Как узнать сопротивление тэна зная мощность и напряжение: Как рассчитать мощность нагревателя — Дальтэн производство и продажа электронагревательных элементов

Расчет мощности электических ТЭНов

Компоненты  
Оборудование самогонщика  
Оборудование ректификатора  
Кубы  

Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

1. 625 Вт
2. 933 Вт
3. 1,25 кВт
4. 1,6 кВт
5. 1,8 кВт
6. 2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Рассчитать можно по следующей формуле.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I — сила тока в амперах.

P — мощность в ваттах.

U — напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

R = U / I, где

R — сопротивление в Омах

U — напряжение в вольтах

I — сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U² / R где,

P — мощность в ваттах

U²— напряжение в квадрате, в вольтах

R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.

Таблица 1.1. Значения для последовательного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Таблица 1. 2. Значения для параллельного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.

Онлайн калькулятор — закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность :: АвтоМотоГараж

Онлайн калькулятор — закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность

Оборудование /
Электроинструмент, электрика и онлайн калькуляторы /
Онлайн калькулятор — закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность

Причиной написания данной статьи явилась не сложность этих формул, а то, что в ходе проектирования и разработки каких-либо схем часто приходится перебирать ряд значений чтобы выйти на требуемые параметры или сбалансировать схему. Данная статья и калькулятор в ней позволит упростить этот подбор и ускорить процесс реализации задуманного. Также в конце статьи приведу несколько методик для запоминания основной формулы закона Ома. Эта информация будет полезна начинающим. Формула хоть и простая, но иногда есть замешательство, где и какой параметр должен стоять, особенно это бывает поначалу.

В радиоэлектронике и электротехнике закон Ома и формула расчёта мощности используются чаше чем какие-либо из всех остальных формул. Они определяют жесткую взаимосвязь между четырьмя самыми ходовыми электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью.

Закон Ома. Эту взаимосвязь выявил и доказал Георг Симон Ом в 1826 году. Для участка цепи она звучит так: сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению

Так записывается основная формула:

Путем преобразования основной формулы можно найти и другие две величины:

Мощность. Её определение звучит так: мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.

Формула мгновенной электрической мощности:

Ниже приведён онлайн калькулятор для расчёта закона Ома и Мощности. Данный калькулятор позволяет определить взаимосвязь между четырьмя электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью. Для этого достаточно ввести любые две величины. Стрелками «вверх-вниз» можно с шагом в единицу менять введённое значение. Размерность величин тоже можно выбрать. Также для удобства подбора параметров, калькулятор позволяет фиксировать до десяти ранее выполненных расчётов с теми размерностями с которыми выполнялись сами расчёты.

Когда мы учились в радиотехническом техникуме, то приходилось запоминать очень много всякой всячины. И чтобы проще было запомнить, для закона Ома есть три шпаргалки. Вот какими методиками мы пользовались.

Первая — мнемоническое правило. Если из формулы закона Ома выразить сопротивление, то R = рюмка.

Вторая — метод треугольника. Его ещё называют магический треугольник закона Ома.

Если оторвать величину, которую требуется найти, то в оставшейся части мы получим формулу для её нахождения.

Третья. Она больше является шпаргалкой, в которой объединены все основные формулы для четырёх электрических величин.

Пользоваться ею также просто, как и треугольником. Выбираем тот параметр, который хотим рассчитать, он находиться в малом кругу в центре и получаем по три формулы для его расчёта. Далее выбираем нужную.

Этот круг также, как и треугольник можно назвать магическим.

Комментарии

Александр (Гость)

15 ноября 2020 / 07:52

#21 (2403)
Ссылка на это сообщение

Привет. У меня есть нерабочий строительный фен. Я нашёл, скажем так, новый нагреватель на замену нерабочего, но у него 3 вывода, т.е. на 2 рабочих положения. Но ещё одного вывода для запитки двигателя нет. Сопротивление обоих спиралей большое. Нагреватель я уже установил в корпус и вытаскивать его назад чревато поломкой. Вот я и подумал: возможно запитать двигатель автономным, не зависящим от спиралей, питанием. Двигатель, я думаю, на 12-18 вольт.

Павл (Гость)

21 марта 2023 / 00:24

#22 (2532)
Ссылка на это сообщение

Удивляюсь. Люди не выставляют размерность, а потом предъяляют претензии автору.

Расчет кто-то в комментариях делал на 3кВ и 1МОм. Дело в том что калькулятор считает сначала верхнюю строку (I). Если силу тока выставить до расчёта в мкА или в мА, то и расчёт будет верный — 3000 мкА или 3 мА.

С 5В и 1000 Ом ещё проще. 5 вольт — это напряжение, например, выходное блока питания ЗУ (у телефона и т.д.). Его никто не меряет чисто в амперах, даже производитель ЗУ ставит маркировку в мА. Итого, вычисляем: 5В на 1кОм — это 5мА и 0. 03Вт

Размерность, господа, размерность важна!

Написать комментарий

Ваше имя/ник

Ваш e-mail

Подписаться на уведомления о новых комментариях к этой странице

Ваше сообщение

Прикрепить изображение к сообщению
Максимальный размер загружаемого файла: 5 Мб

Подписаться на рассылку о публикациях новых статей

резисторы — Сопротивление нагревательного элемента

спросил
5 лет, 7 месяцев назад

Изменено
2 года, 11 месяцев назад

Просмотрено
19 тысяч раз

\$\начало группы\$

Будет ли нагревательный элемент иметь очень высокое сопротивление или очень низкое сопротивление? (Все комментарии в этом посте основаны на том факте, что напряжение одинаково для каждой ситуации) Я бы подумал, что более высокое сопротивление приведет к большим потерям тепла, но меня учили, что чем выше ток, тем больше энергии уходит на тепло. Следовательно, меньшее сопротивление будет выделять больше тепла.

• резисторы

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

Рис. 1. Увеличение или уменьшение общего количества выделяемого тепла при добавлении дополнительных резисторов?

Я бы подумал, что более высокое сопротивление привело бы к большим потерям тепла…

• Должно быть интуитивно понятно, что чем больше параллельных резисторов мы подключаем к схеме на рис. 1, тем ниже становится сопротивление.
• Учитывая постоянное напряжение, как указано в вашем вопросе, также должно быть интуитивно понятно, что ток через каждую ветвь будет одинаковым, независимо от количества ветвей.*
• Тогда мы можем видеть, что при n параллельных резисторах общая рассеиваемая мощность будет в n раз больше мощности, рассеиваемой одним резистором. 92}{R} \$, что при данном напряжении рассеиваемая мощность равна обратно пропорционально сопротивлению.

  ---

  * Реальный источник питания, конечно, имеет ограничение на то, какой ток он может производить, прежде чем напряжение начнет падать.

  \$\конечная группа\$

  1

  \$\начало группы\$

  Зависит:

  • если подключен к идеалу источник постоянного напряжения : более низкое сопротивление нагрузки вызовет более высокую мощность нагрузки
  • при подключении к идеальному источнику постоянного тока : более высокое сопротивление нагрузки вызовет большую мощность нагрузки.

  Часто практические источники питания можно рассматривать как идеальный источник постоянного напряжения с (довольно низким) внутренним последовательным сопротивлением.
  В этом случае большая часть мощности нагрузки обусловлена ​​сопротивлением нагрузки, которое равно и равно внутреннему последовательному сопротивлению источника питания.
  Этот факт называется теоремой о максимальной передаче мощности.

  \$\конечная группа\$

  \$\начало группы\$

  Тепловая мощность определяется мощностью \$P\$, которая в свою очередь определяется падением напряжения \$V\$ на элементе и током \$I\$ через него: \$P = V*I\$ .

  Если у вас есть конкретная тепловая мощность, которую вы хотите, и входное напряжение, вы можете вычислить необходимое сопротивление, подключив закон Ома.

  \$P = V*A = \frac{V* V}{R} \$

  Таким образом, уменьшение сопротивления увеличивает теплоотдачу.

  \$\конечная группа\$

  0

  \$\начало группы\$

  Чтобы еще больше запутать ситуацию, возможно, выделяя больше тепла, чем света, если у вас есть номинально постоянный источник напряжения с фиксированным сопротивлением источника, будет сопротивление нагрузки, которое имеет максимальную мощность. Обратите внимание, что обычно это 92}{R_S+R_L}\$

  Изучив числитель и знаменатель, вы можете интуитивно увидеть, что если RL очень низкий или очень высокий, мощность приближается к нулю.

  На самом деле это максимум при \$R_L = R_S\$, где сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника. Половина мощности теряется в сопротивлении источника.

  В более общем случае максимальная мощность передается, когда импеданс источника равен импедансу нагрузки.

  \$\конечная группа\$

  \$\начало группы\$

  Нагревательный элемент не имеет ни «очень высокого», ни «очень низкого» сопротивления.

  Общая энергия, рассеиваемая цепью, пропорциональна току, поэтому сопротивление нагревательного элемента должно быть достаточно низким , чтобы потреблять достаточный ток для выделения достаточного количества тепла.

  Однако из общей энергии, рассеиваемой цепью, доля энергии, рассеиваемой каждой частью, пропорциональна ее сопротивлению, поэтому сопротивление нагревательного элемента должно быть достаточно высоким , чтобы большая часть энергии рассеивалась самим ТЭНом, а не, например, проводкой в ​​стенах.

  Если вы подключаете нагревательный элемент к настенной электросети, необходимо использовать автоматический выключатель, который ограничивает ток, чтобы ваша проводка не перегревалась. Нагревательный элемент, предназначенный для подачи максимального тепла (например, в чайнике), будет потреблять столько тока, сколько может, оставаясь при этом ниже этого предела.

  \$\конечная группа\$

  \$\начало группы\$

  Зависит от источника питания. Если это обеспечивает достаточно постоянное напряжение, как это делает большинство, то более низкое сопротивление увеличивает ток, что увеличивает рассеиваемую мощность и, следовательно, тепловыделение.

  Поскольку нагрев обычно потребляет много энергии (по сравнению с электроникой), ему обычно требуется довольно хороший источник питания, например, большой свинцово-кислотный или литий-ионный аккумулятор, если он портативный, а это достаточно хорошие источники напряжения.

  Итак, если у вас есть какие-либо средства управления, такие как ШИМ или термостатический выключатель, немного ошибитесь в сторону низкого сопротивления, чтобы получить немного больше мощности, чем вам нужно, и отрегулируйте эту мощность, чтобы получить правильную температуру. 92}{R}$$

  Итак, если у вас есть источник постоянного тока, вам нужно высокое сопротивление. Однако на большинство нагревателей подается постоянное напряжение, поэтому требуется меньшее сопротивление.

  Если источником питания является переменный ток, не забудьте использовать среднеквадратичное значение тока или напряжения в зависимости от ситуации.

  \$\конечная группа\$

  \$\начало группы\$

  Это зависит от того, где у вас самые большие проблемы с питанием этого обогревателя.

  Если у вас есть проблемы с сопротивлением источника питания (например, длинные или тонкие провода, высокое внутреннее сопротивление), тогда вы выбираете вариант с высоким сопротивлением, высоким напряжением и малым током.

  Если у вас есть проблемы с изоляцией (например, недостаточно места для толстой изоляции или нагреватель не может быть хорошо изолирован от прикосновения к нему потенциальных пользователей), тогда вы выбираете установку с низким сопротивлением, низким напряжением и высоким током.

  Это баланс между этими двумя. На самом деле вы выбираете напряжение, которое у вас есть (например, в старых трамваях используются нагреватели, подключенные непосредственно к линейному напряжению, будь то 600 В, 800 В или любое другое напряжение, от которого работает остальная часть трамвая. В более современных трамваях используется отключение). полочные нагреватели 220В, потому что сегодня дешевле спроектировать преобразователь напряжения, чем спроектировать новый нагреватель). Единственное исключение — это когда вам нужно защититься от прикосновения, тогда вы понижаете напряжение до безопасного уровня и работаете с этим.

  \$\конечная группа\$

  \$\начало группы\$

  Не знаю, поможет ли это, но я просто подключил свой мультиметр к элементу чайника 220-240 В 1850-2200 Вт и получил ~ 27 Ом.

  PS электроника не моя сильная сторона

  \$\конечная группа\$

  1

  Зарегистрируйтесь или войдите в систему

  Зарегистрируйтесь с помощью Google

  Зарегистрироваться через Facebook

  Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

  Опубликовать как гость

  Электронная почта

  Обязательно, но не отображается

  Опубликовать как гость

  Электронная почта

  Требуется, но не отображается

  Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

  .

  Сопротивление

  — нагревательные элементы
  спросил
  

  5 лет, 7 месяцев назад

  Изменено
  1 год, 1 месяц назад

  Просмотрено
  21к раз

  \$\начало группы\$

  Правильно ли я (неспециалист) понимаю, что один и тот же резистивный нагревательный элемент может питаться от однофазного тока 120 В или 240 В; что не требуется другой дизайн, по одному на каждое напряжение, например, более тяжелый датчик для 240В? Насколько я понимаю (но, пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь), разница в том, что тот же элемент на 240 В будет потреблять вдвое меньше ампер, чем если бы он питался от 120 В.

  • сопротивление

  \$\конечная группа\$

  1

  \$\начало группы\$

  Ваш вопрос немного искажен. Посмотрим, сможем ли мы понять это.

  • Мощность резистора определяется выражением \$ P = VI \$, где P — мощность (ватты или Вт), V — напряжение (вольты или вольты) и I — ток (амперы или A) .
  • Заданная номинальная мощность, например. 100 Вт, может быть достигнуто при 100 В x 1 А, 200 В x 0,5 А и т. д. Для этого производитель выберет подходящий резистивный провод.
  • Мы можем вычислить сопротивление, необходимое для нашего нагревателя, изменив закон Ома на \$ R = \frac {V}{I} \$. Для нашего нагревателя 100 Вт, 100 В получаем \$ R = \frac {100}{1} = 100 \; \Омега\$. Для модели на 200 В получаем \$ R = \frac {200}{0,5} = 400 \; \Омега\$.

  Обратите внимание на то, что мощность данного резистора пропорциональна квадрату напряжения или тока. Таким образом, если мы запустим модель на 100 В на 200 В, мы получим выходную мощность 400 Вт. И наоборот, если мы запустим модель на 200 В на 100 В, мы получим 1/4 мощности или только 25 Вт. 0005

  [Из комментариев:] Я пытаюсь понять, с точки зрения потребителя, а не инженера, как европейская компания с кухней на 240 В 240 В, назовем ее «настольным воздушным варочным прибором», с нагревательным элементом на 2400 Вт, будет быть в состоянии адаптировать этот прибор к рынку США с 120В. Разве это не максимальное значение для цепи 120 В 20 А?

  ^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

  Рис. 1. Устройство нагревателя с двойным напряжением.

  Прибор будет состоять из двух элементов и варианта подключения. Соедините два элемента последовательно для работы на 240 В и параллельно для работы на 110 В. Проверим математику:

  • Для 1200 Вт при 120 В мы получим 10 А.
  • Если мы соединим два элемента последовательно, те же 10 А будут проходить через оба элемента, но для этого нам потребуется удвоить напряжение. Итак, 240 В x 10 А = 2400 Вт.
  • Если мы соединим два элемента параллельно, то каждая ветвь будет потреблять 10 А, то есть всего 20 А. Итак, 120 В x 20 А = 2400 Вт.

  \$\конечная группа\$

  8

  \$\начало группы\$

  Нагревательный элемент будет потреблять вдвое меньше тока при 120 вольтах, чем при 240 вольтах, и потреблять четверть мощности.

  Для данной мощности нагревательный элемент на 240 вольт будет иметь более тонкий провод сопротивления (для более высокого сопротивления), чем элемент на 120 вольт.

  Ток, напряжение и сопротивление связаны законом Ома: E = I x R (E = напряжение или электродвижущая сила, I = ток и R = сопротивление в Омах.) 92/R

  также потребляет в 4 раза больше энергии при 240 В по сравнению со 120 В.

  Таким образом, вы можете использовать нагреватель на 240 В на 120 В, он просто будет нагреваться в 4 раза меньше. Использование нагревателя на 120 В на 240 В также сработает… если пренебречь мелкими деталями, такими как номинальное напряжение изоляции.