Как нагреть медную проволоку электричеством
Электроконтактный нагрев металлических деталей
Области применения электроконтактного нагрева
Установками прямого нагрева принято называть такие, в которых преобразование электрической энергии в тепловую происходит в нагреваемом материале или изделии при непосредственном подключении их к источнику питания электроэнергией за счет прохождения через них электрического тока по закону Джоуля–Ленца. Прямой нагрев эффективен для термообработки изделий, обладающих равномерным сечением по длине и значительным омическим сопротивлением. Прямой нагрев не имеет пределов по достижимым температурам, обладает высокой скоростью, пропорциональной вводимой мощности, и высоким КПД.
Установки контактного нагрева предназначены для деталей простой формы (валов, осей, лент), нагрева заготовок под ковку, отжига труб, проволоки, пружинной проволоки под навивку. Существуют печи прямого нагрева периодического действия для спекания прутков и штабиков из порошков редких и тугоплавких металлов при температуре до 3000 К в защитной атмосфере. Деталь (заготовку) включают в электрическую цепь и нагревают протекающим по ней электрическим током. Так как сопротивление цепи мало, то для нагрева необходим ток большой силы, который подводят к ней при помощи массивных медных или бронзовых зажимов. (контактов).
Установка прямого нагрева включает в себя следующие основные узлы:
а) понижающий трансформатор, монтируемый в кожухе установки с обмоткой, охлаждаемой водой, и несколькими ступенями напряжения в диапазоне 5–25 В, обеспечивающий нагрев тел, имеющих разное сопротивление;
б) токопровод от выводов обмотки низкого напряжения трансформатора до водоохлаждаемых зажимов;
в) зажимы, обеспечивающие крепление нагреваемого изделия и необходимое давление в контактах подвода питания;
г) привод контактной системы;
д) приборы контроля и автоматического регулирования процесса нагрева.
В установках непрерывного действия для нагрева проволоки, труб, прутков применяются твердые роликовые или жидкостные кон-такты.
Печи прямого нагрева используются также для графитизации угольных изделий, получения карборунда и т. д. Графитировочные печи выполняют однофазными, прямоугольной формы с разъемными стенками. В них достигается температура 2600–3100 К в вакууме или нейтральной атмосфере. Диапазон регулирования вторичного напряжения 100–250 В, потребляемая мощность 5–15 тыс. кВ×А.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Нагреваем и плавим металл трансформатором
Хомяки приветствуют всех любопытных существ.
Сегодняшний пост пойдет об интересном физическом явлении под названием ток. Трансформатор и один виток, сила, мощь, борщ. В ходе выясним, на что способен поток заряженных частиц, и как ему противостоят различные материалы.
Сфер применения такому устройству можно найти целое море, от нагрева металла и вплоть до его плавки. Подобная вещь стара как мир, но смотреть на нее всегда можно по-новому.
Эта история начинается с очень коварного трансформатора, который способен отправить на тот свет любого, кто пренебрежет техникой безопасности! Трансформатор от микроволновки способен выдавать напряжение свыше двух киловольт с сопровождающим выходным током, который достигает 800 мА. Именно эта вольт-амперная характеристика позволяет вытягивать красивую, ослепительно яркую дугу из плазмы.
Конструктивно, трансформатор состоит из первичной и вторичной обмотки, соотношение витков примерно 1:6. Это не сложно подсчитать. Первичная обмотка намотана толстым медным проводом сечением 0.75 кв. Вторичную обмотку мы сейчас удалим, правда не на этом трансформаторе! Это советский образец, который нам пригодится в будущих выпусках.
Дело в том, что при Советском Союзе, расстреливали людей которые косячили во время работы, или это было в 90-х, да не важно, главное, что некоторые вещи тех времен проработают еще миллион лет.
Потому берем китайский трансформатор от микроволновки, и пускаем его под пилу, одновременно качая бицуху. Может показаться, что удаление обмотки простое дело, но это не совсем так, пришлось немало повозиться, прежде чем она отправилась на металлоприемку. Пилить нужно аккуратно, иначе можно повредить первичную обмотку.
Когда дело сделано, продеваем в отверстие один виток толстого провода. Ну как толстого, можно в несколько проводов, но не слишком толстого, как показано здесь. Подобный вариант имеет общее сечение меди в 24 квадрата. Такие одножильные 6-ти квадратные провода каждый, пускают на питание промышленных помещений, как на моем заводе например.
В общем, что мы сейчас сделали, заменили 1300 витков тонкого провода на один виток толстого. Мощность трансформатора осталась неизменной, напряжение при этом упало, а ток вырос до огромных значений.
А сейчас нужно обеспечить надежную систему теплоотвода, так как дело имеем с физическим законом, дающим количественную оценку теплового действия электрического тока. Так как ток будет у нас большой, следовательно, и будет большое выделение тепла. Формулы тут применять не будем, все равно в них мало кто разбирается, включая меня.
Нам нужно, два массивных 16 мм болта у которых большая теплоемкость и пару железных хомутов. Хорошо бы найти медные болты такого диаметра, но эта попытка накрылась медным тазом. Для обеспечения большей площади соприкосновения провода с шурупом, нужно убрать у него резьбу. Проводим процедуру на электроточиле, сталь тут очень твердая. Силовой кабель у нас состоит из 4-х жил, а значит, огранку тоже делаем с 4-х сторон.
Разводим жилы и намертво фиксируем их с помощью хомута. Самый сложный процесс позади.
Но делать это нужно аккуратно, чтоб электроды не замкнулись, иначе струя раскаленных искр спалит брови на лице.
При коротком замыкании потребляемая мощность трансформатора вышла ровно 1кВт, на 17 ватт не обращаем внимания, это работает холодильник на кухне.
Особенность микроволновочного мота в том, что у него большой ток потребления при холостой работе, это нужно для повышения КПД.
При коротком замыкании узнать силу переменного тока не вышло, так как его значение вышло за пределы измерения данной модели мультиметра, 400 ампер у нас уже точно есть!
Но как узнать более точные цифры? Всё просто, запускаем программу «Электродроид» на телефоне, и заходим в раздел закон Ома.
Туда нужно ввести несколько уже известных значений. Напряжение у нас было 1.6 вольта, измеренная мощность показала ровно 1 кВт. Дальше нам нужен ток, тут мощность будем делить на напряжение, нажимаем нужный пункт и получаем расчетные параметры выходного тока трансформатора. Получился ток в 625 ампер, даже сопротивление медного провода посчитало, 2.56 милиома. Вот так можно решать проблемы на экзаменах с помощью мобилы в кармане. Чуть позже попробуем достать токовые клещи помощней.
А сейчас переходим собственно к испытаниям. Для начала попробуем нагреть графитовый тигель, который мы обычно применяем для индукционной печи. Спустя несколько минут работы, он только немного нагрелся. В чем дело то, у нас же ток в 600 ампер, где нагрев!? Все дело в большом сопротивлении графита и малом выходном напряжении трансформатора. Один из этих параметров неизменный, а значит, будем подбирать материал с меньшим сопротивлением.
Сила нагрева еще зависит от теплоемкости заготовки и её площади, дело в том, что часть тепла, которая выделяется в какой-то мере, сразу рассеивается в воздух. Вот пример, лезвия от канцелярского ножа. Её большая площадь попросту не даст разогреться железу до температуры плавления. Видно, что максимальные участки нагрева находятся вблизи мест соприкосновения с электродами.
Вот еще хороший пример: тонкая стальная заготовка круглой формы, толщина 0.3 мм. У нее нет теплоемкости, чтоб поддерживать нагрев, но зато видно раскаленные участки в местах контакта. Тут станет понятен еще один момент, для чего нужны мощные болты.
Нагреваемая заготовка одновременно нагревает электроды, которые рассеивают своей площадью тепло, не давая проводам перегреться и выйти из строя.
На этом принцип работы токового трансформатора можно считать исчерпывающим, теперь переходим непосредственно к нагреву разных образцов.
Стальной шарик от подшипника оказался хорошим соперником нашему трансформатору, так как солидно сумел нагреть стальные болты.
На такой случай хорошо под рукой иметь немного воды, которой можно устроить душ, и охладить нагретые детали. Изоляция на медных проводах таки сумела немного расплавиться, но мы к этому были готовы!
Если трансформатор работает больше пяти минут, то у него происходит ощутимо сильный нагрев сердечника, потому время от времени ему нужно давать передохнуть, вентилятором помогаем понизить температуру за более короткий промежуток времени.
В течение всех испытаний трансформатора, мне не давал покоя графитовый тигель, нужно было найти ему замену. Для этого отлично подошло дно от стального баллона. Конечно толщина стенок тут не алё, но для наглядности работы очень даже сойдет. Когда температура тигля достигла своего предела, засыпаем вовнутрь свинцовой дроби, плавится она при температуре в 327 градусов. Через секунд 30 все шарики превратились в жидкий металл, но с таким количеством даже грузило для рыбалки не отлить.
Попробуем повторить процедуру, только на этот раз используем шрапнель от артиллерийского снаряда, когда она предназначалась совсем для других целей.
Совсем другое дело, осталось только форму для литья грузил сделать.
Время убрать массивные шурупы, и припаять на их место хорошие медные наконечники, с таким типом соединения цепи потерь тока не будет. На заднем плане видно ключ, он нужен для отвода тепла, так как сырная изоляция может прийти в непригодность.
Сейчас модель трансформатора переделана для контактной сварки, но прежде, чем что-то сварить, мы обещали показать реальный ток, который выдает трансформатор.
Для этого существуют измерительные клещи, которые способны мерять как переменный ток, так и постоянный с пределом измерения до 1000 Ампер. Так же тут есть функция записи максимально измеренного значения, что нам собственно и нужно. Теперь кратковременно всунем вилку в розетку и. максимально зафиксированное значение 841 Ампер, не кисло так. Цифра вышла немного больше чем по нашим расчетам аж на 216 Ампер.
Интересно, какие еще применения можно придумать для данного трансформера.
Как говорила моя бабка, сила есть ума не надо.
ТС, у тебя припой в наконечниках расплавится и потечёт; нужно было наконечники надевать на чистую медь и обжать обжимкой в нескольких местах.
А где тут трансформатор тока? Чет нинашол. или @HamsterTime ТН от ТТ не отличает?
Вот тут KREOSAN соединил 2 таких в один, вот где лютый пиздец) https://www.youtube.com/watch?v=YMmfYHG1gfA
А ну собсна ты в конце этим вопросом сам и задался. А мне даже вот это сложно: https://mysku.ru/blog/aliexpress/43115.html
Хомячки в лаборатории это отсылка к PAYDAY 2, хейст «Крысы»? 😀
Дело Креосана живет! но вы там это, ТБ соблюдайте, ага))
Эй! А где хомяки? Сову увидел, а хомяков нет. Не прошли испытание пушки Гаусса?
Интересно, какие еще применения можно придумать для данного трансформера.
Контактная сварка. Лучше через китайский контроллер.
Дело в том, что при Советском Союзе, расстреливали людей которые косячили во время работы, или это было в 90-х, да не важно, главное, что некоторые вещи тех времен проработают еще миллион лет.
Электроискровой карандаш из дешевого актуатора с алиэкспресс. Сделать элементарно за 5 минут
Кстати, намотать катушку и сделать сердечник можно и самому, но пост не предполагает таких навыков у читателей.
У электромагнита есть 2 провода. Один из них мы гаечкой крепим прямо к штоку. Второй провод соединяем с одним из выводом с трансформатора. Проводок с зажимом «крокодил» цепляем ко второму выводу трансформатора. И вставляем (я просто запрессовал пассатижами) иглу в шток.
Берем металлический предмет, который собираемся гравировать, и цепляем к нему «крокодил». Включаем трансформатор в сеть. И гравируем.
Вот видео с процессом сборки и гравировкой.
MAXIM ещё поработает, или как я за 5 мин трансформаторный БП починил. Инструкция для гуманитариев
Этот пост для тех, кто как и я, плохо помнит закон Ома, но при этом не боится разобрать БП, чтобы просто посмотреть, что у него внутри.
Итак, попал ко мне в руки трансформаторный БП MAXIM 🙂 Не работает, короче. А мне как раз нужен был транс для пары самоделок и решил я его попробовать починить. Если лень всё это читать, то в самом конце есть видео.
Располовинил его с помощью ножниц и молотка (варвар). А затем прозвонил тестером первичную и вторичную обмотки. Какая есть какая определить легко. У понижающего трансформатора первичная обмотка всегда намотана более тонким проводом.
Вторичная прозвонилась, а вот «первичка» нет. Тогда я вспомнил, что в трансформаторе под изоляцией где-то спрятан термопредохранитель и возможно виноват именно он. С помощью ножа и отвертки расковырял верхний слой изоляции со стороны «первички».
Включил в сеть и замерил напряжение. Всё завертелось 🙂
Если такие посты никому не нужны и всем пох. й, то напишите и, наверное, я прислушаюсь. А ниже видео.
Способы ремонта нихромовой спирали: сварка, спайка. Расчёт сопротивления
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.
Ремонт нихромовой спирали
Существуют 3 способа восстановления целостности нихромного проводника:
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.
Как спаять нихром
Спаять нихромовую спираль можно следующими способами:
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.
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 фирма «ПАРТАЛ» 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!
Источник: Компания «Партал»