Греющие кабели нашли широкое распространение как средство борьбы с обледенением различных объектов и не только.
Выпускаются они в довольно вариативном исполнении и потенциальному покупателю следует разбираться в особенностях каждой разновидности. Поговорим подробно об этом, а также о том, как изготовить нагревательный кабель своими руками.
Принцип работы
Большинство разновидностей нагревательных кабелей (НК) содержит жилу из токопроводящего материала с высоким сопротивлением (резистивная жила), в которой при протекании тока — при непосредственном подключении к источнику напряжения либо в результате индукции вихревых токов, выделяется тепло (эффект Джоуля-Ленца).
Все виды НК, в отличие от токопроводящих кабелей, являются потребителями электротока, преобразующими его в тепловую энергию. То есть на НК или на каждой из его секций (при параллельном подключении) приложенное напряжение полностью падает (в токопроводящем кабеле — не более 5%). У некоторых видов НК отсутствует греющий элемент — его роль играет сам обогреваемый объект (вихревые токи наводятся в нем).
Конструкция
НК состоит из таких компонентов:
- внутренняя часть (рабочая). У разных кабелей она состоит из: одной резистивной жилы, резистивного элемента и проводников, только сердечник в виде индуцирующей обмотки,
- экран из алюминиевой фольги или медной сетки: охватывает рабочую часть,
- наружная оболочка из ПВХ. В кабелях для внутреннего обогрева водопровода применяется пищевая разновидность материала.
Почему следует использовать греющий кабель?
В сравнении с прочими способами обогрева — химической реакцией или путем сжигания топлива, НК имеют ряд преимуществ:
- простота эксплуатации: не нужно что-либо постоянно менять, заправлять и т.д.,
- устойчивость к погодным и другим внешним факторам, механическому воздействию,
- длительный срок службы,
- КПД, близкий к 100%,
- возможность размещения внутри обогреваемого объекта (трубопровод, пол или лестница), благодаря чему все произведенное тепло используется без потерь.
Виды кабельного нагревателя
Выпускаются несколько видов НК.
Резистивные линейные
Самый простой и недорогой вид греющего кабеля. Рабочая часть представлена только резистивной жилой. Ее длина, а значит и сопротивление, подобраны так, чтобы кабель не перегревался, поэтому резать его нельзя. Наиболее практичен 2-жильный вариант, на самом деле в нем также имеется одна жила, но она сложена пополам, это дает двойной выигрыш:
- кабель подключается с одного конца, тогда как 1-жильный — с двух. Для этого его приходится прокладывать так, чтобы оба конца сводились в одной точке, 2-жильный же можно вести по любой траектории,
- кабель не создает электромагнитного поля: токи в жилах текут в противоположных направлениях, потому создаваемые ими поля взаимно уничтожаются. Из-за этого в электрических «теплых полах» и прочих объектах, вблизи которых находятся люди и животные, следует укладывать именно 2-жильный НК.
Резистивные зональные
Рабочая часть у НК состоит из таких компонентов:
- два изолированных сердечника с «окнами» в изоляции, расположенными с шагом в 1 м,
- тонкая проволока из сплава высокого сопротивления (нагревательный элемент): наматывается спиралеобразно на проводник.
Зональный резистивный греющий кабель
В местах, где в изоляции имеются «окна», нагревательная проволока подключена к токопроводящим жилам, так что в итоге схема представляет собой комплект резистивных элементов, подключенных параллельно.
Преимущество зональных НК перед линейными: изделие разрешается резать в любом месте. Обрезанная секция из цепи исключается, а сопротивление всех остальных, а значит и протекающий в них ток, остаются теми же (нет перегрева).
Индуктивные
Греющая жила к электросети не подключается. Она выполнена из ферромагнитного материала и обмотана изолированными токопроводящими жилами. Последние работают как индуктор — наводят в греющей жиле вихревые токи, вызывающие ее нагрев.
Проводники также греются за счет собственного сопротивления. Соотношение тепловыделения в обмотке и ферромагнитной жиле (сердечник) у разных кабелей отличается.
В зависимости от конструкции, сердечник дает от 20% до 80% тепла. Чем выше этот показатель, тем меньше греется обмотка и, соответственно, тем сильнее данный кабель может превзойти по линейной мощности резистивные аналоги. Другая разновидность индуктивных НК вообще не содержит ферромагнитного сердечника — только токопроводящую жилу в виде обмотки.
Эти изделия предназначены для обогрева трубопроводов из материалов с хорошей магнитопроницаемостью. Сердечником выступает сама труба — в ней переменным магнитным полем наводятся вызывающие нагрев вихревые токи. Попутно тепло выделяет и токопроводящая жила в кабеле.
Саморегулирующиеся
В таких НК, как и в резистивных зональных, имеется пара проводников. В качестве греющего элемента выступает не сплав высокого сопротивления, а особый полимер.
Он выполнен в виде матрицы, в которую заключают сердечники либо в виде замкнутой на них спирали.
Особенность данного полимера состоит в том, что его сопротивление сильно варьируется в зависимости от температуры: чем она выше, тем больше сопротивление материала.
Преимущества саморегулирующихся
Мощность других видов НК хотя и меняется при нагреве, но минимально, потому может считаться постоянной. Это значит, что если теплоотвод окажется меньше расчетного, при потеплении или когда обогреваемый объект достаточно нагрелся — НК сгорит.
Потому его долговечность зависит от надежности автоматики: она должна по сигналу термодатчика своевременно отключить питание. Саморегулирующийся кабель сам меняет мощность тепловыделения в зависимости от интенсивности теплоотвода: при чрезмерном нагреве, сопротивление полимерной матрицы возрастает и сила тока в ней, а значит и тепловыделение, падают.
Принцип работы саморегулирующегося нагревательного кабеля
Причем отдельные участки кабеля работают независимо: один из-за перегрева может вообще временно потерять проводимость, другие же, с нормальной температурой, будут греть в обычном режиме.
Саморегулируемые НК выделяют тепло по необходимости. Тем не менее, они также нуждаются в автоматике: при потеплении, когда кабель уже не нужен, его желательно отключить — это значительно продлит ресурс дорогостоящего изделия.
Как сделать своими руками?
При определенной длине и отсутствии необходимости сильного нагрева, вместо НК можно применить намного более дешевые обычные электрические кабели.
Так, провод ШВВП 2х0,5 длиной 12 м при подключении к блоку питания 12 В, нагревается примерно до +400С (сила тока составляет 10 А). По интенсивности нагрева он уступает настоящему НК — тот греется до +650С, но зато стоит в 10 и более раз дешевле. При этом используемое напряжение безопаснее сетевого в 220 В.
Также применяют силовой кабель телефонной связи, так называемый «полевик».
Видео по теме
О технике монтажа саморегулирующегося нагревательного кабеля для труб своими руками в видео:
Греющий кабель выбирают не только по типу, но и по мощности, измеряемой в Вт/м. НК с недостаточной мощностью не предотвратит обледенения карниза или трубы. Методика расчета необходимой погонной мощности обычно публикуется на сайте производителя.