Кабель саморегулирующийся для обогрева труб принцип работы

особенности устройства и принцип работы

В последнее время саморегулирующийся греющий кабель часто применяется для создания систем обогрева желобов, кровель, открытых площадей, трубопроводов в нефтяной и газовой отраслях, водопроводов и других систем и объектов.

В последнее время саморегулирующийся греющий кабель часто применяется для создания систем обогрева желобов, кровель, открытых площадей, трубопроводов в нефтяной и газовой отраслях, водопроводов и других систем и объектов.

Идея саморегулирующегося кабеля принадлежит американской компании Raychem Corporation. Именно этот продукт прославил производителя на весь мир. С помощью саморегулирующегося кабеля удается не просто защитить от промерзания водопровод, используемое оборудование и другие элементы. Он позволяет поддерживать определенную температуру объекта при температурных колебаниях окружающей среды.

Сегодня саморегулируемый греющий кабель производится под разными брендами. Среди них есть и российские марки, заслуживающие уважения и доверия.

Устройство саморегулируемого кабеля

В большинстве случаев саморегулирующийся кабель – это две медные токопроводящие жилы, пространство между которыми заполнено полупроводниковой тепловыделяющей матрицей. Матрица покрыта внешней изоляцией, армирующей оплеткой и наружной оболочкой.

Различаются саморегулирующиеся кабели в основном по мощности. Она может составлять от 10 до 80 Вт. Кроме того, отличие заключается в наличии либо отсутствии экранирующий оплетки.

Внешняя оболочка тоже может быть разной. В основном это термопластичный эластомер либо фторполимер для применения кабеля в агрессивной среде. Во втором случае оболочка кабеля устойчива к ультрафиолету, влажности и прочим влияниям.

К преимуществам саморегулирующегося кабеля относятся:

• отсутствие вероятности локального перегрева;
• возможность разрезать кабель на фрагменты нужной длины;
• существенная экономия энергии, а значит финансовых затрат;
• минимальное обслуживание;
• возможность уложить кабель на любой поверхности, независимо от ее геометрии и материала;
• долгий срок службы благодаря износостойкой оболочке.

Говоря о недостатках такого кабеля, стоит отметить следующие основные моменты:

• большой пусковой ток;
• долгий прогрев;
• средняя длина трассы кабеля составляет примерно 100 м.

Принцип работы саморегулируемого кабеля

Саморегулирующийся греющий кабель автоматически подстраивает выходную мощность для компенсации изменения температуры. Наружная оболочка, оплетка и электроизоляция обеспечивают механическую, химическую и электрическую защиту. При прохождении электрического тока через сердцевину из проводящего полимера между двумя проводниками вырабатывается тепло. Когда температура окружающей среды понижается, количество путей прохождения электрического тока через сердцевину увеличивается и продуцируется больше тепла.

Когда, наоборот, температура повышается, количество проводящих в сердцевине путей снижается, что приводит к вырабатыванию меньшего количества тепла. Выходная мощность при этом снижается практически до нуля. Саморегулируемый греющий кабель регулирует выходную мощность в каждой точке по всей длине, что делает его безопасным и надежным решением для многих задач.

Преимущества использования саморегулируемого кабеля

Говоря о преимуществах саморегулируемого кабеля, первым делом нужно отметить аспект экономии. Экономии электроэнергии, а соответственно и денег. То есть вы платите только за тот объем тепла, который нужен для поддержания работы отапливаемого объекта.

Структура кабеля такова, что есть возможность разрезать его на отрезки нужной длины, не нарушив функционал. Благодаря этому появляется возможность использовать греющий кабель только на сложных участках, где больше вероятность промерзания в зимний период времени. Это опять же означает экономию.

При монтаже системы обогрева с резистивным кабелем используется терморегулятор, который будет регулировать количество тепла, выдаваемого кабелем. Но если выбрать саморегулирующийся кабель, такой элемент уже не понадобится, поскольку его функции берет на себя полупроводниковая матрица. Соответственно, упрощается сам процесс монтажа.

Виды саморегулируемого кабеля

Саморегулируемый провод, в зависимости от сферы использования, подразделяется на:

• Промышленный. Этот саморегулируемый кабель применяют для защиты от промерзания, для обогрева либо поддержания нужной температуры в промышленных трубопроводах, разных емкостях и резервуарах и др. Его используют на предприятиях разных направлений деятельности – металлургия, добыча и переработка сырья и проч. Поскольку на этих объектах всегда высока вероятность взрывов и пожаров, кабель имеет взрывозащищенное исполнение.
• Общестроительный. Такой кабель не взрывозащитный, поэтому, даже несмотря на свою универсальность, не может использоваться в местах с повышенной огне- и взрывоопасностью. Зато прекрасно подходит для обогрева бытовых трубопроводов, крыш, лестниц, площадок и т.п.

По характеристикам нагрева саморегулирующиеся кабели бывают следующих разновидностей:

• Низкотемпературные. Их мощность не превышает 15 Вт/м. После подключения системы обогрева к питанию кабели могут нагреваться до температуры 60 °С. Чаще всего их используют для обогрева водопроводных труб частных домов и дач.
• Среднетемпературные. Мощность данных кабелей достигает значений от 10 до 33 Вт/м. Максимальная температура в системе обогрева поднимается до 120 °С. Такие кабели применяются при монтаже теплого пола, для обогрева кровли, различных емкостей.
• Высокотемпературные. Их мощность может достигать 95 Вт/м, а рабочая температура при максимальной нагрузке составляет 190 °С. Такие кабели, как правило, используют на промышленных предприятиях, а также при обогреве труб большого диаметра или больших по площади помещений.

Впервые столкнувшись с вопросом выбора саморегулирующегося кабеля, лучше обратиться за помощью к опытным специалистам. Монтаж также есть смысл поручить профессионалам, поскольку он имеет множество нюансов, которые нужно соблюсти.

Устройство и принцип работы саморегулирующегося греющего кабеля

Саморегулирующийся кабель — это усовершенствованный вариант электрического греющего кабеля.

Впервые саморегулируемый нагревательный кабель был разработан специалистами американской компании Raychem Corporation. Выпуск этого кабеля принес компании всемирную известность, поскольку его свойства были сразу оценены там, где необходимо защитить от замерзания используемое оборудование или поддерживать неизменной температуру какого-либо объекта.

В настоящее время саморегулируемый греющий кабель выпускается многими известными мировыми производителями электротехнической продукции, в том числе и российскими предприятиями.

Греющий саморегулируемый кабель широко применяется в различных отраслях промышленности, в строительстве, в жилищно-коммунальной сфере и в быту (например, для обогрева кровли). Такая востребованность изделия обусловлена его уникальными свойствами, а свойства эти определены его конструктивными особенностями и принципом действия.

Устройство

Конструктивно греющий кабель саморегулирующего типа сложнее резистивного кабеля постоянной мощности. Он содержит полимерную матрицу, которая изменяет сопротивление под действием внешней меняющейся температуры, в результате чего изменяется количество выделяемой тепловой энергии.

На рис. 1 представлено схематическое изображение саморегулирующегося греющего кабеля.

Рис. 1

Нагревательная часть кабеля состоит из двух луженых медных жил (1), залитых пластичной смесью графита с полупроводниковым полимером, образующей саморегулирующуюся матрицу (2). Токопроводящие медные жилы замыкаются через матрицу.

Изолирующий слой нагревательной части (3), выполненный  из фторполимерного термопласта, одновременно защищает ее от воды. Экранирующая оплетка из луженой меди (4) служит для заземления кабеля, механической и электрической защиты. Наружная оболочка (5) выполняется, в зависимости от условий эксплуатации нагревательного кабеля, из разных материалов. Для простых условий эксплуатации применяется оболочка из полиолефинового пластиката. Для сложных эксплуатационных условий (агрессивная среда, конденсат, ультрафиолетовое излучение и др.) используется фторполимер.

Обработка матрицы и внешней оболочки саморегулируемого кабеля производится методом радиационного сшивания.

Принцип работы

Полупроводниковая матрица имеет высокий положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС): при увеличении температуры увеличивается ее сопротивление, уменьшается сила тока и выделяемая мощность, то есть количество выделяемого тепла, и наоборот — снижение температуры приводит к увеличению выделяемого тепла. Работает это следующим образом.

Полупроводник саморегулирующейся матрицы содержит проводящие частицы. Условно такая матрица может быть представлена в виде большого числа сопротивлений, включенных параллельно между токопроводящими жилами (рис. 2).

Рис. 2

При подаче на токопроводящие жилы напряжения возникает ток, матрица нагревается, материал ее расширяется, в результате чего нарушаются контакты между отдельными проводящими частицами, что равносильно уменьшению количества параллельно включенных сопротивлений и увеличению общего сопротивление матрицы. В результате уменьшается ток и количество выделяемого тепла. Так поддерживается стабильный температурный режим.

Чем ниже температура участка, тем больше проводящих путей, меньше сопротивление, больше ток и сильнее нагрев (рис. 3).

Рис. 3

На участке 1 с высокой температурой мало проводящих цепочек, велико сопротивление матрицы, величина тока мала и теплоотдача мала также. На участке 2 температура ниже, сопротивление матрицы меньше, больше ток и теплоотдача. На участке 3, где самая низкая температура, больше всего проводящих дорожек, сопротивление мало, ток и выделяемая мощность самые большие.

То есть при изменении температуры обогреваемого участка изменяется сопротивление матрицы соответствующей части кабеля и количество выделяемой тепловой энергии на этом участке.

Преимущества

Главные преимущества саморегулируемого кабеля — энергетическая и экономическая эффективность. Это связано с тем, что при повышении температуры на каком-либо участке автоматически снижается мощность нагрева, а соответственно и потребление электроэнергии.

Кроме того, структура кабеля позволяет при монтаже системы обогрева резать его на куски необходимой длины без ущерба для его физических свойств. Это дает возможность использовать такой нагревательный кабель только на проблемных участках, где особенно велика вероятность замерзания в холодное время года, что позволяет сэкономить средства.

Виды и характеристики

По своему назначению выпускаемые кабели условно делятся на промышленные и общестроительные.

Саморегулируемые кабели промышленного назначения используются для защиты от замерзания, обогрева или поддержания температуры промышленных трубопроводов, резервуаров, емкостей и другого технологического оборудования. на предприятиях добывающей, перерабатывающей, химической, металлургической, легкой и пищевой промышленности, в энергетике и машиностроении. В большинстве случаев эти кабели выпускаются во взрывозащищенном исполнении.

Общестроительный кабель не является взрывозащищенным, поэтому при своей достаточной универсальности не может применяться в зонах с повышенной взрыво- и огнеопасностью. Такие кабели предназначены  для систем обогрева бытовых трубопроводов и антиобледенительных систем кровли, площадок, лестниц и т.п.

К основным техническим характеристикам относятся:

• напряжение питания, В;
• номинальная мощность погонного метра, Вт/м;
• удельное сопротивление пускового тока, А;
• сечение токопроводящих жил, мм²;
• максимальная рабочая температура кабеля, °C;
• максимальная температура окружающей среды, °C.

При выборе саморегулируемого греющего кабеля учитываются все параметры и характеристики изделия, а также его условия эксплуатации.

Как работают саморегулирующиеся нагревательные кабели?

В 1972 году корпорация Raychem (теперь часть nVent) запатентовала и выпустила первый в мире саморегулирующийся нагревательный кабель . С тех пор компания продала и установила более 1,8 миллиарда футов (550 000 км) саморегулирующегося нагревательного кабеля по всему миру!

Саморегулирующиеся нагревательные кабели используются для эффективного и безопасного отвода тепла в целях безопасности, технического обслуживания, комфорта и многого другого. Они обеспечивают защиту от прорыва водопроводных труб, замерзания крыш и водосточных желобов, образования льда и снега на пандусах, лестницах и дорожках, а также множества других применений. Для жилых и коммерческих зданий использование этих систем обеспечивает надежное и долгосрочное решение дорогостоящих повреждений или нарушений в работе. Но как они работают?

Когда вам нужны саморегулирующиеся нагревательные кабели?

Несмотря на то, что это полезный метод защиты от обледенения, теплоизоляция сама по себе не может обеспечить полную защиту трубопровода от повреждений, вызванных замерзанием. И трубы — не единственные вещи, которые необходимо защищать зимой, так как холодная погода также может повлиять на водостоки, канализацию, крыши, желоба, пешеходные дорожки, подъездные пути и многое другое.

Есть альтернативы. Но многие из них не обеспечивают энергоэффективность, безопасность, простоту установки и работу без обслуживания саморегулирующихся кабелей.

Саморегулирующаяся система защищает здания от опасностей холодной погоды, предлагая множество других преимуществ.

Как работают саморегулирующиеся нагревательные кабели?

Саморегулирующиеся системы работают следующим образом:

• Крепление нагревательного кабеля непосредственно к месту, требующему защиты
• Когда кабель находится под напряжением, токопроводящая жила выделяет тепло.
• При понижении температуры окружающей среды токопроводящая сердцевина микроскопически сжимается, увеличивая свою проводимость и теплоотдачу.
• При повышении температуры окружающей среды токопроводящая сердцевина микроскопически расширяется, уменьшая свою проводимость и теплоотдачу.

Саморегулирующийся характер кабеля делает его энергоэффективным вариантом, поскольку потребление энергии снижается, когда требуется меньше тепла.

Эта функция также повышает безопасность и долговечность кабеля, а также упрощает его установку. Если саморегулирующийся кабель пересекает сам себя, его способность реагировать на температуру окружающей среды гарантирует, что он не перегреется и не перегорит.

Почему следует рассматривать саморегулирующиеся системы?

Зимой лед может стать причиной многих опасных ситуаций в зданиях.

• Много сосулек упало с желобов, нанеся серьезные травмы людям внизу.
• Если температура днём повысится, талая вода не сможет стекать по канализации и будет разливаться по дворам и дорожкам. Когда он снова замерзает ночью, он может создать опасную ледяную поверхность.
• Лед может повредить желоба и водостоки. Неисправная водосточная система представляет опасность для самого здания, особенно для крыши и фасада.
• Замерзшие трубы нарушают подачу воды, и они могут лопнуть, что приведет к повреждению, небезопасным условиям и дорогостоящему ремонту.
• Лед и снег на наружных поверхностях могут представлять опасность для пешеходов и транспортных средств.

Саморегулирующаяся технология предназначена для различных применений в жилых и коммерческих зданиях.

Сложите все это вместе, и легко увидеть, что можно избежать повреждения зданий зимой и снизить эксплуатационные расходы благодаря функциональности и универсальности саморегулирующихся систем защиты от замерзания.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о том, как работает технология саморегулирующегося обогрева:

Саморегулирующиеся и нагревательные кабели постоянной мощности

Давайте начнем с важных вопросов о саморегулирующихся нагревательных кабелях. и кабель постоянной мощности - в чем разница между двумя типами кабелей и является ли один из них более эффективным, чем другой?

Электрический нагревательный кабель представляет собой проволочный кабель, вырабатывающий тепло, также называется тепловым кабелем . Нагревательный кабель может использоваться в самых разных областях применения в домашних условиях, таких как обогрев пола , замена теплопотерь, защита труб от замерзания , защита от обледенения крыш и водосточных желобов , а также таяние снега. Существует два разных типа кабелей: саморегулирующиеся и с постоянной мощностью , и оба они могут служить одной и той же цели, хотя приложение обычно определяет наилучшее решение для работы.

Отличаются ли нагревательная лента, нагревательный кабель и нагревательный кабель?

Прежде чем мы углубимся в различия между саморегулирующимся кабелем и кабелем постоянной мощности, необходимо сделать важное уточнение в отношении нагревательного кабеля – независимо от того, является ли он саморегулирующимся кабелем или кабелем постоянной мощности. Нагревательный кабель, особенно при применении для защиты труб от замерзания и защиты от обледенения крыш и водосточных желобов, обычно называют нагревательной лентой, предполагая, что это два разных типа систем. Однако «тепловая лента» — это просто жаргонный термин 9.0004  , который получил широкое распространение в отрасли, но на самом деле это просто еще один термин для обозначения нагревательного кабеля. Другим распространенным термином, который взаимозаменяемо используется в конкретном контексте защиты труб от замерзания, является «тепловой кабель» .