Расчетное напряжение

Напряжение включения нагревателей выбирается в зависимости от их общей мощности. Чем больше мощность нагревателя, тем больше должно быть напряжение его включения. При несоответствии напря­жения мощности нагревателя. может получиться очень малая ширина нагревательной ленты или большая сила тока. Малая ширина нагре­вательной ленты получается при слишком большом выбранном напря­жении, а большая сила тока — при слишком малом напряжении.

Рекомендуются следующие напряжения включения в зависимости от мощности нагревателей:

Мощность нагревателя, кет

До 0,25 12

0, 36—0,72 36

0, 77-0,90 64

1,10-2,00………………………………….. ‘…………………………….. 120

2,20-4,00 ……………………………………………………………………………………………………….. 220

Свыше 4,00 ………………………………………………………………………………………………….. 380

В формулы расчета нагревателей вводится расчетное напряжение, которое зависит от способа подключения нагревателей к питающей сети. Нагреватели однофазного тока соединяются преимущественно параллельно и лишь в том случае, если при расчете получается малая ширина ленты, применяется последовательное включение.

Параллельное включение. Расчетное напряжение для каждого нагревателя равно напряжению сети, к которой подключают­ся нагреватели. Каждый нагреватель рассчитывается отдельно. Общая
мощность параллельно соединенных нагревателей не должна превы­шать мощности источники тока.

Последовательное включение. При подключении к сети нескольких нагревателей, равных по сопротивлению, расчетное напря­жение для каждого нагревателя будет равно напряжению сети, делен­ному нз количество нагревателей, подключенных последовательно в сеть. Если расчетное напряжение не совпадает со стандартным, то за расчетное напряжение принимается напряжение сети, а за расчетную площадь — сумма расчетных площадей всех нагревателей цепи. Полу­ченная длина нагревательной ленты будет суммарной длиной всех нагревателей.

На фиг. 229 показаны схемы параллельного и последовательного соединений нагревателей.

Нагреватели трехфазного тока

Секции нагревателей трехфазного тока соединяются треугольником и лишь в том случае, если при расчете получается малая ширина лен­ты, соединяются звездой (фиг. 230). Расчетное напряжение нагревате­лей при соединении секций треугольником равно напряжению сети, а при соединении звездой в 1,73 раза меньше напряжения сети трех­фазного тока, к которой нагреватели подключаются.

Удельное сопротивление для материалов леиты берется по справоч­нику. При неизвестном материале удельное сопротивление ленты из­меряют при помощи мостика на образцах длиной 1 м и шириной 10 мм, Толщина нагревательной ленты должна быть в пределах 0,1— 0,3 мм и как исключение 0,5 мм.

От расстояния между полосами ленты при укладке ее на нагрева­теле зависит равномерное распределение температуры по всей площа­ди нагревателя. Прн расстоянии между полосами ленты 5 мм колеба­ний температуры в различных точках нагревателя не наблюдается. Поэтому при расчете нагревателей принимается Ь=5 мм,

Ширина нагревательной ""ленты, . вычисленная по "формуле (1), должна быть ие меньше 5 мм. При изготовлении нагревателей с по­верхностью двоякой кривизны лента, укладываемая на нагреватель, должна плотно прилегать к поверхности, без образования карманов. В контурных нагревателях общая ширина леиты, составленная нз нескольких полосок с промежутками между ними по 5 мм, не должна превышать ширины наибольшего количества склеиваемых полос боль­ше, чем в два раза. В том случае, когда ширина нагревательной ленты выходит за установленные пределы, подбирают ленту требуемой шири­ны, изменяя способ подключения нагревателя, напряжение подключе­ния нлн материал ленты.

Ширину нагревательной ленты можно определять по номограмме, приведенной в приложении 1, которая построена для следующих зна­чений:

Удельная мощность W………………………………………………………………………….. 1 котім*

Расчетная площадь 5…………………………………………………………………………….. 0,02—10 м*

Расчетное напряжение v…………………………………… 12; 24; 36; 120: 220 и 380 в

Удельное сопротивление материала ленты р* .0,01 — 1,0 £М1ММ"

м

Толщина материала ленты 6 . . . . 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30 мм

Расстояние между полосами ленты при укладке на нагрева­тель b……….. 5 мм

По этой номограмме можно определить ширину ленты для нагре­вателей с удельной мощьостыо, отличной от 1 квт/м2.

С правой стороны номограммы выбирается вертикальная шкала, соответствующая толщине ленты, и на шкале отмечается точка лг, соответствующая удельному сопротивлению материала ленты. Точку ш соединяют с началом координат тонкой линией. Внизу номограммы выбирается горизонтальная шкала, соответствующая расчетному на­пряжению, и на этой шкале отмечают точку п, соответствующую расчетной площади нагревателя. Из точки п восстанавливают перпен­дикуляр до пересечения с линией От в точке к и на оси ординат против точки к отсчитывают значение ширины ленты.

Для определения по номограмме ширины ленты к нагревателю с удельной мощностью, отличной от 1 квт/м2, пользуются формулой

а„ = йа„

где — ширина ленты для нагревателей с удельной мощностью w квт/м2 в мм;

ах — ширина. . ленты для нагревателя с удельной мощностью 1 квт/м2, определенная по номограмме, в мм к — коэфидиент, зависящий от удельной мощности нагревателя.

Значения коэфидиента k даны в табл. 39.

Значения коэфициента к

нагревателя KomjM*	5,0—6,0	6,5-7,5	8,0—9.5	10,0-19,5	20,0-29,5	30,0—60,0	Свыше 60,0
. 0,8	0,86	0,87	0,88	0,89	0,89	0,89	0,89
1,0	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
1,2	1,13	1,12	1,11	1,10	1,10	1,10	1,09
1.4	1,25	1,23	1,21	1,20	1,19	1,19	1,18
1,6	1,36	1,34	1,30	1,29	1,28	1,27	1,27
1.8	1,46	1,44	1,39	1,37	1,36	1,35	1,35
2,0	1,56	1.53	U47	1,45	1,44	1,43	1,42

Таблица 39

Удельная мощность

Значения коэфициента к при ах, мм

Длина нагревательной ленты определяется по формуле

I — 1оа^ л Ь

где / — длина нагревательной ленты в м

а — ширина ленты в мм;

b — расеги;иіііс мс.-.м.; ленты ііріі укладке ее на

вателе в мм.

В том случае, если полученная по расчету длина ленты окажется недостаточной для размещения по контурам склейки, следует изме­нить способ расположения Лепт пли спять по одной полоске в местах большого перекрытия ширины склейки. При излишке длины ленты остаток укладывают на свободной площади между контурами склейки. Изменять расчетную длину ленты (добавлять или укорачивать) нельзя, так как это изменит мощность нагревателя.

В нагревателях, применяемых в самолетостроении, ■ обычно сила тока не превышает 30—40 а.

Превышать эти значения не рекомендуется. Размеры изолирован­ных проводов с допускаемой нагрузкой приведены в табл. 40.

Таблица 40 Размеры изолированных проводов с допускаемой нагрузкой Сечение провода мм~ Наниысший ток, а Сечение провода мм* Наивысший ток, а медные провода алюминие­ вые провода медные провода алюмннне* вые провода 1,0 И 8 б 31 24 1,5 14 10 10 43 34 2,5 20 15 16 75 60 4,0 25 20 25 100 80

Правильность расчета нагревателя проверяется сравнением мощно­сти нагревателя, полученной расчетом, с мощностью, требуемой техно­логической операцией.

Мощность, полученную расчетом, определяют по формуле

где /—полученная расчетом сила тока, протекающего поленте, в а; v — расчетное напряжение в в.

Мощность, требуемая технологичес :ой операцией, определяется по формуле

где w — удельная мощность нагревателя, в квт/м%

S—расчетная площадь нагревателя в м*.

Отклонение расчетной мощности рт требуемой ие должно пре­вышать ± 10%.

Примерный расчет контурного нагревателя однофазного тока

Требуется изготовить плоский контурный нагреватель с макси­мальной температурой поверхности 90° для приклейки обшивки к каркасу, изображенному иа фиг. 231 (показано пунктиром).

Расчетная площадь

Площадь склейки:

= 2×0,09 X 2,5 +2×0,05 X 0.57 + 5 X 0,03 X X 0,57 + З X 0,03 X 2,25 = 0,796 = 0,8 м

Расчетная площадь контурного нагревателя равна удвоенной пло­щади склейки:

S = 2; 5, =2X0,8= 1,6 м

Удельная мощность. Из табл. 38 находим для нагревателей с ма­ксимальной температурой на поверхности 90° удельную мощность W— 1,4 квт/м2.

1— ————— ~———————————— 250 3 Фнг. 231. Схема каркаса и расположения нагревательной ленты коигуаного нагревателя. 2— нагревательна* дейта; 2—контуры обшиваемого каркаса; 3— контакт нагревателя.

Общая мощность нагревателя будет:

W = wS =1,4- 1,6 = 2,24 кет.

Расчетное напряжение. Напряжение включения нагревателя с мощ­ностью 2,24 кет берем 220 в и включаем его в сеть параллельно дру­гим нагревателям. Расчетное напряжение" нагревателем, включенных параллельно в сеть, как было сказано выше, равно напряжению включения. Следовательно, для нашего нагревателя — расчетное напря­жение будет 220 в.

Материал и сечение нагревательной ленты. Берем нагревательную ленту из нержавеющем стали толщиной 0,2 мм с удельным сопротивле­нием 0,8 ом/мм2 и расстояние между полосами ленты 5 мм.

Ширина нагревательной ленты. В нашем случае ширина наиболь­шего количества склеиваемых полок равна 30 мм, следовательно, ши­рина одной или нескольких полосок ленты должна быть в пределах 30—60 мм. Ширина ленты для нагревателей с удельной мощностью 1 кет/м2 по номограмме ах= 13 мм.

Для получения ширины ленты для нагревателей с удельной МОЩНО­СТЬЮ 1,4 квт/м2 следует найденную ширину ^=13 мм умножать на коэфициент к. Для нашего случая по табл. 39 к—1,20 и

а = ах • к = 13 • 1,2“ 15,6 ■* 15,5 мм.

Длина ленты

Схема расположения ленты на нагревателе изображена на фиг. 231, причем ширина контурэв с лентой превышает в 1,5—2,0 раза ширину склеиваемых полок нервюр, стрингеров и лонжеронов. Сопротивление нагревательной ленты

Для подведения тока к нашему нагревателю медные провода Должны иметь сечение 1 ммг, алюминиевые — 2,5 мм*,

Расчетная мощность нагревателя

а требуемая — 2,24 кет. Отклонение расчетной мощности от требуемой не превышает 10°/о.

. Расчет нагревателен трехфазного тока ведется только по одной секции. Общая длина ленты всего нагревателя равняется утроенной длине ленты, полученной по расчету.