Horký kabel – dobrý nebo špatný? | Publikace.

Zeptejte se kteréhokoli elektrikáře: co je na kabelu nejdůležitější? – Odpoví, že je to jeho schopnost vést elektrický proud. A čím větší proud je potřeba nést, tím silnější musí být kabel. Kabel se obvykle skládá z několika vodičů, uvnitř kterých je položeno vodivé jádro. Existují však kabely, jejichž hlavní vlastností není vést proud k zátěži, ale fungovat jako zátěž sama. O těchto kabelech a jejich vlastnostech bude řeč v článku.

Když vodiči protéká příliš velký proud, začnou se zahřívat, což způsobuje různé problémy: od zrychleného stárnutí kabelů a zkrácení životnosti zařízení až po úplné poruchy a požáry. Proto vám každý normální elektrikář řekne, že když se kabel zahřeje, je to špatné a nemělo by se to stávat.

Kabelové vytápění však může být výhodné, pokud je řízeno a uvedeno do provozu. Pro tento účel se vyrábějí speciální topné kabely, jejichž vytápění je hlavní spotřebitelskou vlastností. Pojďme si tedy společně připomenout základní fyziku a podívat se, jak to platí pro topné kabely.

Odolnost měděného drátu

Výchozím parametrem, na jehož základě se provádějí všechny výpočty s vodiči, je měrný odpor drátu. ρ, který má rozměr Ohm mm 2 /m. Pro slitinu mědi, která se používá v běžných elektrických rozvodech, ρ=0,0175 Ohm mm2/m. Ale to je teoretická hodnota, ve skutečnosti může být vyšší – 0,018 nebo 0,019. Tato hodnota závisí na složení slitiny a integritě výrobce.

Co to číslo znamená? ρ? Dovolte mi uvést příklad. Vezměme jeden drát s průřezem S = 1,5 mm2 , délka L=1 km. Jeho odpor lze vypočítat pomocí vzorce:

R=(ρ L)/S = 11,6 Ohm

Odolnost běžných typů vodičů je regulována GOST 22483-2012. Kromě toho tato norma GOST reguluje změnu odporu drátu v závislosti na teplotě. Tato změna je ale tak malá, že je ve většině případů zanedbávána.

Stejně jako u běžného drátu je velmi důležitým parametrem také odpor topného vodiče. Ostatně určuje další parametr, který charakterizuje jeho topné vlastnosti – lineární výkon (W/m). Když to znáte z dokumentace nebo výpočtů, můžete vypočítat množství tepelné energie podle zákona Joule-Lenz pomocí následujícího vzorce:

Q=I2Rt=UIt (J)

V přírodě existují zásadně dva typy topných kabelů, budu o nich mluvit dále, určitě budou příklady.

Odporové kabely s konstantním výkonem

Drát v takovém kabelu má jádro ze speciální slitiny. Tato slitina má určitý odpor, který je větší než odpor mědi. Odpor metru takového kabelu se pohybuje od jednotek do desítek ohmů v závislosti na požadované teplotě a oblasti použití.

Příklady průmyslových značek takových kabelů a vodičů jsou MNT, SNF, PNSV a další. Písmeno „H“ v názvu kabelu znamená „vytápění“.

Odporové topné kabely jsou v zásadě dvou typů podle způsobu připojení: s jedním nebo dvěma vodiči. Pokud je pouze jedno jádro, musíte kabel položit tak, aby se oba konce sbíhaly na jednom místě.

Když má kabel dvě žíly, zjednodušuje to instalaci. Začátek kabelu je připojen k silovým svorkám a na konci je namontována spojovací koncovka.

Izolace topných kabelů je určena pro vysoké provozní teploty (až 100 °C) a je obvykle vyrobena z fluoroplastu. Kromě izolace bývá oplet (zástěna), který funguje jako dodatečná ochrana.

Na fotografii je dvouvodičový odporový topný kabel. Můžete vidět dva pracovní vodiče, zemnící vodič, stínění a vnější plášť.

Z fyzikálního hlediska je kabel navržen stejně jako jakýkoli topný článek, jako je páječka nebo žehlička. A stejně jako páječka jsou některé odporové kabely navrženy tak, aby byly neustále zapnuté. To je například relevantní v zimě při použití topného kabelu k vytápění střech.

V ostatních případech, stejně jako u žehličky, je potřeba regulovat teplotu topného kabelu. K tomuto účelu se používají termostaty (regulátory teploty) – zpravidla elektronické, se zpětnovazebním čidlem.

Nápadným příkladem použití topného kabelu, který v zimě potěší naše promrzlé nohy, je elektrická vyhřívaná podlaha.

Topné odporové kabely jsou vyráběny pro konkrétní výkon a napětí a mají pevnou délku, nelze je stříhat.

Mezi vámi a mnou lze takový kabel přestřihnout nebo prodloužit, ale pro získání stejného výkonu bude zapotřebí jiné napětí. Nebo bude teplota ohřevu jiná, což může hrát krutý vtip.

Při zvýšeném žáru (při příliš vysokém odporu nebo napětí) se stane totéž jako u běžného kabelu – izolace se začne tavit a životnost se sníží.

Zákony objevené před více než 150 lety ještě nebyly zrušeny!

V průmyslu a každodenním životě se topný kabel používá například pro vytápění potrubí. Ve stavebnictví – pro zahřátí betonu při lití při nízkých teplotách. V tomto případě je topný kabel položen do výztuže a po nalití betonu je několik dní dodáváno napětí.

Stojí za zmínku, že odporový kabel se zahřívá po celé délce a při jeho instalaci je nutné zajistit úseky na trase, které jsou položeny běžným drátem. V opačném případě dojde k ohřevu tam, kde to není potřeba – například uvnitř elektrického panelu.

Ukázkovým příkladem jsou odporové kabely.

Například položení vyhřívané podlahy pod dlaždice. Není zde nic složitého, hlavní je vše rozložit a zapojit podle návodu. Základem vyhřívané podlahy v příkladu je topná rohož od HEM.

Kabel má dvě zóny – topnou (hlavní) a studenou, vyrobenou z obyčejného měděného drátu. Hranice mezi zónami je označena, to je důležité vědět při instalaci.

V návodu je uvedeno, že kabel podlahového topení má výkon 150 W, maximální teplotu 80 °C a odpor 347 Ohm. Zkontrolujeme výkon pomocí vzorce:

P = U2/R = 140 W,
je to skoro jako v návodu.

Je třeba říci, že při takovém výkonu je velmi důležité položit tepelnou izolaci pod podlahu, jinak bude vytápění neúčinné – většina tepelné energie se vyplýtvá na zbytečné vytápění spodní části podlahy (nebo stropu sousedů níže, pokud se jedná o byt).

Podlaha spotřebovává málo, ale také potřebuje termostat – pro úsporu elektřiny a pro případy, kdy „příliš mnoho dobré věci je špatné“.

Čidlo posílá informace termostatu, který zase při zahřívání dá povel k vypnutí a při ochlazení dá povel k napájení kabelu podlahového topení.

Rozdíl mezi hodnotami zapnutí/vypnutí termostatu se nazývá šířka hysterezní smyčky a měří se ve °C.

Samoregulační topné kabely

Tyto kabely mají také určitý odpor, který však není konstantní, ale závisí na teplotě. A teplota zase závisí na proudu a odporu, jako u klasického topného kabelu.

Hlavním rozdílem takových kabelů je, že není nutné instalovat senzory a obávat se přehřátí kabel sám nastaví optimální teplotu změnou svého odporu.

Tento kabel se skládá z paralelně zapojených částí (vodivých matric), z nichž každá je nezávislým topným tělesem, které lze připojit a namontovat samostatně. Příkladem jsou topná tělesa Unimat, kterým se také říká tyčové podlahové vytápění. Tyče lze vyrobit i ve formě filmu.

Další konstrukční možností je dvoužilový kabel určité délky, který eliminuje jakékoli řezání a je celý namontován na vyhřívanou konstrukci. Příkladem je samoregulační kabel KDBS.

Z principu samoregulace vyplývá zajímavá vlastnost: zatímco je vytápěný objekt studený, kabel pracuje na plný výkon. Při zahřívání se zvyšuje odpor, klesá výkon a teplota se stabilizuje na optimální úrovni.

Další výhodou samoregulačního kabelu je úspora energie a tento proces probíhá automaticky.

Za zmínku stojí, že samoregulační kabely se používají i u čidel a termostatů, kdy není potřeba vytápět objekt na maximální výkon. Například při použití ve vyhřívaných podlahách.

Samoregulační vyhřívaná podlaha

Uvedu příklad vyhřívané podlahy, která používá samoregulační kabel.

Pokyny říkají, že lineární metr takové teplé podlahy ve studeném stavu spotřebuje 116 W a při 60 ° C – 77 W. To znamená, že s rostoucí teplotou se zvyšuje odpor topných těles, výkon klesá a teplota je nastavena na nějakou optimální hodnotu. Pro přesné nastavení teploty (pokud nechcete, aby se podlaha příliš zahřívala) slouží čidlo s regulátorem, stejné jako u odporové podlahy.

Takže zahřátí drátů není vždy špatné, když to použijete!

Zdroj: Alexander Yaroshenko, autor blogu „SamElektrik.ru“ Publikováno v časopise „Electrotechnical Market“ č. 1 2020.

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki