Расчет спирали из нихрома. Намотка нихромовых спиралей. Сопротивление нихрома
Нихромовая спираль
Каждый знает, что такое нихромовая спираль. Это нагревательный элемент в виде проволоки, свернутой винтом для компактного размещения.
Эта проволока изготавливается из нихрома – прецизионного сплава, главными компонентами которого являются никель и хром.
«Классический» состав этого сплава – 80% никеля, 20% хрома.
Композицией наименований этих металлов было образовано название, которым обозначается группа хромоникелевых сплавов – «нихром».
Самые известные марки нихрома – Х20Н80 и Х15Н60. Первый из них близок к «классике». Он содержит 72—73 % никеля и 20—23 % хрома.
Второй разработан с целью снижения стоимости и повышения обрабатываемости проволоки.
Содержание никеля и хрома в нем уменьшено – до 61 % и до 18 % соответственно. Но увеличено количество железа – 17—29 % против 1,5 у Х20Н80.
На базе этих сплавов были получены их модификации с более высокой живучестью и стойкостью к окислению при высокой температуре.
Это марки Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ). Они применяются для нагревательных элементов, контактирующих с воздухом. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации – от 1100 до 1220 °С
Применение нихромовой проволоки
Главное качество нихрома – это высокое сопротивление электрическому току. Оно определяет области применения сплава.
Нихромовая спираль применяется в двух качествах – как нагревательный элемент или как материал для электросопротивлений электрических схем.
Для нагревателей используется электрическая спираль из сплавов Х20Н80-Н и Х15Н60-Н.
Примеры применений:
- бытовые терморефлекторы и тепловентиляторы;
- ТЭНы для бытовых нагревательных приборов и электрического отопления;
- нагреватели для промышленных печей и термооборудования.
Сплавы Х15Н60-Н-ВИ и Х20Н80-Н-ВИ, получаемые в вакуумных индукционных печах, используют в промышленном оборудовании повышенной надежности.
Спираль из нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, Х20Н80-ВИ, Н80ХЮД-ВИ отличается тем, что его электросопротивление мало меняется при изменении температуры.
Из нее изготавливают резисторы, соединители электронных схем, ответственные детали вакуумных приборов.
Как навить спираль из нихрома
Резистивная или нагревательная спираль может быть изготовлена в домашних условиях. Для этого нужна проволока из нихрома подходящей марки и правильный расчет требуемой длины.
Расчёт спирали из нихрома опирается на удельное сопротивление проволоки и требуемую мощность или сопротивление, в зависимости от назначения спирали. При расчете мощности нужно учитывать максимально допустимый ток, при котором спираль нагревается до определенной температуры.
Учет температуры
Например, проволока диаметром 0,3 мм при токе 2,7 А нагреется до 700 °С, а ток в 3,4 А нагреет ее до 900 °С.
Для расчета температуры и тока существуют справочные таблицы. Но еще нужно учитывать условия эксплуатации нагревателя.
При погружении в воду теплоотдача повышается, тогда максимальный ток можно повысить на величину до 50 % от расчетного.
Закрытый трубчатый нагреватель, наоборот, ухудшает отвод тепла. В этом случае и допустимый ток необходимо уменьшить на 10—50 %.
На интенсивность теплоотвода, а значит и на температуру нагревателя, влияет шаг навивки спирали.
Плотно расположенные витки дают более сильный нагрев, больший шаг усиливает охлаждение.
Следует учитывать, что все табличные расчеты приводятся для нагревателя, расположенного горизонтально. При изменении угла к горизонту условия теплоотвода ухудшаются.
Расчет сопротивления нихромовой спирали и ее длины
Определившись с мощностью, приступаем к расчету требуемого сопротивления.
Если определяющим параметром является мощность, то вначале находим требуемую силу тока по формуле I=P/U.
Имея силу тока, определяем требуемое сопротивление. Для этого используем закон Ома: R=U/I.
Обозначения здесь общепринятые:
- P – выделяемая мощность;
- U – напряжение на концах спирали;
- R – сопротивление спирали;
- I – сила тока.
Расчет сопротивления нихромовой проволоки готов.
Теперь определим нужную нам длину. Она зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки.
Можно сделать расчет, исходя из удельного сопротивления нихрома: L=(Rπd 2)/4ρ.
Здесь:
- L – искомая длина;
- R – сопротивление проволоки;
- d – диаметр проволоки;
- ρ – удельное сопротивление нихрома;
- π – константа 3,14.
Но проще взять готовое линейное сопротивление из таблиц ГОСТ 12766.1-90. Там же можно взять и температурные поправки, если нужно учитывать изменение сопротивления при нагреве.
В этом случае расчет будет выглядеть так: L=R/ρld, где ρld – это сопротивление одного метра проволоки, имеющей диаметр d.
Теперь сделаем геометрический расчет нихромовой спирали. У нас выбран диаметр проволоки d, определена требуемая длина L и есть стержень диаметром D для навивки. Сколько нужно сделать витков? Длина одного витка составляет: π(D+d/2). Количество витков – N=L/(π(D+d/2)). Расчет закончен.
Практичное решение
На практике редко кто занимается самостоятельной навивкой проволоки для резистора или нагревателя.
Проще купить нихромовую спираль с требуемыми параметрами и при необходимости отделить от нее нужное количество витков.
Для этого стоит обратиться в компанию «ПАРТАЛ», которая с 1995 года является крупным поставщиком прецизионных сплавов, в том числе проволоки нихромовой, ленты и спиралей для нагревателей.
Наша компания способна полностью снять вопрос о том, где купить нихромовую спираль, поскольку мы готовы изготовить ее на заказ по эскизам и техническим условиям заказчика.
Навивка пружины из проволоки — своими руками спираль электронагревателя
Навитая своими руками пружина спирали из нихромовой проволоки для электронагревателя бытового прибора показана на фотографии.
Несмотря на простоту изготовления и применения не упругой проволоки, без специального приспособления после намотки самодельная пружина развилась с заметным увеличением диаметра витков спирали.
Если для навивки пружины изготовить своими руками простейшее поворотное устройство, то намотать проволочную спираль можно ровнее и плотнее.
Некоторые из нас сталкивались с ситуацией, когда появлялась необходимость в изготовлении упругой стальной пружины для домашних потребностей, работающей на растяжение или на сжатие.
И очень немногие знают, как просто можно сделать такую пружину своими руками даже в не очень подходящих для этого домашних условиях с помощью простейшего поворотного устройства.
Потребности в навивке пружины своими руками могут быть самые разные. Допустим, иногда требуется изготовить из нихромовой проволоки спираль ТЭНа для какого-либо старинного нагревателя.
Изготовлением своими руками подобных пружин занимался неоднократно по просьбе соседки-портнихи. У нее спирали из нихромового провода постоянно перегорают в электронагревателях пары тяжеленных утюгов с чугунными грузами, отлитыми, наверное, еще во времена Ивана Грозного.
Говорит, что современным легким утюгом невозможно пропарить швы сшитого шерстяного пальто.
Навивка пружины спирали электронагревателя
Для навивки своими руками пружины проволочного электронагревателя (ТЭНа) вплотную виток к витку навиваем спираль из нихромовой проволоки.
Затем проволочные кольца слегка растягиваем с таким расчетом, чтобы навитые витки были разнесены и не контачили между собой.
Но имейте в виду, пружина из нихромовой проволоки не работает ни на растяжение, ни на сжатие. По этой причине, если перед установкой в электронагреватель вы лишнего растянули спираль, то она не поместится в посадочном месте.
Поверх витков проволочной спирали электронагревателя надеваем круглые, входящие друг в друга керамические изоляторы. При нужде для электрической изоляции навитой пружины можно использовать старый пакет чашечек.
Но перед навивкой своими руками спирали электронагревателя длина нихромового провода должна быть строго вымерена, исходя из расчетного сопротивления проходящего через электронагреватель тока. В противном случае проволочная спираль токопроводящей пружины будет либо слабо нагреваться, либо быстро сгорит.
Изготовление пружины электронагревателя
Спирали к старым электронагревателям легко изготовить своими руками из сравнительно мягкой нихромовой проволоки, обладающей большим удельным сопротивлением проходящему сквозь нее току. При этом не потребуется каких-то специальных приспособлений.
Для изготовления спирали к электронагревателю берем нихромовую проволоку того же, что и в ТЭНе диаметра и, пропуская ее с натягом между пальцами руки, наматываем новую спираль вокруг круглого проволочного прутка.
При этом следует подобрать пруток с диаметром на четверть меньше, чем у витков сгоревшего электронагревателя, так как нихромовая проволока вновь намотанной пружины примерно на эту величину с увеличением диаметра витков обязательно разовьется.
Очевидно, для изготовления своими руками новой спирали пружины нагревателя следует взять нихромовую проволоку такой же длины и сечения, что была намотана до этого на ТЭНе.
Для этого старую спираль следует вытянуть и замерить длину проволоки, либо произвести совсем несложные расчеты, привязанные к удельному сопротивлению высокоомного намоточного провода и мощности электронагревательного устройства.
И для удобства навивки своими руками спирали электронагревателя без применения специального приспособления на торце прутка следует сделать пропил для закрепления конца проволочной пружины. В домашних условиях пропилить в прутке паз можно ножовочным полотном по металлу.
Навивка пружины из упругой проволоки
Взглянув на эскиз под заголовком статьи, можно и без лишних подсказок догадаться, как можно сделать пружину своими руками из упругой стальной проволоки с помощью простого самодельного поворотного устройства.
На рисунке под цифрой «2» показаны «губки» тисков, через которые нам потребуется с усилием протянуть пружинную проволоку при изготовлении проволочной спирали — на растяжение или сжатие.
Цифрой «3» обозначены две тонкие пластины, приклеенные изнутри тисков к «губкам», которые тоже можно сделать своими руками из твердой пластмассы наподобие гетинакса перед навивкой пружины. Тогда в них при намотке витков пружины не будет прорезаться канавка.
Но, если для изготовления пружины вы воспользуетесь настольными тисками с гладкими прижимными губками, то пластины между ними ставить не обязательно.
Цифрой «4» обозначена стальная упругая пружинная проволока. Цифре «5» присвоена самому поворотному устройству, на штоке которого и будет навиваться пружина.
Навитая пружина находится поверх тисков, где часть витков намотана на растяжение спирали, а часть на сжатие пружины.
Поворотное устройство для навивки пружины
Самодельное поворотное устройство, играющее главную роль в процессе навивки стальной упругой (закаленной) пружины, представляет собой уменьшенную копию ручки запуска мотора автомобиля, которую можно изготовить своими руками из сварочного электрода или жесткой проволоки нужного диаметра.
Посредине торца штока поворотного устройства должна быть обязательно пропилена прорезь (смотрите позицию «1»). Иначе мы не сможем закрепить конец проволоки, для того чтобы начать навивку спирали пружины. Пропил в торце штока можно сделать шлицовкой или ножовкой по металлу.
Навивка упругой спирали пружины
Для навивки своими руками спирали пружины из сравнительно толстой упругой проволоки, изгиб вертикальной составляющую ручки (обозначена цифрой «5») следует удлинить. Тогда увеличится плечо ручки и будет полегче работать в процессе изготовления пружины нашему собственному плечу.
Ручку для самостоятельной навивки короткой пружины можно изготовить из обычного длинного гвоздя, обрезав его с двух сторон и согнув так, как показано на эскизе.
Если вы давно дружите с шуруповертом, то для навивки своими руками спирали пружины вам не нужны подсказки на сайте. Начало проволоки закрепляется в кулачковом механизме шуруповерта. Но для натяга проволоки все равно понадобятся слесарные тиски.
Смотрите картинку выше по тексту.
С помощью такого же поворотного устройства или шуруповерта можно навить пружину спирали электронагревателя. Только для этого, очевидно, придется увеличить длину штока.
Навивка пружины поверх трубки
Если диаметр гвоздя мал, а требуется изготовить своими руками пружину большего диаметра, то на шток ручки (рабочая горизонтальная часть) следует надеть нужной толщины трубку и навивку пружины произвести поверх трубки.
В торце трубки следует сделать пропил для захода проволоки и производить изготовление пружины обычным порядком.
Для удобства навивки пружины своими руками большой зазор между внутренним диаметром трубки и диаметром штока ручки можно выбрать, намотав на шток «заводилки» бумажную полосу. Последний оборот бумаги приклеивается. Далее на рулон бумаги надевается трубка.
Следует иметь в виду, что снятая со штока, изготовленная из упругой проволоки пружина слегка развивается, после чего диаметр спирали может увеличиться на 15-30%.
Все будет зависеть от качества закалки провода и усилия, которое будет приложено при навивке пружины.
Пружинная проволока для изготовления пружины
Чем мягче проволока и больше приложено усилие при протяжке закаленной пружинной проволоки меж губок тисков, тем меньше разовьется изготовленная своими руками пружина.
Вы спросите: «К чему такие сложности, если перед навивкой пружины закаленную проволоку можно просто отпустить, а навитую проволочную спираль закалить?»
Не обольщайтесь. В домашних условиях практически невозможно получить такого же качества закалки навитой из стальной проволоки пружины, как разогретой в заводской термопечи с выдержанным режимом нагрева. Со всеми предсказуемыми последствиями.
Думаю, меня поддержат рыбаки, которым доводилось изготавливать своими руками и затем калить рыболовные крючки.
Навивка пружины своими руками
Перед навивкой своими руками пружины стальную упругую проволоку (допустим, гитарную струну) следует выпрямить.
Для этого с сильным натягом несколько раз проведите ее за какой-нибудь круглой металлической поверхностью.
Далее попробуем изготовить пружину своими руками с нуля. Для этого конец проволоки сгибаем пассатижами под прямым углом и вставляем в торцовую прорезь штока ручки (позиция «1») Кончик проволоки не должен выступать за пределы прорези в штоке, иначе при намотке витков он будет постоянно упираться в «губки» тисков.
Первый виток пружины, не имея должного опыта в навивке пружин, можно намотать тоже с помощью пассатижей. Затем проволоку заводим между приклеенных на «губки» тисков гетинаксовых пластин, кладем шток на тисы, сводим вместе «губки» тисков.
От усилия, с которым мы затянем в тисках стальную закаленную проволоку, будет зависеть величина, на которую полностью изготовленная своими руками пружина после навивки разовьется, увеличив тем самым свой диаметр.
Проволока в тисах должна быть затянута туго, но усилия, приложенного к рычагу «5» ручки, должно вполне хватать для того, чтобы провод можно было протянуть сквозь губки тисков.
Далее начинаем вращать ручку. Удобнее, если направление вращения будет таким же, что и на рисунке (от себя по часовой стрелке). Тогда мы сможем отслеживать визуально, как ложатся витки при изготовлении пружины.
Навивка пружины на растяжение — сжатие
Еще раз взглянем на эскиз. На нем четко видно, что три первых навитых витка пружины легли рядом. Изготовленная упругая стальная пружина с нулевым шагом намотки — виток к витку — может работать только на растяжение.
На растяжение можно навить своими руками пружину на автомате, если провод ровный. В крайнем случае, со стороны торца (захода конца провода) шток можно слегка прижать каким-нибудь металлическим предметом.
Следующие пять витков на пружине навиты с определенным шагом. То есть между витками существует зазор. Подобные пружины могут работать как на растяжение, так и на сжатие. Рыбаки могут пружину на сжатие применить при изготовлении своими руками удочки для зимней рыбалки.
Шаг сжатия между витками в процессе навивки пружины можно задать тоже очень легко.
Для этого в точке выхода проволоки из «губок» тисков проложите пластину нужной вам толщины и продолжите навивку пружины.
Диаметр спирали навитой пружины
Диаметр спирали навитой своими руками пружины зависит от толщины штока самодельного поворотного устройства. И не только.
Дело в том, что любая пружина, в том числе из отожженного металла все равно обладает какими-то упругими свойствами, поэтому способна немного развиться с увеличением диаметра навитой спирали.
Но может появиться нужда в изготовлении своими руками упругой пружины с гораздо большим диаметром, как продолжение уже намотанных витков. Для этого, не раскручивая тисков, вытащим шток поворотного устройства из пружины, которая тут же, благодаря упругим свойствам, несколько разовьется. Но нас это не должно смущать.
Далее наденем на шток трубку прорезью к выходящей из тисков проволоке. Затем поворотный шток заведем в намотанные витки пружины малого диаметра, в прорези поворотного устройства закрепим заход стальной пружины.
То есть опять заведем в прорезь на конце «заводной» ручки согнутый под прямым углом конец проволоки.
Затем заведем проволоку в прорезь на торце трубки с большим, чем на штоке, диаметром и начнем вращать ручку поворотного устройства. Естественно, несколько оборотов до натяжения упругой проволоки будут пустыми и только после этого провод начнет навиваться на насаженной поверх штока трубке.
Навитую своими руками из проволоки пружину (с некоторым запасом нужной длины), снимаем со штока поворотного устройства или трубки. Далее изготовленную упругую стальную спираль следует подогнать по длине. Здесь мои советы упираются только в применение трехгранного надфиля с алмазным напылением.
Нужную чистоту подрезанных конечных витков навитой упругой пружины можно получить тоже с помощью надфиля с очень твердым покрытием, либо с применением бруска. Если у вас навита своими руками пружина их закаленной стальной проволоки.
* * *
Темы летней — зимней рыбалки
Отцеп для мормышки своими руками
Сумка для рыбалки своими руками
Кивок из часовой пружины
Учебное пособие — Формирование проволочной спирали
- Ресурсы для бисероплетения/
- Техника изготовления ювелирных изделий/
- Формирование проволочной спирали
версия для печати
Тэмми Хонаман, автор, эксперт по изготовлению ювелирных изделий и преподаватель, эксклюзивно для Fire Mountain Gems and Beads®
9А7С
ШАГ 1
Отрежьте кусок круглой проволоки в соответствии с инструкциями вашего проекта.
ШАГ 2
Используя круглогубцы, поместите конец проволоки между стволами плоскогубцев возле кончиков. Прижмите большой палец неведущей руки к проволоке, сразу под стволом плоскогубцев, и поверните плоскогубцы от себя, образуя проушину в проволоке.
ШАГ 3
Переместите плоскогубцы, снова захватив ушко, затем снова поверните запястье, намотав проволоку и начав второй слой спирали. ШАГ 4 Поместите растущую спираль, плоскую, в заднюю часть плоскогубцев близко к суставу, чтобы прямой отрезок проволоки был ближе к вам. Нажимая большим пальцем неведущей руки на прямой отрезок проволоки (ближайший к многослойному участку в губках плоскогубцев), поверните запястье, держащее плоскогубцы, внутрь.
Это согнет прямую проволоку вокруг изгиба растущей спирали.
ШАГ 5
Есть вопрос относительно этого проекта ? Служба поддержки клиентов по электронной почте.
Авторские права
Разрешение на копирование данной инструкции предоставляется только в некоммерческих образовательных целях.
Все остальные репродукции
требует письменного разрешения. Пожалуйста, напишите на адрес [email protected]
Чтобы получить больше информации.
Основы работы с проволокой — Открытые спирали — Магазин очаровательных бус
Основы работы с проволокой — Открытые спирали — Магазин очаровательных бусЖизнь ювелира, Ювелирные техники, Ювелирные изделия из проволоки, Основы работы с проволокой
С возвращением к проволочным украшениям и основам работы с проволокой.
Я работаю над новой серией видеороликов и руководств, чтобы вы могли улучшить свои базовые навыки работы с проволокой.
В следующих нескольких постах мы сосредоточимся на создании различных проволочных спиралей, которые мы можем добавить в наши украшения в качестве украшений или компонентов.
Проволочные спирали можно использовать во многих типах ювелирных изделий, таких как подвески, штифты для серег, заколки для головы и многое другое.
Проволочные спирали — прекрасный универсальный элемент, который легко сделать, если попрактиковаться.
К настоящему времени мы научились делать:
- Закрытые спирали с открытым центром
- Закрытые спирали с близким центром
- Конические спирали
Сегодня мы сосредоточимся на изготовлении открытых спиралей. А мы поговорим о том, как сделать одинаковые дубликаты..
СОВЕТ. Если вы не работали с проволокой много или недавно, я рекомендую вам попрактиковаться с дешевой проволокой, прежде чем начинать новый проект.
Инструменты и материалы
Вот список материалов и инструментов, которые я использовал в уроках, с моими партнерскими ссылками, предоставленными для вашего удобства.
Использование моих ссылок поможет поддержать этот блог и бесплатный контент, которым я делюсь с вами.
Фрезы заподлицо
Round Nose Pliers
Chain Nose Pliers
Multi-step Mandrels or Multi-step Pliers
Nylon Jaw Pliers or Painter’s Tape
Jewelry Needle Files
20 Gauge Художественная проволока – Dead Soft
Методы
Полное руководство представлено в виде видео ниже.
- Старайтесь не позволять ошибкам расстраивать вас.
- Используя более дешевый провод, можно легко отрезать дурь и начать заново.
- Практика является важной частью освоения техники работы с проволокой.
- Ознакомьтесь с другими руководствами, если у вас возникли проблемы с пониманием.
Не все преподают или учатся одинаково. Так что изучите другие учебники и уроки самостоятельно.
Для изготовления дубликатов нужны два провода с обрезанными заподлицо концами.
Очень важно, чтобы первые петли в центре или по спирали были одинаковыми.
Я считаю, что для этого шага лучше всего использовать тот же корпус многоступенчатых плоскогубцев.
Как и при изготовлении замкнутых спиралей, мы будем работать проволокой, а не плоскогубцами.
Я обнаружил, что оставляя видимой небольшую часть центральной петли, вы можете легко измерить расстояние между проводами.
Используйте естественный изгиб провода в своих интересах.
Аккуратно сгладьте кривую пальцем.
Понемногу работая с обеими спиралями, вы получите ровные и одинаковые начальные витки.
Часто проверяйте каждый компонент, чтобы убедиться, что они максимально идентичны.
Разомкнутые спирали сделать значительно сложнее, и даже самым опытным ювелирам придется потрудиться.
Не торопитесь и не бойтесь начать все сначала. Я обнаружил, что начать сначала легче, чем пытаться починить спирали.
Если вы практикуетесь с более дешевой художественной проволокой, это не будет стоить вам больших денег.
Когда вы переходите к использованию драгоценных металлов, помните, что вы можете отжечь и выпрямить провода, если допустите ошибку.
Я надеюсь, что вы найдете этот урок полезным и весело проведёте время, добавляя открытые спирали в свои проекты.
В следующем посте мы рассмотрим намотку.
Катушки по сути представляют собой трехмерную спираль.