Arbejdsprincip for selvregulerende varmekabel

Anvendelse i den nationale økonomi

For at øge temperaturen i den indre del af fersk drikkevandsrørledningen anvendes forbindelser, hvis hygiejniske sikkerhed bekræftes af et særligt dokument. Sådanne kabler installeres ved hjælp af specielle forskruninger og interagerer med drikkevæske. Disse er profilforbindelser godkendt af organisationer, der kontrollerer miljøsikkerhed;

For at beskytte mod dannelsen af ​​is på trapper, platforme, parkeringspladser, anordninger til løft af kørestole for at forhindre, at folk får forskellige skader, anvendes passende temperaturstigningssystemer også;

For at beskytte taget og dets elementer mod kulde, for at modvirke tilisning af vandafledningssystemer fra taget. Installation af et kabel kan forhindre dannelsen af ​​en isskorpe og istapper. Hvis disse trin ikke tages, kan taget, vandafledningsrørene, kabelnettet blive beskadiget. Fra faldet af isformationer fra taget kan der ske skade på både ejendom og menneskers liv eller helbred;

I gas-, kemisk- og olieindustrien for at øge temperaturen inde i rørene i en kold atmosfære (for at forhindre dem i at tilisning); at øge temperaturen på rør for at øge permeabiliteten af ​​stoffer, der strømmer gennem dem (for at forhindre udseendet af meget tætte formationer og indsnævringer, der forstyrrer permeabiliteten);

Til at regulere temperaturen på tanke med olieindustriprodukter (olie, bitumen, tjære osv.). Det samme gælder for kemisk aktive opløsninger, stoffer mv. Sikkerhedsforanstaltninger gør det muligt at forhindre skade på ejendom;

• I fødevareindustrien øger de temperaturen på afløbsrørene i køleenheder, danner fordampning i køleenheder, opvarmer afløbsbakkerne fra køleenhedernes rum, øger temperaturen i krumtaphusene på stempeltyper af pumper, før de aktiveres i kolde forhold. Derudover udfører selvregulerende kabler temperaturstigning af individuel fødevareopbevaring, ferskvand og brandtanke;
• At øge temperaturen på jordens overflade i forskellige landbrugsbygninger, herunder drivhuse og husdyrbygninger. På grund af systemer baseret på elektriske forbindelser, der er i stand til automatisk regulering, bliver det muligt, til lave omkostninger, at skabe komfortable forhold i sådanne bygninger på alle årstider af kalenderåret, hvilket er godt afspejlet i landbrugsindustrien som helhed.

Generelle egenskaber og forskelle ved et selvregulerende kabel

Selvregulerende varmekabler er en hel serie af varmekabler og bånd udviklet takket være halvledernanoteknologier, hvis kendetegn er en uafhængig ændring i effekt i forskellige dele af det samme segment afhængigt af omgivelsestemperaturen. De er populære ved installation af anti-isningssystemer, opvarmning af husholdningsrør samt olie- og gasrørledninger.

Varmekabler til frostsikringsanlæg skal opfylde strenge kriterier for pålidelighed og levetid. I praksis bruges to typer elektriske kabler oftest som sådanne forbindelser: resistive og selvregulerende.

Resistive kabler med konstant effekt er en forseglet kobberkerne, der har modstand mod hele kredsløbet over for jævnstrøm (den såkaldte ohmske modstand) og er dækket af en speciel beskyttende kappe. Denne kerne spiller samtidig rollen som et glødende element.Sådanne forbindelser har en bestemt længde, og deres evne til at frigive termisk energi er på ingen måde relateret til lufttemperaturen.

For selvregulerende kabler fungerer en ledende matrix baseret på en carbonpolymer som et varmeelement, der er i stand til at ændre en sådan karakteristik som ledningsevne afhængigt af den omgivende temperatur. Kablet tildeler optimal varmeeffekt præcis hvor og hvornår det er nødvendigt. Når den omgivende temperatur falder, frigives mere varme. Omvendt, når temperaturen stiger, frigives der mindre varme.

Der er ingen ulemper forbundet med en overdreven stigning i temperaturen eller omvendt med dens mangel. Derudover skabes der store energibesparelser på grund af tilstedeværelsen af ​​en automatisk kontrolenhed. Især anti-isningssystemer på resistive forbindelser (konstant i strøm) bruger dobbelt så meget energi end de samme strukturer på en selvregulerende type forbindelser. Derudover giver selvjusterende varmesporingssystemer maksimal sikkerhed, og til ekstreme og vanskelige brugsforhold laves specielle typer elektriske forbindelser i henhold til standarderne fra American Institute of Electrical and Electronics Engineers og European Committee for Electrotechnical Standardization.

Et sådant varmesystem er meget mere perfekt og sikkert end et resistivt og er i stand til at give den mest optimale opvarmningstilstand selv uden yderligere automatisering. Dens installation er mere bekvem, da kablet kan skæres på installationsstedet til præcis den længde, der er nødvendig til specifikke formål.

Princip for drift og design

Selvjusterende bånd og kabler ændrer effekt og varmeproduktion i forhold til atmosfærens temperatur, dvs. de mærker konstant temperaturændringer uden yderligere sensorer. Som følge heraf kan forskellige kabelforbindelsespunkter med en opvarmet genstand have en anden temperatur, og enheder og mekanismer, der støder op til forbindelsen, vil øge deres temperatur i forskelligt omfang.

For at levere spænding langs hele længden af ​​de selvregulerende bånd, uden at krydse, er et par kobbertrådede ledere indbygget. De forsynes med en konstant elektrisk spænding. Mellem lederne af elektricitet er placeret nøgleelementet i kablet - en specialfremstillet halvleder carbon polymer matrix med betegnelsen PTC (Positive Temperature Coefficient - Positive Temperature Coefficient). Betydningen af ​​PTC-effekten er, at det kulstofnanomateriale, der udgør matrixen, når tærskelværdien nås, ændrer sin modstand og frigiver mindre kraft. Hver selvregulerende kabelproducent har sin egen unikke hemmelige teknologi eller matrixproduktionsopskrift (som enhver bager har en opskrift på at lave brød). Desuden adskiller opskriften på sod, som matrixen er lavet af, sig for forskellige typer samreg med hensyn til kraft og formål. Under produktionsprocessen gennemgår carbon blacken en proces med "tværbinding" ved bestråling med en elektronpartikelaccelerator. Dette er nødvendigt for at hjælpe matrixen med at bevare sine PTC-egenskaber og polymerstabilitet under gentagen opvarmning og afkøling.

Det er også kendt, at der i matrixstrukturen udover grafitpartikler tilsættes små metalnanopartikler for at lede strøm i hele strukturen. Den opvarmede matrix udvider sig, de ledende metal-grafitbroer knækker. Som et resultat stiger modstanden af ​​sektionen, strømmen falder, og varmeudviklingen falder. Under afkøling sker den omvendte proces: matrixen krymper, antallet af kommunikationskanaler mellem de ledende metalnanopartikler bliver større, kraftenhedens modstand falder, og kraft- og varmeproduktionen stiger.

Beskyttende intern isolering lavet af polyolefin eller fluorpolymer beskytter matrixen mod slid og fugt, og en ekstra metalfletning udfører funktionen som mekanisk beskyttelse og jording på samme tid. Den ydre kappe af kablet er også belagt med polyolefin eller fluorpolymer. Hvis det er nødvendigt, tilføjes UV-bestandige elementer til kappen, hvis kablet er beregnet til at blive placeret i åben sol.

Når et selvregulerende elektrisk kabel er tilsluttet netværket, lyser matrixen i hele sin længde. Derefter opstår der afhængig af mængden af ​​opvarmning en ligevægt, dvs. forskellige vejkryds vil tildele en anden værdi termisk energikapacitet.

Princippet om drift af et selvregulerende kabel

Priser på varmerør i vores katalog

Tagvarmepriser i vores katalog

Se også: Sådan vælger du et kabel til rørvarme

Princippet om drift af det selvregulerende varmekabel

Konstruktion af selvregulerende varmekabel

Selvregulerende kabler er udviklet primært til opvarmning af vandrør, kloakrør samt nedløbsrør og tagrender. Det første selvregulerende matrixvarmekabel blev udviklet af Pentair Thermal Management for over 30 år siden og har været markedsført under RayChem-mærket lige siden.

Princippet om drift af det selvregulerende varmekabel

Et karakteristisk træk ved et selvregulerende varmekabel er egenskaben ved intern termisk stabilisering, på grund af hvilken temperaturen på kabellegemet altid er konstant (for eksempel 65, 120 eller 190 ° C, afhængigt af kabeltypen). og magten er betinget. Faktisk er den ledende matrix af et selvregulerende varmekabel en PTC (Positive Temperature Coefficient) termistor - en modstand med en positiv temperaturkoefficient, dvs. dens modstand stiger hurtigt med stigende temperatur.

Materialet i den selvregulerende halvledermatrix omfatter elektrisk ledende partikler, der er tættere på hinanden ved lav temperatur og dermed danner ledningsbaner mellem strengene. Når temperaturen stiger, adskilles partiklerne fra hinanden på grund af termisk udvidelse, og antallet af ledningsveje falder. Som et resultat stiger modstanden mellem lederne, og følgelig falder den elektriske effekt. Når den omgivende temperatur falder, opnås den modsatte effekt.

Med andre ord varierer varmeydelsen af ​​et selvregulerende kabel med temperaturen. Når temperaturen på den genstand, der opvarmes af den, stiger, falder kablets termiske effekt og omvendt. På et bestemt tidspunkt, når kablets termiske effekt bliver lig med det opvarmede objekts termiske tab, indtræder termodynamisk balance. Hvis den omgivende temperatur ændres, vil kablet reagere på det ved at opretholde en konstant temperatur på den opvarmede genstand.

Således oplever et selvregulerende kabel, i modsætning til resistive typer, aldrig lokal overophedning og brænder ikke ud. Den anden fordel ved et selvregulerende kabel er, at det kan skæres i enhver længde, fra 0,5 til 150 meter.

Konstruktion af selvregulerende varmekabel

Varmedelen er lavet af to fortinnede kobberledere (A) fyldt med en speciel blanding af grafit og halvlederpolymerer, som danner en selvregulerende halvledermatrix (B). Kobberledere rører ikke hinanden, men lukkes gennem en matrix, som er varmeelementet. Varmedelen er isoleret med fluorpolymer termoplast (C), som er en fremragende beskyttelse mod vand. Dernæst kommer det fortinnede skjold (D), til jordforbindelse og mekanisk beskyttelse.Materialet i den ydre kappe (E) har flere typer afhængigt af de eksterne korrosionskemiske driftsforhold for den selvregulerende varmekabelmodel. Ved drift under simple forhold anvendes en kappe lavet af polyolefin (P) plastikforbindelse. Under vanskelige driftsforhold (kondensat, syredampe, korrosion, kedelsten, ultraviolet) anvendes en fluorpolymer (F). Strålingstværbindingsteknologi bruges til at behandle matrixen og den ydre kappe af det selvregulerende kabel, hvilket gør det muligt at opnå samme niveau af varmekrympning som for tværbundet polyethylen.

Nøgleord: anti-isning, rørvarme, selvregulerende kabel, tagvarme

Typer og typer af samregs

Elvarmeanlæg til boliger anvender hovedsageligt selvregulerende lavtemperaturkabler, som kan modstå opvarmning op til 85 C. Mellemtemperatur- og højtemperaturkabler har en væsentlig højere varmebestandighed og bruges normalt i mine- og fremstillingsindustrien.

Efter formål er selvregulerende kabler og bånd klassificeret:

• Til opvarmning af husholdningsrør;
• Til anti-isningssystemer (opvarmning af tage, tagrender, stier, platforme);
• Til industriel opvarmning (opvarmning af olie- og gasrørledninger, industritanke).

I henhold til tilstedeværelsen af ​​en afskærmende fletning er kabler opdelt i:

• Afskærmet - med en beskyttende jordingsskærm;
• Uskærmet - uden beskyttende fletning og jording.

På grund af skærmens tilstedeværelse stiger prisen på kablet med 2 gange, derfor er det i almindelige boligopvarmningssteder, der ikke er udsat for mekanisk belastning og har ringe kontakt med en person, rationelt at købe en uskærmet version.

Med hensyn til lineær effekt (effekt pr. 1 lineær meter), er der følgende hovedtyper:

• 10 W/m - til opvarmning af indvendige rør;
• 15 W/m - til opvarmning af indvendige og udvendige rør;
• 24 W/m - opvarmning af tage, stier, uden for røret;
• 30 W/m – opvarmning af tage, rør og anti-isningssystemer;
• 40 W/m – opvarmning af tage, tagrender, dale, anti-isningsanlæg.

Der er også en klassificering efter typen af ​​ydre skal:

• Med madhylster - til opvarmning inde i vandrør og kloakker;
• Med UV-beskyttelse - til placering på tage og steder, hvor der udsendes meget ultraviolet stråling fra solen.

Monteringsfunktioner

Hoveddelen af ​​installationen af ​​et selvregulerende kabel er dets kobling og forbindelse til strømsektionen. For uafhængig produktion af disse værker er det nok at nøje følge instruktionerne, der er inkluderet i installationssættene, og, vigtigst af alt, respektere et så usikkert fænomen som elektricitet.

For at splejse et selvregulerende kabel skal du bruge:

• Et sæt krympe- og krympeterminaler;
• Tang;
• Bygningshårtørrer (i ekstreme tilfælde kan du klare dig med en lighter);
• Papirvarer eller skarpt slebet husholdningskniv, lille i størrelse;
• Strømledning (to-core - til et kabel uden en fletning; tre-core - for et kabel med en fletning).

Først skal du forberede et tre-leder (to-core) strømkabel, forsigtigt fjerne en del af den ydre isolering og fjerne et lag omkring 1 cm langt fra isolatoren af ​​hver ledning. Hovedisoleringen omkring 5 cm lang fjernes fra varmetråden med en kniv, skærmen skal vrides ud, og derefter snos igen til 1 kerne. Det vil blive brugt til jordforbindelse.

Går vi tilbage fra kanten af ​​kablet med 2 cm, fjerner vi det dobbelte isoleringslag, under hvilket der er en selvregulerende sort matrix. Den skal også skæres ud med en skarp kniv, så kun 2 kobbertråde løber langs den, ca. 1 - 1,5 cm lange, rengøres.

På strømkablet med tre ledere er det nødvendigt at bøje den gulgrønne ledning i den modsatte retning, som vil blive brugt til at forbinde jorden.Derefter forbindes jordledningens snoede fletning til den gulgrønne ledning og fastgøres med et varmekrympeslange med større diameter. For at gøre dette sættes et varmeelement på et afskåret lille rør, og dette sted opvarmes med en hårtørrer, indtil strukturen krymper helt.

De to andre ledninger er forbundet til 2 kobberledere i varmekablet. Ledningerne er forbundet på denne måde: vi tager krympemufferne fra installationssættet og sætter disse muffer på varmekablets kobberledere på den ene side og på den blottede del af strømkablet på den anden og krymper dem derefter med tang.

Efter at de to hovedledninger er sikkert fastgjort med isolerede bøsninger, sættes varmekrympeslange med en mindre diameter på samlingen og opvarmes med en hårtørrer eller lighter, indtil den er reduceret i volumen. Under opvarmningsprocessen frigives lim fra røret, hvilket giver dig mulighed for sikkert at fastgøre den kablede forbindelse.

Den anden ende af det selvjusterende bånd skal også isoleres med det resterende varmekrympemiddel. For at gøre dette skal du skære kablet i halve i længderetningen 0,5-1 cm, og prøv ikke at udsætte kobbertrådene langs kablet. Derefter skal en af ​​de resulterende halvdele skæres med en kniv og den anden efterlades i denne form. Dette gøres for at udelukke lukning af kobbertrådene til hinanden. Derefter sættes varmekrympe på enden af ​​kablet og opvarmes med en hårtørrer. Du kan også krympe spidsen med en tang for tæt limning.

Tilslutningen af ​​varmeelementet er afsluttet, og du kan installere det som hovedelementet i anti-isningssystemet.

Udvælgelsestips

Når du skal vælge et selvregulerende kabel, behøver du ikke altid at fokusere på prisen. Du skal overveje, hvad du vil bruge det til, og under hvilke forhold det skal betjenes. Her er nogle ting, du skal vide, før du køber:

• Kabel strøm. Til opvarmning af rør udefra bruges normalt kabler på 16-30 W / m.r.m., hvis kablet opvarmer røret indefra, så er 10-15 W lineær effekt nok. Til tage og afløb anvendes sædvanligvis samregs med en effekt på 30-40 W / m.r.m.;
• UV-beskyttende skal. Hvis kablet kommer til at ligge i åben sol, og det vil blive påvirket af UV-stråling, så skal du købe et kabel med UV-beskyttelse;
• Jordfletning. Selvregulerende kabler sælges med eller uden jordforbindelse (skærm). Prisen på et kabel uden "jord" er omkring 1,5-2 gange billigere. Det er tilrådeligt at bruge det til opvarmning af rør, der går i jorden, brønde, på tage. Det vigtigste er at splejse dette kabel med en pålidelig klæbende forsegling for at sikre beskyttelse mod vandindtrængning. Et kabel med skærm er dog mere sikkert, men meget dyrere, hvilket ikke altid er berettiget, især da de har samme selvregulerende varmematrix. Det bestemmer kablets holdbarhed, og i denne henseende vil det samme kabel med hensyn til levetid alvorligt variere i pris;

startkraft. Når et selvregulerende kabel er tændt, er dets strømforbrug højere end det nominelle. For en selvregulerende ledning af god kvalitet øges effekten med 20-50%, for en lavkvalitets samreg (normalt fremstillet i Kina), kan startkraften til tider "flyve op". Dette indikerer matrixens ustabilitet og dens skrøbelighed. Et kabel af lav kvalitet kræver også mere kraftfulde kraftmaskiner;

• lufthulrum. Når du køber, skal du klemme kablet med fingrene og føre dem langs dets længde. Et kabel af lav kvalitet er ikke lavet i henhold til standarder, og lufthulrum vil kunne mærkes inde i det. Der vil være en følelse af, at den ydre kappe halter bag de indre dele af kablet. Og tværtimod, hvis produktionsprocessen fejlsøges, følges teknologien, så sidder den ydre kappe tæt på kablet, udgør en enkelt helhed med den;
• Tykkelse. Selvregulerende kabel er normalt omkring 1 cm bredt og 3-4 mm tykt.På markederne i Minsk og i regionerne glider sælgere, der forsøger at tiltrække en køber med en "rød" pris, et kinesisk kabel. Det kommer til det faktum, at dens bredde er lidt mere end 0,5 cm. Med en sådan tykkelse er arealet af genereret varme meget lavere, og en sådan samreg er meget mindre effektiv. Og hvis matrixen, som er 2 gange mindre i størrelse, udsender lignende varme, så er dens levetid kortvarig. Derudover er der mulighed for, at forsyningsledningerne med tiden kan lukke med hinanden på grund af, at varmematrixen nogle steder smelter eller falder sammen.

Fordele og ulemper ved selvregulerende varmesystemer

Fordele:

Ingen overophedning. Selvregulerende termiske kabler kan overlappes med hinanden uden risiko for overophedning. Deres krydsning med hinanden gør ingen skade

Dette er af ikke ringe betydning for regulerings- og låsemekanismer, for eksempel når det er nødvendigt at vikle en ventil på et rør. Det sker også, at varmekablet i anti-isningsanlæg er dækket af snavs, blade og andet affald.

I dette tilfælde vil den sædvanlige modstand brænde ud, mens samregs vil fungere pålideligt;

Nem at skære. Sådanne kabler kan skæres fra en fælles bugt til den nødvendige længde umiddelbart på stedet "i marken". Dette giver ekstra fleksibilitet, når planer ikke passer til den "virkelige" situation på stedet. Sådanne forbindelser kan opdeles i stykker af den nødvendige længde med en maksimal længde på op til 0,7 - 0,15 km (afhængig af typen af ​​samreg). I modsætning hertil har resistive kabler en veldefineret længde;

Selvjustering. Under drift er det ikke nødvendigt at installere komplekse flerkanals temperaturregulatorer, fordi kablet reducerer brat effekten efter at have nået en vis tærskeltemperatur. Denne tilstand er ideel til anti-isningssystemer, hvor det ofte er meget svært at opretholde den ønskede temperatur i hele sektionens længde. Samreg finder selv en passende temperatur for hver zone;

Besparelse af elektricitet. På grund af den punktvarmeafgivelse, hvor det er påkrævet, og den minimale varmeafgivelse på steder, der ikke kræver opvarmning, er et selvregulerende kabel meget mere økonomisk end et modstandsdygtigt. I anti-isningssystemer er et resistivt kabel normalt forbundet til en temperaturføler og genererer varme, hvor føleren er placeret, og der kræves opvarmning, og på steder, hvor det ikke er nødvendigt.

Fejl:

startkraft. Ved installation skal man huske på, at startspændingen maksimalt kan være det dobbelte af den nominelle driftsspænding, og forsyningsnettet skal klare dette. En lignende situation udvikler sig med valget af kontroludstyr med passende effekt;

• Begrænset varmeafledning. Det er umuligt at hæve temperaturen i rummet med denne forbindelse på kort tid. Når rummet opvarmes, falder kablets kraft, og det holder op med at opvarme det omgivende rum lige så intensivt;
• Relativt høje omkostninger. Prisen pr. 1 løbende meter på et selvregulerende kabel er 2-3 gange højere end for et konstant strømkabel. Dette kan umiddelbart skræmme en forbruger af, som ikke forstår problemet. Hvis vi beregner energibesparelserne og andre fordele, så er en sådan overskridelse af prisen ret berettiget;
• Relativ lille længde af en sektion. Afhængig af kabeltype må den maksimale længde af et selvregulerende kabel ikke overstige 65-120 meter. Modstande er mange gange længere. Dette pålægger opgaven med at installere yderligere strømstik;
• Begrænset levetid. Et sådant kabel holder i gennemsnit omkring 10-15 år. Ydermere begynder dens matrix at nedbrydes og reducerer effekten betydeligt ned til 0.