminueix i la generació de calor disminueix. Durant el refredament, es produeix el procés invers: la matriu es redueix, el nombre de canals de comunicació entre les nanopartícules metàl·liques conductores augmenta, la resistència de la unitat de potència disminueix i la generació d'energia i calor augmenta.

L'aïllament intern protector fet de poliolefina o fluoropolímer protegeix la matriu del desgast i la humitat, i una trena metàl·lica addicional fa la funció de protecció mecànica i de connexió a terra alhora. La funda exterior del cable també està recoberta de poliolefina o fluoropolímer. Si cal, s'afegeixen elements resistents a la radiació UV a la funda, si el cable està pensat per col·locar-lo al sol obert.

Quan un cable elèctric autorregulador està connectat a la xarxa, la matriu brilla en tota la seva longitud. Aleshores, depenent de la quantitat d'escalfament, es produeix un equilibri, és a dir. diferents enllaços assignaran un valor diferent capacitat d'energia tèrmica.

El principi de funcionament d'un cable autorregulador

Preus de canonades de calefacció al nostre catàleg

Preus de calefacció de sostre al nostre catàleg

Vegeu també: Com triar un cable per a la calefacció de canonades

El principi de funcionament del cable calefactor autorregulador

Construcció de cable calefactor autorregulador

Els cables autorreguladors s'han desenvolupat principalment amb la finalitat d'escalfar canonades d'aigua, canonades de clavegueram, així com baixants i canalons. El primer cable calefactor de matriu autorregulable va ser desenvolupat per Pentair Thermal Management fa més de 30 anys i des de llavors es comercialitza sota la marca RayChem.

El principi de funcionament del cable calefactor autorregulador

Una característica distintiva d'un cable d'escalfament autorregulat és la propietat de l'estabilització tèrmica interna, a causa de la qual la temperatura del cos del cable és sempre constant (per exemple, 65, 120 o 190 ° C, depenent del tipus de cable), i el poder és condicional. De fet, la matriu conductora d'un cable de calefacció autorregulat és un termistor PTC (Coeficient de temperatura positiu), una resistència amb un coeficient de temperatura positiu, és a dir. la seva resistència augmenta ràpidament amb l'augment de la temperatura.

El material de la matriu semiconductora autorregulada inclou partícules elèctricament conductores que es troben més a prop a baixa temperatura i, per tant, formen camins de conducció entre els fils. Quan la temperatura augmenta, les partícules se separen unes de les altres a causa de l'expansió tèrmica i el nombre de camins de conducció disminueix. Com a resultat, la resistència entre els conductors augmenta i, en conseqüència, la potència elèctrica disminueix. Quan la temperatura ambient disminueix, s'aconsegueix l'efecte contrari.

En altres paraules, la sortida de calor d'un cable autorregulador varia amb la temperatura. Quan augmenta la temperatura de l'objecte escalfat per ell, la potència tèrmica del cable disminueix, i viceversa. En un moment determinat, quan la potència tèrmica del cable és igual a les pèrdues tèrmiques de l'objecte escalfat, s'estableix l'equilibri termodinàmic. Si la temperatura ambient canvia, el cable hi respondrà mantenint una temperatura constant de l'objecte escalfat.

Així, un cable autorregulador, a diferència dels tipus resistius, mai experimenta un sobreescalfament local i no es crema. El segon avantatge d'un cable autorregulador és que es pot tallar a qualsevol longitud, de 0,5 a 150 metres.

Construcció de cable calefactor autorregulador

La part d'escalfament està feta de dos conductors de coure estanyat (A) farcits d'una barreja especial de grafit i polímers semiconductors, que formen una matriu semiconductora autorregulada (B). Els conductors de coure no es toquen, sinó que es tanquen a través d'una matriu, que és l'element calefactor. La part de calefacció està aïllada amb fluoropolímer termoplàstic (C), que és una excel·lent protecció contra l'aigua. A continuació ve l'escut enllaunat (D), per a la connexió a terra i la protecció mecànica.El material de la funda exterior (E) té diversos tipus depenent de les condicions de funcionament químiques de corrosió externes del model de cable calefactor autorregulador. Quan es treballa en condicions simples, s'utilitza una funda feta de compost plàstic de poliolefina (P). En condicions de funcionament difícils (condensat, vapors àcids, corrosió, incrustació, ultraviolada), s'utilitza un fluoropolímer (F). La tecnologia de reticulació de radiació s'utilitza per processar la matriu i la funda exterior del cable autorregulador, la qual cosa permet aconseguir el mateix nivell de contracció tèrmica que la del polietilè reticulat.

Paraules clau: antigel, calefacció per canonades, cable autorregulador, calefacció per sostre

Tipus i tipus de samregs

Els sistemes de calefacció elèctrica domèstica utilitzen principalment un cable autorregulador de baixa temperatura, que pot suportar l'escalfament de fins a 85 C. Els cables de temperatura mitjana i alta tenen una resistència tèrmica significativament més alta i s'utilitzen normalment a les indústries mineres i manufactureres.

Per finalitat, els cables i cintes autorreguladores es classifiquen:

Per escalfar canonades domèstiques;
Per a sistemes antigel (escalfament de cobertes, canalons, camins, andanes);
Per a calefacció industrial (escalfament d'oleoductes i gasoductes, dipòsits industrials).

Segons la presència d'una trena de blindatge, els cables es divideixen en:

Blindat: amb una pantalla protectora de connexió a terra;
Sense blindatge: sense trena protectora i connexió a terra.

A causa de la presència de la pantalla, el preu del cable augmenta 2 vegades, per tant, als llocs de calefacció domèstics habituals que no estan sotmesos a esforços mecànics i tenen poc contacte amb una persona, és racional comprar una versió sense blindatge.

En termes de potència lineal (potència per 1 metre lineal), hi ha els següents tipus principals:

10 W/m - per escalfar l'interior de les canonades;
15 W/m - per escalfar canonades interiors i exteriors;
24 W/m - calefacció de teulades, camins, fora de la canonada;
30 W/m – calefacció de cobertes, canonades i sistemes antigel;
40 W/m – calefacció de cobertes, canalons, valls, sistemes antigel.

També hi ha una classificació segons el tipus de closca exterior:

Amb una carcassa d'aliments: per escalfar les canonades d'aigua i les clavegueres;
Amb protecció UV: per col·locar en terrats i llocs on hi hagi molta radiació ultraviolada emesa pel sol.

Característiques de muntatge

La part principal de la instal·lació d'un cable autorregulador és el seu acoblament i connexió a la secció de potència. Per a la producció independent d'aquestes obres, n'hi ha prou amb seguir estrictament les instruccions que s'inclouen als kits d'instal·lació i, el més important, respectar un fenomen tan insegur com l'electricitat.

Per empalmar un cable autorregulador, necessitareu:

Un conjunt de terminals termocontraíbles i crimpades;
Alicates;
Assecador de cabells de construcció (en casos extrems, us podeu arreglar amb un encenedor);
Papereria o ganivet domèstic molt esmolat, de mida petita;
Cable d'alimentació (dos nuclis - per a un cable sense trena; de tres nuclis - per a un cable amb una trena).

En primer lloc, cal preparar un cable d'alimentació de tres nuclis (dos nuclis), eliminant amb cura una part de l'aïllament exterior i traient una capa d'uns 1 cm de llarg de l'aïllant de cada cable. S'elimina l'aïllament principal d'uns 5 cm de llarg. des del cable d'escalfament amb un ganivet, la pantalla s'ha de desenrotllar i, a continuació, tornar-la a girar en 1 nucli. S'utilitzarà per posar a terra.

Retrocedint 2 cm de la vora del cable, traiem la doble capa aïllant, sota la qual hi ha una matriu negra autorreguladora. També s'ha de tallar amb un ganivet afilat, deixant netejar només 2 fils de coure, d'uns 1 - 1,5 cm de llarg.

Al cable d'alimentació de tres nuclis, cal doblegar el cable groc-verd en sentit contrari, que s'utilitzarà per connectar el terra.A continuació, la trena retorçada del cable de terra es connecta al cable groc-verd i es fixa amb un tub termoretràctil de diàmetre més gran. Per fer-ho, es col·loca un element de calefacció en un petit tub tallat i aquest lloc s'escalfa amb un assecador de cabells fins que l'estructura s'encongeix completament.

Els altres dos cables estan connectats a 2 conductors de coure del cable calefactor. Els cables es connecten d'aquesta manera: agafem les mànigues de crimpat del kit d'instal·lació i posem aquestes mànigues als conductors de coure del cable calefactor d'un costat i a la part nua del cable d'alimentació a l'altra i, a continuació, els engarcem. amb alicates.

Després que els dos cables principals estiguin fixats de manera segura amb casquilles aïllades, es col·loca un tub termoretràctil d'un diàmetre més petit a la junta i s'escalfa amb un assecador de cabells o un encenedor fins que es redueixi de volum. Durant el procés d'escalfament, la cola s'allibera del tub, cosa que us permet fixar de manera segura la connexió per cable.

L'altre extrem de la cinta autoajustable també s'ha d'aïllar amb el termoretràctil restant. Per fer-ho, cal tallar el cable per la meitat longitudinalment 0,5-1 cm, intentant no exposar els cables de coure al llarg del cable. A continuació, una de les meitats resultants s'ha de tallar amb un ganivet i l'altra deixar-la d'aquesta forma. Això es fa per tal d'excloure el tancament dels cables de coure entre si. A continuació, es col·loca un termoretràctil a l'extrem del cable i s'escalfa amb un assecador. També podeu engarzar la punta amb unes alicates per a una unió estreta.

La connexió de l'element de calefacció s'ha completat i podeu instal·lar-lo com a element principal del sistema antigel.

Consells de selecció

Quan escolliu un cable autorregulador, no sempre cal centrar-vos en el preu. Heu de considerar per a què l'utilitzareu i en quines condicions es farà funcionar. Aquí teniu algunes coses que cal saber abans de comprar:

Cable d'alimentació. Per escalfar canonades des de l'exterior, s'utilitzen cables de 16-30 W / m.r.m., si el cable escalfa la canonada des de l'interior, n'hi ha prou amb 10-15 W de potència lineal. Per a cobertes i desguassos s'acostumen a utilitzar samregs amb una potència de 30-40 W / m.r.m.;
Carcassa protectora UV. Si el cable es troba al sol obert i es veurà afectat per la radiació UV, cal comprar un cable amb protecció UV;
Trena de terra. Els cables autorreguladors es venen amb o sense una trena de terra (pantalla). El preu d'un cable sense "terra" és aproximadament 1,5-2 vegades més barat. S'aconsella utilitzar-lo per escalfar canonades que s'endinsen a terra, pous, a les cobertes. El més important és empalmar aquest cable amb un segell adhesiu fiable per garantir la protecció contra l'entrada d'aigua. Un cable amb pantalla és més segur, però, però molt més car, cosa que no sempre està justificada, sobretot perquè tenen la mateixa matriu de calefacció autorregulada. Determina la durabilitat del cable i, en aquest sentit, el mateix cable en termes de vida útil diferirà seriosament de preu;

potència d'arrencada. Quan qualsevol cable autorregulador està encès, el seu consum d'energia és superior al nominal. Per a un cable d'autorregulació de bona qualitat, la potència augmenta entre un 20 i un 50%, per a un samreg de baix grau (generalment fabricat a la Xina), la potència d'arrencada pot "volar" de vegades. Això indica la inestabilitat de la matriu i la seva fragilitat. A més, un cable de baixa qualitat requereix màquines de potència més potents;

cavitats d'aire. En comprar, cal estrènyer el cable amb els dits i passar-los al llarg de la seva longitud. Un cable de baixa qualitat no es fa segons els estàndards i es sentiran cavitats d'aire a l'interior. Hi haurà la sensació que la funda exterior queda endarrerida de les parts interiors del cable. I, per contra, si es depura el procés de producció, se segueix la tecnologia, aleshores la funda exterior s'assenta fortament al cable, forma un tot amb ell;
Gruix. El cable d'autoregulació sol tenir uns 1 cm d'ample i un gruix de 3-4 mm.Als mercats de Minsk i a les regions, els venedors, intentant atraure un comprador amb un preu "vermell", llisca un cable xinès. Es tracta del fet que la seva amplada és una mica més de 0,5 cm. Amb aquest gruix, l'àrea de calor generada és molt menor i un samreg d'aquest tipus és molt menys efectiu. I si la matriu, que és 2 vegades més petita, emet una calor similar, aleshores la seva vida és de curta durada. A més, hi ha la possibilitat que amb el temps, els cables d'alimentació es tanquin entre si a causa del fet que en alguns llocs la matriu de calefacció es fon o es col·lapsa.

Avantatges i inconvenients dels sistemes de calefacció autorregulats

Avantatges:

Sense sobreescalfament. Els cables tèrmics autorregulables es poden solapar entre ells sense cap risc de sobreescalfar-los. La seva intersecció entre ells no fa cap mal

Això no té poca importància per als mecanismes de regulació i bloqueig, per exemple, quan cal embolicar una vàlvula en una canonada. També passa que el cable calefactor dels sistemes antigel està cobert de brutícia, fulles i altres residus.

En aquest cas, la resistència habitual es cremarà mentre que els samreg funcionaran de manera fiable;

Facilitat de tall. Aquests cables es poden tallar des d'una badia comú a la longitud necessària immediatament al lloc "al camp". Això ofereix una flexibilitat addicional quan els plans no s'ajusten a la situació de la "vida real" del lloc. Aquestes connexions es poden dividir en peces de la longitud requerida amb una longitud màxima de fins a 0,7 - 0,15 km (segons el tipus de samreg). En canvi, els cables resistius tenen una longitud ben definida;

Autoajustament. Durant el funcionament, no cal instal·lar controladors de temperatura multicanal complexos, perquè el cable redueix bruscament la potència després d'arribar a una determinada temperatura llindar. Aquest mode és ideal per a sistemes antigel, on sovint és molt difícil mantenir la temperatura desitjada al llarg de tota la secció. El mateix Samreg troba una temperatura adequada per a cada zona;

Estalvi d'electricitat. A causa de l'alliberament puntual de calor on es requereix i l'alliberament de calor mínim en llocs que no requereixen calefacció, un cable autorregulador és molt més econòmic que un de resistiu. En els sistemes antigel, un cable resistent es connecta normalment a un sensor de temperatura i genera calor on es troba el sensor i es requereix calefacció, i en llocs on no és necessari.

Defectes:

potència d'arrencada. A l'hora d'instal·lar, cal tenir en compte que la tensió inicial pot ser com a màxim el doble de la tensió nominal de funcionament, i la xarxa de subministrament ha de fer front a això. Una situació similar es desenvolupa amb la selecció d'equips de control de potència adequada;

Dissipació de calor limitada. És impossible augmentar la temperatura a l'habitació amb aquesta connexió en poc temps. Quan l'habitació s'escalfa, la potència del cable baixa i deixa d'escalfar l'habitació circumdant amb la mateixa intensitat;
Cost relativament elevat. El preu per 1 metre corrent d'un cable d'autoregulació és 2-3 vegades més gran que el d'un cable d'alimentació constant. Això pot espantar immediatament un consumidor que no entén el problema. Si calculem l'estalvi d'energia i altres avantatges, aquest excés de preu està bastant justificat;
Longitud relativament petita d'una secció. Segons el tipus de cable, la longitud màxima d'un cable autorregulador no pot superar els 65-120 metres. Les resistències són moltes vegades més llargues. Això imposa la tasca d'instal·lar punts d'alimentació addicionals;
Vida útil limitada. Aquest cable, de mitjana, dura uns 10-15 anys. A més, la seva matriu comença a degradar-se i reduir significativament la potència fins a 0.