Простейшие электрические расчеты нагревательных элементов, применяемых в электробытовых приборах

Электронагреватели широко используются в бытовых электропри­борах: чайниках, утюгах, каминах, плитках, паяльниках и т. д.

Тепловое действие тока. При прохождении электрического тока че­рез неподвижные металлические проводники единственным результатом работы тока является нагревание этих проводников, и, следовательно, по закону сохранения энергии вся работа, совершенная током, превра­щается в тепло.

Определим общее количество теплоты, которое должен выделить на­гревательный элемент электрочайника, с учетом потерь на нагрев кера­мики, корпуса чайника и внешней среды:

Мощность электрического тока. Зная работу, совершаемую током за некоторый промежуток времени, можно рассчитать и мощность то­ка, под которой, так же как и в механике, понимают работу, совершае­мую за единицу времени. Из формулы, определяющей работу постоян­ного тока A = UIt, следует, что мощность его (Р) равна:

Нередко говорят о мощности электрического тока, потребляемой от сети, желая этим выразить мысль, что при помощи электрического тока (за счет тока) нагреваются утюги, электроплитки и т. д.

В соответствии с этим на приборах нередко обозначается их мощ­ность, т. е. мощность тока, необходимая для нормального действия этих приборов. Так, например, для нормальной работы электроплитки на 220 В мощностью 500 Вт требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 В (2,3-220^500).

На практике применяют более крупные единицы мощности: 1 гВт (гектоватт) = 100 Вт и 1 кВт (киловатт) = 1000 Вт.

Таким образом, 1 Вт есть мощность, выделяемая током 1 А в про­воднике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В.

Единица работы, совершаемой электрическим током в течение 1 с при помощи 1 Вт, называется ватт-секундой, или иначе джоулем. При­меняют и более крупные единицы работы: 1 гектоватт-час (гВт-ч) или 1 киловатт-час (кВт-ч), который равен работе, совершаемой элек­трическим током в течение 1 ч при мощности 1 кВт.

Длину и диаметр проволоки нагревательного элемента рассчиты­вают исходя из величины напряжения сети и заданной мощности наг­ревательного элемента. Сила тока при данном напряжении и мощности определяется по формуле омическое сопротивление проводника всегда вычисляется по формуле Зная величину тока, можно найти диаметр и сечение проволоки. Основные данные для расчета нагревательных элементов Диаметр нихромовой прово­локи при температуре 700° С, мм Площадь поперечного сече­ния проволоки, мм²

Пример. Определить длину проволоки из нихрома для нагрева­тельного элемента плитки мощностью Р = 600 Вт при напряжении сети U = 220 В.

По этим данным находим диаметр и сечение проволоки: d=0,45 мм, 5=0,159 мм². Тогда длина проволоки будет равна;

Точно так же можно рассчитать нагревательные элементы и для других электронагревательных приборов.

Примечание. При эксплуатации электрорадиотехнической аппара­туры необходимо знать сечение монтажных проводов - в зависимости от величины проходящего по ним тока. В таблице приведены макси­мально допустимые токи нагрузки для медных проводов различного се­чения.

Допустимые токи нагрузки медных проводов (монтажных)