Мощность тэна. Расчет мощности ТЭНа: формулы, таблицы и практические советы

Как рассчитать мощность ТЭНа. Какие факторы влияют на потребляемую мощность нагревательного элемента. Формулы для расчета мощности, сопротивления и силы тока ТЭНа. Таблицы зависимости мощности от напряжения и сопротивления.

Основные факторы, влияющие на мощность ТЭНа

Мощность, потребляемая трубчатым электронагревателем (ТЭНом), зависит от нескольких ключевых параметров:

• Напряжение питания (В)
• Сопротивление нагревательного элемента (Ом)
• Сила тока, проходящего через ТЭН (А)

Эти параметры связаны между собой законом Ома и формулой расчета электрической мощности. Рассмотрим подробнее, как они влияют на итоговую мощность нагревателя.

Формулы для расчета мощности ТЭНа

Для расчета мощности ТЭНа используются следующие основные формулы:

• P = U * I — мощность равна произведению напряжения на силу тока
• P = U² / R — мощность равна квадрату напряжения, деленному на сопротивление
• P = I² * R — мощность равна квадрату силы тока, умноженному на сопротивление

Где:

• P — мощность (Вт)
• U — напряжение (В)
• I — сила тока (А)
• R — сопротивление (Ом)

Зная любые два параметра из этих формул, можно рассчитать третий. Например, если известны напряжение сети и сопротивление ТЭНа, легко вычислить его мощность.

Как рассчитать сопротивление ТЭНа?

Сопротивление ТЭНа — важный параметр, от которого зависит его мощность при заданном напряжении. Рассчитать сопротивление можно по формуле:

R = U² / P

Где U — напряжение, на которое рассчитан ТЭН, а P — его номинальная мощность.

Например, для ТЭНа мощностью 2000 Вт на 220 В сопротивление составит:

R = 220² / 2000 = 24,2 Ом

Зная сопротивление, можно рассчитать мощность ТЭНа при другом напряжении питания.

Таблица зависимости мощности ТЭНа от напряжения

Ниже приведена таблица, показывающая, как изменяется мощность ТЭНа при различных напряжениях питания:

Напряжение (В)	Мощность ТЭНа 1 кВт (Вт)	Мощность ТЭНа 2 кВт (Вт)	Мощность ТЭНа 3 кВт (Вт)
220	1000	2000	3000
200	826	1653	2479
180	669	1339	2008
160	529	1058	1587
140	405	810	1215

Как видно из таблицы, при снижении напряжения мощность ТЭНа существенно падает. Это нужно учитывать при использовании нагревателей в сетях с нестабильным напряжением.

Как изменить мощность ТЭНа?

Существует несколько способов изменить мощность ТЭНа без его замены:

1. Использование регулятора напряжения (диммера) — позволяет плавно менять мощность
2. Последовательное соединение нескольких ТЭНов — снижает общую мощность
3. Параллельное соединение ТЭНов — увеличивает суммарную мощность
4. Применение понижающего трансформатора — уменьшает напряжение и мощность

При изменении схемы подключения важно не превышать допустимую токовую нагрузку на проводку и коммутационную аппаратуру.

Расчет мощности при последовательном соединении ТЭНов

При последовательном соединении нескольких одинаковых ТЭНов их общее сопротивление увеличивается, а мощность снижается. Рассчитать параметры такой системы можно по формулам:

• R_общ = R₁ + R₂ + … + R_n
• P_общ = U² / R_общ

Где R₁, R₂, R_n — сопротивления отдельных ТЭНов.

Например, при последовательном соединении двух ТЭНов по 1 кВт (48,4 Ом) общая мощность составит:

R_общ = 48,4 + 48,4 = 96,8 Ом

P_общ = 220² / 96,8 = 500 Вт

Таким образом, мощность снизилась вдвое по сравнению с одиночным ТЭНом.

Влияние температуры на мощность ТЭНа

С ростом температуры сопротивление металла нагревательного элемента увеличивается, что приводит к снижению мощности ТЭНа. Это явление описывается формулой:

R_t = R₀ * (1 + α * Δt)

Где:

• R_t — сопротивление при температуре t
• R₀ — начальное сопротивление (при 20°C)
• α — температурный коэффициент сопротивления
• Δt — разница температур

Для нихрома α ≈ 0,0001 1/°C. То есть при нагреве на 100°C сопротивление увеличится примерно на 1%, а мощность соответственно снизится.

Выбор оптимальной мощности ТЭНа

При выборе мощности ТЭНа для конкретного применения следует учитывать несколько факторов:

• Объем нагреваемой среды
• Требуемая скорость нагрева
• Теплопотери в окружающую среду
• Максимально допустимая температура
• Возможности электросети (напряжение, допустимый ток)

Для точного расчета необходимой мощности нужно составить тепловой баланс системы с учетом всех источников тепла и теплопотерь. В большинстве бытовых применений достаточно выбрать ТЭН с запасом мощности 20-30% от расчетного значения.

Практические советы по эксплуатации ТЭНов

Для обеспечения долгой и безопасной работы ТЭНов следует придерживаться нескольких правил:

1. Не включать ТЭН без погружения в нагреваемую среду
2. Обеспечить хороший теплоотвод от поверхности нагревателя
3. Не превышать максимально допустимую температуру
4. Использовать терморегулятор для контроля температуры
5. Периодически очищать ТЭН от накипи и загрязнений
6. Проверять целостность изоляции и отсутствие утечек тока

Соблюдение этих рекомендаций позволит существенно продлить срок службы нагревательных элементов и повысить безопасность их эксплуатации.

Зависимость мощности ТЭНа от подаваемого напряжения

Далеко не секрет что при «серьезном изготовлении» самогона практически всегда применяют в качестве нагревателя — электрический тэн, но для корректной работы аппарата с тэном необходимо иметь прибор способный регулировать мощность тэна, для перевода аппарата в нужный режим в определенный момент времени. Но большинство таких регуляторов показывают только напряжение (РМ2 и другие регуляторы), которое подается на ТЭН, но никак не выдаваемую им мощность, что очень неудобно для новичков.

Специально для Вас на нашем сайте есть удобная таблица, которая показывает выдаваемую мощность нагрева тэном при установленном на нем напряжении, данные показатели приведены в удобном виде для тэнов мощностью от одного до пяти киловатт. 

1	Величина напряжения, В	220	197	170	139	98
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	1000	800	600	400	200
2	Величина напряжения, В	220	197	170	139	98
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	1500	1200	900	600	300
3	Величина напряжения, В	220	197	170	139	98
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	2000	1600	1200	800	400
4	Величина напряжения, В	220	197	170	139	98
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	2500	2000	1500	1000	500
5	Величина напряжения, В	220	197	170	139	98
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	3000	2400	1800	1200	600
6	Величина напряжения, В	220	197	170	139	98
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	3500	2800	2100	1400	700
7	Величина напряжения, В	220	206	191	174	156
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	4000	3500	3000	2500	2000
8	Величина напряжения, В	220	197	170	139	98
	Мощность этого ТЭНа при 220В и другом напряжении, Вт	5000	4000	3000	2000	1000

Еще одна таблица зависимостей:

Как самостоятельно рассчитать выдаваемую мощность тэна при определенном напряжении:

Определяем внутреннее сопротивление ТЭН по формуле: R = U²/P, или измеряем его прибором.

Затем, определяем напряжение, при котором ТЭН будет при нагреве потреблять необходимую мощность: U = √P*R (квадратный корень).

Пример: ТЭН на 3кВт, нужно чтобы был нагрев на 2000 Вт. Определяем его сопротивление: 220*220/3000 = 16,13 Ом. (Рекомендую посмотреть сводную таблицу зависимости мощности тэна от его сопротивления)

Затем по формуле определяем напряжение на выходе регулятора мощности, которое необходимо установить: извлекаем корень из мощности умноженной на сопротивление ТЭНа √2000*16,13 = 179 вольт.

Если же Вам лень постоянно смотреть в таблицу или запоминать мощность при напряжении, то можно купить регулятор мощности РМЦ-3500, он показывает абсолютное значение выдаваемой мощности тэном, что очень удобно.

Зависимость мощности тэна от напряжения и сопротивления (таблица)

Иногда требуется определить реальную мощность тэна и для этого замеряют его сопротивления мультиметром между двумя контактами спирали. Зная данное сопротивление в Омах и напряжение в сети по данной таблице можно определить реальную мощность тэна, на которую он рассчитан.  

Данную таблицу сделал специально для этого сайта, возможно кому-то понадобятся эти данные так же, как и мне. Обратите внимание что в таблице сведены данные на мощность тэна при напряжении в сети 220 и 240 вольт. Это позволит понимать реальную мощность тэнов продаваемых на алиэкспресс, где они заточены под напряжение 240 вольт.

Сводная таблица зависимости мощности тэна от напряжения, силы тока в сети и его сопротивления.

Мощность тэна, Ватт	При напряжении 220В		При напряжении 240В
	Ток I, ампер	Сопротивление, Ом	Ток I, ампер	Сопротивление, Ом
100	0,45	484,00	0,42	576,00
200	0,91	242,00	0,83	288,00
300	1,36	161,33	1,25	192,00
400	1,82	121,00	1,67	144,00
500	2,27	96,80	2,08	115,20
600	2,73	80,67	2,50	96,00
700	3,18	69,14	2,92	82,29
800	3,64	60,50	3,33	72,00
900	4,09	53,78	3,75	64,00
1000	4,55	48,40	4,17	57,60
1100	5,00	44,00	4,58	52,36
1200	5,45	40,33	5,00	48,00
1300	5,91	37,23	5,42	44,31
1400	6,36	34,57	5,83	41,14
1500	6,82	32,27	6,25	38,40
1600	7,27	30,25	6,67	36,00
1700	7,73	28,47	7,08	33,88
1800	8,18	26,89	7,50	32,00
1900	8,64	25,47	7,92	30,32
2000	9,09	24,20	8,33	28,80
2100	9,55	23,05	8,75	27,43
2200	10,00	22,00	9,17	26,18
2300	10,45	21,04	9,58	25,04
2400	10,91	20,17	10,00	24,00
2500	11,36	19,36	10,42	23,04
2600	11,82	18,62	10,83	22,15
2700	12,27	17,93	11,25	21,33
2800	12,73	17,29	11,67	20,57
2900	13,18	16,69	12,08	19,86
3000	13,64	16,13	12,50	19,20
3100	14,09	15,61	12,92	18,58
3200	14,55	15,13	13,33	18,00
3300	15,00	14,67	13,75	17,45
3400	15,45	14,24	14,17	16,94
3500	15,91	13,83	14,58	16,46
3600	16,36	13,44	15,00	16,00
3700	16,82	13,08	15,42	15,57
3800	17,27	12,74	15,83	15,16
3900	17,73	12,41	16,25	14,77
4000	18,18	12,10	16,67	14,40
4100	18,64	11,80	17,08	14,05
4200	19,09	11,52	17,50	13,71
4300	19,55	11,26	17,92	13,40
4400	20,00	11,00	18,33	13,09
4500	20,45	10,76	18,75	12,80
4600	20,91	10,52	19,17	12,52
4700	21,36	10,30	19,58	12,26
4800	21,82	10,08	20,00	12,00
4900	22,27	9,88	20,42	11,76
5000	22,73	9,68	20,83	11,52
5500	25,00	8,80	22,92	10,47
6000	27,27	8,07	25,00	9,60
6500	29,55	7,45	27,08	8,86
7000	31,82	6,91	29,17	8,23
7500	34,09	6,45	31,25	7,68
8000	36,36	6,05	33,33	7,20
8500	38,64	5,69	35,42	6,78
9000	40,91	5,38	37,50	6,40
9500	43,18	5,09	39,58	6,06
10000	45,45	4,84	41,67	5,76

Как самостоятельно посчитать сопротивление тэна, если нужного значения не оказалось в таблице? Все довольно просто. К примеру, у Вас тэн на 6300 ватт, нужно узнать его сопротивление. 

Для начала нужно посчитать силу тока протекающую в сети при его работе, считаем по формуле: I = P / U , где  I — сила тока в амперах, P — мощность в ваттах, U — напряжение в вольтах. Следовательно I = 6300 / 220 , получаем значение 28,63 Ампера.

Далее рассчитываем сопротивление по формуле: R = U / I , где R — сопротивление в Омах, U — напряжение в вольтах, I — сила тока в амперах. Получается R = 220 / 28,63, получаем значение сопротивления тэна 7,68 Ом. 

Вот так все просто, очень надеюсь что данный материал будет полезен читателям сайта. Остались вопросы? Пишите их в комментариях!

Расчет мощности электических ТЭНов

Компоненты Оборудование самогонщика Оборудование ректификатора Кубы

Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.

чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

1. 625 Вт
2. 933 Вт
3. 1,25 кВт
4. 1,6 кВт
5. 1,8 кВт
6. 2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Рассчитать можно по следующей формуле.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I — сила тока в амперах.

P — мощность в ваттах.

U — напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I

= 1250Вт / 220 = 5,681 А

Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

R = U / I, где

R — сопротивление в Омах

U — напряжение в вольтах

I — сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U²

/ R где,

P — мощность в ваттах

U²— напряжение в квадрате, в вольтах

R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.

Таблица 1.1. Значения для последовательного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Кол-во ТЭН	Мощность (Вт)	Сопротивление (Ом)	Сила тока (А)
1	1250	38,8	5,7
2	625	77,5	2,8
3	416	116,2	1,9
4	312	154,9	1,4
5	250	193,6	1,1
6	208	232,4	0,9
7	178	271	0,8
8	156	309,8	0,7

Таблица 1. 2. Значения для параллельного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Кол-во ТЭН	Мощность (Вт)	Сопротивление (Ом)	Сила тока (А)
2	2500	19,4	11,4
3	3750	12,9	17
4	5000	9,7	22,7
5	6250	7,7	28,4
6	7500	6,5	34
7	8750	5,5	39,8
8	10000	4,8	45,5

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.

---

Нагреватель

— Что определяет мощность, потребляемую нагревательным элементом?

Новинка! Сохраняйте вопросы или ответы и организуйте свой любимый контент.
Узнать больше.

\$\начало группы\$

Я пытаюсь понять основную концепцию работы такого электронного оборудования.

Например, если у меня есть линия электропередач 220В 10А, когда я подключу к ней нагревательный элемент, он будет потреблять всю доступную мощность?

Что определяет мощность, потребляемую нагревательным элементом, без внешнего инструмента для ограничения потребляемой мощности? Это его сопротивление? Или это напряжение и сила тока источника питания? Если да, то как формула?

Дополнительные вопросы: что обычно используется для ограничения мощности, потребляемой таким оборудованием, и как это работает?

• силовая электроника
• обогреватель

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Например, если у меня есть линия электропередач 220В 10А, то когда я подключу к ней нагревательный элемент, он будет потреблять всю доступную мощность?

1. Все блоки питания/линии питания имеют максимальный допустимый ток. Если ваш нагревательный элемент пытается потреблять 11 А, а максимальный выходной ток вашего источника питания/линии питания составляет 10 А, то выходное напряжение вашего источника питания/линии питания будет падать (например, с 220 В до 200 В) до тех пор, пока не будет 10 А, поскольку это это его максимальный выходной ток.

Если вы хотите, чтобы нагревательный элемент потреблял всю доступную мощность, его сопротивление должно быть \$ R=\dfrac{V}{I}=\dfrac{220V}{10A}=22Ω.\$ С нагревательным элементом 22 Ом, вам удастся привлечь 10 ампер. Если сопротивление больше 22 Ом, ток будет меньше. Если сопротивление меньше 22 Ом, он попытается потреблять больше тока (см. 2.), но не сможет. В результате он будет потреблять 10А и напряжение источника начнет падать.

Без внешнего инструмента для ограничения потребляемой мощности, что определяет, сколько энергии будет потреблять нагревательный элемент? Это сопротивление? Или это напряжение и сила тока источника питания? Если да, то как формула?

2. Оба. Сопротивление нагревательного элемента будет определять ток, который он ПЫТАЕТСЯ потреблять, а также следует закону Ома (\$ I=V/R \$), поэтому и входное напряжение, и сопротивление определяют потребляемый ток. Я говорю «попробовать» рисовать, поскольку из-за (1.) это ограничено текущей мощностью источника питания.

Дополнительные вопросы, что обычно используется для ограничения мощности, потребляемой таким оборудованием, и как это работает?

Зависит от того, что вы пытаетесь сделать, приложения, типа входной мощности (AC/DC). 92}{30 Ом} \ приблизительно 1613 Вт$$

Что касается вашего дополнительного вопроса, есть несколько распространенных способов управления этой мощностью.

Дешевый обогреватель может просто иметь два нагревательных элемента с разным сопротивлением и переключатель, позволяющий подключать питание только к маломощному элементу, только к высокомощному элементу или к обоим элементам, что дает вам четыре (включая выключение) настройки мощности.

Другой метод, обычно используемый в плитах, заключается в включении и выключении нагревательного элемента с заданным рабочим циклом. Если элемент выдает 1 кВт в течение 70% времени и выключен в остальные 30% времени, средняя выходная мощность составит 700 Вт. В этих приложениях тепловая нагрузка обычно достаточно высока, чтобы сгладить колебания, так что включение и выключение может выполняться довольно медленно (несколько секунд между переключениями).

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Мощность «P», потребляемая нагревательным элементом, определяется его рабочим напряжением «V» и рабочим током «I».

P = V * I

Рабочий ток «I» определяется рабочим напряжением элемента и его сопротивлением «R».

I = V / R

Расчетные электрические параметры нагревательного элемента, т. е. его рабочее напряжение и мощность, указаны на заводской табличке, чтобы пользователь мог сделать выбор в зависимости от требований.

Например, нагревательный элемент с маркировкой 240 В ~ 1,5 кВт потребляет всего 1,5 кВт от источника 240 В ~, к которому он подключен. Ток, потребляемый элементом, будет = 1,5 * 1000 / 240 = 6,25 А.

Однако он будет подаваться с использованием кабеля 14 AWG, защищенного предохранителем или автоматическим выключателем на 15 А, чтобы свести к минимуму падение напряжения и нагрев кабеля.

Температуру нагревателя можно изменять путем включения/выключения с помощью «регулятора энергии», известного как «Simmerstat».

Включение/выключение с обратной связью или ШИМ-управление также могут осуществляться с обратной связью от датчика температуры.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

ограничение тока — Управление мощностью через нагревательный элемент?

Спросил 4 года, 2 месяца назад

Модифицированный 4 года, 2 месяца назад

Просмотрено 4k раз

Новинка! Сохраняйте вопросы или ответы и организуйте свой любимый контент.
Узнать больше.

\$\начало группы\$

Мне нужен ленточный нагреватель 25 мм x 30 мм, 120 В, 200 Вт.

К сожалению, единственные ленточные нагреватели 25 мм x 30 мм на 120 В, которые я нашел, имеют мощность 300 Вт.

Какую схему я мог бы сконструировать или купить, чтобы регулировать ток, протекающий через такой большой нагревательный элемент?

В идеале ищет что-то готовое.

Я привык ограничивать ток (скажем, через светодиод) небольшим резистором. Я понятия не имею, как спроектировать что-то вроде этого с высоким током.

Не обязательно регулировать, буквально все, что я хочу сделать, это убедиться, что нагревательный элемент рассеивает 200 Вт, а не 300. Я предполагаю, что элемент резистивный.

Мощность моего блока питания составляет 250 Вт, поэтому я не пытаюсь рассеивать мощность в цепи управления.

• токоограничивающий

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Если ваш источник питания находится где-то в диапазоне нормального сетевого напряжения и переменного тока:

Резистивный нагреватель неотличим от лампы накаливания (если закрыть глаза).

Итак, подойдет диммер для галогенных ламп. (внутри это фазовый контроллер, но на самом деле, для ваших целей: он включает нагреватели только на определенный процент времени).

Их можно приобрести за пару евро в мебельных и строительных магазинах/магазинах товаров для дома.

… и просто используйте ШИМ с полевым МОП-транзистором в качестве переключателя (нет необходимости в слишком больших диодах защиты от обратного хода, возможно, можно использовать один со встроенным), установив рабочий цикл на то, что заставляет устройство выводить то, что вам нужно.

Для этого есть готовые ШИМ-контроллеры, включая драйверы затворов на полевых транзисторах.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Вы не можете снизить мощность до 200 Вт с помощью резисторов, если только эти резисторы не справятся со своей долей мощности. Другими словами, резисторы должны быть более нагревательными. Если ваши нагреватели имеют мощность 300 Вт, последовательное подключение двух нагревателей удвоит сопротивление и вдвое уменьшит мощность.

Или вы можете найти другой резистор (мощный резистор или нагреватель), который даст вам именно ту мощность, которая вам нужна: при 120 В ваш целевой ток будет 1,66 А. Сопротивление, которое даст вам это, составляет 72 Ом. Ваш текущий нагреватель составляет 48 Ом, если указанная мощность верна. Поэтому вам нужно добавить дополнительные 24 Ом резисторов/нагревателей, которые могут выдерживать 1,66 А. Мощность будет I²*R , и если вы разделите его на два резистора, металлические силовые резисторы должны справиться с этим.

Еще один способ получить точную выходную мощность, которая вам нужна, — это вырезать часть формы волны с помощью твердотельного диммера переменного тока (я думаю, что-то на основе симистора). Выходной пиковый ток по-прежнему будет соответствовать более высокой мощности, чем рассчитано на ваш источник питания, но среднюю мощность можно настроить так, чтобы она соответствовала желаемой мощности.

Я не уверен, можно ли диммировать переменный ток с помощью ШИМ, но если да, то это тоже вариант, аналогичный использованию симистора.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если вы имеете в виду 120 В AC , есть два простых способа уменьшить мощность.

• Устройство управления фазой, такое как диммер, может легко работать с мощностью 200 Вт, но калибровка именно на эту мощность может быть проблемой, так как в случае отказа устройства управления мощность никогда не превысит 200 Вт.

• Трансформатор может использоваться для снижения сетевого напряжения переменного тока до 98 В переменного тока. Нагреватель мощностью 300 Вт имеет тепловое сопротивление 48 Ом, поэтому при пониженном напряжении он будет рассеивать около 200 Вт. Поскольку сопротивление холоду может быть немного меньше, первоначально он будет потреблять больше тока, поэтому вторичный номинал 3 ампера должен быть безопасным. Например, либо Hammond 167M20, рассчитанный на 20 В переменного тока при 3 А, либо Hammond 166M24-BULK, на 24 В переменного тока при 3 А, будет , вероятно, , в пределах требуемого допуска. Будьте осторожны, чтобы проверить выходное напряжение, сначала разомкнув цепь, чтобы убедиться, что вторичная фаза сфазирована на buck линейное напряжение и под нагрузкой, чтобы быть уверенным, что оно близко к 98 В переменного тока на нагреватель.

Фазовый контроль прост в реализации и использует небольшое устройство, но требует калибровки и может выйти из строя, а трансформатор тяжелый и громоздкий, но надежный.

N.B. В любом случае используйте термопредохранитель для предотвращения перегрева.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

150 Вт, вероятно, достаточно близко. Просто используйте диод.

^{имитация этой схемы – схема создана с помощью CircuitLab}

\$\конечная группа\$

0

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

мощности — Почему мы используем трансформатор в некоторых проектах с нагревательными элементами, когда мощность одинакова с обеих сторон трансформатора?

Спросил 3 года, 9 месяцев назад

Изменено 1 год, 5 месяцев назад

Просмотрено 3k раз

2

Новинка! Сохраняйте вопросы или ответы и организуйте свой любимый контент.
Узнать больше.

\$\начало группы\$

В некоторых проектах, связанных с нагревательными элементами, используется трансформатор.

Объяснение: «Мы используем трансформатор, потому что нам нужен больший ток».

Мощность на обеих сторонах трансформатора должна быть одинаковой.

Разве нагревательный элемент не будет рассеивать одинаковую энергию с трансформатором и без него?

• мощность
• трансформатор
• тепло

\$\конечная группа\$

10

\$\начало группы\$

Мощность нагревателя определяется уравнением \$ P = VI \$ где P — мощность (ватты), V — приложенное напряжение (вольты) и I — ток (амперы). Вы можете видеть, что есть несколько способов достижения заданной мощности — высокое напряжение / низкий ток — низкое напряжение / высокий ток.

Для трансформатора отношение между входом и выходом определяется выражением \$ P_{in} = P_{out} \$ (без учета потерь в несколько процентов в трансформаторе). Из предыдущей формулы мы можем написать \$ V_{in}I_{in} = V_{out}I_{out} \$. Это позволяет нам повышать или понижать напряжение в соответствии с требованиями нагрузки.

… но поскольку предполагается, что мощность на обеих сторонах трансформатора одинакова, не будет ли нагревательный элемент рассеивать одинаковую энергию с трансформатором и без него?

Да, если сопротивление провода одинаковое. Высоковольтный нагреватель будет использовать очень тонкий провод с высоким сопротивлением. Если это окажется слишком хрупким или слишком тонким для приложения, тогда можно использовать более толстый провод, но ток должен будет увеличиться, чтобы получить ту же плотность тока в проводе. Поскольку провод толще, он имеет более низкое сопротивление, поэтому можно использовать и более низкое напряжение. Примером может служить машина для запечатывания пакетов мясника, в которой для запечатывания пакета используется нихромовая (или аналогичная) проволока с «импульсным» элементом. Здесь может потребоваться определенная толщина уплотнения, поэтому требуется более низкое напряжение и более высокий ток. Трансформатор «трансформирует» напряжение и ток в соответствии с нагревателем и обеспечивают электрическую изоляцию от сети, что исключает опасность поражения электрическим током.

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

Если у вас чайник на 1000 Ватт, предназначенный для использования в Северной Америке, где у нас на кухне питание 120В, то берите его в Европу, где у них 240В, чайник будет потреблять 4000 Вт (сопротивление без изменений, но двойное напряжение, мощность квадрат напряжения по отношению к сопротивлению).

Для безопасного использования чайника в Европе вам понадобится понижающий трансформатор для преобразования напряжения питания 240 В в 120 В, которое рассчитано на чайник. С понижающим трансформатором чайник будет потреблять 1000 Вт, а трансформатор будет потреблять 1000 Вт от источника 240В.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Нагреватель представляет собой резистор с некоторым сопротивлением \$R\$, выраженным в Омах (\$Ω\$). Предположим, у нас есть (например) обогреватель мощностью \$36 Вт\$, рассчитанный на \$12 В\$. Этот нагреватель будет иметь сопротивление \$4 Ом\$. Если к нагревателю подключено \$12 В\$, то будет протекать ток \$I = V/R = 12 В/4 Ом = 3 А\$ (закон Ома). Это рассеет мощность \$P = V\times I = 12V\times3A = 36 Вт\$.

, но поскольку предполагается, что мощность на обеих сторонах трансформатора одинакова, не будет ли нагревательный элемент рассеивать одинаковую энергию с трансформатором и без него?

Если подключить нагреватель (номинально \$36Вт\$) напрямую к сети (\$220В\$) (без трансформатора \$220В\$ в \$12В\$), то ток \$220В /4 Ω=55A\$ будет течь, вызывая рассеивание мощности \$220V\times55A=12100W\$. Это приведет к выходу из строя нагревателя и/или перегоранию предохранителя/автомата.

Нагреватель \$36Вт\$, рассчитанный на \$220В\$, должен иметь сопротивление \$1344Ом\$. Если бы мы подключили этот нагреватель к \$12В\$, он бы рассеивал только \$0,1Вт\$.

Мощность, рассеиваемая нагревателем, зависит от приложенного к нему напряжения . Если вы подключите нагреватель к слишком высокому напряжению, он будет нагреваться слишком сильно, если вы подключите нагреватель к слишком низкому напряжению, он не будет достаточно нагреваться. Трансформатор нужен для получения нужного напряжения.

Трансформатор увеличивает ток при уменьшении напряжения (или наоборот). В сценарии, когда нагреватель \$36Вт\$ подключен к трансформатору \$220В\$ в \$12В\$, нагреватель потребляет \$3А\$ от источника питания \$12В\$ (обеспечиваемого трансформатором) , а трансформатор, в свою очередь, потребляет всего \$0,16А\$ из сети \$220В\$ (без учета потерь в трансформаторе). Так что трансформатор «увеличивает» ток, но это только часть дела.