Сопротивление саморегулирующего греющего кабеля – саморегулируемый греющий кабель | Советы электрика

Учитывая важность работы систем электрообогрева промышленных объектов в общей инфраструктуре предприятия, вопрос понимания основных технических особенностей применения и эксплуатации саморегулирующихся греющих кабелей позволит ответственным специалистам эксплуатации и проектных организаций:

• Получить в результате проектирования и строительства технически обоснованную, безопасную и бесперебойно работающую систему электрообогрева.
• Снизить затраты на покупку кабельной и вспомогательной продукции.
• Снизить затраты на последующую эксплуатацию системы.
• Снизить затраты на электроэнергию в рамках программы энергосбережения объекта.

Особенности конструкции и технические характеристики саморегулирующихся греющих кабелей.

Важнейшим шагом в развитии систем электрообогрева стало изобретение и начало производства нагревательных кабелей на основе эффекта саморегуляции. Это изобретение было сделано в ходе изучения свойств проводящих угленаполненных пластмасс. Выделяемые мощности таких кабелей существенно ниже, чем у резистивных лент, но благодаря появлению эффективных теплоизоляционных материалов, данной мощности достаточно для решения широкого спектра вопросов обогрева технологических объектов. 

На данной диаграмме схематически показана область применений  саморегулирующихся кабелей в зависимости от температуры объекта нагрева и длины кабельной линии.

В связи с тем, что основные преимущества и недостатки саморегулирующихся греющих кабелей вытекают из их конструктивных особенностей, рассмотрим данный вопрос более подробно.

По схеме тепловыделения данные кабели относятся к следующему типу – саморегулирующиеся кабели (ленты) с тепловыделением в проводящей полимерной матрице или проводящих пластмассовых элементах.

Саморегулирующиеся кабели имеют, как правило, овальную форму и следующую типовую конструкцию: две параллельные токопроводящие жилы, покрытые слоем полупроводящего, наполненного углеродом полимера, так называемой матрицей. Поверх матрицы укладываются слои электрической изоляции, экранирующая оплетка и защитная оболочка.

Полупроводящую матрицу можно условно представить в виде очень большого числа сопротивлений, подключенных параллельно токопроводящим жилам. При подаче напряжения на токопроводящие жилы в полупроводящей матрице возникает ток, вызывающий выделение тепла. За счет выделения тепла материал матрицы расширяется и контактные связи между отдельными частицами углерода нарушаются. Сопротивление матрицы растет и ток уменьшается. Через некоторое время ток и температура стабилизируются. Сопротивление матрицы, приведенное к одному метру кабеля, обычно составляет несколько сот Ом.   

Благодаря данным свойствам саморегулирующиеся нагревательные кабели обладают следующими уникальными свойствам

www.el-cab.ru

Что такое саморегулирующий греющий кабель и как подобрать его для своих нужд

Кабель в разрезе

В классическом понятии кабель – устройство для транспортировки электричества или электрического сигнала из точки «А» в точку «В», однако с греющими кабелями все немного не так. Их основная задача – излучать тепло на всей своей протяженности или на определенных участках. В данный момент на рынке есть три вида греющих кабелей резистивный, зональный и саморегулирующий греющий кабели. Из этих вариантов последний – самый дорогой, но зачастую самый перспективный в плане использования практически во всех сферах.

Принцип работы

Отличие саморегулирующего кабеля от резистивного и зонального заключается в конструкции и принципе работы. Если кратко, то резистивный кабель – это длинный кипятильник, без возможности его укоротить. В этом случае проводники тока являются нагревательными элементами.

Резистивный кабель.

Зональный греющий кабель  можно обрезать, т.к. ток в нем поставляется по  параллельным жилам, между которыми намотан греющий элемент из проволоки с высоким сопротивлением. Через определенные участки эта проволока касается  одной из токопроводящих жил и обеспечивает нагрев участка «зоны»

Устройство зонального греющего кабеля
[sc:img]

Саморегулирующий греющий кабель представляет собой более «умную» конструкцию. Внутри оплеток и экранов (в зависимости от модификации) находится основной элемент кабеля – две медные токопроводящие жилы, между которыми располагается греющая матрица. Выглядит она как обычный плотный полиэтилен, однако обладает качествами, которые выводят обогрев кабелем на принципиально новый уровень. Эта матрица – полупроводник, и она меняет свои свойства при изменении температуры.

Саморегулирующий кабель. Что внутри

Пример с теплыми полами

Допустим, вы делаете с помощью такого кабеля теплые полы. Но в разных комнатах, обычно, разная исходная температура пола, например в ванной она одна, а в прихожей – другая. Более того, в одной и той же комнате исходная температура пола может значительно различаться и если вы будете использовать резистивный или зональный кабель, то достичь баланса комфортного пола можно, но только разбивая комнаты на «холодные» и «теплые» зоны. Для этого нужно будет устанавливать дополнительные терморегуляторы и тепловые датчики… Не очень приятная перспектива, особенно с учетом тех недостатков, о которых мы напишем чуть ниже.

Обустройство теплого пола с помощью кабеля
[sc:img]

Саморегулирующий кабель позволяет исключить из схемы терморегулятор вообще. Он сам регулирует, где нужно греть сильнее, а где слабее за счет своей матрицы. Допустим, вы вошли домой с мороза и оставили свои заснеженные ботинки на полу с саморегулирующим кабелем. Так вот, участок с ботинками будет нагреваться сильнее всех остальных участков ровно до тех пор, пока не нагреет ваши ботинки до заданной температуры.

Это значительно экономит электроэнергию за счет того, что греется только тот участок, который нуждается в обогреве.

Пример с водопроводом

Использование греющего кабеля для обогрева водопровода

Чтобы в сильный мороз не замерзла вода в водопроводе, вы обмотали водопроводный вентиль греющим кабелем. Любой вентиль (водосчетчик, фильтр грубой очистки и т.д.) имеет сложную геометрическую форму, которая не позволяет кабелю касаться непосредственно металла. Если вы будете использовать именно саморегулирующий греющий кабель, то основной расход электричества будет идти на нагрев именно тех участков, которые касаются металла, т.к. там теплоотдача будет наиболее выражена. КПД кабеля при этом возрастает в несколько раз по сравнению с другими системами кабельного обогрева

Пример с обогревом кровли

При обогреве кровли от обледенения вы практически никогда не сможете угадать, в каком участке будет наиболее опасный для возникновения сосулек участок. Используя этот кабель с полупроводниковой матрицей, вы можете быть уверены, что будет согрет именно тот участок, на котором было больше всего льда/воды.

Обогрев крыши саморегулирующимся кабелем
[sc:img]

Полезный совет: если вы собираетесь использовать кабель для обогрева кровли, стоит выбрать тип, устойчивый к ультрафиолетовому излучению и нормально переносил высокую температуру, т.к. температура кровли летом поднимается до 50-60 градусов. Например, Raychem ETL-10 выдерживает температуру 65 градусов.

Преимущества

Кроме главных перечисленных, есть еще несколько «фишек», которые дополняют картину

• Кабель можно отрезать любой длины, начиная с 20 см. Это никак не повлияет на его свойства. Не будет непрогретых участков, как и участков с повышенной температурой
• При монтаже можно перекрещивать. Особенно актуально при согревании водопроводных узлов. Кабель в месте скрещивания не перегревается и не выходит из строя
• Остается работоспособным при обрыве. Если по каким-то причинам оборвется токоведущая жила внутри кабеля, то до этого места он все-равно будет греть
• В случае обогрева труб саморегулирующим кабелем, есть модификации для размещения внутри трубы, что значительно повышает КПД
• Не требует теплодатчика и терморегулятора. Подключается напрямую в розетку или к выключателю
• Простота подключения, есть специальные наборы для подключения к электричеству, внутрь трубы, заделки конца кабеля.

Недостатки

Ну куда ж без них? Основной – это конечно же цена. В зависимости от модификации она бывает в 2-3 раза дороже аналогичной мощности/длины для резистивных и зональных греющих кабелей.

Второй значительный недостаток – саморегулирующим кабелем нельзя быстро обогреть/оттаять тот или иной участок. Он просто не нагреется выше номинальной температуры. Этот кабель предназначен скорее для того, чтобы быть включенным постоянно, благо, низкое энергопотребление позволяет пережить это безболезненно для вашего кошелька

Третий недостаток, а скорее особенность этого отопительного элемента – повышенная стартовая нагрузка. Допустим на вашем кабеле маркировка 50Вт м.п. (50 Ватт на один погонный метр) – это означает, что при включении кабеля в сеть нагрузка будет составлять 80-100 Ватт на метр до тех пор, пока кабель первый раз не прогреется (1-5 минут) – эту особенность стоит учитывать при прокладке проводки соответствующего сечения.

Подключение

Некоторые модели саморегулирующих греющих кабелей имеют дополнительные оплетки и защитные экраны. Мы рассмотрим подключение кабеля с двумя изоляционными оплетками.

1. Надрезаем и снимаем первую изоляцию на длину 40 мм;
2. Под ней находится медная оплетка (земля) – скручиваем ее в жгут;
3. Под оплеткой находится внутренняя изоляция – её нужно зачистить до внутренней матрицы (она черного цвета) на длину 30 мм;
4. После этого аккуратно срезается сама матрица, оголяя токоведущие провода, на ту же длину 30мм ;
5. На провода (токоведущие и землю) надеваются термоусадочные трубки, длиной 25 мм, усаживаются феном, но чаще всего зажигалкой J;
6. Токоведущие провода после этого можно объединить еще одной термоусадочной трубкой и усадить их вместе;
7. Кабель готов к подключению.

Порядок разделки кабеля

Как видно, никакого принципиального отличия в подключении данного кабеля от обычного силового с заземлением нет. Различия есть в заделке оконцовки такого кабеля. Т.к. греющий кабель – окончательный элемент и ни к чему не подключается – его конец должен быть соответствующим образом заделан. Производители саморегулирующих греющих кабелей продают специальные комплекты для их разделки и оконцовки. Работа же сводится к следующему:

1. Зачищается первый слой изоляции на длину 20мм;
2. На медную оплетку надевается термоусадочная трубка по длине на 10 мм больше ;
3. После усадки, пока трубка не остыла, свободный конец зажимается плоскогубцами;
4. Все это после остывания намазывается слоем силиконового герметика
5. На всю эту конструкцию надевается еще одна термоусадочная трубка большего диаметра, чтобы перекрывать внутреннюю трубку на 20 мм в обе стороны
6. Усаживается феном до тех пор, пока на конце не появится выдавленный силикон.
7. Трубка загибается и зажимается плоскогубцами пока не остыла

Порядок работ по оконцовке кабеля

После таких манипуляций кабель смело может отправляться в самые опасные и мокрые места. Влага ему теперь не страшна.

electricadom.com

принцип работы, виды, конструкция, монтаж

При необходимости справиться с особо низкими температурами в каких-либо конструктивных элементах построек, системах коммуникаций, предметах бытового благоустройства используется  нагревательный кабель. Данное устройство обеспечивает дополнительный подогрев по всей длине или области прокладки трассы. При этом важно учитывать принцип работы нагревательного элемента и в каких ситуациях его целесообразно применять.

Назначение и принцип работы

Назначение нагревательных кабелей позволяет охватывать как разнообразные сферы промышленной деятельности, так и решать различные бытовые задачи. Наиболее часто нагревательный кабель используется для:

• Обогрева помещений или сооружений с малой кубатурой, включая декоративные комнаты, террариумы, шахты и колодцы;
• Нагревания всего или только участка трубопровода, водопровода, канализации и других объектов, расположенного на открытом воздухе или в не отапливаемом помещении;
• Разогрева замороженных объектов при выполнении на них каких-либо технологических операций;
• Защиты от замерзания воды или для предотвращения скопления влаги;
• Предотвращения образования льда или отложения снега;
• Поддержания температуры какого-либо объекта в заданных пределах.

Принцип работы нагревательного кабеля описывается законом Джоуля-Ленца, который гласит, что при протекании электрического тока по любому резистивному элементу, из него будет выделяться тепловая энергия. Данный процесс обуславливается наличием электрического сопротивления у токопроводящего материала, которое возникает из-за взаимодействия заряженных частиц. Эти частицы создают препятствие направленному движению тока, и при их столкновении происходит выделение тепла.

Основываясь на вышеизложенном, можно сказать, что величина тепловой мощности прямопропорциональна сопротивлению нагревательного кабеля и может выражаться формулой:

Q = I² * R * t

Где:

• Q – величина выделяемой тепловой энергии;
• I – величина тока, протекающего по нагревательному кабелю;
• R – омическое сопротивление элемента;
• t – время подключения кабеля к электрической сети.

На практике сопротивление конкретного греющего кабеля будет зависеть от материала токоведущих жил, их длины и способа подключения. Все эти параметры обуславливаются конструктивными особенностями различных видов нагревательной кабельной продукции.

Виды

Используемые для подогрева токоведущие элементы подразделяются на резистивные (линейные и зональные), саморегулирующие и индуктивные. Все виды нагревательных кабелей отличаются принципом работы и конструкцией. Рассмотрим более детально особенности каждого из них.

Резистивные линейные.

Линейный нагревательный кабель представляет собой конструкцию из обычного провода, концы которого подключаются к источнику электропитания. Таким образом, линейную модель принципиально можно представить в виде последовательно включенного сопротивления резистивного типа, характеризующегося постоянной мощностью нагрева. По количеству жил он подразделяет на одножильный и двухжильный нагревательный кабель.

Одножильный линейный.

Посмотрите на рисунок, одножильные марки состоят из нагревательной жилы с высоким удельным сопротивлением, как правило, стали или ее сплавов. Также сюда входит один или несколько слоев термоустойчивой изоляции, которая не деформируется при нагревании. Такой вид нагревательного проводника может оснащаться экраном для удаления помех, создаваемых ним самим и устройства защиты от замыкания на землю.

Его основным преимуществом является простота и неприхотливость в эксплуатации, также он может контактировать с проводящими конструкциями и подвергаться нахлесту. А к недостаткам можно отнести необходимость использования заводской секции установленной длины (отрезать нужный вам кусок нельзя), необходимость подключать концы секции в одной точке к “+” и “–” или к нулю и фазе.

Двухжильный линейный

Конструктивно двухжильные марки имеют два вывода, подключаемые к источнику электроэнергии. В его состав входят те же элементы, что и в одножильный с одним отличием – в нем находятся две параллельно расположенные жилы вместо одной. Что предоставляет дополнительное преимущество – двухжильный нагревательный кабель, в отличии от одножильного, не нужно возвращать вторым концом секции к месту подключения, что предоставляет определенное удобство при обогреве трубопроводов и других протяженных конструкций.

Резистивные зональные

Зональные кабели представляют собой разновидность резистивного, с тем отличием, что имеет более сложную и функциональную структуру. В сравнении с линейным конструктивно он имеет следующую особенность:

Как видите на рисунке, зональный кабель так же, как и линейный включает в себя две токоведущие медные жилы, внутреннюю изоляцию для каждой жилы, нагревательную проволоку из материала с высоким удельным сопротивлением, внешнюю изоляцию.

Его конструкция отличается наличием окошек во внутренней изоляции, в которых к токоведущему проводнику подсоединяется нагревательная проволока. Сами окошки расположены на расстоянии 1 – 2м друг от друга. Таким образом, между окошками нагревательный элемент подключается параллельно и воспринимает на себя напряжение сети. То есть на каждый из участков проволоки приходиться по 220 В или та величина, которая подается на греющий кабель.

За счет такого конструктивного решения постоянным сопротивлением должна обладать не вся протяженность, а только проволока, расположенная на участке в 1 – 2 м, получившая название зоны (от чего и берет название данный тип кабеля). Благодаря такой конструкции длина секции может подбираться произвольно в зависимости от ваших  личных пожеланий.

Саморегулирующиеся кабели

Саморегулирующийся кабель отличается от предыдущих вариантов и конструктивным исполнением, и принципом работы.

Посмотрите на рисунок, здесь показана конструкция саморегулирующегося кабеля, включающая в себя:

• Внешнюю оболочку, защищающую внутренние элементы от воздействия окружающей среды.
• Токоведущие жилы, на которые подается напряжение от внешнего источника.
• Экранирующая оплетка, защищающая окружающие коммуникации от электромагнитного излучения самого кабеля.
• Слой внутренней изоляции для электрического разделения токоведущих элементов от металлической оплетки для экранированных кабелей или от внешних конструкций при отсутствии экрана.
• Полупроводниковая матрица, представляющая собой непосредственно сам греющий элемент.

Именно эта часть саморегулирующего кабеля  является своеобразным датчиком температуры. Чем больше нагрета окружающая среда, тем меньше проводимость нагревательных элементов, величина протекающего через них тока снижается, равно как и величина выделяемого тепла. В этом и выражается функция саморегуляции уровня температуры.

Основным преимуществом такого нагревательного кабеля является его полная автономность – количество получаемой тепловой энергии самостоятельно подстраивается под температуру среды, в которой он находится. За счет чего разные участки нагревательного кабеля будут иметь нелинейную мощность, выдавая нужную вам температуру в конкретной ситуации. Еще одним преимуществом такого типа нагревательного устройства является его произвольная длина. Но к недостаткам стоит отнести то, что продается он стандартными бухтами и не имеет соединительных элементов в комплектации.

Индуктивные нагревательные кабели

Принцип действия такого типа нагревательного кабеля заключается в наведении ЭДС внутри ферромагнитной среды. Конструктивно он состоит из токоведущей жилы, которая наматывается на ферромагнитный сердечник на подобии катушки. При протекании тока по токоведущей жиле в сердечнике будет наводится эдс. Нагревание происходит за счет электрических потерь от тока в проводнике и от потерь в стали по принципу скин-эффекта.

Главным отличием от других типов нагревательных кабелей является соотношение выделяемой тепловой энергии. Здесь потери в меди составляют всего 20%, в то время как в ферромагнитном материале будут теряться остальные 80%. В зависимости от конкретной марки соотношение потерь может отличаться. За счет чего линейная мощность индуктивного кабеля может быть гораздо ниже при обеспечении той же температуры нагрева.

Особенности монтажа

При прокладке нагревательного кабеля важно соблюдать ряд правил, а именно:

• Температура окружающей среды на этапе монтажа системы обогрева должна быть не ниже +15ºС.
• Фиксацию на поверхности следует производить таким способом, чтобы не повредить конструктивные элементы нагревательных участков (заводскими фиксаторами, специальным скотчем, герметиком, мягкими накладками, хомутами и т.д.).
• При формировании трассы или сетки необходимо обеспечивать достаточную площадь обогрева для конкретного объекта в зависимости от его параметров.
• При поворотах нужно следить, чтобы радиус изгиба не  превышал шести его диаметров.
• После завершения укладки обязательно проверяйте целостность изоляции и жил путем прозвонки и измерения уровня сопротивления.

Теперь рассмотрим несколько практических советов касательно особенностей прокладки в частных ситуациях. Если нагревательный кабель используется для обогрева кровли или других объектов, где он устанавливается под прямыми солнечными лучами, лучше использовать экранированные марки. Так как у моделей с оплеткой используется куда более устойчивая оболочка, чем у кабелей общего назначения.

При обогреве водостоков, необходимо выбирать место расположения в наиболее холодной точке или с наименее прогреваемой стороны. В горизонтальных желобах нагревающий кабель необходимо устанавливать в нижней части желоба, чтобы теплые массы поднимались вверх и плавили лед выше. В вертикальных трубах водосточной системы со стороны стены здания, как показано на рисунке, так как она прогревается хуже всего:

Так как нагревательный кабель может располагаться в воде, им можно напрямую прогревать водопроводные трубы или системы отопления. Устанавливают его внутри трубы, как показано на рисунке:

Следует отметить, что монтировать  нагревательный проводник внутри канализационных и сточных труб запрещено, так как за него будет цепляться различный мусор. Из-за чего возникнут пробки, ухудшающие проходимость и приводящие к полному перекрытию. Поэтому полимерные и металлические трубы канализации прогреваются посредством установки нагревательных элементов с внешней стороны. Но стоит отметить, что нагревательный провод должен изолироваться от слоя теплоизоляции посредством специальной алюминиевой ленты.

Области применения

Нагревательный кабель применяется для обогрева таких конструктивных элементов:

• теплых полов – как в бытовых (ванных и кухнях), так и в производственных помещениях;
• крыш зданий, где возникает угроза образования сосулек или скопления снежных масс над тротуарами или пешеходной зоной;
• различных трубопроводов в системах водоснабжения, канализации, отопления и т.д.;
• емкостей и резервуаров для хранения жидких веществ;
• систем водоотведения и дренажа;
• подогрева ступенек зданий, тротуаров и технологических проходов;
• нагревательных матов, ковриков и дорожек;
• аквариумов и террариумов для домашних питомцев.

В промышленной сфере нагревающий кабель может иметь и более специфическое применение, примеры некоторых из них и необходимые параметры для их эффективной работы приведены в таблице ниже:

Таблица: область применения нагревающего кабеля

www.asutpp.ru

Как правильно проверить нагревательный кабель после его укладки при сдаче объекта.

   Пример ремонта двухжильного нагревательного мата VERIA (Дания), установленного на кухне, где после проведения диагностики было выявлено низкое значение сопротивления изоляции.

Мегомметр переключен на 1000 В и сопротивление изоляции мата по всем показателям как будто в норме. Нагревательные жилы целые и их сопротивление соответствует паспортным значениям.

Мегомметр переключен на 2500 В и сопротивление изоляции падает на 0. Нужен поиск места повреждения и необходимость ремонта нагревательного мата.

Проведен поиск места неисправности и открылась следующая картина состояния нагревательного мата. Как долго он смог бы проработать?

Сопротивление изоляции остальной части мата отличное, можно устанавливать клеевые термоусадочные муфты и укладывать напольное покрытие.

Было бы намного неприятнее для заказчика, если пришлось ремонтировать теплый пол со временем эксплуатации, сбивая заказную плитку по 120 Евро и часть мозаики по 500$.

Небольшое видео о диагностике нагревательного мата DEVI с измерением сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В.

Видео о диагностике мегомметром нагревательных матов VERIA после демонтажа стяжки над ними.

Видео об определении нарушений изоляции нагревательного кабеля при диагностике мегомметром с рабочим напряжением 2500 В.

Определение места повреждения нагревательного кабеля после демонтажа подоконника на балконе.

Видео о ремонте нагревательного мата на лоджии. Поиск и устранение разных типов повреждений с установкой муфт.

Видео о переделке теплого пола с укладкой нового нагревательного мата.

Видео о ремонте нагревательного мата с установкой соединительных муфт.

Видео о ремонте нагревательного мата DEVI.

Диагностика и ремонт нагревательного мата.

Диагностика и ремонт нагревательного кабеля.

К чему приводит не проверка нагревательного мата после монтажа теплого пола.

Диагностика мегомметром нагревательного кабеля. Мегомметр на 1000В или всё таки на 2500В?

service-devi.blogspot.com