Нагревательный (греющий) кабель

При обычных условиях производители кабельной продукции стремятся снизить величину сопротивления токопроводящих жил провода или кабеля. И это одна из причин, по которой в качестве проводника так часто используется медь, а не алюминий или биметалл. Однако в случае производства и применения нагревательного кабеля ситуация приобретает иной оборот: от этого вида кабеля как раз и требуется заданная величина сопротивления на единицу длины. Именно так достигается возможность использовать его для нагрева в различных ситуациях, которые мы рассмотрим позже.

В начале мы рассмотрим принцип работы и конструкцию нагревательного кабеля, особенности разных видов и области его применения.

Определение и принцип действия

Нагревательный кабель – проводник с высоким (заданной величины) сопротивлением, являющийся не просто проводником, а потребителем электроэнергии. Его используют как нагревательный элемент заданной длины – от сантиметров до сотен метров длины.

Нагревательный кабель преобразовывает электроэнергию в тепло без окислителей, топлива и прочих посредников при непосредственном подключении в сеть. Основной параметр такого кабеля – количество мощности, выделяемой на единицу длины (Вт/м), то есть тепловыделение.

Конструкция кабеля для нагрева

конструкция нагревательного кабеля1. Главный элемент конструкции кабеля – токопроводящая жила из стали, нихрома или меди, покрытой никелем, имеющая высокое электрическое сопротивление.
2. Затем располагается теплоизолятор – слюда, стекловолокно, кремнийорганическая резина или фторполимер.
3. Затем идёт полимерная изолирующая оболочка, покрытая защитной оплёткой, в качестве которой используется никелированная или лужёная медная или нержавеющая стальная проволока. Иногда применяется сплошной алюминиевый экран из фольги.
4. Наружная оболочка - устойчивый к коррозии полимер из ПВХ.

Количество жил может быть разным: от одной до нескольких. Одножильный кабель – самый простой и недорогой, но имеющий достаточно сильное электромагнитное излучение, значительно влияющее на окружающие приборы и среду. Этот недостаток практически отсутствует у двужильных нагревательных кабелей.

Виды и особенности нагревательных кабелей

1. Кабели резистивные.

В свою очередь, есть два вида резистивных кабелей:

- Линейные, выделяющие тепло от прохождения тока по жиле (эффект Джоуля-Ленца), где приложенноеРезистивный кабель схема подключения
 напряжение полностью падает, но кабель при этом не перегревается. Секция может достигать нескольких сотен метров длины, но не допускается произвольная резка. Эти кабели бывают одножильными, двужильными или с несколькими нагревательными жилами спиральной или линейной формы.

- Зональные, имеющие 2 изолированные параллельные жилы с изоляцией, снабжённой смещёнными с заданным шагом «окнами». Сверху жил лежит тонкая высокоомная спираль, замыкающая через «окна» на жилы, что делает кабель набором параллельных резисторов. Этот кабель можно резать на секции длиной от 1,5 м до максимума, определяемого линейной мощностью и сечением токопроводящих жил. Второе название зональных кабелей – кабели постоянной мощности, так как температура не оказывает влияние.

2. Кабели саморегулирующиеся.

Саморегулирующийся-нагревательный-кабель

1. Медные токопроводящие жили
2. Саморегулирующаяся греющая полупроводниковая матрица
3. Внутренняя термостойкая изоляция
4. Второй слой внутренней изоляции
5. Экранирующая медная оплетка
6. Внешняя термоизоляционная оболочка

Имеют две параллельные жилы, но без покрытия, заключённые в полимерной проводящей матрице или со спиральными полимерными проводящими жилами. При нагревании полимера происходит увеличение сопротивления и автоматически уменьшается нагрев. Ткр такого полимера в 12-18 раз выше, чем у меди.

Даже при повышении температуры среды происходит саморегуляция сопротивления, что защищает кабель от перегрева или перегорания. Нарезка секций возможна от 20 см до сотни метров.

3. Кабель с минеральной изоляцией.

Металлический проводник (медь, медный или другой сплав), изолированный оксидом магния (MgО) вКабель с минеральной изоляцией оболочке из нержавеющей или жаропрочной стали, медно-никелевых сплавов или меди. Порошкообразный оксид магния – надёжный и высокоэффективный изолятор, имеющий высокий коэффициент теплопроводности.

Эти кабели прочны, стойки, герметичны и устойчивы к воздействию УФ–излучения. Они имеют низкий коэффициент линейного расширения и защиту от электромагнитного излучения. Среди преимуществ: высокая погонная мощность и срок службы до 80 лет.

Применение нагревательных кабелей

В быту они греют полы, водостоки, водопроводы и кровлю, а в промышленности – трубы и трубопроводы, резервуары и ёмкости, продукты и поддерживают технологическую температуру в помещениях, например, полы под морозильными камерами.

1. Системы «Тёплый пол». В быту и производстве обеспечивают комфорт, удобны в обслуживании и экономны при оптимальном распределении тепла в любом типе пола (бетон, стяжка под декором, дерево и другие).

2. Кровля и водосток. Безопасность и работа водостоков в любое время года – отсутствие сосулек, обледенения, снижение расходов на ремонт крыши и безопасность прохожих. Чаще всего используются саморегулирующиеся нагревательные кабели.

3. Водопровод. Установленный внутри или снаружи трубы кабель (параллельно или по спирали) устраняет опасность повреждения от промерзания.

4. Трубы и трубопроводы. Защита не только от замерзания воды, но и других веществ и жидкостей от загустения и кристаллизации. При длине более 150 м или подаче вязких жидкостей используют специальные резистивные или зональные греющие кабели.

5. Поддержание температуры в резервуарах и ёмкостях, подогрев продуктов. Здесь необходим как стартовый подогрев, так поддержание технологических условий. В таком случае используется любой вид нагревательного кабеля в сочетании с контрольно-распределительной сетью, передающей питание и сигналы, и системой управления.

6. Подогрев пола в морозильных камерах. Постоянный контакт с грунтом, промерзающим и деформирующимся, и последующее разрушение пола и даже здания требует термозащиты грунта от промерзания. Между фундаментом и холодной поверхностью, но ниже теплоизолирующего слоя, укладывается нагревательный кабель. Такая система имеет настолько высокую эффективность и надёжность, что на протяжении многих лет не требует профилактики.

Заключение

Безусловные преимущества нагревательных кабельных систем стали фундаментом для широкого использования не только в перечисленных сферах, но и других отраслях промышленности и устройствах с разными мощностями и размерами. Это и подогрев бытовых приборов, и железнодорожных путей. Так обогревают поля на стадионах, магистральные трубопроводы и даже взлётные площадки многих аэропортов.