Резистивные зональные нагревательные кабели по принципу действия не отличаются от предыдущих, но коренным образом отличаются по конструктивному исполнению. Они содержат две параллельных изолированных токопроводящих жилы.

Изоляция токопроводящих жил имеет периодически расположенные «окна», смещенные друг относительно друга с заданным шагом (обычно около 1 м). Поверх этих двух жил накладывается тонкая проволочная спираль из сплава высокого сопротивления.

Максимальная длина определяется сечением токопроводящих жил и линейной мощность. Поскольку нагревательный элемент резистивных зональных кабелей выполняется из сплавов высокого сопротивления, их мощность практически не зависит от температуры, поэтому их называют также кабелями постоянной мощности.

Саморегулирующиеся кабели имеют конструкцию, частично сходную с конструкцией резистивных зональных кабелей. Они также содержат две параллельные токопроводящие жилы, но не изолированные. Токопроводящие жилы либо заключены в полимерную проводящую матрицу, либо соединяются через спиральные полимерные проводящие нити.

Эффект саморегулирования достигается за счет того, что тепловыделяющий элемент кабеля, выполненный из полимерного проводящего материала, значительно увеличивает свое сопротивление при нагреве. Величина ТКр проводящего полимера достигает 0,05-0,075, т.е в 12-18 раз больше, чем у меди.

Индуктивные нагревательные кабели в своей конструкции содержат ферромагнитные элементы, а токопроводящие изолированные жилы наложены вокруг ферромагнитных элементов в виде обмотки, индуцирующей в сердечнике переменный магнитный поток. Эффект тепловыделения достигается как за счет резистивных потерь в обмотке, так и за счет резистивных потерь в сердечнике, возникающих от наведенных токов.

Соотношение тех и других потерь определяется конструкцией кабеля. Потери в сердечнике могут составлять 80-20% общих потерь в кабеле. В первом случае потери в обмотке невелики, и она незначительно нагревается за счет собственных потерь, что позволяет получить заметно большую, по сравнению с резистивными кабелями, линейную мощность.

Области применения нагревательных кабелей

Устройства, в которых используются нагревательные кабели, могут разительно отличаться друг от друга по размерам, рабочей температуре и тепловой мощности. Поэтому диапазон областей применения нагревательных кабелей очень широк.

Антиобледенительные системы для тротуаров, открытых лестниц, пандусов. Как и в предыдущем случае кабели укладываются в толщу бетонной подосновы. Эти системы функционируют только в то время, когда на поверхность указанных объектов выпадает снег или образуется наледь.

Удельная мощность систем обогрева открытых поверхностей варьируется в диапазоне 200-350 Вт/кв.м. Суммарная мощность системы колеблется в пределах от нескольких до десятков сотен киловатт.

Антиобледенительные системы для крыш служат для предотвращения: закупоривания льдом путей стока воды, образования сосулек и для удаления снега и льда с опасных участков. Нагревательные кабели размещаются вдоль путей стока воды, в водосточных трубах, на карнизах, водометах, на ендовах и примыканиях.

Используемые в этих системах нагревательные кабели имеют, как правило, линейную мощность 25 и более Вт на метр. Суммарная мощность системы зависит от конструкции и размеров крыши у конкретного здания и колеблется от 1-2 до нескольких сотен киловатт.

Нагревательные секции монтируются поверх трубы (резервуара) и все вместе закрывается тепловой изоляцией. Линейная мощность систем обогрева трубопроводов обычно равна 10-60 Вт/м. Суммарная мощность системы зависит от длины трубопровода, Удельная мощность систем обогрева резервуаров равна 10-80 на 1 кв.м. Обогреваемой поверхности, а суммарная зависит от размера резервуара.

Системы обогрева технологического оборудования отличаются большим разнообразием по назначению, требуемым температурам, удельным мощностям и разрабатываются на основе индивидуального подхода.

Назначение системы

Температура, °С

Удельная мощность, Вт/кв.м.

Суммарная мощность, кВт

Тепловые барьеры в камерах промышленных холодильников

Источник

Нагревательным элементом саморегулирующегося кабеля является матрица из полупроводникового материала, сопротивление которого зависит от температуры окружающей среды и температуры объекта, на котором кабель установлен.

Появление греющего кабеля способного к саморегуляции линейной мощности и температуры нагрева без дополнительно контрольного оборудования позволило значительно расширить сферу применения кабельного обогрева в промышленной и бытовой сферах.

Производим греющий кабель

Основные преимущества самрега

Строение греющего кабеля

Вид готовой секции

Применение самрега

В зависимости от максимальной рабочей температуры, самрег может быть

По степени взрывозащиты самрег делится

По конструктивному исполнению кабель может быть

Тип внешней оболочки греющего кабеля зависит от сферы его применения

Кабель с полеолефиновой оболочкой

Кабель с фторполимерной оболочкой

Кабель с UV-защитой

Мощность греющего кабеля может быть различной, в зависимости от сферы применения и конструкции

Форма поставки саморегулирующегося кабеля

Греющий кабель в бухтах 180-300 м

На отрез – кабель поставляется отрезками необходимой длины, либо в бухтах 180-300м.

Готовые комплекты – уже смуфтированные секции греющего кабеля, имеющие концевую заделку и силовой провод для подключения к системе питания. Смуфтированные секции готовы к работе, требуется только установить их согласно инструкции.

Срок службы греющего кабеля

Срок службы греющего кабеля зависит от качества материала полупроводниковой матрицы, скорости её деградации, так называемого «старения матрицы». Фактически кабель работает 10-15 лет, но постепенно мощность кабеля снижается в результате потери матрицей своих проводящих свойств.

Чтобы компенсировать этот процесс, при производстве кабеля закладывается 30-40% запаса мощности. Скорость износа матрицы зависит от нескольких факторов, определяющим является количество включений системы, «холодных пусков». Идеальный режим работы системы обогрева – поддержание температуры, а именно – включение в начале сезона и постоянная работа в штатном режиме автономного управления. Подробнее

Управление системой на основе саморегулирующегося кабеля

В системах бытового электрообогрева обогрева трубопровода (водопровода, канализации) дополнительные приборы контроля не требуются, в случае подключение одной линии обогрева длиной до 20м. Системы, состоящие из нескольких линий требуют дополнительных мер безопасности в виде автоматов дифференциальной защиты. Для управления обогревом промышленных трубопроводов и резервуаров применяются шкафы управления. Подробнее

В системах обогрева кровли применяют шкафы управления различных типов от простых бытовых, объединяющих в себе контроллеры и терморегулятор, до сложных систем с многоуровневой защитой, устройствами плавного пуска и так далее. Подробнее

Особенности монтажа греющего кабеля

Монтаж саморегулирующегося греющего кабеля в системах бытового трубопровода можно осуществлять самостоятельно, используя инструкцию по установке нагревательных секций.

В случае работы с греющим кабелем на отрез, секции изготавливаются посредством муфтирования (заделки концевой и соединительной части). Для подключения отрезка кабеля к сети используют силовой провод необходимой длины.

Готовые комплекты кабеля снабжены концевой и соединительной муфтой, имеют питающий провод (2-2,5м) и евровилку для включения в сеть.

Монтаж греющего кабеля на кровле и водостоков требует специальных знаний и опыта работы с электротехнической продукцией. Особенности устройства обогрева кровли, а также правила подбора комплектующих и монтажа мы приводим в отдельном разделе. Подробнее

Расчет длины кабеля для системы обогрева

Способы расчета количества самрега для различных систем обогрева определяется типом объекта (кровля, трубопровод, водосток, резервуар), требований к системе, исходных данных (минимальной температуры), и так далее.

Количество кабеля для обогрева края кровли рассчитывается исходя из требования 250-300 Вт/м2, в зависимости от сложности участка и материала из которого изготовлена кровля. При этом линейная мощность кабеля может варьироваться от 24 до 40 Вт/м. Общая мощность регулируется шагом укладки кабеля.

Водосточные трубы, лотки и ливневки обогреваются кабелем 30Вт/м (для пластиковых труб), в 40 Вт/м для металлических. В 1 нитку обогреваются водостоки менее 150мм, более 150мм – в 2 нитки. Ливневки и водосборные лотки менее 150мм – в 2 нитки, более широкие – в 3 нитки. Подробнее о расчете системы обогрева кровли

Мощность кабеля для системы обогрева труб рассчитывается исходя из диаметра трубы, толщины теплоизоляционного материала, и минимальной температуры окружающей среды. Существует таблица для расчета мощности кабеля для обогрева трубопровода, приведенная в соответствующем разделе.

Длина греющего кабеля для бытовых труб зависит от мощности выбранного кабеля, чтобы обеспечить соответствующую параметрам мощность системы. Если, например по таблице рассчитаная мощность кабеля 36 Вт/м, то в системе можно применить 2 нитки греющего кабеля линейной мощностью 16 Вт/м. На отдельных участка трубопровода, нуждающихся в дополнительном обогреве (чаще всего это запорная арматура), кабель укладывается по правилам, указанным в соответствующем разделе. Подробнее

Для резервуаров применяется экранированный кабель 15-90 Вт/м, укладывается змейкой на поверхность резервуара, образуя витки. Обогревается часть поверхности резервуара в зависимости от теплопотерь. Подробнее

Источник

Характеристика саморегулирующегося греющего кабеля

Если у Вас есть дача или Вы живете в частном доме, то наверняка Вы сталкивались с проблемой замерзания различных провод и труб. Благо, что для устранения этой проблемы есть так называемых – греющий кабель. Его преимущество перед другими методами решения подобном проблемы в том, что его установка достаточно дешевая и очень понятна даже для тех, кто никогда не сталкивался и не решал подобного типа проблемы.

Технические особенности

Мощность саморегулирующегося греющего кабеля не только позволяет спасать от морозов трубы, провода, канализационные системы, но и избавляет от замерзания крыши, водостоки, придомовую территорию. Окна, стекла в машинах и домах тоже нередко оснащаются подогревом с целью недопущения запотевания и образования конденсата.

Многие мастера используют системы «теплый пол», которые обеспечивают подогрев пола под керамической плиткой, ламинатом, ковролином, благодаря саморегулирующемуся греющему кабелю. Характеристики такого устройства достаточно широки и зависят от материала основы и покрытия.

Основной критерий выбора «теплого» провода — мощность. Варьируется она от 5 до 150 Ватт на метр. Необходимую мощность выбирают в зависимости от того, где будет использоваться схема:

В данном видео рассмотрим саморегулирующийся греющий кабель:

Принцип действия

Внешний слой саморегулирующегося провода выполняется из современных пластических масс. Устойчивый к нагреву и коррозии полимерный материал надежно защищает устройство от воды, а экологически чистые полимеры позволяют использовать его внутри труб с питьевой водой.

Внутри кабеля — две шины, выполненные из меди, которая является отличным проводником и ценится за пластичность и прочность. В каждой шине — 16 скрученных жил, ее сечение — 1,25 мм². Шины вплавлены в матрицу, которая проводит ток и выделяет тепло.

Провод имеет защитную медную оплетку. Такое армирование делает его устойчивым к механическим повреждениям и воздействиям внешней среды.

Электрические контуры, с помощью которых выделяется тепло, наиболее эффективно работают с понижением температуры: чем ниже температура, тем больше КПД устройства.

Тепло в кабеле производится благодаря полупроводниковой матрице, которая содержит в себе мелкодисперсный графит. Напряжение питания подается на параллельные медные проводники, между которыми и расположена матрица. За счет повышения температуры она расширяется и расстояние между графитовыми зернами увеличивается. Растет сопротивление кабеля и падает его мощность. Так происходит саморегулирование. Если температура понижается, все происходит с точностью до наоборот.

Матрица саморегулирующегося кабеля сама находит холодные, непрогретые участки. Она реагирует на любые изменения, подстраивается под температуру водопровода и уменьшает свою мощность, если труба горячая. Таким образом, можно покупать мощный кабель, не опасаясь перерасхода энергии. Вероятность перегрева такого устройства практически отсутствует.

Для технических характеристик греющего кабеля применяется следующая маркировка:

Если труба находится в разных температурных условиях (к примеру, под землей и на воздухе), следует выбирать кабель, соответствующий мощности для поверхностных работ.

По температуре обогрева различают три вида провода:

Сфера применения

Различают технический и пищевой виды использования греющего кабеля. В первом случае он может быть любым, а во втором внутрь трубы с питьевой водой укладывается только специальный, защищенный от окисления и ржавчины провод.

Изоляционный материал, которым покрыт кабель, бывает нескольких видов:

Чем больше мощность кабеля, тем больше будет его диаметр сечения.

Питание на кабель подается с помощью электрического тока с напряжением сети 220 Вольт. Во всех случаях при укладке «теплого» кабеля требуется заземление его экрана. Можно использовать сразу несколько греющих кабелей для одной трубы, подключив их через тройник. Для экономии энергии рекомендуется подключать терморегулятор.

Укладка греющего кабеля

«Теплый» провод внутри трубы проталкивают благодаря специальной термоусадочной муфте. Однако при наличии вентилей или другого запорного оборудования нагревательный элемент прокладывать внутри трубы нельзя, иначе это непременно приведет к его поломке. Такую работу следует доверять лишь профессиональным электрикам.

Снаружи все проще — нужно всего лишь обмотать трубу. Есть два основных способа — линейный и круговой. Линейный способ предполагает прокладку провода параллельно трубе и максимально плотно к ней. Круговой метод крепления подразумевает обмотку равномерными витками с определенным шагом (5-6 см). Иногда обмотку производят спиральным способом (например, на крыше).

Для открытых труб, которые подвергаются постоянному солнечному воздействию, рекомендуется использовать специальные черные провода, устойчивые к ультрафиолету.

Кабель надежно закрепляют алюминиевым скотчем, монтажной лентой или стяжками. Если нужно, дополнительно прокладывают теплоизоляцию. Укладка проводится без сильного натяжения. Пластиковый скотч строго запрещен при подобных работах, поскольку неустойчив к высоким температурам.

Для водостоков и крыш устройство нагревательной системы монтируют вдоль периметра кровли, в желобах и трубах водостока, закрепляют с помощью зажимов, подвешивают на тросы. Если крыша имеет сложное устройство с большим количеством желобов, выбирается древовидная схема прокладки. Разветвленные отрезки могут соединяться в 3-4 узла.

По завершении всех монтажных работ в помещении устанавливают шкаф управления, к которому подключают электрическую систему. Если все сделано правильно, она будет работать.

Одной из гарантий работы системы является приобретение качественного материала. Поэтому перед покупкой не следует забывать об изучении технических характеристик саморегулирующего греющего кабеля, а также о проверке наличия необходимых сертификатов.

Источник

Пусковой ток греющего кабеля

От чего зависит стартовый ток

От чего зависит величина стартового тока

Мощности греющего кабеля. Чем больше удельная мощность кабеля (Вт/м), тем больше СТ.

Особенности конструкции нагревательного кабеля. Резистивный греющий кабель из-за особенности конструкции имеет небольшой СТ, который на несколько процентов превышает рабочее значение тока.

В «холодном» состоянии кабель имеет небольшое сопротивление, которое к тому же зависит от температуры окружающей среды. При подаче питания на кабель, он начинает разогреваться, его сопротивление начинает расти, ток в цепи питания уменьшается. Коэффициент стартового тока зависит от компонентного состава и применяемых технологий при производстве матрицы кабеля.

У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение СТ. Аналогично производители саморегулирующегося кабеля не нормируют его удельное сопротивление Ом/м.

График зависимости СТ кабеля Samreg-40-2CR* от температуры окружающей среды

*график построен на основе испытаний

Пиковая нагрузка приходится на первые 3-30 секунд после включения, в этот момент СТ может превышать номинальное значение в 2-5 раз. Примерно через 5-10 минут происходит полная стабилизация и выход греющего кабеля на номинальную мощность.

Расчет пускового тока греющего кабеля

Грубо рассчитать максимальный пусковой ток нагревательной секции можно исходя из общей длины греющего кабеля в системе и его удельной мощности.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg и Alphatrace. Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению СТ осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

Способы уменьшения стартового тока

Большая величина СТ является нежелательной для питающей сети, так как приходится использовать автоматы с большим номинальным током. Кроме того, подбирается силовой кабель увеличенного сечения.

Существует несколько способов снижения СТ системы:

Последовательное подключение

Iпуск.n – СТ секции, которая включается в сеть последней.

Чем больше секций включается по такой схеме (т.е. чем больше ступеней включения), тем больше пусковой ток будет стремиться к номинальному току для данной системы. Так, если по такой схеме включить хотя бы 3 группы (одна группа включается напрямую, 2 другие через реле времени через 5 и 10 минут соответственно) при условии равномерного распределения мощностей по группам, то пусковой ток можно снизить почти на 50%.

Пример принципиальной схемы шкафа управления с реле времени

Видео применения реле времени для последовательного включения линий обогрева

Устройство плавного пуска

Устройство в течение всего времени холодного запуска системы (порядка 10-12 минут) поддерживает значение тока на уровне не выше номинального. В этом случае можно использовать силовые и дифавтоматы, рассчитанные на номинальный ток секции. Кроме того, не придется применять питающий кабель с увеличенным сечением. Принцип работы устройства подробно описан в паспорте.

Согласно максимальной стартовой мощности подбирается также силовой кабель подходящего сечения.

Подбор сечения силового кабеля для системы обогрева

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с медными жилами

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с алюминиевыми жилами

Неправильный расчет СТ приводит к выходу из строя системы защиты и управления, что может стать причиной аварийных ситуаций на обогреваемом объекте.

Проблемы из-за неправильного расчета пускового тока

Наиболее частые проблемы, возникающие по причине неправильного расчета пускового тока и в соответствии с этим неправильного выбора оборудования:

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств при включении системы обогрева из «холодного» состояния. Фактически автоматы защиты нагревательных секций выключатся в первые 10-100 секунд после подачи на них питания. Автомат отключается по перегрузке, срабатывает его тепловой расцепитель. Автомат может работать некоторое время в режиме перегрузки, но ввиду затяжного характера процесса снижения СТ, его запаса не хватает. Для устранения этой проблемы приходится выбирать автомат на большее значение номинального тока.

Данная проблема может быть не выявлена на этапе тестирования или запуска системы, так как максимальный пусковой ток увеличивается при понижении температуры окружающей среды. Если систему тестировали до наступления минимальных температур ошибка возникнет только при включении системы в холодное время года (например, в мороз).

Перегрев силового кабеля

Перегрев силового кабеля возникает по причине неправильного подбора его сечения. Из-за большой длительности пускового процесса греющего кабеля высокое значение СТ нагревает жилы силового кабеля. При этом кабель может расплавиться, возникнуть короткое замыкание и даже пожар на объекте обогрева.

При расчетах системы обогрева необходимо помнить, что в первую очередь максимальный стартовый ток зависит от длины секции кабеля.

Превышение допустимой длины приводит не только к увеличению СТ, но и к преждевременному износу системы.

Источник