В зимнее время года кровля, карнизы, водопроводные, канализационные и водосточные трубы, да и многие другие коммуникационные элементы, склонны замерзать. Проблема заключается в том, что когда температура воздуха опускается ниже нуля, вода снаружи и внутри многих труб быстро замерзает. Образующийся лед мешает функционированию коммуникаций, а лед на крышах и карнизах — отдельная, всем известная и весьма острая проблема. Все эти проблемы помогает решить саморегулирующийся греющий кабель.

Саморегулирующийся греющий кабель, как следует из его названия, способен автоматически подстраивать степень оказываемого им подогрева. Причем разные участки кабеля, будучи установлены на различных элементах, находящихся при различной температуре, будут иметь именно ту температуру, какая необходима для поддержания правильной температуры подогреваемой поверхности. Чем ниже температура объекта подогрева — тем сильнее разогреется соответствующий участок кабеля. Чем выше температура подогреваемого объекта — тем слабее греть его будет кабель.

В конструкции саморегулирующегося подогревающего кабеля имеются две проводящие жилы из меди крупного сечения, они расположены вдоль кабеля по его краям, через них на греющие элементы кабеля подается питание. Между жилами по всей длине кабеля находятся поперечные проводники (собственно греющие элементы), присоединенные к жилам. Получается, что все поперечные проводники соединены друг с другом параллельно и параллельно получают питание. Данная матрица элементов служит саморегулирующимся нагревателем кабеля.

Вся конструкция параллельных нагревателей, с питающими их медными проводами по бокам, обернута слоем термозащитного материала. Сверху размещен экран по типу оплетки, он при монтаже заземляется и предохраняет кабель от электромагнитных воздействий извне. Наружное покрытие кабеля — механически изолирующая защита.

Функционирование греющего саморегулирующегося кабеля базируется на элементарном свойстве всех обычных проводников. При прохождении тока через любой проводник, он разогревается, так как выделяется джоулево тепло. При этом сопротивление проводника возрастает, следовательно при неизменном питающем напряжении ток уменьшается, соответственно уменьшается и потребляемая проводником мощность.

Тот участок греющего кабеля, который закреплен на более разогретом месте, обладает большим сопротивлением, и через его элементы течет меньший ток, кабель нагревается меньше, и место где он установлен подогревается меньше. А в тех местах где температура ниже — в более холодных местах — участок кабеля отличается меньшим сопротивлением (большей проводимостью), ток через этот участок течет больший, кабель разогревается сильнее, и греет это место более интенсивно.

В результате, уложив кабель например на карнизе или трубе, и включив его, сначала получаем полную мощность разогрева, а по мере прогрева — потребляемая кабелем мощность постепенно снижается.

Здесь нет автоматики, которая бы управляла температурой кабеля. Кабель попросту изменяет свое сопротивление — так и регулируется мощность. Он работает постоянно, нет моментов полного отключения и включения. Допустим, греющим кабелем зимой оснастили часть примыкающей к дому канализационной трубы с тем чтобы поддерживать ее температуру на уровне примерно +3 °C дабы не допустить промерзания. Кабель будет работать непрерывно, регулируя интенсивность тока, он не будет отключаться по достижении указанной температуры.

Мощность на метр длины греющего кабеля может составлять всего 5-10 Вт, тогда как самые мощные модели достигают 150 Вт мощности на метр. Это не очень большая мощность, позволяющая держать кабель включенным постоянно на протяжении всего морозного периода. При этом важно помнить, что ресурс греющего материала ограничен, и лучше сразу установить термостат, чтобы кабель не был включен, когда в этом нет необходимости, то есть когда температура воздуха стала выше нуля.

Источник

Принцип работы греющего кабеля с саморегуляцией температуры

Многим известен саморегулирующийся греющий кабель для обогрева коммуникаций: труб водоснабжения и канализации, водостоков и элементов кровли, террас.

Но далеко не всем известен его принцип работы и значения потребляемой мощности такого кабеля при разных температурах.

Вначале о принципе работы. Данный кабель представляет из себя две медные жили (два контакта), но по ним не течет ток. Это не активная нагрузка. Они просто находятся под напряжением. Между этими контактами находится полупроводниковый полимер. В его составе находится графит. Вот по этому полимеру меду жилами и течет ток, этот полимер и греется. Все это находится в изоляции и металлической оплетке, которая может служить и заземлением.

В зависимости от температуры, этот полимер на разных своих участках имеет разное сопротивление. Т.е. кабель может греться по-разному на этих разных участках. И, нагреваясь, начинает потреблять меньше электроэнергии, т.к. вырастает его сопротивление.

Коротко об устройстве и потреблении саморегулирующегося греющего кабеля.

В нагретом состоянии кабель все-равно потребляет (примерно от трети до половины от своей номинальной мощности). Учитывайте это.

Стоимость греющего кабеля при покупке метрами и готовыми комплектами.

Фотографии комплектов. Есть греющие кабели, которые можно прокладывать внутри труб. Для этих целей их продают с фланцем. Например, для прокладки внутри канализационных труб (частая проблема). Либо внутри водопроводных труб – такие имеют покрытия их пищевого полиэтилена.

Кабель фиксируют на пластиковые стяжки либо на скотч с металлизированным покрытием

Для меня не понятно, зачем некоторые обматывают трубу этим греющим кабелем, тем самым увеличивая расход кабеля н погонный метр трубы? Если труба в теплоизоляционной скорлупе, то это увеличит площадь подогреваемой поверхности трубы. Но. Если проложить кабель снизу трубы то теплый воздух и теплопередача по материалу трубы будут подогревать весь ее объем. Не вижу смысла греть канализационную трубу до 50 градусов (с учетом теплопотерь). Это приведет к повышенному уровню размножения бактерий и запаху.

В идеале все нужно считать. Для этого нужно знать значения температур и нагрузок в разных условиях. Опытные значения для греющего кабеля с мощностью 30 Вт/м можно взять из информации в этом ролике:

Фотографии взяты из открытых источников, с сервиса Яндекс.Картинки

Подписывайтесь на канал, заносите его в закладки браузера. Впереди много полезной информации и интересные статьи.

Источник

Устройство и принцип работы саморегулирующегося греющего кабеля

Саморегулирующийся кабель — это усовершенствованный вариант электрического греющего кабеля.

Впервые саморегулируемый нагревательный кабель был разработан специалистами американской компании Raychem Corporation . Выпуск этого кабеля принес компании всемирную известность, поскольку его свойства были сразу оценены там, где необходимо защитить от замерзания используемое оборудование или поддерживать неизменной температуру какого-либо объекта.

В настоящее время саморегулируемый греющий кабель выпускается многими известными мировыми производителями электротехнической продукции, в том числе и российскими предприятиями.

Греющий саморегулируемый кабель широко применяется в различных отраслях промышленности, в строительстве, в жилищно-коммунальной сфере и в быту. Такая востребованность изделия обусловлена его уникальными свойствами, а свойства эти определены его конструктивными особенностями и принципом действия.

Устройство

Конструктивно греющий кабель саморегулирующего типа сложнее резистивного кабеля постоянной мощности. Он содержит полимерную матрицу, которая изменяет сопротивление под действием внешней меняющейся температуры, в результате чего изменяется количество выделяемой тепловой энергии.

Нагревательная часть кабеля состоит из двух луженых медных жил ( 1 ), залитых пластичной смесью графита с полупроводниковым полимером, образующей саморегулирующуюся матрицу ( 2 ). Токопроводящие медные жилы замыкаются через матрицу.

Изолирующий слой нагревательной части ( 3 ), выполненный из фторполимерного термопласта, одновременно защищает ее от воды. Экранирующая оплетка из луженой меди ( 4 ) служит для заземления кабеля, механической и электрической защиты. Наружная оболочка ( 5 ) выполняется, в зависимости от условий эксплуатации нагревательного кабеля, из разных материалов. Для простых условий эксплуатации применяется оболочка из полиолефинового пластиката. Для сложных эксплуатационных условий (агрессивная среда, конденсат, ультрафиолетовое излучение и др.) используется фторполимер.

Обработка матрицы и внешней оболочки саморегулируемого кабеля производится методом радиационного сшивания.

Принцип работы

Полупроводниковая матрица имеет высокий положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС): при увеличении температуры увеличивается ее сопротивление, уменьшается сила тока и выделяемая мощность, то есть количество выделяемого тепла, и наоборот — снижение температуры приводит к увеличению выделяемого тепла. Работает это следующим образом.

Полупроводник саморегулирующейся матрицы содержит проводящие частицы. Условно такая матрица может быть представлена в виде большого числа сопротивлений, включенных параллельно между токопроводящими жилами (рис. 2).

При подаче на токопроводящие жилы напряжения возникает ток, матрица нагревается, материал ее расширяется, в результате чего нарушаются контакты между отдельными проводящими частицами, что равносильно уменьшению количества параллельно включенных сопротивлений и увеличению общего сопротивление матрицы. В результате уменьшается ток и количество выделяемого тепла. Так поддерживается стабильный температурный режим.

Чем ниже температура участка, тем больше проводящих путей, меньше сопротивление, больше ток и сильнее нагрев (рис. 3).

На участке 1 с высокой температурой мало проводящих цепочек, велико сопротивление матрицы, величина тока мала и теплоотдача мала также. На участке 2 температура ниже, сопротивление матрицы меньше, больше ток и теплоотдача. На участке 3 , где самая низкая температура, больше всего проводящих дорожек, сопротивление мало, ток и выделяемая мощность самые большие.

То есть при изменении температуры обогреваемого участка изменяется сопротивление матрицы соответствующей части кабеля и количество выделяемой тепловой энергии на этом участке.

Преимущества

Главные преимущества саморегулируемого кабеля — энергетическая и экономическая эффективность. Это связано с тем, что при повышении температуры на каком-либо участке автоматически снижается мощность нагрева, а соответственно и потребление электроэнергии.

Кроме того, структура кабеля позволяет при монтаже системы обогрева резать его на куски необходимой длины без ущерба для его физических свойств. Это дает возможность использовать такой нагревательный кабель только на проблемных участках, где особенно велика вероятность замерзания в холодное время года, что позволяет сэкономить средства.

Виды и характеристики

По своему назначению выпускаемые кабели условно делятся на промышленные и общестроительные.

Саморегулируемые кабели промышленного назначения используются для защиты от замерзания, обогрева или поддержания температуры промышленных трубопроводов, резервуаров, емкостей и другого технологического оборудования. на предприятиях добывающей, перерабатывающей, химической, металлургической, легкой и пищевой промышленности, в энергетике и машиностроении. В большинстве случаев эти кабели выпускаются во взрывозащищенном исполнении.

Общестроительный кабель не является взрывозащищенным, поэтому при своей достаточной универсальности не может применяться в зонах с повышенной взрыво- и огнеопасностью. Такие кабели предназначены для систем обогрева бытовых трубопроводов и антиобледенительных систем кровли , площадок, лестниц и т.п.

К основным техническим характеристикам относятся:

• напряжение питания, В;
• номинальная мощность погонного метра, Вт/м;
• удельное сопротивление пускового тока, А;
• сечение токопроводящих жил, мм2;
• максимальная рабочая температура кабеля, °C;
• максимальная температура окружающей среды, °C.

При выборе саморегулируемого греющего кабеля учитываются все параметры и характеристики изделия, а также его условия эксплуатации.

Источник

Как работает греющий кабель

Для чего предназначен греющий кабель

Для отдельных случаев является незаменимым вариантом греющий кабель . В основном, его используют для подогрева трубопровода с целью предотвращения замерзания, реже – для поддержания температурного режима в помещении. Греющий кабель имеет несколько видов, поэтому зачастую при выборе нужного возникают сложности.

Такой тип используется с целью обогрева наиболее подверженных промерзанию участков водопровода, в системах коммуникаций, в нежилых зданиях и помещениях или в других случаях, где необходимо установить нужный температурный режим. Кабель помогает обогреть помещение или сооружение, имеющее небольшую площадь, защищает от замерзания воды, предотвращает скопление влаги. Он позволяет прогреть участки водопровода, трубопровода или канализации, расположенные на открытом воздухе или в помещениях с низкими температурными показателями.

Без нагревательной системы в определенных случаях сложно обойтись. Например, чтобы проложить трубы в траншею на участках с высоким уровнем грунтовых вод или близким к водоемам, могут возникнуть сложности. Если правильно произвести теплоизоляцию, купить и проложить греющий кабель, не придется делать траншею большой глубины.

Иногда на территориях с суровым климатом даже углубленные участки могут подвергаться промерзанию. Также, не следует забывать про места ввода водопровода в дом. Эта зона является наиболее критической и часто подвергается воздействию холода в зимний период.

В зависимости от предназначения коммуникаций следует подбирать нужное изделие с определенным уровнем защиты. При наружной установке можно использовать фторполимер, защищающий греющий кабель от ультрафиолета и влаги. Для монтажа в водопроводной трубе лучше отдать предпочтение защите из фторопласта, для системы канализации – изделие с изоляцией из полиолефина.

Также, следует обратить внимание, что цена греющего кабеля зависит от фирмы-производителя. При покупке изделия необходимо ориентироваться на диаметр труб. Самыми мощными считаются системы с максимальной температурой 190 градусов, но для использования в быту они не подходят. Такие изделия обычно используются только в промышленных целях.

Принцип работы и виды греющих кабелей

Как работает греющий кабель, известно не каждому. Его работа основана на законе известного физика Джоуля-Ленца – в процессе пропускания электричества через резистивный элемент происходит выделение тепловой энергии при наличии электрического сопротивления у токопроводящего материала. Оно возникает при взаимодействии заряженных частиц, являющих препятствием направленному движению тока. В момент их столкновения выделяется тепло.

Нагревательные кабели – это хороший способ утепления. С их помощью получится согреть коммуникации даже в суровых условиях. Такие изделия делятся на несколько видов, имеют разные конструктивные особенности и параметры. Это могут быть резистивные, индуктивные или саморегулирующие токопроводящие элементы для подогрева. Стоимость нагревательной продукции зависит не только от вида изделия, но и от фирмы-производителя.

Индуктивные кабели

Главным преимуществом этого изделия считается низкая линейная мощность, при которой он способен обеспечить ту же самую температуру для нагрева помещения или на другом открытом участке. Индуктивный греющий кабель имеет другие конструктивные особенности. Внутри расположен сердечник из ферромагнитных сплавов, на который наматывается токопроводящая жила. Каталог содержит более подробные характеристики этого изделия.

В сердечнике наводится электродвижущая сила при пропускании тока по токопроводящим жилам. Нагрев происходит за счет потерь в стали и потерь от тока. Соотношение потерь может различаться, и это зависит от марки изделия.

Саморегулирующиеся греющие кабели

Такой тип кабеля отличается от резистивных моделей не только тем, что имеет другую конструкцию, но и принципом работы. Он также содержит две токопроводящие жилы, имеет полупроводниковый эффект и слой внутренней изоляции. Сверху располагается экранирующая оплетка и наружная изоляция из полимерного материала.

Главные особенности саморегулирующегося нагревательного кабеля:

• в роли греющего элемента выступает полупроводниковая матрица;
• наличие экранирующей оплетки позволяет защитить изделие от воздействия собственного электромагнитного излучения;
• наружное покрытие изготовлено из качественного материала, позволяющего защитить от воздействия различных факторов окружающей среды внутренние элементы;
• внутренний изолирующий слой разделяет экранирующую оплетку и токопроводящие жилы.

Основное преимущество этого изделия – участки кабеля имеет разную нелинейную мощность. Это означает, что кабель самостоятельно подстраивается под температуру в окружающей среде, выдает необходимую температуру в различных ситуациях.

Виды резистивных кабелей

Изделия бывают нескольких видов: резистивные линейные и резистивные зональные кабели. Линейная модель представляет собой обычный провод, состоящий из одной или двух токопроводящих жил. Изделие простое в использовании, имеет свои преимущества и недостатки. Зональный кабель является разновидностью резистивных, в отличие от линейного имеет более сложную конструкцию.

• Резистивный линейный одножильный греющий кабель имеет одну нагревательную жилу, покрыт несколькими термоустойчивыми изоляционными слоями. Поверх изоляции расположена экранирующая оплетка и наружная оболочка. Нагревательная жила имеет высокое удельное сопротивление, изготавливается из стали или ее сплава. Один из недостатков этого изделия – секция имеет определенную заводскую длину, которую нельзя регулировать.

Источник