Расчет электрического сопротивления нихромовой проволоки и ленты Х20Н80
Сопротивления нихромовой проволоки и ленты Х20Н80 Ом
Металлы и сплавы, используемые в различных приборах, обладают различными показателями по удельному сопротивлению. Используется эта величина для расчета выдерживаемых нагрузок. Группа компаний «МеталлЭнергоХолдинг» предлагает разнообразные нихромовые сплавы в качестве надежного эксплуатируемого материала.Сплав Х20Н80
Материал, производимый по нормам ГОСТ 10994-74, не имеет зарубежных аналогов и потому пользуется достаточным спросом при изготовлении ответственных элементов, деталей, нагревательных элементов. Он сравнительно дорог в производстве, но долговечен, а также обладает другими важными параметрами:
- жаропрочность и химическая стойкость;
- высокие температуры плавления и горячей обработки;
- увеличение сопротивления с ростом температуры.
Из сплава изготавливается такая продукция как проволока или ленты, в дальнейшем эксплуатируемая в различных отраслях. Расчет электрического сопротивления элементов и деталей в данном случае является немаловажным фактором, использующимся для проектирования схем, а также расчета норм безопасности. Не в последнюю очередь на показатели влияет состав материала:
| Процентное соотношение компонентов | |||||||||
| Алюминий | Железо | Кремний | Марганец | Никель | Сера | Титан | Углерод | Фосфор | Хром |
| 0,2 | 1,5 | 0,9 – 1,5 | 0,7 | 72,65 – 79,10 | 0,02 | 0,3 | 0,1 | 0,03 | 20,0 – 23,0 |
Полученный материал отправляется на производственные мощности для изготовления необходимой продукции.
Расчет активного сопротивления проволоки
Для вычисления значений показателя берется простая формула: длина проволоки (l, м) делится на площадь поперечного сечения (S, мм2), а полученное значение умножается на величину удельного сопротивления (p, Ом*м). Полученные значения сводятся в таблицу:
| Диаметр (мм) | Площадь сечения (мм2) | Сопротивление (Ом*м) |
| 0,10 | 0,0078 | 138 |
| 0,11 | 0,0095 | 114 |
| 0,12 | 0,0113 | 95,6 |
| 0,13 | 0,0133 | 81,2 |
| 0,14 | 0,0154 | 70,1 |
| 0,15 | 0,0177 | 61,0 |
| 0,16 | 0,0201 | 53,7 |
| 0,17 | 0,0227 | 47,6 |
| 0,18 | 0,0254 | 42,5 |
| 0,19 | 0,0284 | 38,0 |
| 0,20 | 0,0314 | 34,4 |
| 0,21 | 0,0346 | 31,2 |
| 0,22 | 0,0380 | 28,4 |
| 0,24 | 0,0452 | 23,9 |
| 0,25 | 0,0491 | 22,0 |
| 0,26 | 0,0531 | 20,3 |
| 0,28 | 0,0616 | 17,5 |
| 0,30 | 0,0707 | 15,3 |
| 0,32 | 0,0804 | 13,4 |
| 0,34 | 0,0908 | 11,9 |
| 0,36 | 0,102 | 10,6 |
| 0,38 | 0,113 | 9,56 |
| 0,40 | 0,126 | 8,57 |
| 0,42 | 0,139 | 7,77 |
| 0,45 | 0,159 | 6,79 |
| 0,48 | 0,181 | 5,97 |
| 0,50 | 0,196 | 5,51 |
| 0,53 | 0,221 | 4,98 |
| 0,56 | 0,246 | 4,47 |
| 0,60 | 0,283 | 3,89 |
| 0,63 | 0,312 | 3,53 |
| 0,67 | 0,353 | 3,12 |
| 0,70 | 0,385 | 2,86 |
| 0,75 | 0,442 | 2,49 |
| 0,80 | 0,503 | 2,19 |
| 0,85 | 0,567 | 1,94 |
| 0,90 | 0,636 | 1,73 |
| 0,95 | 0,709 | 1,55 |
| 1,00 | 0,785 | 1,40 |
| 1,06 | 0,882 | 1,25 |
| 1,10 | 0,950 | 1,16 |
| 1,15 | 1,04 | 1,06 |
| 1,20 | 1,13 | 0,973 |
| 1,30 | 1,33 | 0,827 |
| 1,40 | 1,54 | 0,714 |
| 1,50 | 1,77 | 0,622 |
| 1,60 | 2,01 | 0,547 |
| 1,70 | 2,27 | 0,485 |
| 1,80 | 2,54 | 0,433 |
| 1,90 | 2,84 | 0,387 |
| 2,00 | 3,14 | 0,350 |
| 2,10 | 3,46 | 0,318 |
| 2,20 | 3,80 | 0,290 |
| 2,40 | 4,52 | 0,243 |
| 2,50 | 4,91 | 0,224 |
| 2,60 | 5,31 | 0,207 |
| 2,80 | 6,16 | 0,179 |
| 3,00 | 7,07 | 0,156 |
| 3,20 | 8,04 | 0,141 |
| 3,40 | 9,08 | 0,124 |
| 3,60 | 10,2 | 0,111 |
| 3,80 | 11,3 | 0,100 |
| 4,00 | 12,6 | 0,0897 |
| 4,20 | 13,8 | 0,0819 |
| 4,50 | 15,9 | 0,0711 |
| 4,80 | 18,1 | 0,0624 |
| 5,00 | 19,6 | 0,0577 |
| 5,30 | 22,1 | 0,0511 |
| 5,60 | 24,6 | 0,0459 |
| 6,10 | 29,2 | 0,0387 |
| 6,30 | 31,2 | 0,0362 |
| 6,70 | 35,3 | 0,0320 |
| 7,00 | 38,5 | 0,0294 |
| 7,50 | 44,2 | 0,0256 |
Проволока из данного сплава вырабатывается по нормам ГОСТ 12766.1-90. Согласно регламенту она эксплуатируется для производства нагревательных элементов и трубчатых нагревателей типа ТЭН. В данном направление значения удельного сопротивления имеют большой вес при расчетах функционала результирующих приборов.
Мотки проволоки проверяются на своеобразную «живучесть» (выдерживаемые нагрузки при повышенных показателях температуры), а также разброс сопротивления по длине мотка в пределах метра. Этот разброс не должен превышать 3-4 процентов, иначе продукция не проходит технический контроль и не может быть использована в дальнейших производственных циклах.
Расчет активного сопротивления ленты Х20Н80
Вычисление показателя определяется по той же формуле, что и для проволоки. Необходимо рассчитать произведение значения удельного электрического сопротивления и частного от двух показателей – длины ленты и площади поперечного сечения. Для удобства теоретические расчеты приведены в таблице (указан лишь ряд примеров для понимания):
| Толщина (мм) | Ширина (мм) | Площадь сечения (мм2) | Сопротивление (Ом*м) |
| 0,10 | 4 | 0,61 | 1,850 |
| 0,15 | 0,92 | 1,233 | |
| 0,20 | 1,21 | 0,925 | |
| 0,22 | 1,33 | 0,840 | |
| 0,25 | 1,52 | 0,740 | |
| 0,30 | 1,81 | 0,616 | |
| 0,32 | 1,93 | 0,578 | |
| 0,35 | 2,11 | 0,528 | |
| 0,36 | 2,13 | 0,513 | |
| 0,40 | 2,42 | 0,462 | |
| 0,45 | 2,72 | 0,411 | |
| 0,50 | 3,01 | 0,370 | |
| 0,55 | 3,32 | 0,336 | |
| 0,60 | 3,63 | 0,308 | |
| 0,70 | 4,21 | 0,264 | |
| 0,80 | 4,81 | 0,231 | |
| 0,90 | 5,42 | 0,205 | |
| 1,00 | 6,03 | 0,185 | |
| 1,10 | 6,62 | 0,168 | |
| 1,20 | 7,21 | 0,154 | |
| 1,50 | 9,03 | 0,123 | |
| 1,60 | 9,62 | 0,115 | |
| 1,80 | 10,81 | 0,102 | |
| 2,00 | 12,02 | 0,092 | |
| 2,20 | 13,23 | 0,084 | |
| 2,50 | 15,01 | 0,074 | |
| 2,80 | 16,82 | 0,066 | |
| 3,00 | 18,02 | 0,061 | |
| 3,20 | 19,21 | 0,057 |
Также нелишним будет упоминание коэффициента для поправки расчета сопротивления, который изменяется для материала с повышением температуры в пределах от 1,00 до 1,04 с повышением температуры от 20 до 1200 °С. Ленты изготавливаются по нормам ГОСТ 12766.2-90. Готовые изделия сматываются в рулоны или катушки, после чего оборачиваются в несколько слоев специализированной бумаги для удобства транспортировки и хранения.
Расчет для спиралей из нихрома проволоки Х20Н80
Спирали изготавливаются из расходного материала, изготовленного по нормам ГОСТ 12766.1-90 (тонкий вытянутый прокат, проволока). Необходимых показателей достигают на опытном стенде, наматывая спираль проволоки в несколько витков и подавая электрический ток. Существует сравнительная таблица, которая помогает избавиться от ненужных манипуляций (расчет для подаваемого напряжения в 220 В):
| Диаметр 0,2 мм | Диаметр 0,3 мм | Диаметр 0,4 мм | Диаметр 0,5 мм | ||||
| Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) | Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) | Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) | Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) |
| 1,5 | 490 | 1,5 | 590 | 1,5 | 770 | 2 | 640 |
| 2 | 300 | 2 | 430 | 2 | 680 | 3 | 460 |
| 3 | 210 | 3 | 300 | 3 | 400 | 4 | 360 |
| 4 | 160 | 4 | 220 | 4 | 280 | 5 | 300 |
| 5 | 130 | 5 | 180 | 5 | 240 | 6 | 260 |
| – | – | – | – | 6 | 200 | – | – |
Продолжение таблицы:
| Диаметр 0,6 мм | Диаметр 0,7 мм | Диаметр 0,8 мм | Диаметр 0,9 мм | ||||
| Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) | Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) | Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) | Диаметр стержня (мм) | Длина спирали (мм) |
| 2 | 760 | 2 | 840 | 3 | 680 | 3 | 780 |
| 3 | 530 | 3 | 640 | 4 | 540 | 4 | 720 |
| 4 | 400 | 4 | 490 | 5 | 460 | 6 | 680 |
| 5 | 330 | 5 | 400 | 6 | 400 | 8 | 520 |
| 6 | 300 | 6 | 340 | 8 | 310 | – | – |
| 8 | 220 | 8 | 260 | 10 | 240 | – | – |
Чтобы пересчитать табличные значения для напряжения в 380 В, необходимо всего лишь перемножить значение 380 и частное от значений 220 и длины проволоки из таблицы. Если требуется внедрить спираль закрытого типа – необходимо взять значение, приведенное в таблице, увеличенное на треть.
Номинальная масса рассматриваемой продукции
Для производственных нужд нередко требуется определить точный вес изготавливаемой конструкции – для чего необходимо знать массу ее составных элементов. Так для нихромовой проволоки и лент вес определяется по следующим таблицам, для ленты:
| Типоразмеры (мм) | Сечение (мм2) | Масса (кг) |
| 1 x 6 | 6 | 0,049 |
| 1 x 10 | 10 | 0,083 |
| 0,5 x 10 | 5 | 0,041 |
| 1 x 15 | 15 | 0,125 |
| 1,2 x 20 | 24 | 0,201 |
| 1,5 x 15 | 22,5 | 0,188 |
| 1,5 x 25 | 37,5 | 0,314 |
| 2 x 15 | 30 | 0,251 |
| 2 x 20 | 40 | 0,335 |
| 2 x 25 | 50 | 0,421 |
| 2 x 32 | 64 | 0,537 |
| 2 x 35 | 70 | 0,587 |
| 2 x 40 | 80 | 0,671 |
| 2,1 x 36 | 75,6 | 0,634 |
| 2,2 x 25 | 55 | 0,461 |
| 2,2 x 30 | 66 | 0,553 |
| 2,5 x 40 | 100 | 0,839 |
| 3 x 25 | 75 | 0,629 |
| 3 x 30 | 90 | 0,755 |
| 1,8 x 25 | 45 | 0,375 |
| 3,2 x 32 | 102,4 | 0,859 |
Для проволоки:
| Диаметр (мм) | Сечение (мм2) | Масса (кг) |
| 0,4 | 0,128 | 0,001 |
| 0,5 | 0,198 | 0,002 |
| 0,6 | 0,285 | 0,002 |
| 0,7 | 0,387 | 0,003 |
| 0,8 | 0,505 | 0,004 |
| 0,9 | 0,638 | 0,005 |
| 1,0 | 0,787 | 0,007 |
| 1,2 | 1,132 | 0,009 |
| 1,4 | 1,542 | 0,013 |
| 1,5 | 1,772 | 0,015 |
| 1,6 | 2,014 | 0,017 |
| 1,8 | 2,542 | 0,023 |
| 2,0 | 3,146 | 0,026 |
| 2,2 | 3,802 | 0,032 |
| 2,5 | 4,916 | 0,041 |
| 2,6 | 5,311 | 0,045 |
| 3,0 | 7,072 | 0,059 |
| 3,2 | 8,044 | 0,068 |
| 3,5 | 9,625 | 0,081 |
| 3,6 | 10,22 | 0,086 |
| 4,0 | 12,64 | 0,106 |
| 4,5 | 15,94 | 0,134 |
| 5,0 | 19,62 | 0,165 |
| 5,5 | 23,74 | 0,199 |
| 5,6 | 24,60 | 0,207 |
| 6,0 | 28,26 | 0,237 |
| 6,3 | 31,20 | 0,262 |
| 7,0 | 38,50 | 0,323 |
| 8,0 | 50,24 | 0,422 |
| 9,0 | 63,59 | 0,534 |
| 10,0 | 78,50 | 0,659 |
Подобные значения стоит принимать за номинальные – реальные высчитываются непосредственно по параметрам готового продукта.
Срок службы проволоки
Еще одним немаловажным фактором расчетов является номинальный (регламентируемый ГОСТ) срок службы. По физическим и механическим характеристикам нихромовых сплавов примерно определяется длительность эксплуатации продукции. Таблица определяет следующие значения:
| Диаметр (мм) | Температура (°С) | Срок службы (ч) |
| 6,0 – 7,5 | 1300 | 4200 |
| 3,0 – 5,9 | 1250 | 2500 |
| 1,5 – 2,9 | 1200 | 2500 |
| 1,0 – 1,4 | 1200 | 900 |
| 0,4 – 0,9 | 1100 | 900 |
| 0,4 | 1000 | 900 |
Эти данные были высчитаны на лабораторных стендах, однако могут изменяться в зависимости от ряда факторов – таких, как постоянство нагрузок, безопасный сбор схем. Стоит понимать, что табличные значения, приведенные в данной статье, не являются строгими и окончательными.
Грамотный и безопасный монтаж подразумевает расчет значений сопротивления с учетом всех факторов производства изделий и агрегатов с эксплуатацией элементов, изготавливаемых из прецизионных сплавов. Так из регламента отбираются следующие значения:
- номинальное значение удельного сопротивления, принятое для проволоки определенного диаметра;
- электрическое сопротивление для сплава, рассчитанное для метра проволоки или ленты;
- поправочные коэффициенты, зависящие от температуры;
- рекомендуемые рабочие температуры функционирования;
- температурные коэффициенты и физические свойства сплавов.
Принимая во внимание все необходимые параметры и характеристики можно с нужной точностью рассчитать значения сопротивления для прецизионных материалов используемых габаритов.
Производитель
ГК «МеталлЭнергоХолдинг» предлагает не только высококачественные расходные материалы специфического состава и направлений применения. Поставщик гарантирует комплексный подход в работе с клиентом, что подразумевает помощь и консультации на всех этапах производственного процесса. Немаловажным фактором производительности являются точные расчеты и подбор необходимых характеристик, потому квалифицированный персонал производителя предлагает свои услуги в подборах и расчетах. Это поможет качественно распределить нагрузки на производственный процесс и получить максимально выгодные условия сотрудничества. При необходимости можно рассчитать электрическое сопротивление для изделий из нихромового сплава Х20Н80 с нужной точностью и допустимыми погрешностями.
