что значит резистивный греющий кабель
Горячий кабель — хорошо или плохо?
Спросить любого электрика — что самое главное в кабеле? — он ответит, что это его способность проводить электрический ток. И чем больше нужно провести тока, тем толще должен быть кабель. Кабель обычно состоит из нескольких проводов, внутри которых проложена токопроводящая жила. Но есть кабели, главное свойство которых — не проводить ток к нагрузке, а самому работать как нагрузка. О таких кабелях и их свойствах пойдет речь в статье.
Когда по проводам протекает слишком большой ток, они начинают греться, что провоцирует множество проблем: от ускоренного старения кабеля и уменьшения срока службы оборудования до полных отказов и пожаров. Поэтому любой нормальный электрик вам скажет, что когда кабель греется — это плохо, и происходить этого не должно.
Однако нагрев кабеля может служить на пользу, если взять его под контроль и поставить на службу. Для этого изготавливают специальные греющие кабели, нагрев которых является основным потребительским свойством. Итак, давайте вместе вспомним элементарную физику и посмотрим, как она применима к греющим кабелям.
Сопротивление медного провода
Исходный параметр, на основе которого производят все расчеты с проводниками, — удельное сопротивление провода ρ, которое имеет размерность Ом·мм 2 /м. Для медного сплава, который применяется в обычных электромонтажных проводах, ρ=0,0175 Ом·мм 2 /м. Но это теоретическое значение, реально оно может быть больше — 0,018 или 0,019. Это значение зависит от состава сплава и от добросовестности производителя.
Что означает число ρ? Приведу пример. Возьмем одиночный провод сечением S=1,5 мм 2 , длиной L=1 км. Его сопротивление можно вычислить по формуле:
R=(ρ L)/S = 11,6 Ом
Сопротивление обычных типов проводников регламентировано ГОСТ 22483-2012. Кроме того, в этом ГОСТе нормируется изменение сопротивления проводов в зависимости от температуры. Но это изменение так мало, что в большинстве случаев им пренебрегают.
Как и у обычного провода, сопротивление греющего проводника — также очень важный параметр. Ведь он определяет другой параметр, характеризующий его нагревательные свойства — погонную мощность (Вт/м). Зная ее из документации или расчетов, можно по закону Джоуля-Ленца посчитать количество тепловой энергии, используя такую формулу:
Q=I2Rt=UIt (Дж)
В природе существуют принципиально два вида греющих кабелей, о них я и расскажу далее, обязательно будут примеры.
Резистивные кабели постоянной мощности
Провод в таком кабеле имеет жилу из специального сплава. Этот сплав обладает определенным сопротивлением, которое больше, чем сопротивление меди. Сопротивление метра такого кабеля — от единиц до десятков Ом, в зависимости от требуемой температуры и сферы применения.
Примеры промышленных марок таких кабелей и проводов — МНТ, СНФ, ПНСВ и другие. Буква «Н» в названии кабеля обозначает «нагревательный».
Пример резистивного кабеля для теплого пола с одной жилой
Резистивные греющие кабели принципиально бывают двух видов по способу подключения — с одной или с двумя жилами. Если жила одна, то нужно уложить кабель так, чтобы оба конца сходились в одном месте.
Когда в кабеле две жилы — это упрощает монтаж. Начало кабеля подводится к клеммам питания, а на конце монтируется соединительная концевая муфта.
Изоляция греющих кабелей рассчитана на высокие рабочие температуры (до 100 °С) и обычно выполняется из фторопласта. Кроме изоляции обычно имеется оплетка (экран), которая выполняет роль дополнительной защиты.
Двужильный резистивный греющий кабель
На фото — двужильный резистивный греющий кабель. Видно два рабочих провода, провод заземления, экран, и внешнюю оболочку.
С точки зрения физики кабель устроен так же, как любой нагревательный элемент — например, паяльник или утюг. И так же, как и паяльник, некоторые резистивные кабели рассчитаны на то, что будут включены постоянно. Например, это актуально на зимний период при использовании греющего кабеля для обогрева крыш.
В других случаях так же, как с утюгом, нужно регулировать температуру греющего кабеля. Для этого используют термостаты (регуляторы температуры) — как правило, электронные, с датчиком обратной связи.
Яркий пример применения греющего кабеля, который радует наши замерзшие ноги зимой, — электрический теплый пол
Производятся греющие резистивные кабели на определенную мощность и напряжение и имеют фиксированную длину, резать их нельзя.
Датчик и регулятор температуры для теплого пола
Между нами говоря, такой кабель можно разрезать или удлинить, но для получения той же мощности нужно будет другое напряжение. Либо температура нагрева будет иной, что может сыграть злую шутку.
При повышенном выделении тепла (если сопротивление или напряжение слишком высокое), произойдет то же самое, что и с обычным кабелем — изоляция начнет плавиться, а срок службы — сокращаться.
Законы, открытые более 150 лет назад, никто пока не отменял!
В промышленности и быту греющий кабель применяется, например, для обогрева трубопроводов. В строительстве — для прогрева бетона в случае его заливки при низких температурах. Греющий кабель в этом случае прокладывают в арматуре, а после заливки бетона подают напряжение на несколько дней.
Стоит отметить, что резистивный кабель греется по всей длине, и при его монтаже нужно предусмотреть участки на трассе, которые прокладываются обычным проводом. Иначе нагрев будет происходить там, где он не нужен — например, внутри электрощита.
Двужильный кабель теплого пола
Резистивные кабели — яркий пример
Для примера — укладка теплого пола под плитку. Ничего сложного тут нет, главное — все уложить и подключить по инструкции. Основа теплого пола в примере — нагревательный мат фирмы HEM.
Кабель имеет две зоны — греющую (основную) и холодную, изготовленную из обычного медного провода. Граница между зонами отмечена, это важно знать при монтаже.
В инструкции сказано, что греющий кабель теплого пола имеет мощность 150 Вт, максимальную температуру 80 °С и сопротивление 347 Ом. Проверим мощность по формуле:
P =U2/R=140 Вт,
это почти как в инструкции.
Надо сказать, что при такой мощности очень важно уложить под пол теплоизоляцию, иначе нагрев будет неэффективен — большая часть тепловой энергии будет уходить на ненужный прогрев нижней части пола (или потолка соседей снизу, если это квартира).
Пол потребляет немного, но и ему нужен термостат — для экономии электричества и для тех случаев, когда «слишком хорошо — это плохо».
Сверху вниз: 2 провода питания, 2 провода теплого пола, 2 провода датчика температуры
Датчик дает информацию на термостат, а он, в свою очередь, по мере прогрева дает команду на выключение, а при остывании — на подачу питания на кабель теплого пола.
Разница между значениями включения/выключения термостата называется шириной петли гистерезиса и измеряется в °С.
Саморегулирующиеся нагревательные кабели
Эти кабели тоже имеют определенное сопротивление, но оно не постоянное, а зависит от температуры. А температура, в свою очередь, зависит от тока и сопротивления, как в обычном нагревательном кабеле.
Главное отличие таких кабелей — не обязательно ставить датчики и заботиться о перегреве, кабель сам установит оптимальную температуру, изменяя свое сопротивление.
Такой кабель состоит из соединенных параллельно отрезков (проводящих матриц), каждый из которых — самостоятельный нагревательный элемент, который можно подключить и смонтировать отдельно. Пример — нагревательные элементы Unimat, которые также называют стержневым теплым полом. Стержни могут быть выполнены и в пленочном исполнении.
Другой вариант конструкции — двужильный кабель определенной длины, который исключает любой разрез и монтируется целиком на прогреваемую конструкцию. Пример — саморегулирующийся кабель КДБС.
Каждый коричневый отрезок — самостоятельный нагревательный элемент
Из принципа саморегуляции следует интересное свойство — пока нагреваемый объект холодный, кабель работает на полную мощность. По мере прогрева сопротивление увеличивается, мощность уменьшается, температура стабилизируется на оптимальном уровне.
Тут же вытекает еще плюс саморегулирующегося кабеля — экономия энергии, причем этот процесс происходит автоматически.
Стоит сказать, что с саморегулирующимися кабелями также используют датчики и терморегуляторы, когда нет необходимости прогревать объект на максимальной мощности. Например, при использовании в теплых полах.
Теплый пол с саморегуляцией
Приведу пример теплого пола, в котором применяется саморегулирующийся кабель.
Пол уложен на кухне, на черновую стяжку, и закреплен дюбель-хомутами.
После работы электриков заливается чистовая стяжка и укладывается плитка
В инструкции сказано, что погонный метр такого теплого пола в холодном состоянии потребляет 116 Вт, а при 60 °С — 77 Вт. То есть при повышении температуры сопротивление греющих элементов повышается, мощность уменьшается и температура устанавливается на некотором оптимальном значении. Для точной настройки температуры (если не нужно, чтобы пол грел слишком сильно) используется датчик с регулятором, такой же, как и для резистивного пола.
Таким образом, нагрев проводов — это не всегда плохое явление, если поставить его на службу!
Источник: Александр Ярошенко, автор блога «СамЭлектрик.ру» Опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» № 1 2020 год.
Виды греющего кабеля: плюсы и минусы разных конструкций
Кабельные системы обогрева — способ предотвратить промерзание труб, обледенение кровли, лестниц, пандусов, тротуаров. Когда наступают холода, конструкция обеспечивает текучесть жидкостей в трубопроводах, резервуарах, цистернах и другом технологическом оборудовании.
Изделия применяют при заливке бетона, монтаже теплых полов, транспортировке сырья и продуктов из нефти.
Системы покупают собственники частных домов и владельцы бизнеса.
Что такое греющий кабель. Типы кабеля
Внутри конструкции греющего кабеля находится металлический провод. При включении питания электрическая энергия преобразуется в тепло, которое совершает полезную работу при этом кабель нагревается.
Когда выбирают греющий кабель, ориентируются на основные характеристики:
Выделяют два типа греющих кабелей по принципу работы: резистивный и саморегулирующийся.
Резистивные греющие кабели
Особенность работы резистивных конструкций — максимальная сила тока и повышенное сопротивление и чем больше сопротивление, тем больше тепла выделится.
Дешёвые модели кабеля могут не иметь металлическую оплётку.
Одножильные конструкции необходимо подсоединять к сети с обоих концов. Поэтому его удобно использовать в замкнутой трассе, закольцевав. Если это невозможно, то с одножильным кабелем укладывается вместе дополнительный питающий провод.
Сфера применения — водосточные трубы, кровли, тёплый пол.
В двухжильных кабелях одна линия отвечает за нагрев, второй провод обеспечивает электропитание, поэтому его подключают к электропитанию с одной стороны. Это расширяет сферу его применения, но и значительно увеличивает стоимость.
Изделие резистивного типа не предусматривает автоматическую регулировку мощности. Чтобы повысить производительность, применяют управляющую аппаратуру, чаще — термостат и датчики.
Сенсоры передают информацию о состоянии рабочей среды: воздуха, жидкости, грунта, технологической смеси (бетона). Термостат включает и выключает резистивные провода в зависимости от температуры.
Одножильные конструкции нельзя использовать для внутренней прокладки. Близкое расположение или сдваивание проводов ведет к перегреву. Двужильные конструкции используют в системах водоснабжения, в том числе, внутри труб. Когда прокладывают магистраль, покупают тройники и уплотнители.
Преимущества резистивного нагревателя:
Резистивный кабель хорошо подходит для обогрева объектов на открытых участках, таких как кровли, водостоки, лестницы и т.д. Он доступен по цене.
Саморегулирующиеся греющие кабели
Кабель подключается к электросети с одной стороны. Его можно сращивать и перекрещивать между собой при монтаже и использовать,необходимые по длине, отрезки. Если сопротивление достигает предела, полупроводник отключает подачу питания.
Широко применяется в промышленности для обогрева трубопроводов различного назначения, резервуаров, емкостей, цистерн, для поддержания рабочих температур в технологических системах. А также в быту для обогрева кровель, водостоков, коммунальных трубопроводов, в тёплых полах и т.д.
Преимущества саморегулирующегося греющего кабеля:
Засчёт своей технологичности саморегулирующийся нагревательный кабель дороже резистивного, но его достоинства перекрывают этот недостаток.
Как определить, какой кабель нужен?
Греющих кабелей на рынке огромное множество и, чтобы определиться с выбором нужно также учитывать следующие параметры:
Объект обогрева
Во-первых, обязательно нужно знать для бытовых объектов кабель или промышленных.
Кабели для промышленных объектов более технологичны и дорогостоящи, так как изготавливаются для применения в суровых условиях, для опасных зон с возможностью взрывов и возгораний и т.д.
В быту вам просто не понадобятся все эти характеристики изделия. Возможно, будет достаточно одной опции, например, только наличия пищевой оболочки кабеля для обогрева питьевых водопроводов внутри или внешней оболочки, устойчивой к ультрафиолету, для системы антиобледенения кровли.
А от всего этого также зависит стоимость изделия.
Цель обогрева
Очень важно знать с какой целью вы хотите использовать греющий кабель.
Будет это обогрев труб, нагрев технологических жидкостей, поддержание постоянных температур, антиобледенительная система или что-то ещё.
Саморегулирующиеся кабели бывают низкотемпературными, среднетемпературными и высокотемпературными. И если вы не планируете использовать кабель в среде с температурами 200℃ и выше, то нет смысла тратить лишние деньги и покупать высокотемпературный кабель.
Для тёплого пола вполне подойдёт резистивный кабель с постоянной температурой нагрева, а вот для системы антиобледенения и обогрева кровли и водостоков лучше использовать качественный экранированный, защищенный от ультрафиолета саморег.
Желаемая стоимость
Кабели бывают отечественных и зарубежных производителей, с экранами или без, с различными типами оболочек для различных целей, но самое главное, что практически в любой ценовой категории можно подобрать изделие, соответствующее всем исходным запросам.
Чтобы кабель работал долгое время, покупка не ударила по кошельку, были соблюдены меры пожарной и электробезопасности, лучше перед приобретением греющего кабеля всегда консультироваться с инженером или менеджером, специализирующимися на продаже изделий подобного рода.
Ищите греющий кабель для обогрева бетона при строительстве в зимнее время? Присмотритесь к греющему кабелю КДБС отечественного производства. Кабель отличного качества, сертифицирован по российским и международным стандартам.
С задачей обогрева фундамента различный строений, оснований криогенных установок в холодное время года хорошо справится саморег ELSR-FHP от немецкого концерна eltherm.
Хотите сделать крышу своего дома безопасной? Тогда греющий кабель и готовые комплекты ССТ Freezstop для вас. Эти изделия специально разработаны для систем антиобледенения и снеготаяния.
Резистивный греющий кабель: что такое, зачем нужен
Что такое резистивный греющий кабель
На вопрос, что такое резистивный греющий кабель, буду отвечать с самого начала.
Как устроен
Если вы хотя бы немного знакомы с электрическим током, то должны знать, что прохождение электрического тока по любому проводнику, связано с выделением тепла на этом проводнике. Количество выделенного тепла прямо пропорционально электрическому сопротивлению проводника и описывается законом Джоуля-Ленца.
В контексте статьи, для нас в этом законе важно, что чем больше сопротивление проводника, тем больше тепла выделится на нём при прохождении электротока.
Именно это физическое свойство легло в основу работы и конструкции резистивного кабеля. Само его название, резистивный, происходит от слова резистор (сопротивление).
По конструкции резистивный кабель это тонкие металлические жилы, изготовленные из материала с большим электрическим сопротивлением. Жилы очень тонкие. В конструкции кабеля их может быть либо две, это двухжильный резистивный кабель, либо одна, это одножильный резистивный кабель.
Для электрической безопасности, как положено по правилам ПУЭ, жилы кабеля окружены материалом, не пропускающим электричество. Этот диэлектрик называется изоляцией кабеля. Кроме диэлектрических свойств, изоляция резистивного кабеля имеет отличную устойчивость к высоким температурам. Это понятно, так как кабель в нормальном рабочем процессе греется.
Кроме тепла, прохождение электрического тока по проводнику, создает вокруг проводника электромагнитные поля, которые являются помехами в работе многих электрических приборов и от части, вредны для человека. Для снижения влияние этих полей, резистивный греющий кабель, помещают в металлическую оплётку. Она же (оплётка) усиливает механическую защиту тонкой жилы кабеля.
Стоит отметить и это важно, что электрические помехи двухжильного резистивного кабеля, значительно ниже одножильного. Связано это с разнонаправленными магнитными полями двух жил, которые гасят друг друга при работе кабеля.
Всю описанную выше конструкцию резистивного кабеля помещают в единую оболочку, которая завершает герметичную конструкцию греющего кабеля(3, 4 на фото). Изготавливают оболочку из термостойких полимерных материалов.
Обратите внимание, что в конструкции самых дешевых одножильных резистивных кабелей, может не быть металлической оплётки (2). Просто, одна металлическая, чаще стальная, жила покрытая термостойким пластиком. Самый дешевый кабель без экрана продается на отрез и стоит около 100 рублей за метр.
Особенности одножильных греющих кабелей
О первой особенности одножильного греющего кабеля я уже сказал, это высокий электромагнитный фон. Поэтому приобретая такой кабель для применения внутри помещений, наличие медной оплётки обязательно.
Вторая особенность резистивного кабеля с одной греющей хилой, это необходимость подключения кабеля к электропитанию с двух разных концов. А это проще всего сделать, закольцевав прокладку кабеля. То есть, одножильный греющий кабель нужно укладывать по замкнутой трассе, что не всегда удобно. Или тянуть вместе с кабелем дополнительный питающий провод, что возможно при обогреве кровли, но нереально при обогреве полов.
Плюсы 2-х жильных греющих кабелей
В отличие от одножильных, двухжильные греющие кабели можно подключать к электропитанию с одного конца. На втором конце жилы кабеля просто соединяют специальной муфтой или в более современных вариантах, соединяют, используя технологию соединений без муфт.
Этот несомненный плюс двухжильных греющих кабелей значительно упрощает их монтаж, расширяет диапазон применения, однако увеличивает цену, приблизительно 180 рублей за метр против 120 рублей.
Где используется
Резистивный греющий кабель используется для обогрева:
Производители
В продаже можно найти следующих производителей резистивных кабелей, компании:
Теплые полы с резистивным греющим кабелем
Комплекты теплых полов с резистивным греющим кабелем продаются заводскими комплектами заданной длины. Связано это с трудностями самостоятельного электрического монтажа кабеля из-за тонкости жил и сложностями их качественных соединений.
Каждая длина комплекта рассчитана на определенную площадь помещения. Покажу для примера таблицу соответствий площади-длины-мощности одного производителя.
Комплект кабельного теплого пола включает сам кабель, с присоединённым «холодным» концом для подключения и соединением концов в двухжильном варианте кабеля.
Как вариант теплого пола, двухжильные резистивные кабели используются для производства тепловых электрических матов.
Недостаток
Резистивный греющий кабель при любых обстоятельствах имеет одинаковую мощность на любом своём участке. В отличие от саморегулирующихся греющих кабелей, резистивные кабели не могут менять свою температуру в зависимости от окружающей среды. В теплых полах этот условный недостаток, исправляется установкой терморегуляторов.
Вывод
Несмотря на появляющиеся новые технологии, резистивный греющий кабель остаётся востребованным для различных областей. В том числе находит широчайшее применение в обогреве теплыми полами квартир и частных домов.
Как устроен резистивный греющий кабель, принцип работы, подключение
Области использования нагревающих кабелей в современных условиях жизни весьма обширны.
Они используются для обогрева трубок дренажной системы кондиционеров, для обеспечения достаточного температурного режима в резервуарах и протяженных трубопроводах газо-, нефте- и химической промышленности.
Другими словами при помощи греющего кабеля можно обогреть любой объект.
Существует всего две разновидности кабелей нагрева:
Резистивный греющий кабель отличается от других устройств простотой монтажа и небольшими габаритами. Он представляет собой более простой и дешевый, но в то же время более энергозатратный вариант. Роль греющего элемента в устройстве играет проводник, с достаточно высоким сопротивлением.
Конструктивные особенности резистивного кабеля
Основу конструкции кабеля составляют специальные жилы из стали. В зависимости от количества жил, нагревательный кабель может быть двух типов:
Токопроводящая жила в обязательном порядке подлежит изоляции при помощи использования специальных материалов. Некоторые кабеля отличаются двумя слоями изоляции. Изолирующий металл покрывается защитным экраном из металла, который еще называется экранизирующей оплеткой. Оплетка предназначена специально для защиты кабеля от механических повреждений и в качестве элемента заземления. Для обеспечения полноценной протекции в устройстве может использоваться наружная защитная оболочка.
Резистивный греющий кабель с одной жилой имеет только одну нагревающуюся токопроводящую жилу. Эта жила идет по всей длине конструкции. Использование такого устройства по праву считается самым бюджетным. Это объясняется тем, что такой кабель максимально устойчив к воздействию достаточно высоких температурных режимов. Приспособление обеспечивается электропитанием с обеих сторон.
Очень часто такая схема создает определенные трудности в плане монтажа. Объясняются они тем, что при крепление обязательно подразумевает возврат греющего проводника в точку его соединения. Кроме того может возникнуть необходимость в использовании некоторых дополнительных систем питания.
Конструкция двужильная состоит из двух проводов: нагревательного и токопроводящего. Но одном конце такого провода устанавливается муфта, а на второй конец подается ток. Такой вариант расположения использовать намного легче и комфортнее.
Резистивные кабеля бывают двух видов – одножильные и двужильные. Двужильные кабеля считаются более простыми и эффективными в использовании.
Принцип работы
Резистивный греющий кабель работает по типу простого электрического нагревателя. Основной принцип работы состоит в том, что проводник с большим сопротивлением проводит ток и, благодаря этому, происходит выделение тепла. Объемы тепловыделения зависят от объемов силы тока и мощности сопротивления проводника. Купить резистивный кабель можно отрезками определенной длины. Каждому кабелю характерно определенное сопротивление и при работе каждый кабель выделяет определенное количество тепла.
Принцип работы одножильного проводника заключается в подключении к электроэнергии с двух концов. При таком варианте резистивный кабель протягивается петлей таким образом чтоб оба конца элемента стыковались в одном месте. Использование двух жил дает возможность не подводить оба конца изделия и соединять их в одной точке. Второй принцип подключения обеспечивает возможность использовать такие кабеля в домашнем хозяйстве и быту.
Резистивный греющий кабель работает по принципу закона Джоуля-Ленца. Чем выше сопротивление на определенном участке кабеля, тем большее количество тепла выделяется.
Преимущества и недостатки использования
К преимуществам использования резистивного кабеля можно отнести:
Резистивный кабель долговечен и прочен, но имеет и некоторые недостатки в использовании.
К недостаткам использования такого кабеля можно отнести невозможность сделать устройство более длинным или более коротким, а также необходимость полностью менять весь кабель при выходе из строя хотя бы одного элемента.