Arbetsprincip för självreglerande värmekabel

Tillämpning i samhällsekonomin

För att öka temperaturen i den inre delen av den färska dricksvattenledningen används föreningar, vars hygieniska säkerhet bekräftas av ett speciellt dokument. Sådana kablar installeras med hjälp av speciella körtlar och interagerar med dricksvätska. Dessa är profilföreningar godkända av organisationer som kontrollerar miljösäkerhet;

För att skydda mot bildandet av is på trappor, lekplatser, parkeringsplatser, anordningar för att lyfta rullstolar för att undvika olika skador på människor, används också lämpliga temperaturhöjningssystem;

För att skydda taket och dess element från kyla, för att motverka nedisning av system för att ta bort vatten från taket. Att installera en kabel kan förhindra bildandet av en isskorpa och istappar. Om dessa åtgärder inte vidtas kan taket, vattenavledningsrören, kabelnätet skadas. Från att isformationer fallit från taket kan skada ske på både egendom och människors liv eller hälsa;

I gas-, kemi- och oljeindustrin för att öka temperaturen inuti rören i en kall atmosfär (för att förhindra att de fryser); att öka temperaturen på rör för att öka permeabiliteten för ämnen som strömmar genom dem (för att förhindra uppkomsten av mycket täta formationer och förträngningar som stör permeabiliteten);

För att reglera temperaturen på tankar med produkter från oljeindustrin (olja, bitumen, tjära, etc.). Detsamma gäller för kemiskt aktiva lösningar, ämnen etc. Säkerhetsåtgärder gör det möjligt att förhindra skador på egendom;

Inom livsmedelsindustrin ökar de temperaturen på kylaggregatens dräneringsrör, bildar avdunstning i kylaggregat, värmer dräneringsbrickorna från kylaggregatens fack, ökar temperaturen på vevhusen på kolvtyper av pumpar innan de aktiveras i kalla förhållanden. Dessutom utför självreglerande kablar temperaturhöjning av individuell matförvaring, färskvatten och brandtankar;
Att öka temperaturen på jordens yta i olika jordbruksbyggnader, inklusive växthus och boskapsbyggnader. På grund av system baserade på elektriska anslutningar som kan reglera automatiskt, blir det möjligt att till låg kostnad skapa bekväma förhållanden i sådana byggnader under alla årstider under kalenderåret, vilket väl återspeglas i jordbruksnäringen som helhet.

Allmänna egenskaper och skillnader hos en självreglerande kabel

Självreglerande värmekablar är en hel rad värmekablar och tejper som utvecklats tack vare halvledarnanoteknik, vars utmärkande egenskap är en oberoende effektförändring i olika delar av samma segment beroende på omgivningstemperaturen. De är populära vid installation av anti-isningssystem, uppvärmning av hushållsrör samt olje- och gasledningar.

Värmekablar för frysskyddssystem måste uppfylla stränga kriterier för tillförlitlighet och livslängd. I praktiken används oftast två typer av elkablar som sådana anslutningar: resistiva och självreglerande.

Resistiva kablar med konstant effekt är en förseglad kopparkärna som har motstånd mot hela kretsen mot likström (det så kallade ohmska motståndet) och är täckt med en speciell skyddsmantel. Denna kärna spelar samtidigt rollen som ett glödande element.Sådana anslutningar har en specifik längd, och deras förmåga att frigöra termisk energi är inte på något sätt relaterad till lufttemperaturen.

För självreglerande kablar fungerar en ledande matris baserad på en kolpolymer som ett värmeelement, som kan ändra en sådan egenskap som konduktivitet beroende på omgivningstemperaturen. Kabeln tilldelar optimal värmeeffekt exakt var och när den behövs. När den omgivande temperaturen sjunker frigörs mer värme. Omvänt, när temperaturen stiger frigörs mindre värme.

Det finns inga nackdelar förknippade med en överdriven ökning av temperaturen eller, omvänt, med dess brist. Dessutom, på grund av närvaron av en automatisk kontrollenhet, skapas stora energibesparingar. I synnerhet förbrukar anti-isningssystem på resistiva anslutningar (konstant i effekt) dubbelt så mycket energi än samma strukturer på en självreglerande typ av anslutningar. Dessutom ger självjusterande värmespårningssystem maximal säkerhet, och för extrema och svåra användningsförhållanden görs speciella typer av elektriska anslutningar enligt standarderna från American Institute of Electrical and Electronics Engineers och European Committee for Electrotechnical Standardization.

Ett sådant värmesystem är mycket mer perfekt och säkert än ett resistivt och kan ge det mest optimala uppvärmningsläget även utan ytterligare automatisering. Dess installation är bekvämare eftersom kabeln kan skäras av på installationsplatsen till exakt den längd som behövs för specifika ändamål.

Princip för drift och design

Självjusterande band och kablar ändrar effekt och värmealstring efter atmosfärens temperatur, d.v.s. de känner konstant temperaturförändringar utan några extra sensorer. Som ett resultat kan olika kabelanslutningspunkter med ett uppvärmt föremål ha en annan temperatur, och enheter och mekanismer intill anslutningen kommer att öka sin temperatur i olika utsträckning.

För att mata spänning längs hela längden av de självreglerande banden, utan korsning, är ett par koppartrådade ledare inbyggda. De försörjs med en konstant elektrisk spänning. Mellan ledarna av elektricitet placeras nyckelelementet i kabeln - en specialtillverkad halvledarkolpolymermatris med beteckningen PTC (Positive Temperature Coefficient - Positive Temperature Coefficient). Meningen med PTC-effekten är att kolnanomaterialet som utgör matrisen, när tröskelvärdet nås, ändrar sitt motstånd och släpper ifrån sig mindre kraft. Varje självreglerande kabeltillverkare har sin egen unika hemliga teknik eller matrisproduktionsrecept (som varje bagare har ett recept för att göra bröd). Dessutom skiljer sig receptet på sot, som matrisen är tillverkad av, för olika typer av samreg vad gäller kraft och syfte. Under tillverkningsprocessen genomgår kimröken en process av "tvärbindning" genom bestrålning med en elektronpartikelaccelerator. Detta är nödvändigt för att hjälpa matrisen att behålla sina PTC-egenskaper och polymerstabilitet under upprepad uppvärmning och kylning.

Det är också känt att i matrisstrukturen, förutom grafitpartiklar, tillsätts små metallnanopartiklar för att leda ström i hela strukturen. Den uppvärmda matrisen expanderar, de ledande metall-grafitbryggorna går sönder. Som ett resultat ökar sektionens motstånd, strömmen minskar och värmeutvecklingen minskar. Under kylning sker den omvända processen: matrisen krymper, antalet kommunikationskanaler mellan de ledande metallnanopartiklarna blir större, kraftenhetens motstånd minskar och kraft- och värmegenereringen ökar.

Skyddande inre isolering gjord av polyolefin eller fluorpolymer skyddar matrisen från slitage och fukt, och en extra metallfläta utför funktionen av mekaniskt skydd och jordning samtidigt. Kabelns yttre mantel är också belagd med polyolefin eller fluorpolymer. Vid behov läggs element som är resistenta mot UV-strålning till manteln, om kabeln är avsedd att placeras i öppen sol.

När en självreglerande elkabel ansluts till nätverket lyser matrisen längs hela sin längd. Sedan, beroende på mängden uppvärmning, uppstår en jämvikt, d.v.s. olika korsningar kommer att tilldela ett annat värde termisk energikapacitet.

Funktionsprincipen för en självreglerande kabel

Priser för värmerör i vår katalog

Takvärmepriser i vår katalog

Se även: Hur man väljer en kabel för rörvärme

Principen för drift av den självreglerande värmekabeln

Konstruktion av självreglerande värmekabel

Självreglerande kablar har utvecklats i första hand för att värma upp vattenledningar, avloppsrör samt stuprör och hängrännor. Den första självreglerande matrisvärmekabeln utvecklades av Pentair Thermal Management för över 30 år sedan och har sedan dess marknadsförts under varumärket RayChem.

Principen för drift av den självreglerande värmekabeln

En utmärkande egenskap hos en självreglerande värmekabel är egenskapen för intern termisk stabilisering, på grund av vilken temperaturen på kabelkroppen alltid är konstant (till exempel 65, 120 eller 190 ° C, beroende på typ av kabel), och makten är villkorad. Faktum är att den ledande matrisen för en självreglerande värmekabel är en PTC (Positive Temperature Coefficient) termistor - ett motstånd med en positiv temperaturkoefficient, dvs. dess motstånd ökar snabbt med stigande temperatur.

Materialet i den självreglerande halvledarmatrisen inkluderar elektriskt ledande partiklar som är närmare varandra vid låg temperatur och därmed bildar ledningsbanor mellan strängarna. När temperaturen stiger separeras partiklarna från varandra på grund av termisk expansion och antalet ledningsbanor minskar. Som ett resultat ökar motståndet mellan ledarna och följaktligen minskar den elektriska effekten. När den omgivande temperaturen sjunker uppnås motsatt effekt.

Med andra ord varierar värmeeffekten från en självreglerande kabel med temperaturen. När temperaturen på föremålet som värms upp av det stiger, minskar kabelns termiska kraft och vice versa. Vid ett visst ögonblick, när kabelns termiska effekt blir lika med värmeförlusterna hos det uppvärmda föremålet, inträder termodynamisk balans. Om omgivningstemperaturen ändras kommer kabeln att reagera på det genom att hålla en konstant temperatur på det uppvärmda föremålet.

Således upplever en självreglerande kabel, till skillnad från resistiva typer, aldrig lokal överhettning och brinner inte ut. Den andra fördelen med en självreglerande kabel är att den kan kapas till valfri längd, från 0,5 till 150 meter.

Konstruktion av självreglerande värmekabel

Värmedelen är gjord av två förtennade kopparledare (A) fyllda med en speciell blandning av grafit och halvledarpolymerer, som bildar en självreglerande halvledarmatris (B). Kopparledare berör inte varandra, utan stängs genom en matris, som är värmeelementet. Värmedelen är isolerad med fluorpolymer termoplast (C), vilket är ett utmärkt skydd mot vatten. Därefter kommer den förtennade skölden (D), för jordning och mekaniskt skydd.Materialet i den yttre manteln (E) har flera typer beroende på de yttre korrosionskemiska driftsförhållandena för den självreglerande värmekabelmodellen. Vid drift under enkla förhållanden används en mantel av polyolefin (P) plastblandning. Under svåra driftsförhållanden (kondensat, sura ångor, korrosion, avlagringar, ultraviolett) används en fluorpolymer (F). Strålningstvärbindningsteknik används för att bearbeta matrisen och den yttre manteln av den självreglerande kabeln, vilket gör det möjligt att uppnå samma nivå av värmekrympning som för tvärbunden polyeten.

Nyckelord: anti-isning, rörvärme, självreglerande kabel, takvärme

Typer och typer av samregs

Elvärmesystem för hushåll använder främst självreglerande lågtemperaturkabel, som tål uppvärmning upp till 85 C. Medeltemperatur- och högtemperaturkablar har en betydligt högre värmebeständighet och används vanligtvis inom gruv- och tillverkningsindustrin.

Efter syfte klassificeras självreglerande kablar och band:

För uppvärmning av hushållsrör;
För anti-isningssystem (uppvärmning av tak, rännor, stigar, plattformar);
För industriell uppvärmning (uppvärmning av olje- och gasledningar, industritankar).

Beroende på närvaron av en skärmfläta är kablar uppdelade i:

Skärmad - med en skyddande jordningsskärm;
Oskärmad - utan skyddsfläta och jordning.

På grund av närvaron av skärmen ökar priset på kabeln med 2 gånger, därför är det rationellt att köpa en oskärmad version i vanliga hushållsuppvärmningsplatser som inte utsätts för mekanisk stress och har liten kontakt med en person.

När det gäller linjär effekt (effekt per 1 linjär meter), finns det följande huvudtyper:

10 W/m - för uppvärmning av inuti rör;
15 W/m - för uppvärmning av in- och utvändiga rör;
24 W/m - uppvärmning av tak, stigar, utanför röret;
30 W/m – uppvärmning av tak, rör och anti-isningssystem;
40 W/m – uppvärmning av tak, rännor, dalar, anti-isningssystem.

Det finns också en klassificering enligt typen av yttre skal:

Med mathölje - för uppvärmning inuti vattenrör och avlopp;
Med UV-skydd - för placering på hustak och platser där det finns mycket ultraviolett strålning från solen.

Monteringsfunktioner

Huvuddelen av installationen av en självreglerande kabel är dess koppling och anslutning till kraftsektionen. För oberoende produktion av dessa verk är det tillräckligt att strikt följa instruktionerna som ingår i installationssatserna, och, viktigast av allt, respektera ett så osäkert fenomen som elektricitet.

För att skarva en självreglerande kabel behöver du:

En uppsättning värmekrymp- och crimpterminaler;
Tång;
Bygghårtork (i extrema fall kan du klara dig med en tändare);
Pappersvaror eller skarpt vässad hushållskniv, liten i storlek;
Strömtråd (tvåkärnig - för en kabel utan fläta; trekärnig - för en kabel med fläta).

Först måste du förbereda en tre-kärnig (två-kärnig) strömkabel, försiktigt ta bort en del av den yttre isoleringen och ta bort ett lager ca 1 cm långt från isolatorn på varje tråd. Huvudisoleringen ca 5 cm lång tas bort från värmetråden med en kniv, skärmen måste vridas upp och sedan vridas igen till 1 kärna. Den kommer att användas för jordning.

Gå tillbaka från kabelkanten med 2 cm, tar vi bort det dubbla isoleringsskiktet, under vilket det finns en självreglerande svart matris. Den måste också skäras ut med en vass kniv, så att endast 2 koppartrådar löper längs den, ca 1 - 1,5 cm långa, rengjorda.

På strömkabeln med tre kärnor är det nödvändigt att böja den gulgröna ledningen i motsatt riktning, som kommer att användas för att ansluta marken.Sedan kopplas den tvinnade flätan av jordledningen till den gulgröna tråden och fixeras med en värmekrympslang med större diameter. För att göra detta sätts ett värmeelement på ett avskuret litet rör och denna plats värms upp med en hårtork tills strukturen krymper helt.

De andra två ledningarna är anslutna till 2 kopparledare i värmekabeln. Ledningarna är anslutna på det här sättet: vi tar krymphylsorna från installationssatsen och sätter dessa på värmekabelns kopparledare på ena sidan och på den nakna delen av strömkabeln på den andra och pressar dem sedan med tång.

Efter att de två huvudtrådarna är ordentligt fixerade med isolerade bussningar, sätts krympslang med mindre diameter på fogen och värms upp med en hårtork eller tändare tills den minskar i volym. Under uppvärmningsprocessen släpps lim från röret, vilket gör att du säkert kan fixa den trådbundna anslutningen.

Den andra änden av den självjusterande tejpen måste också isoleras med den återstående värmekrympningen. För att göra detta måste du skära kabeln på mitten på längden 0,5-1 cm, försök att inte exponera koppartrådarna längs kabeln. Sedan måste en av de resulterande halvorna skäras med en kniv och den andra lämnas i denna form. Detta görs för att utesluta förslutningen av koppartrådarna till varandra. Därefter läggs värmekrymp på änden av kabeln och värms upp med en hårtork. Du kan också krympa spetsen med en tång för tät limning.

Anslutningen av värmeelementet är klar, och du kan installera det som huvudelementet i anti-icing-systemet.

Urvalstips

När du väljer en självreglerande kabel behöver du inte alltid fokusera på priset. Du måste överväga vad du ska använda den till och under vilka förhållanden den kommer att användas. Här är några saker att veta innan du köper:

Kabelström. För att värma rör från utsidan används vanligtvis kablar på 16-30 W / m.r.m., om kabeln värmer röret från insidan räcker det med 10-15 W linjär effekt. För tak och avlopp används vanligtvis samregs med en effekt på 30-40 W / m.r.m.;
UV-skyddande skal. Om kabeln kommer att ligga i den öppna solen och den kommer att påverkas av UV-strålning, måste du köpa en kabel med UV-skydd;
Slipad fläta. Självreglerande kablar säljs med eller utan jordningsfläta (skärm). Priset för en kabel utan "jord" är cirka 1,5-2 gånger billigare. Det är lämpligt att använda det för uppvärmning av rör som går ner i marken, brunnar, på tak. Det viktigaste är att skarva denna kabel med en pålitlig limtätning för att säkerställa skydd mot vatteninträngning. En kabel med skärm är dock säkrare, men mycket dyrare, vilket inte alltid är motiverat, speciellt eftersom de har samma självreglerande värmematris. Det bestämmer kabelns hållbarhet och i detta avseende kommer samma kabel när det gäller livslängd att skilja sig kraftigt i pris;

startkraft. När en självreglerande kabel är påslagen är dess strömförbrukning högre än den nominella. För en självreglerande tråd av god kvalitet ökar effekten med 20-50%, för en låggradig samreg (vanligtvis tillverkad i Kina) kan startkraften "flyga upp" ibland. Detta indikerar matrisens instabilitet och dess bräcklighet. Dessutom kräver en lågkvalitetskabel mer kraftfulla kraftmaskiner;

lufthåligheter. När du köper måste du klämma ihop kabeln med fingrarna och dra dem längs dess längd. En kabel av låg kvalitet är inte gjord enligt standarder och lufthåligheter kommer att kännas inuti den. Det kommer att finnas en känsla av att den yttre manteln släpar efter de inre delarna av kabeln. Och tvärtom, om produktionsprocessen felsöks, följs tekniken, då sitter den yttre manteln tätt på kabeln, utgör en enda helhet med den;
Tjocklek. Självreglerande kabel är vanligtvis cirka 1 cm bred och 3-4 mm tjock.På marknaderna i Minsk och i regionerna drar säljare, som försöker attrahera en köpare med ett "rött" pris, en kinesisk kabel. Det kommer till det faktum att dess bredd är lite mer än 0,5 cm. Med en sådan tjocklek är den genererade värmeytan mycket lägre och en sådan samreg är mycket mindre effektiv. Och om matrisen, som är 2 gånger mindre i storlek, avger liknande värme, är dess liv kortlivad. Dessutom finns det en möjlighet att matarledningarna med tiden kan sluta med varandra på grund av att värmematrisen på vissa ställen smälter eller kollapsar.

Fördelar och nackdelar med självreglerande värmesystem

Fördelar:

Ingen överhettning. Självreglerande värmekablar kan överlappas med varandra utan risk för överhettning. Deras korsning med varandra gör ingen skada

Detta är av ingen liten betydelse för reglerings- och låsmekanismer, till exempel när det är nödvändigt att linda en ventil på ett rör. Det händer också att värmekabeln i anti-isningssystem är täckt med smuts, löv och annat skräp.

I det här fallet kommer det vanliga motståndet att brinna ut medan samregs kommer att fungera tillförlitligt;

Lätt att skära. Sådana kablar kan kapas från ett gemensamt fack till önskad längd omedelbart på plats "i fältet". Detta ger ytterligare flexibilitet när planerna inte passar den "verkliga" situationen på plats. Sådana anslutningar kan delas upp i bitar av önskad längd med en maximal längd på upp till 0,7 - 0,15 km (beroende på typ av samreg). Däremot har resistiva kablar en väldefinierad längd;

Självjustering. Under drift är det inte nödvändigt att installera komplexa flerkanals temperaturregulatorer, eftersom kabeln minskar abrupt effekten efter att ha nått en viss tröskeltemperatur. Detta läge är idealiskt för anti-isningssystem, där det ofta är mycket svårt att upprätthålla önskad temperatur längs hela sektionens längd. Samreg hittar själv en lämplig temperatur för varje zon;

Spara el. På grund av punktvärmeavgivningen där det krävs och den minimala värmeavgivningen på platser som inte kräver uppvärmning, är en självreglerande kabel mycket mer ekonomisk än en resistiv. I anti-icing-system är en resistiv kabel vanligtvis ansluten till en temperaturgivare och alstrar värme där givaren är placerad och värme krävs, och på platser där det inte behövs.

Brister:

startkraft. Vid installation måste man tänka på att startspänningen maximalt kan vara dubbelt så stor som den märkta driftspänningen och försörjningsnätet måste klara av detta. En liknande situation utvecklas med valet av kontrollutrustning med lämplig effekt;

Begränsad värmeavledning. Det är omöjligt att höja temperaturen i rummet med denna anslutning på kort tid. När rummet värms upp sjunker kabelns kraft, och den upphör att värma upp det omgivande rummet lika intensivt;
Relativt hög kostnad. Priset per 1 löpmeter för en självreglerande kabel är 2-3 gånger högre än för en konstant strömkabel. Detta kan omedelbart skrämma bort en konsument som inte förstår problemet. Om vi beräknar energibesparingarna och andra fördelar, är ett sådant överskott av priset ganska motiverat;
Relativt liten längd av en sektion. Beroende på typ av kabel kan den maximala längden på en självreglerande kabel inte överstiga 65-120 meter. Motstånd är många gånger längre. Detta ålägger uppgiften att installera ytterligare kraftuttag;
Begränsad livslängd. En sådan kabel håller i genomsnitt cirka 10-15 år. Vidare börjar dess matris att försämras och avsevärt minska effekten ner till 0.