Princípio de funcionamento do cabo de aquecimento autorregulado

Aplicação na economia nacional

Para aumentar a temperatura na parte interna da tubulação de água potável, são usados compostos cuja segurança higiênica é confirmada por um documento especial. Esses cabos são instalados por meio de glândulas especiais e interagem com o líquido potável. São compostos de perfil aprovados por órgãos que controlam a segurança ambiental;

Para proteger contra a formação de gelo em lances de escadas, plataformas, estacionamentos, dispositivos de elevação de cadeiras de rodas para evitar que as pessoas sofram diversos ferimentos, também são utilizados sistemas adequados de aumento de temperatura;

Para proteger o telhado e seus elementos do frio, para neutralizar o congelamento dos sistemas de remoção de água do telhado. A instalação de um cabo pode evitar a formação de uma crosta de gelo e pingentes. Se essas medidas não forem tomadas, o telhado, os tubos de remoção de água, a rede de cabos podem ser danificados. A partir da queda de formações de gelo do telhado, danos podem ser causados tanto à propriedade quanto à vida ou à saúde das pessoas;

Nas indústrias de gás, química e petrolífera para aumentar a temperatura no interior das tubagens em atmosfera fria (para evitar a formação de gelo); aumentar a temperatura dos tubos para aumentar a permeabilidade das substâncias que fluem através deles (para evitar o aparecimento de formações e estreitamentos muito densos que interferem na permeabilidade);

Para regular a temperatura dos tanques com produtos da indústria petrolífera (óleo, betume, alcatrão, etc.). O mesmo vale para soluções quimicamente ativas, substâncias, etc. As medidas de segurança permitem evitar danos materiais;

Na indústria alimentícia, aumentam a temperatura dos tubos de drenagem das unidades de refrigeração, formam evaporação nas unidades de refrigeração, aquecem as bandejas de drenagem dos compartimentos das unidades de refrigeração, aumentam a temperatura dos cárteres das bombas do tipo pistão antes de serem acionadas em condições frias. Além disso, os cabos autorreguladores realizam o aumento de temperatura do armazenamento individual de alimentos, água doce e tanques de incêndio;
Aumentar a temperatura da superfície da Terra em vários edifícios agrícolas, incluindo estufas e edifícios pecuários. Devido aos sistemas baseados em ligações elétricas capazes de regulação automática, torna-se possível, a baixo custo, criar condições de conforto em tais edifícios durante todas as estações do ano civil, o que se reflete bem na agroindústria como um todo.

Características gerais e diferenças de um cabo autorregulado

Cabos de aquecimento autorregulados é toda uma linha de cabos e fitas de aquecimento desenvolvidos graças às nanotecnologias de semicondutores, cuja característica distintiva é uma mudança independente de potência em diferentes partes do mesmo segmento, dependendo da temperatura ambiente. Eles são populares na instalação de sistemas antigelo, aquecimento de tubos domésticos, bem como oleodutos e gasodutos.

Os cabos de aquecimento para sistemas anticongelantes devem atender a critérios rigorosos de confiabilidade e vida útil. Na prática, dois tipos de cabos elétricos são usados com mais frequência como conexões: resistivos e autorregulados.

Cabos resistivos com potência constante são um núcleo de cobre selado que possui resistência a todo o circuito à corrente contínua (a chamada resistência ôhmica) e é coberto com uma bainha protetora especial. Este núcleo desempenha simultaneamente o papel de um elemento incandescente.Tais conexões têm um comprimento específico e sua capacidade de liberar energia térmica não está relacionada à temperatura do ar.

Para cabos autorregulados, uma matriz condutora baseada em um polímero de carbono atua como elemento de aquecimento, capaz de alterar uma característica como a condutividade dependendo da temperatura ambiente. O cabo aloca potência de aquecimento ideal exatamente onde e quando é necessário. À medida que a temperatura ambiente cai, mais calor é liberado. Por outro lado, à medida que a temperatura aumenta, menos calor é liberado.

Não há desvantagens associadas a um aumento excessivo de temperatura ou, inversamente, à sua falta. Além disso, devido à presença de um dispositivo de controle automático, são criadas grandes economias de energia. Em particular, os sistemas anti-gelo em conexões resistivas (constantes em potência) consomem duas vezes mais energia do que as mesmas estruturas em conexões do tipo autorregulado. Além disso, os sistemas de rastreamento de calor autoajustáveis proporcionam a máxima segurança e, para condições extremas e difíceis de uso, são feitos tipos especiais de conexões elétricas de acordo com os padrões do Instituto Americano de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos e do Comitê Europeu de Padronização Eletrotécnica.

Esse sistema de aquecimento é muito mais perfeito e seguro do que um resistivo e é capaz de fornecer o modo de aquecimento mais ideal, mesmo sem automação adicional. Sua instalação é mais conveniente, pois o cabo pode ser cortado no local de instalação exatamente no comprimento necessário para fins específicos.

Princípio de operação e design

Fitas e cabos autoajustáveis alteram a geração de energia e calor de acordo com a temperatura da atmosfera, ou seja, eles sentem constantemente as mudanças de temperatura sem quaisquer sensores adicionais. Como resultado, diferentes pontos de conexão de cabo com um objeto aquecido podem ter uma temperatura diferente, e dispositivos e mecanismos adjacentes à conexão aumentarão sua temperatura em uma extensão diferente.

Para fornecer tensão ao longo de todo o comprimento das fitas autorreguladoras, sem cruzar, é incorporado um par de condutores trançados de cobre. Eles são alimentados com uma tensão elétrica constante. Entre os condutores de eletricidade é colocado o elemento chave do cabo - uma matriz de polímero de carbono semicondutor especialmente feita com a designação PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo - Coeficiente de Temperatura Positivo). O significado do efeito PTC é que o nanomaterial de carbono que compõe a matriz, ao atingir o valor limite, altera sua resistência e libera menos energia. Cada fabricante de cabos autorregulados tem sua própria tecnologia secreta exclusiva ou receita de produção de matriz (como todo padeiro tem uma receita para fazer pão). Além disso, a receita da fuligem, da qual a matriz é feita, difere para diferentes tipos de samreg em termos de poder e propósito. Durante o processo de produção, o negro de fumo passa por um processo de "reticulação" por irradiação com um acelerador de partículas eletrônicas. Isso é necessário para ajudar a matriz a manter suas características de PTC e estabilidade do polímero durante repetidos aquecimentos e resfriamentos.

Sabe-se também que na estrutura da matriz, além das partículas de grafite, são adicionadas pequenas nanopartículas metálicas para conduzir a corrente dentro de toda a estrutura. A matriz aquecida se expande, as pontes condutoras de metal-grafite se quebram. Como resultado, a resistência da seção aumenta, a corrente diminui e a geração de calor diminui. Durante o resfriamento, ocorre o processo inverso: a matriz encolhe, o número de canais de comunicação entre as nanopartículas metálicas condutoras aumenta, a resistência da unidade de potência diminui e a geração de energia e calor aumenta.

O isolamento interno de proteção feito de poliolefina ou fluoropolímero protege a matriz do desgaste e da umidade, e uma trança de metal adicional desempenha a função de proteção mecânica e aterramento ao mesmo tempo. A bainha externa do cabo também é revestida com Poliolefina ou Fluoropolímero. Se necessário, elementos resistentes à radiação UV são adicionados à bainha, se o cabo for colocado ao sol.

Quando um cabo elétrico autorregulado é conectado à rede, a matriz brilha ao longo de todo o seu comprimento. Então, dependendo da quantidade de aquecimento, ocorre um equilíbrio, ou seja, junções diferentes alocarão um valor diferente capacidade de energia térmica.

O princípio de funcionamento de um cabo autorregulado

Preços de aquecimento de tubos em nosso catálogo

Preços de aquecimento de telhado em nosso catálogo

Veja também: Como escolher um cabo para aquecimento de tubos

O princípio de funcionamento do cabo de aquecimento autorregulado

Construção de cabo de aquecimento autorregulado

Os cabos autorregulados foram desenvolvidos principalmente para aquecimento de tubulações de água e esgoto, bem como tubos de queda e calhas. O primeiro cabo de aquecimento de matriz auto-regulável foi desenvolvido pela Pentair Thermal Management há mais de 30 anos e tem sido comercializado sob a marca RayChem desde então.

O princípio de funcionamento do cabo de aquecimento autorregulado

Uma característica distintiva de um cabo de aquecimento autorregulável é a propriedade de estabilização térmica interna, devido à qual a temperatura do corpo do cabo é sempre constante (por exemplo, 65, 120 ou 190 ° C, dependendo do tipo de cabo), e o poder é condicional. De fato, a matriz condutora de um cabo de aquecimento autorregulado é um termistor PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo) - um resistor com um coeficiente de temperatura positivo, ou seja, sua resistência aumenta rapidamente com o aumento da temperatura.

O material da matriz semicondutora auto-reguladora inclui partículas eletricamente condutoras que estão mais próximas umas das outras em baixa temperatura e, assim, formam caminhos de condução entre os fios. Quando a temperatura aumenta, as partículas se separam umas das outras devido à expansão térmica e o número de caminhos de condução diminui. Como resultado, a resistência entre os condutores aumenta e, consequentemente, a potência elétrica diminui. Quando a temperatura ambiente diminui, o efeito oposto é alcançado.

Em outras palavras, a saída de calor de um cabo autorregulado varia com a temperatura. Quando a temperatura do objeto aquecido por ele aumenta, a potência térmica do cabo diminui e vice-versa. Em um determinado momento, quando a potência térmica do cabo se torna igual às perdas térmicas do objeto aquecido, o equilíbrio termodinâmico se estabelece. Se a temperatura ambiente mudar, o cabo responderá mantendo uma temperatura constante do objeto aquecido.

Assim, um cabo autorregulado, ao contrário dos tipos resistivos, nunca sofre superaquecimento local e não queima. A segunda vantagem de um cabo autorregulado é que ele pode ser cortado em qualquer comprimento, de 0,5 a 150 metros.

Construção de cabo de aquecimento autorregulado

A parte de aquecimento é composta por dois condutores de cobre estanhado (A) preenchidos com uma mistura especial de grafite e polímeros semicondutores, que formam uma matriz semicondutora autorregulada (B). Os condutores de cobre não se tocam, mas são fechados através de uma matriz, que é o elemento de aquecimento. A parte de aquecimento é isolada com termoplástico de fluoropolímero (C), que é uma excelente proteção contra água. Em seguida vem a blindagem estanhada (D), para aterramento e proteção mecânica.O material da bainha externa (E) tem vários tipos, dependendo das condições de operação química de corrosão externa do modelo de cabo de aquecimento autorregulado. Ao operar em condições simples, é usada uma bainha feita de composto plástico de poliolefina (P). Em condições de operação difíceis (condensado, vapores ácidos, corrosão, incrustação, ultravioleta), é usado um fluoropolímero (F). A tecnologia de reticulação por radiação é usada para processar a matriz e a bainha externa do cabo autorregulado, o que permite obter o mesmo nível de retração térmica que o polietileno reticulado.

Palavras-chave: antigelo, aquecimento de tubos, cabo autorregulado, aquecimento de telhados

Tipos e tipos de samregs

Os sistemas de aquecimento elétrico doméstico usam principalmente cabos autorreguladores de baixa temperatura, que podem suportar aquecimento de até 85 C. Os cabos de temperatura média e alta têm uma resistência ao calor significativamente maior e geralmente são usados nas indústrias de mineração e manufatura.

Por finalidade, os cabos e fitas autorreguláveis são classificados:

Para aquecimento de tubos domésticos;
Para sistemas anti-gelo (aquecimento de telhados, calhas, caminhos, plataformas);
Para aquecimento industrial (aquecimento de oleodutos e gasodutos, tanques industriais).

De acordo com a presença de uma trança de blindagem, os cabos são divididos em:

Blindado - com uma tela protetora de aterramento;
Sem blindagem - sem trança de proteção e aterramento.

Devido à presença da tela, o preço do cabo aumenta em 2 vezes, portanto, em locais de aquecimento doméstico comuns que não são submetidos a estresse mecânico e têm pouco contato com uma pessoa, é racional comprar uma versão sem blindagem.

Em termos de potência linear (potência por 1 metro linear), existem os seguintes tipos principais:

10 W/m - para aquecimento no interior de tubos;
15 W/m - para aquecimento de tubos internos e externos;
24 W/m - aquecimento de telhados, caminhos, fora da tubulação;
30 W/m – aquecimento de telhados, tubagens e sistemas anti-gelo;
40 W/m – aquecimento de telhados, calhas, vales, sistemas anti-gelo.

Há também uma classificação de acordo com o tipo de casca externa:

Com invólucro para alimentos - para aquecimento dentro de canos de água e esgotos;
Com proteção UV - para colocação em telhados e locais onde há muita radiação ultravioleta emitida pelo sol.

Recursos de montagem

A parte principal da instalação de um cabo autorregulado é o seu acoplamento e ligação à secção de potência. Para a produção independente dessas obras, basta seguir rigorosamente as instruções incluídas nos kits de instalação e, o mais importante, respeitar um fenômeno tão inseguro como a eletricidade.

Para emendar um cabo autorregulado, você precisará de:

Um conjunto de terminais termorretráteis e de crimpagem;
Alicates;
Construir secador de cabelo (em casos extremos, você pode se virar com um isqueiro);
Artigos de papelaria ou faca doméstica afiada, tamanho pequeno;
Fio de alimentação (dois núcleos - para um cabo sem trança; três núcleos - para um cabo com trança).

Primeiro, você precisa preparar um cabo de alimentação de três núcleos (dois núcleos), removendo cuidadosamente uma parte do isolamento externo e removendo uma camada de cerca de 1 cm de comprimento do isolador de cada fio. O isolamento principal com cerca de 5 cm de comprimento é removido do fio de aquecimento com uma faca. a tela deve ser destorcida e depois torcida novamente em 1 núcleo. Será usado para aterramento.

Afastando-se da borda do cabo em 2 cm, removemos a dupla camada isolante, sob a qual há uma matriz preta auto-reguladora. Ele também deve ser cortado com uma faca afiada, deixando apenas 2 fios de cobre correndo ao longo dele, com cerca de 1 - 1,5 cm de comprimento, limpos.

No cabo de alimentação de três núcleos, é necessário dobrar o fio amarelo-verde na direção oposta, que será usado para conectar o terra.Em seguida, a trança trançada do fio terra é conectada ao fio verde-amarelo e fixada com um tubo termorretrátil de maior diâmetro. Para fazer isso, um elemento de aquecimento é colocado em um pequeno tubo cortado e esse local é aquecido com um secador de cabelo até que a estrutura encolha completamente.

Os outros dois fios estão ligados a 2 condutores de cobre do cabo de aquecimento. Os fios são conectados desta maneira: pegamos as mangas de crimpagem do kit de instalação e colocamos essas mangas nos condutores de cobre do cabo de aquecimento de um lado e na parte desencapada do fio de alimentação do outro e depois os crimpamos com alicate.

Depois que os dois fios principais são fixados com segurança com buchas isoladas, um tubo termorretrátil de diâmetro menor é colocado na junta e aquecido com um secador de cabelo ou isqueiro até reduzir o volume. Durante o aquecimento, a cola é liberada do tubo, o que permite fixar com segurança a conexão com fio.

A outra extremidade da fita auto-ajustável também deve ser isolada com o restante termorretrátil. Para fazer isso, você precisa cortar o cabo ao meio longitudinalmente 0,5-1 cm, tentando não expor os fios de cobre ao longo do cabo. Em seguida, uma das metades resultantes deve ser cortada com uma faca e a outra deixada nesta forma. Isso é feito para excluir o fechamento dos fios de cobre entre si. Em seguida, o termo retrátil é colocado na extremidade do cabo e aquecido com um secador de cabelo. Você também pode cravar a ponta com um alicate para uma colagem firme.

A conexão do elemento de aquecimento está concluída e você pode instalá-lo como o elemento principal do sistema antigelo.

Dicas de seleção

Ao escolher um cabo autorregulado, nem sempre você precisa se concentrar no preço. Você precisa considerar para que vai usá-lo e em que condições ele será operado. Aqui estão algumas coisas que você deve saber antes de comprar:

Alimentação do cabo. Para aquecer os tubos do lado de fora, geralmente são usados cabos de 16 a 30 W / m.r.m.; se o cabo aquece o tubo por dentro, basta 10 a 15 W de potência linear. Para telhados e drenos, geralmente são usados samregs com potência de 30 a 40 W / m.r.m.;
Escudo protetor UV. Se o cabo estiver exposto ao sol e for afetado pela radiação UV, você precisará comprar um cabo com proteção UV;
Trança à terra. Os cabos autorreguladores são vendidos com ou sem trança de aterramento (blindagem). O preço de um cabo sem "terra" é cerca de 1,5 a 2 vezes mais barato. É aconselhável usá-lo para tubos de aquecimento que vão para o solo, poços, telhados. O mais importante é unir este cabo com uma vedação adesiva confiável para garantir a proteção contra a entrada de água. Um cabo com tela é mais seguro, porém, muito mais caro, o que nem sempre se justifica, principalmente porque possuem a mesma matriz de aquecimento autorregulada. Determina a durabilidade do cabo e, a esse respeito, o mesmo cabo em termos de vida útil difere seriamente em preço;

potência de partida. Quando qualquer cabo autorregulado é ligado, seu consumo de energia é maior que o nominal. Para um fio autorregulado de boa qualidade, a potência aumenta em 20-50%, para um samreg de baixa qualidade (geralmente fabricado na China), a potência de partida pode “voar” às vezes. Isso indica a instabilidade da matriz e sua fragilidade. Além disso, um cabo de baixa qualidade requer máquinas mais potentes;

cavidades de ar. Ao comprar, você precisa apertar o cabo com os dedos e passá-los ao longo de seu comprimento. Um cabo de baixa qualidade não é feito de acordo com os padrões e as cavidades de ar serão sentidas dentro dele. Haverá uma sensação de que a bainha externa fica atrás das partes internas do cabo. E, pelo contrário, se o processo de produção é depurado, a tecnologia é seguida, a bainha externa fica firmemente no cabo, compõe um único todo;
Grossura. O cabo autorregulado geralmente tem cerca de 1 cm de largura e 3-4 mm de espessura.Nos mercados de Minsk e nas regiões, os vendedores, tentando atrair um comprador com um preço “vermelho”, deslizam um cabo chinês. Chega-se ao fato de que sua largura é um pouco mais de 0,5 cm. Com essa espessura, a área de calor gerada é muito menor e esse samreg é muito menos eficaz. E se a matriz, que é 2 vezes menor em tamanho, emite calor semelhante, sua vida útil é curta. Além disso, existe a possibilidade de que, com o tempo, os fios de alimentação se fechem devido ao fato de que em alguns lugares a matriz de aquecimento derrete ou colapsa.

Vantagens e desvantagens dos sistemas de aquecimento autorregulados

Vantagens:

Sem superaquecimento. Os cabos térmicos autorregulados podem ser sobrepostos sem risco de superaquecimento. Sua interseção entre si não faz mal

Isso não é de pouca importância para mecanismos de regulagem e travamento, por exemplo, quando é necessário envolver uma válvula em um tubo. Acontece também que o cabo de aquecimento em sistemas anti-gelo está coberto de sujeira, folhas e outros detritos.

Nesse caso, o resistor usual queimará enquanto os samregs funcionarão de forma confiável;

Facilidade de corte. Esses cabos podem ser cortados de uma baia comum até o comprimento necessário imediatamente no local “no campo”. Isso oferece flexibilidade adicional quando os planos não se encaixam na situação da "vida real" no local. Essas conexões podem ser divididas em pedaços do comprimento necessário com um comprimento máximo de até 0,7 - 0,15 km (dependendo do tipo de samreg). Em contraste, os cabos resistivos têm um comprimento bem definido;

Auto-ajuste. Durante a operação, não é necessário instalar controladores de temperatura multicanal complexos, porque o cabo reduz abruptamente a potência após atingir uma determinada temperatura limite. Este modo é ideal para sistemas antigelo, onde muitas vezes é muito difícil manter a temperatura desejada ao longo de todo o comprimento da seção. O próprio Samreg encontra uma temperatura adequada para cada zona;

Economizando eletricidade. Devido à liberação de calor pontual onde é necessária e à liberação mínima de calor em locais que não requerem aquecimento, um cabo autorregulador é muito mais econômico que um resistivo. Em sistemas anti-gelo, um cabo resistivo geralmente é conectado a um sensor de temperatura e gera calor onde o sensor está localizado e o aquecimento é necessário e em locais onde não é necessário.

Imperfeições:

potência de partida. Ao instalar, deve-se ter em mente que a tensão inicial pode ser no máximo duas vezes a tensão nominal de operação, e a rede de alimentação deve lidar com isso. Uma situação semelhante se desenvolve com a seleção de equipamentos de controle de potência adequada;

Dissipação de calor limitada. É impossível aumentar a temperatura na sala com esta conexão em pouco tempo. Quando a sala é aquecida, a energia do cabo cai e deixa de aquecer a sala ao redor com a mesma intensidade;
Custo relativamente alto. O preço por 1 metro corrido de um cabo auto-regulável é 2-3 vezes superior ao de um cabo de alimentação constante. Isso pode assustar imediatamente um consumidor que não entende o assunto. Se calcularmos a economia de energia e outras vantagens, esse excesso do preço é bastante justificado;
Comprimento relativamente pequeno de uma seção. Dependendo do tipo de cabo, o comprimento máximo de um cabo autorregulado não pode exceder 65-120 metros. Os resistores são muitas vezes mais longos. Isso impõe a tarefa de instalar pontos de energia adicionais;
Vida útil limitada. Esse cabo, em média, dura cerca de 10 a 15 anos. Além disso, sua matriz começa a se degradar e reduzir significativamente a energia para 0.