Принцип работы нагревательного кабеля

Конструктивные особенности

Как устроен саморегулирующий проводник? Конструкция состоит из определенных частей, а именно:

  1. Две медные жилы. Они обеспечивают по всей длине провода напряжение.
  2. Нагревательная проводящая матрица. Это основное устройство в конструкции. Применение такой матрицы позволяет регулировать и нагревать сам элемент. Каждая ее деталь подключается между двумя проводами параллельно, таким образом, подключаясь в электрическую цепь.
  3. Слой изоляции. Для большей степени термозащиты электрическая конструкция обернута в несколько слоев изоляции.
  4. Защитная экранирующая оплетка. Она выполнена из металла и ее применение необходимо для защиты от различных механических и электромагнитных воздействий. На эту оплетку подводится и заземление.
  5. Внешняя оболочка. Такое защитное покрытие обеспечивает защиту конструкции от повреждений механического рода.

Благодаря такой простой конструкции саморегулирующий греющий кабель становится устойчивым к различным повреждениям и способен обеспечить высокий и длительный срок эксплуатации.

Принцип действия

Принцип действия такого изделия немного напоминает работу резистивного проводника. Саморегулирующий нагревательный кабель работает на основе свойства проводника электротока: когда он нагревается, то увеличивается сопротивление. Чем оно выше, тем ниже сила тока и соответственно меньше затрачиваемой мощности.

Принцип работы полимерной матрицы в этом случае заключается в следующем: когда уменьшается температура на любом участке матрицы, то проводимость тока увеличивается, и как результат нагревательный элемент нагревается больше. Благодаря этому температуру можно регулировать без применения различных терморегуляторов. Таким образом достигается терморегуляция.

Например, принцип действия на определенном участке проводки, который располагается в холодном месте состоит в следующем: он обладает меньшим сопротивлением, но через матрицу здесь протекает значительный ток, что существенно нагревает устройство. Там, где участок трубы теплый, сопротивление будет большим, а значит протекающий ток меньше. Поэтому, когда в замерзающую водопроводную трубу подключается саморегулирующий нагревательный проводник, он начинает работать на полную силу, и когда труба начнет прогреваться, мощность устройства будет увеличиваться. О том, как сделать обогрев водопроводных труб кабелем, мы рассказывали в соответствующей статье.

Принцип работы такого изделия дает возможность получить:

  • надежное приспособление, которое прослужит многие годы;
  • применение изделия при любых обстоятельствах и условиях.

На видео обзорах ниже наглядно показано, как работает и из чего состоит данный тип проводника:

Преимущества и недостатки

Как и любое изделие, саморегулирующий греющий кабель имеет свои достоинства и недостатки. Помимо надежности и простоты в конструкции нагревательный проводник имеет следующие плюсы:

  • вся длина нагревается равномерно и однородно;
  • саморегулирующийся греющий элемент устойчив к перепадам напряжения;
  • экономия в электроэнергии, при достаточно высокой мощности расход электрической энергии будет сравнительно небольшим;
  • такая конструкция считается более безопасной, даже при перехлесте она надежно защищается от перегрева;
  • практически нет необходимости в обслуживании;
  • нет ограничения по длине.

Саморегулирующий греющий проводник имеет и свои минусы. К недостаткам такой конструкции относят:

  • относительно высокая стоимость метража продукции;
  • кабель выпускается мотками в большом объеме и в большинстве случаев отсутствуют заводские муфты и сальники для соединения, а также трубки для изоляции (все это необходимо будет докупать самостоятельно).

Вот мы и рассмотрели устройство и принцип работы саморегулирующего греющего кабеля. Надеемся, теперь вам стало понятно, как работает этот нагревательный проводник и где его можно применять!

Будет интересно прочитать:

  • Как сделать обогрев кровли и водостоков
  • Как сделать подогрев дорожек зимой
  • Схема подключения греющего кабеля

Принцип действия саморегулируемого нагревательного кабеля

Отличительной особенностью саморегулируемого греющего кабеля является свойство внутренней термостабилизации, благодаря чему температура тела кабеля всегда постоянна (например, 65, 120 или 190 °С в зависимости от типа кабеля), а мощность условна. По сути, токопроводящая матрица саморегулируемого нагревательного кабеля является термистором PTC (Positive Temperature Coefficient) — резистором с положительным температурным коэффициентом, т.е. его сопротивление быстро возрастает при увеличении температуры.

Материал саморегулирующей полупроводниковой матрицы включает в себя электропроводные частицы, которые находятся ближе друг к другу при низкой температуре и формируют таким образом дорожки проводимости между жилами. Когда температура подымается, частицы отделяются одна от другой благодаря температурному расширению и число дорожек проводимости уменьшается. В результате сопротивление между жилами растет и, соответственно, электрическая мощность падает. Когда температура окружающей среды уменьшается, достигается противоположный эффект.

Иными словами, тепловая мощность саморегулируемого кабеля изменяется в зависимости от температуры. Когда температура обогреваемого им объекта подымается, тепловая мощность кабеля уменьшается, и наоборот. В определенный момент, когда тепловая мощность кабеля становиться равна тепловым потерям нагреваемого объекта, наступает термодинамический баланс. Если температура окружающей среды изменится, то кабель отреагирует на нее, поддержав постоянную температуру нагреваемого объекта.

Таким образом саморегулируемый кабель, в отличие от резистивных типов, никогда не испытывает местных перегревов и не перегорает. Второе преимущество саморегулируемого кабеля в том, что он может быть отрезан любой длины, от 0,5 до 150 метров.

Конструкция саморегулируемого нагревательного кабеля

Нагревательная часть изготовлена из двух луженых медных проводников (A), залитых специальной смесью графита и полупроводниковых полимеров, которые и образуют полупроводниковую саморегулирующуюся матрицу (B). Медные проводники не касаются между собой, а замыкаются через матрицу, которая и является нагревательным элементом. Нагревательная часть изолирована фторополимерным термопластом (C), который является отличной защитой от воды. Далее идет луженый экран (D), для заземления и механической защиты. Материал наружной оболочки (E) имеет несколько видов в зависимости от внешних коррозионно-химических условий эксплуатации модели нагревательного саморегулируемого кабеля. При эксплуатации в простых условиях применяют оболочку из полиолефинового (П) пластиката. В сложных эксплуатационных условиях (конденсат; пары кислот; коррозия, окалины, ультрафиолет) применяется фторополимер (Ф). Для обработки матрицы и внешней оболочки саморегулирующегося кабеля используется технология радиационного сшивания, которая позволяет добиться такого же уровня термоусадки, как и у сшитого полиэтилена.

Теплосветло

Греющий кабель, который является основным элементом любой системы кабельного обогрева, бывает резистивным и саморегулирующимся. Резистивные кабели дешевле и проще, поэтому их чаще применяют в бытовых условиях, в т.ч. они отлично подходят для организации домашней системы теплого пола и для обогрева труб небольшого диаметра(до 40 мм).

В то же время для обогрева труб диаметром свыше 40 мм, емкостей, подогрева кровли крыш и водостоков, уличных электрических щитов, примыканий гаражных ворот и т.д. зачастую лучше использовать именно саморегулирующий кабель (самрег).
Саморегулирующийся кабель имеет уникальное свойство реагировать на изменение температуры и нагреваться тогда, когда это необходимо без применения датчиков температуры и электронных регуляторов. Чем же обеспечивается это необычное свойство?

Устройство и принцип работы саморегулирующего кабеля

В основе саморегулирующегося кабеля лежит т.н. саморегулирующаяся проводящая матрица (поз. 1 на рис.) – непрерывный греющий элемент из полимера на углеродной основе, который меняет свои проводящие свойства в зависимости от температуры: с уменьшением температуры на конкретном участке там увеличивается и протекающий через матрицу ток, что приводит к увеличению выделяемой тепловой мощности.
При возрастании всё с точностью до наоборот.

Постоянное напряжение по всей длине кабеля обеспечивают два параллельных проводника из большого количества скрученных медных жил (поз. 2). Термопластичная оболочка (поз. 3) предназначена для изоляции, защиты от влаги и истирания, тогда как металлическая оплетка (поз. 4) обеспечивает экранирование, заземление и дополнительную защиту матрицы и проводников от механических воздействий.

Исходя из приведенных особенностей устройства и принципа работы, саморегулирующиеся кабели обладают рядом преимуществ перед резистивными. Остановимся на основных из них.

Экономичность и простота

При понижении внешней температуры саморегулирующий кабель сам регулирует свой тепловой выход, что позволяет экономить потребляемую электроэнергию и часто полностью отказаться от применения термостатов и датчиков температуры, подключая кабель непосредственно к электрической сети.
При том, что саморегулирующиеся кабели стоят дороже резистивных, применение самрегов часто экономически оправдано. Например, при отсутствии в желобе или водостоке льда и воды при использовании кабеля в качестве системы анти-обледенения, мощность потребления уменьшается вдвое.

Надежность, универсальность и простота монтажа

Для обычного резистивного кабеля весьма важна однородность среды по всей длине. При обогреве труб, водосливов и пр. обеспечить этот фактор, ввиду, в частности, засорения, накопления мусора и пр. невозможно, что приводит к локальным перегревам резистивного кабеля и может быть причиной выхода из строя системы обогрева. Саморегулирующийся кабель сам уменьшит температуру в той области, где теплоотвод меньше, сохранив температуру в остальных местах неизменной. Саморегулирующиеся кабели имеют значительно более высокую стойкость к перепадам напряжения и в отличии от резистивных кабелей, не сгорают при его повышении длительное время. Также такие кабели обладают более высокими прочностными характеристиками при усилии на разрыв.
Способность кабеля к саморегулированию позволяет осуществлять его перехлест – это весьма актуально, например, при обогреве трубной запорно-регулировочной аппаратуры.В отличии от резистивных кабелей, длина которых дискретна и определена линейкой (набором) кабелей фиксированной длины, которые нельзя укорачивать, саморегулирующиеся кабели могут нарезаться кусками необходимой длины. Отметим, что максимальная длина кабелей ограничена – обычно она составляет 100-150 м.

Выбор саморегулирующегося кабеля

Оптимальным выбором, по нашему мнению, являются саморегулирующиеся кабели американской компании NELSON-EASYHEAT, одной из компаний международного концерна EMERSON. Эта фирма производит подобные кабели более 40 лет и может гарантировать их надежную, долгую и эффективную работу, основываясь на опыте работы тысяч систем, работающих по всему миру. Широкая номенклатура позволяет подобрать оптимальный кабель для разнообразных применений.

Областями применения саморегулирующихся кабелей NELSON являются объекты, где необходимо поддерживать температуру жидкостей и газов в трубопроводах и емкостях в условиях низких внешних температур. К ним можно отнести системы защиты от замерзания и системы поддержания температуры в таких объектах как трубопроводы, системы противопожарной защиты, системы подачи воды и технических жидкостей, системы антиобледения.

Наиболее востребованным является саморегулирующийся кабель CLT, который поставляется в двух модификациях: CLT-JT и CLT-J.

Саморегулирующийся кабель CLT-JT предназначен для применения в различных условиях, в т.ч. в условиях повышенной влажности благодаря полиолефиновой наружной оболочке.

Кабель CLT-J с фторополимерной изоляцией, подходит для использования в условиях повышенной влажности в контакте с органическими химикалиями, растворителями и т.п., что делает его пригодным для монтажа внутри канализационных труб в целях предотвращения их замерзания.

В системах антиобледенения водостоков также широко применяется кабель NELSON LT-JT, который отличается от CLT более прочной изоляцией.

Ещё по этой теме:
Описание и стоимость саморегулирующегося кабеля CLT (NELSON-EASYHEAT)
Обогрев труб

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *