Что значит саморегулирующийся греющий кабель

Принцип работы и как выбрать саморегулирующий греющий кабель

В классическом понятии кабель – устройство для транспортировки электричества или электрического сигнала из точки «А» в точку «В», однако с греющими кабелями все немного не так. Их основная задача – излучать тепло на всей своей протяженности или на определенных участках. В данный момент на рынке есть три вида греющих кабелей резистивный, зональный и саморегулирующий греющий кабели. Из этих вариантов последний – самый дорогой, но зачастую самый перспективный в плане использования практически во всех сферах.

Принцип работы

Отличие саморегулирующего кабеля от резистивного и зонального заключается в конструкции и принципе работы. Если кратко, то резистивный кабель – это длинный кипятильник, без возможности его укоротить. В этом случае проводники тока являются нагревательными элементами.

Зональный греющий кабель можно обрезать, т.к. ток в нем поставляется по параллельным жилам, между которыми намотан греющий элемент из проволоки с высоким сопротивлением. Через определенные участки эта проволока касается одной из токопроводящих жил и обеспечивает нагрев участка «зоны»

Устройство зонального греющего кабеля
[sc:img]

Саморегулирующий греющий кабель представляет собой более «умную» конструкцию. Внутри оплеток и экранов (в зависимости от модификации) находится основной элемент кабеля – две медные токопроводящие жилы, между которыми располагается греющая матрица. Выглядит она как обычный плотный полиэтилен, однако обладает качествами, которые выводят обогрев кабелем на принципиально новый уровень. Эта матрица – полупроводник, и она меняет свои свойства при изменении температуры.

Саморегулирующий кабель. Что внутри

Пример с теплыми полами

Допустим, вы делаете с помощью такого кабеля теплые полы. Но в разных комнатах, обычно, разная исходная температура пола, например в ванной она одна, а в прихожей – другая. Более того, в одной и той же комнате исходная температура пола может значительно различаться и если вы будете использовать резистивный или зональный кабель, то достичь баланса комфортного пола можно, но только разбивая комнаты на «холодные» и «теплые» зоны. Для этого нужно будет устанавливать дополнительные терморегуляторы и тепловые датчики… Не очень приятная перспектива, особенно с учетом тех недостатков, о которых мы напишем чуть ниже.

Обустройство теплого пола с помощью кабеля
[sc:img]

Саморегулирующий кабель позволяет исключить из схемы терморегулятор вообще. Он сам регулирует, где нужно греть сильнее, а где слабее за счет своей матрицы. Допустим, вы вошли домой с мороза и оставили свои заснеженные ботинки на полу с саморегулирующим кабелем. Так вот, участок с ботинками будет нагреваться сильнее всех остальных участков ровно до тех пор, пока не нагреет ваши ботинки до заданной температуры.

Это значительно экономит электроэнергию за счет того, что греется только тот участок, который нуждается в обогреве.

Пример с водопроводом

Использование греющего кабеля для обогрева водопровода

Чтобы в сильный мороз не замерзла вода в водопроводе, вы обмотали водопроводный вентиль греющим кабелем. Любой вентиль (водосчетчик, фильтр грубой очистки и т.д.) имеет сложную геометрическую форму, которая не позволяет кабелю касаться непосредственно металла. Если вы будете использовать именно саморегулирующий греющий кабель, то основной расход электричества будет идти на нагрев именно тех участков, которые касаются металла, т.к. там теплоотдача будет наиболее выражена. КПД кабеля при этом возрастает в несколько раз по сравнению с другими системами кабельного обогрева

Пример с обогревом кровли

При обогреве кровли от обледенения вы практически никогда не сможете угадать, в каком участке будет наиболее опасный для возникновения сосулек участок. Используя этот кабель с полупроводниковой матрицей, вы можете быть уверены, что будет согрет именно тот участок, на котором было больше всего льда/воды.

Обогрев крыши саморегулирующимся кабелем
[sc:img]

Полезный совет: если вы собираетесь использовать кабель для обогрева кровли, стоит выбрать тип, устойчивый к ультрафиолетовому излучению и нормально переносил высокую температуру, т.к. температура кровли летом поднимается до 50-60 градусов. Например, Raychem ETL-10 выдерживает температуру 65 градусов.

Преимущества

Кроме главных перечисленных, есть еще несколько «фишек», которые дополняют картину

Недостатки

Ну куда ж без них? Основной – это конечно же цена. В зависимости от модификации она бывает в 2-3 раза дороже аналогичной мощности/длины для резистивных и зональных греющих кабелей.

Второй значительный недостаток – саморегулирующим кабелем нельзя быстро обогреть/оттаять тот или иной участок. Он просто не нагреется выше номинальной температуры. Этот кабель предназначен скорее для того, чтобы быть включенным постоянно, благо, низкое энергопотребление позволяет пережить это безболезненно для вашего кошелька

Третий недостаток, а скорее особенность этого отопительного элемента – повышенная стартовая нагрузка. Допустим на вашем кабеле маркировка 50Вт м.п. (50 Ватт на один погонный метр) – это означает, что при включении кабеля в сеть нагрузка будет составлять 80-100 Ватт на метр до тех пор, пока кабель первый раз не прогреется (1-5 минут) – эту особенность стоит учитывать при прокладке проводки соответствующего сечения.

Подключение

Некоторые модели саморегулирующих греющих кабелей имеют дополнительные оплетки и защитные экраны. Мы рассмотрим подключение кабеля с двумя изоляционными оплетками.

Порядок разделки кабеля

Как видно, никакого принципиального отличия в подключении данного кабеля от обычного силового с заземлением нет. Различия есть в заделке оконцовки такого кабеля. Т.к. греющий кабель – окончательный элемент и ни к чему не подключается – его конец должен быть соответствующим образом заделан. Производители саморегулирующих греющих кабелей продают специальные комплекты для их разделки и оконцовки. Работа же сводится к следующему:

Порядок работ по оконцовке кабеля

После таких манипуляций кабель смело может отправляться в самые опасные и мокрые места. Влага ему теперь не страшна.

Комментарии:

Статья хорошая, но этот кабель никак не предназначен для теплых полов. Разогреть его до какой-нибудь приемлемой температуры не удастся. Только для размораживания и защиты от обледенения. Больше этот кабель ни на что не годится

Дорого и непрактично. Не встречал я еще саморегулирующего кабеля, который нормально работал хотя бы 2-3 года. Со всеми возникают проблемы. В общем, сырая технология, и очень дорогая к тому же.

Оставить комментарий Отменить ответ

Керамические дымоходы – идеальный вариант вентиляции

Чашкорезные станки: особенности оборудования

Керамические блоки КЕРАТЕРМ

Сервисное обслуживание кондиционеров и систем вентиляции

Дизайн любого помещения: обзор стилей и их особенности

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

Востребованность саморегулирующегося греющего кабеля у домохозяйств и в промышленности растет с каждым годом. Приход первых осенних заморозков, внезапное наступление минусовой температуры на улице очень часто становится неожиданностью для владельцев частных домов и руководства административных и производственных сооружений. Возникает риск замерзания и разрыва водопроводных и канализационных труб, обледенения ступенек, на крыше образуются сосульки, которые обрываются и наносят ущерб. Саморегулирующийся нагревательный кабель в этой ситуации становится универсальным и эффективным решением по борьбе с антиобледенением.

Общая характеристика и отличия саморегулирующегося кабеля

Саморегулирующиеся нагревательные кабели – это целая линейка нагревательных кабелей и лент, разработанных благодаря полупроводниковым нанотехнологиям, отличительной особенностью которых является самостоятельное изменение мощности на разных участках одного и того же отрезка в зависимости от окружающей температуры. Они пользуются популярностью при установке систем антиобледенения, обогреве бытовых труб, а также нефте- и газопроводов.

Нагревательные кабели для систем антиобледенения должны соответствовать строгим критериям по уровню надежности и срока службы. На практике в качестве подобных соединений чаще всего применяют два вида электрокабелей: резистивные и саморегулирующиеся.

Резистивные кабели с постоянной мощностью представляют герметичную жилу из меди, имеющую сопротивление всей цепи постоянному току (т.н. омическое сопротивление) и покрытую специальной защитной оболочкой. Данная жила одновременно играет роль элемента накаливания. Подобные соединения обладают конкретной протяженностью, а их способность выделять тепловую энергию никак не связана с температурой воздуха.

У саморегулирующихся кабелей в роли элемента нагрева выступает проводящая матрица на базе углеродного полимера, способного изменять такую характеристику как проводимость в зависимости от температуры окружающей среды. Кабель выделяет оптимальную мощность обогрева точечно именно там и тогда где это необходимо. По мере того как окружающая температура падает, выделяется больше тепла. И наоборот, при повышении температуры выделяется меньше тепла.

Недостатков, связанных с излишним повышением температуры или, наоборот, с его нехваткой тут не бывает. Кроме того, за счет наличия устройства автоматического регулирования создается большая экономия электроэнергии. В частности, системы защиты от образования льда на резистивных соединениях (постоянных по мощности) расходуют вдвое большее количество энергии, чем такие же структуры на саморегулирующемся типе соединений. Вдобавок к этому, системы электрообогрева с автоматической регуляцией обеспечивают максимальную безопасность, а для экстремальных и трудных условий использования производятся особые виды электрических соединений согласно нормам американского института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике и европейского комитета электротехнической стандартизации.

Такая система обогрева гораздо более совершенна и безопасна, чем резистивная и способна даже без дополнительной автоматики обеспечить самый оптимальный режим обогрева. Ее монтаж более удобен так как кабель можно резать на месте установки именно той длины, которая нужна для конкретных целей.

Принцип работы и конструкция

Саморегулирующиеся ленты и кабели изменяет мощность и выделение тепла, учитывая температуру атмосферы, т.е. они постоянно чувствуют перепады температуры без каких-либо дополнительных сенсоров. В итоге различные места соединения кабеля с обогреваемым объектом могут обладать отличающейся температурой, а смежные с соединением устройства и механизмы будут повышать свою температуру в разной мере.

Известно также, что в структуре матрицы помимо частиц графита добавляются мелкие металлические нано-частички для проводимости тока внутри всей структуры. Разогретая матрица расширяется, разрываются проводящие металло-графитовые мостики. В результате увеличивается сопротивление участка, уменьшается ток, уменьшается тепловыделение. При остывании происходит обратный процесс: матрица ужимается, количество каналов связи между токопроводящими металлическими наночастицами становится больше, сопротивление силовой части уменьшается, мощность и выделение тепла возрастает.

Защитная внутренняя изоляция из Полиолефина или Фторполимера защищает матрицу от износа и влаги, а дополнительная оплетка из металла осуществляет функцию механической защиты и заземления одновременно. Наружная оболочка кабеля покрывается также Полиолефином или Фторполимером. При необходимости в состав оболочки добавляются элементы, стойкие к УФ-излучению, если кабель предназначен для размещения на открытом солнце.

При подключении саморегулирующегося электрокабеля к сети начинается накал матрицы по всей протяженности. Затем, в зависимости от величины нагрева, происходит уравновешение, т.е. различные места соединения будут выделять отличающуюся по величине мощность тепловой энергии.

История изобретения саморегулирующегося кабеля

Считается, что прообраз саморегулирующегося кабеля появился в Норвегии во время Второй мировой войны. 16 сентября 1940 (т.е. еще до начала военных действий в этой стране) под номером 747 883 в Осло был опубликован патент, автором которого был Педер Гуннар Слетнер. Однако в связи с войной и оккупацией, данный патент не был рассмотрен. Его автор вынужден был эмигрировать в США и только в 14.05.1947 он заново представил свой текст в Ведомство по патентам и товарным знакам США. Документы внимательно изучались комиссией более двух лет. В итоге 17.01.1950 года данный патент был официально опубликован Ведомством под уникальным номером US2494589 A.

Кабель Слетнера имеет существенное преимущество перед резистивными кабелями – при перегорании одного резистора (соединителя токопроводящих жил), система продолжает работать в полноценном режиме. Перестает греть только ее небольшой участок. Это изобретение давало большие перспективы при использовании такого кабеля в системах электрообогрева.

После патента Слетнера, пошла череда патентов по доработке его изобретения. В частности, патенты 3757086 и 4037083 предлагали различные варианты сплавов резисторов (нихром, фехрал) для увеличения выделяемой мощности и КПД греющего кабеля. Но это не решало вопрос саморегуляции системы.

Технология параллельного соединения греющего кабеля, позволяющая резать и муфтовать нагревательный кабель любых длин, стала использоваться в коммерческих целях c 1971. Данную технологию выкупила и стала использовать для коммерческих целей американская компания Raichem, в настоящее время мировой лидер в производстве нагревательных кабелей.

Далее, на протяжение почти 20 лет следовала целая череда патентов, в основном американских авторов, которые стали предлагать решения, позволяющие зональному кабелю выделять температуру, отличающуюся на разных участках одного и того же отрезка.

Впервые о решении вопроса автономного регулирования температуры кабеля было заявлено в патенте US4250400 A от 10.02.1981 г. В нем предлагалось посередине спиральных резисторов (проводов высокого сопротивления) подключать небольшой термостат в виде таблетки. Этот дисковый термодатчик выступал за пределы кабеля и должен был контактировать с обогреваемой поверхностью. При увеличении температуры поверхности, сопротивление термодатчика увеличивалось, что уменьшало линейно протекающий электрический ток. В итоге мощность кабеля падала. Таким образом, появился первый в истории саморегулирующийся кабель. На схеме ниже изображена схема данного изобретения.

И только, спустя 10 лет, 16.06.1992г. появляется патент US5122641 за авторством Роберта М. ДеЧурча, в котором уже явно начинает обсуждаться полимерная матрица, как нагревательный элемент кабеля. В патенте ничего не говорится о составе полимера, упоминается только, что это могут быть «различные материалы», например, графитовая или угольная стружка. Зато в запатентованном изобретении уже имеются ориентировочные чертежи технологического процесса производства полимерной матрицы.

В начале 90-х годов на рынке начинает появляться первый полноценный саморегулирующийся кабель с полимерной матрицей. Вначале, это кабели производства Raichem (США), затем Heat Trace (Англия), BARTEC (Германия) и т.д.

В настоящее время отдельные российские производители заявляют о том, что обладают технологией производства саморегулирующейся матрицы. Однако качество такой матрицы еще очень сырое, пусковые токи высоки, а срок службы сильно ограничен. Поэтому основная линейка дорогих кабелей для промышленного электрообогрева выпускается у них на базе матрицы, закупаемой у европейских либо американских заводов.

Достоинства и недостатки саморегулирующихся систем обогрева

Достоинства:

Недостатки:

Виды и типы «самрегов»

В бытовых системах электрообогрева в основном применяется низкотемпературный саморегулирующий кабель, который выдерживает разогрев до 85 C. Среднетемпературные и высокотемпературные кабели имеют значительно большую термостойкость и применяются как правило в добывающей и обрабатывающей промышленности.

По назначению саморегулирующиеся кабели и ленты классифицируют:

По наличию экранирующей оплетки кабели делятся на:

За счет наличия экрана цена кабеля возрастает в 2 раза, поэтому в обычных бытовых местах обогрева, которые не подвергаются механическим воздействиям и мало контактируют с человеком рационально приобрести неэкранированный вариант.

По линейной мощности (мощность на 1 метр погонный) бывают следующих основных видов:

Также существует классификация по типу наружной оболочки:

Помимо вышеуказанных, имеются узкоспециализированные кабели для промышленного обогрева, описание которых можно найти в соответствующем разделе нашего сайта.

Применение в народном хозяйстве

Для повышения температуры во внутренней части водопровода с пресной питьевой водой применяются соединения, гигиеническая безопасность которых подтверждена специальным документом. Такие кабели устанавливаются посредством особых сальников и взаимодействуют с питьевой жидкостью. Это профильные соединения, одобренные организациями, контролирующими обеспечение безопасности для окружающей среды;

Советы по выбору

Выбирая себе саморегулирующийся кабель, не всегда нужно ориентироваться на цену. Нужно учитывать для чего вы его будете использовать и в каких условиях он будет эксплуатироваться. Вот некоторые моменты, которые нужно знать перед покупкой:

Особенности монтажа

Основной частью монтажа саморегулирующегося кабеля является его муфтирование и соединение с силовой частью. Для самостоятельного производства данных работ достаточно строго следовать инструкции, которые вкладываются в монтажные наборы, ну и самое главное, уважительно относиться к такому небезопасному явлению как электричество.

Для муфтирования саморегулирующегося кабеля вам потребуется:

Сперва необходимо подготовить трехжильный (двухжильный) силовой кабель, аккуратно сняв часть наружной изоляции и сняв слой с изолятора каждого провода длиной около 1 см. С нагревательного провода ножом снимается основная изоляция длиной около 5 см. Переплетенную между собой и намотанную на внутреннюю часть кабеля проволочную оплетку экрана нужно раскрутить, а затем снова скрутить в 1 жилу. Она будет использована для заземления.

Отступив от края кабеля на 2 см, снимаем двойной изоляционный слой, под которым находится саморегулирующаяся матрица черного цвета. Ее нужно также вырезать острым ножом, оставив очищенными только идущие вдоль нее 2 медные жилы, длиной около 1 – 1,5 см.

На силовом трехжильном кабеле необходимо согнуть желто-зеленый провод в противоположную сторону, который будет использоваться для подключения заземления. Затем скрученная оплетка заземляющего провода соединяется с желто-зеленым проводом и фиксируется термоусадочной трубкой большего диаметра. Для этого на срезанную небольшую трубочку надевают нагревательный элемент и это место прогревает феном конструкцию до полной усадки.

После того, как два основных провода надежно закреплены изолированными втулками, на стык надевают термоусадочные трубки меньшего диаметра и нагревают феном либо зажигалкой до уменьшения в объеме. В процессе нагрева из трубки выделяется клей, что позволяет надежно зафиксировать проводное соединение.

Второй конец саморегулирующей ленты также нужно изолировать с помощью оставшихся термоусадок. Для этого нужно сделать разрезать кабель вдоль пополам 0,5-1 см, стараясь не оголять медные жилы вдоль кабеля. Затем одну из получившихся половинок нужно срезать ножом а другую оставить в таком виде. Это делается с целью исключить замыкание медных жил между собой. Далее на конец кабеля одевается термоусадка и нагревается феном. Можно также обжать кончик плоскогубцами для плотного склеивания.

Подключение нагревательного элемента завершено, и вы можете устанавливать его в качестве главного элемента антиобледенительной системы.

Источник