Atsparumo ir galios santykių supratimas kuriant kasetinį šildytuvą
Palik žinutę
Pagrindinė fizika atrodo paprasta: kai elektros srovę padidinate prieš varžą, ji sukuria šilumą. Tačiau naudoti šią idėją norint išsiaiškinti kasetinių šildytuvų specifikacijas yra sudėtinga net inžinieriams, kurie tai padarė anksčiau. Turite rasti tinkamą pasipriešinimo, galios ir šildytuvo veikimo trukmės pusiausvyrą, o ne tiesiog sumažinti pasipriešinimą, kad gautumėte didžiausią galią.
Pagrindinis ryšys yra pagrįstas Ohmo įstatymu. Galia yra lygi įtampai, padalytai iš varžos kvadratu, arba srovės kvadratui, padaugintam iš varžos. Kai įtampa yra vienoda, mažesnis pasipriešinimas reiškia daugiau galios. Kai kurie žmonės mano, kad pasipriešinimo sumažinimas pagerins našumą ir sutaupys pinigų dėl šio matematinio fakto. Realiame gyvenime ši prielaida nepasitvirtina, nes projektuojant šildytuvą reikia atsižvelgti į fizines ir materialines ribas.
Atspari viela kasetiniuose šildytuvuose veikia kaip elektros viryklių elementai, tačiau jų veikimo sąlygos labai skiriasi. Vielos ritės yra metaliniuose vamzdeliuose, užpildytuose magnio oksido izoliacija. Tai neleidžia šilumai išeiti, o elektra yra atskirta. Šis mažas dizainas leidžia sunaudoti daug galios, tačiau taip pat sukelia didelį atsparumo elementą šiluminį įtampą.
Laido dydis turi įtakos tai, kiek srovės jis gali nešti. Plonesni laidai turi didesnę varžą vienam ilgio vienetui, todėl galite gauti norimą galią naudojant mažiau medžiagų. Tačiau plonesni laidai taip pat turi mažesnį skerspjūvio plotą-srovei tekėti, todėl srovės tankis ir šiluminis įtempis pačiame laidininke yra didesnis. Kai srovės tankis yra per didelis, kad viela išsklaidytų šilumą, susidaro karštieji taškai, kurie pagreitina oksidaciją ir galimą gedimą.
Remiantis savo patirtimi, susijusia su sulūžusiais šildytuvais, priešlaikinį atsparumo laido perdegimą dažniausiai sukelia per didelis srovės tankis, o ne šildytuvo konstrukcijos problemos. Šildytuvas, kurio vielos skersmuo nėra labai storas, gali puikiai veikti esant vardinei įtampai puikiomis sąlygomis. Pramonėje įtampos pokyčiai yra dažni, gal 10% didesni nei įprasta. Dėl to srovė ir galia padidėja 21 %, o tai per daug apkrauna laidą. Atrodo, kad gedimas įvyksta iš karto, bet iš tikrųjų jį sukelia laikui bėgant didėjanti žala.
Pasirinkus geriausią pasipriešinimą, reikia atsižvelgti į daugelį dalykų. Laido skersmuo turi atlaikyti per jį tekančią srovę ir palikti vietos įtampos pokyčiams. Bendra varža turi sudaryti reikiamą galią esant turimai įtampai. Gyvatuko forma turi tolygiai paskirstyti šilumą per visą šildytuvo ilgį. Magnio oksido tankinimas turi pakankamai greitai pašalinti šilumą nuo vielos, kad viela neįkaistų. Dėl šių tarpusavyje susijusių poreikių geri šildytuvų gamintojai naudoja specializuotus projektavimo įrankius, o ne paprasčiausiai skaičiuoja.
Temperatūros koeficientai viską apsunkina. Atsparios vielos medžiagų atsparumas kinta joms įkaistant. Nichromo lydiniai padidina atsparumą maždaug 0,1 % kiekvienam Celsijaus laipsniui. Geležies-chromo-aliuminio lydiniai turi identiškus teigiamus temperatūros koeficientus. Tai rodo, kad šaltas šildytuvas naudoja daugiau srovės nei karštas. Apie tai reikia galvoti kuriant grandinės apsaugos ir valdymo sistemas. Įžeminimo laido jungtis turi atlaikyti šias besikeičiančias sąlygas ir neatitrūkti nuo šiluminio ciklo.
Šios sąveikos lemia galios tankio ribas. Standartiniai kasetiniai šildytuvai gali patikimai gauti 30–50 vatų vienam kvadratiniam coliui paviršiaus ploto. Didelio-našumo dizainas gali siekti 100 vatų kvadratiniame colyje ar daugiau, tačiau jiems reikia aukštos-kokybės medžiagų, tikslios gamybos ir kruopštaus taikymo inžinerijos. Jei tik padidinsite galią sumažindami pasipriešinimą, nepataisydami šilumos perdavimo ir laido įtempimo, sistema greitai subyrės.
Įtampos pasirinkimas turi didelę įtaką tam, kiek reikia pasipriešinimo. Šildytuvui, kuris naudoja 240 V ir 1000 vatų, reikia 57,6 omų varžos. Esant 480 V, tokiam pat kiekiui galios reikia 230,4 omų varžos, o tai keturis kartus didesnė nei esant 240 V. Tai reiškia, kad didesnis laidas gali nešti tiek pat srovės. Štai kodėl aukštos įtampos šildytuvai sudėtingose situacijose dažnai tarnauja ilgiau, net jei jie naudoja tiek pat energijos. Didesnis pasipriešinimas leidžia sukurti tvirtesnę vidų.
