Zařízení a princip fungování samoregulačního topného kabelu

Samoregulační kabel je vylepšená verze elektrického topného kabelu.

Poprvé byl vyvinut samoregulační topný kabel specialisty z americké společnosti Raychem Corporation. Vydání tohoto kabelu přineslo společnosti celosvětovou slávu, protože jeho vlastnosti byly okamžitě oceněny tam, kde je potřeba chránit zařízení před zamrznutím nebo udržovat stálou teplotu předmětu.

V současné době vyrábí samoregulační topné kabely mnoho známých světových výrobců elektrických výrobků, včetně ruských podniků.

Topný samoregulační kabel je široce používán v různých průmyslových odvětvích, ve stavebnictví, v sektoru bydlení a komunálních služeb a v každodenním životě (například pro vytápění střech). Tato poptávka po produktu je způsobena jeho jedinečnými vlastnostmi a tyto vlastnosti jsou určeny jeho konstrukčními vlastnostmi a principem fungování.

Zařízení

Konstrukčně je samoregulační topný kabel složitější než odporový kabel s konstantním výkonem. Obsahuje polymerní matrici, která vlivem vnější měnící se teploty mění odpor, což má za následek změnu množství uvolněné tepelné energie.

Na Obr. Obrázek 1 ukazuje schematické znázornění samoregulačního topného kabelu.

Topná část kabelu se skládá ze dvou pocínovaných měděných vodičů (1), naplněné plastovou směsí grafitu a polovodičového polymeru, tvořící samoregulační matrici (2). Vodivé měděné dráty jsou uzavřeny skrz matrici.

Izolační vrstva topné části (3), vyrobený z fluoropolymerového termoplastu, zároveň jej chrání před vodou. Pocínované měděné stínění (4) slouží k uzemnění kabelů, mechanické a elektrické ochraně. Vnější plášť (5) se vyrábí v závislosti na provozních podmínkách topného kabelu z různých materiálů. Pro jednoduché provozní podmínky se používá polyolefinový plastový plášť. Pro obtížné provozní podmínky (agresivní prostředí, kondenzace, ultrafialové záření atd.) se používá fluoropolymer.

Matrice a vnější plášť samoregulačního kabelu jsou zpracovány metodou radiačního síťování.

Princip činnosti

Polovodičová matrice má vysoký kladný teplotní koeficient odporu (TCR): s rostoucí teplotou se zvyšuje její odpor, klesá proudová síla a uvolněný výkon, tedy množství generovaného tepla, a naopak – klesá teplota vede ke zvýšení generovaného tepla. Funguje následovně.

Samoregulační matricový polovodič obsahuje vodivé částice. Obvykle může být taková matrice prezentována ve formě velkého počtu odporů paralelně zapojených mezi vodiče (obr. 2).

Při přivedení napětí na vodivé dráty vzniká proud, matrice se zahřívá, její materiál se roztahuje, v důsledku čehož dochází k přerušení kontaktů mezi jednotlivými vodivými částicemi, což je ekvivalentní poklesu počtu paralelně zapojených odporů a zvýšení celkového odporu matrice. V důsledku toho se sníží proud a množství generovaného tepla. Tím se udržuje stabilní teplota.

Čím nižší je teplota oblasti, tím více vodivých cest, tím menší odpor, větší proud a větší ohřev (obr. 3).

V sekci 1 s vysokou teplotou je málo vodivých řetězců, odpor matrice je vysoký, hodnota proudu je nízká a přenos tepla je také nízký. V sekci 2 je teplota nižší, odpor matrice nižší a přenos proudu a tepla jsou vyšší. V sekci 3, kde je teplota nejnižší, je nejvíce vodivých cest, odpor je nízký a proud a výkon jsou největší.

To znamená, že když se změní teplota vyhřívané oblasti, změní se odpor matrice odpovídající části kabelu a množství tepelné energie uvolněné v této oblasti.

Výhody

Hlavní výhody samoregulačního kabelu jsou: energetická a ekonomická účinnost. To je způsobeno skutečností, že při zvýšení teploty v jakékoli oblasti se automaticky sníží topný výkon a tím i spotřeba elektřiny.

Struktura kabelu navíc umožňuje při instalaci topného systému jej rozřezat na kusy požadované délky, aniž by došlo k ohrožení jeho fyzikálních vlastností. To umožňuje použití takového topného kabelu pouze v problémových oblastech, kde je pravděpodobnost zamrznutí obzvláště vysoká v chladném období, což šetří peníze.

Typy a vlastnosti

Vyráběné kabely se podle účelu běžně dělí na průmyslové a obecné stavební.

Samoregulační kabely průmyslový účely se používají pro ochranu před mrazem, vytápění nebo udržování teploty průmyslových potrubí, nádrží, kontejnerů a dalších technologických zařízení. v podnicích těžebního, zpracovatelského, chemického, hutního, lehkého a potravinářského průmyslu, energetiky a strojírenství. Ve většině případů jsou tyto kabely vyráběny v nevýbušném provedení.

Obecná konstrukce Kabel není nevýbušný, proto i přes jeho dostatečnou univerzálnost nelze použít v prostorách se zvýšeným nebezpečím výbuchu a požáru. Takové kabely jsou určeny pro topné systémy pro domácí potrubí a systémy proti námraze na střechách, plošinách, schodištích atd.

Mezi hlavní technické vlastnosti patří: