Frage:
Ändert das Aufwickeln und Richten eines Drahtes seinen Widerstand?
Wes
2020-02-13 00:00:36 UTC
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Ich möchte meine eigenen Ofenspulen herstellen und wollte es wissen

  1. Warum sind die Spulen gewickelt?
  2. Wenn die Spulen zu weit auseinander gespannt sind, laufen sie kalt und wenn sie nahe beieinander liegen, laufen sie heiß.Was ist der Grund dafür, wenn sich der Widerstand nicht ändert, ob ein Draht gewickelt oder gerade ist?
  3. ol>
Fünf antworten:
The Photon
2020-02-13 00:16:38 UTC
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Ich wollte zuerst wissen, warum die Spulen gewickelt sind?

Angenommen, der Draht ist 10 m lang. Wenn Sie es nicht aufwickeln, ist ein Teil der Wärme, die es erzeugt, "hier" und ein Teil der Wärme ist 10 m entfernt. Durch das Aufwickeln können Sie einen kleinen Bereich anstelle eines 10 m langen, langen, dünnen Bereichs erwärmen.

Wenn die Spulen zu weit auseinander gestreckt sind, läuft Ihr Lauf kalt und wenn sie nahe beieinander liegen, wird der Lauf heiß. Was ist der Grund dafür, wenn sich der Widerstand nicht ändert, ob ein Draht gerade oder gerade ist?

Die Temperatur der Spulen hängt nicht nur davon ab, wie viel Wärme sie erzeugen ( \ $ I ^ 2R \ $ span>), sondern auch davon, wie viel Wärme sie an die Umgebung verlieren . Wenn Sie die Spule dehnen, hat sie eine insgesamt größere Oberfläche, über die Wärme durch Wärmeleitung und Konvektion abgeführt wird. Wenn Sie die Spule komprimieren, verliert sie Wärme über einen kleineren Bereich, und ein Großteil der Wärme, die durch eine Spule der Spule erzeugt wird, erwärmt tatsächlich die benachbarten Windungen, anstatt an die Umgebung verloren zu gehen.

Schön beantwortet!Vielen Dank, das macht für mich Sinn!Obwohl der Widerstand gleich ist, ändert sich die Oberfläche, über die die Wärme abgeführt werden kann.Danke noch einmal!
Nun, technisch gesehen ist die Oberfläche gleich gedehnt oder gewickelt ... nur der gewickelte Draht befindet sich in einer wärmeren Umgebung, an die Wärme verloren gehen kann
@DKNguyen, nicht die Oberfläche des Drahtes.Der Bereich der Oberfläche, durch den es effektiv Wärme verliert.
Es ist weder die Oberfläche der Luft noch die Öffnung des Wärmeabgangs, sondern vielmehr die Oberflächengeschwindigkeit von Luft und Feuchtigkeit, die die Wärmeabfuhrrate mit einem Abfall des Verlustkoeffizienten mit steigender Geschwindigkeit in gewissem Maße beeinflusst.Konvektion gegen Druckluft gegen Schornstein gegen Torroid-Effekte
und wenn nicht, erfordert das Speichern von beispielsweise ein paar hundert Metern Draht mehr Platz als eine normale Leiterplatte bietet. Sie müssen ihn also irgendwie "verdichten". Das Aufwickeln ist eine gute Möglichkeit, dies zu erreichen
Ein zweiter Grund für das Aufwickeln ist, dass die Wärmeausdehnung und -kontraktion des Drahtes über den weiten Temperaturbereich signifikant ist.Das Verwalten der Verlängerung und des Durchhangs in einem geraden Draht kann schwieriger sein als das Verwalten der Verlängerung und des Durchhangs in einer gewickelten, vorgespannten Feder.
Ich bin mir nicht sicher, aber ich denke, dass Leitung und Konvektion in einem elektrischen Ofen minimal sind.Einige Öfen induzieren mit einem Entlüftungsventilator eine geringe Konvektion, die bei richtiger Auslegung die Wärme ausgleicht.Der größte Teil der Wärme wird jedoch abgestrahlt.Wenn sich der Ofen der Zieltemperatur nähert, strahlen die Spulen * und * der Schamottestein, der sie hält, genug Energie aus, dass die Farbe von rot nach gelb / weiß wechselt.
haresfur
2020-02-13 04:00:49 UTC
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Zusätzlich zur akzeptierten Antwort bieten Spulen auch physikalische Vorteile, wenn sie die Längenänderung beim Erhitzen ohne Durchhängen aufnehmen.Der Draht wird nach dem Gebrauch spröde, sodass die Feder in der Spule das Umleiten in den Kanal im Schamottestein erleichtert, wenn eine Spule herausspringt (erwärmen Sie den Draht, wenn Sie dies tun).

Ich denke, scharfe Biegungen werden durch Heiz- / Kühlzyklen stärker belastet, sodass Spulen diese Fehlerstellen vermeiden.

hobbs
2020-02-13 10:09:43 UTC
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Zusätzlich zu allen richtigen Antworten: Das Aufwickeln eines Drahtes ändert seine Induktivität , was so etwas wie Widerstand ist, außer dass es nur den Wechselstrom beeinflusst, nicht den Gleichstrom.Dies ist nicht der Grund für Ihre Spulen (die mit Gleichstrom oder 50/60 Hz Wechselstrom gespeist werden - bei diesen Frequenzen reicht die Induktivität nicht aus, um eine große Rolle zu spielen, und trägt nicht zur Erwärmung bei).Dies ist jedoch ein Grund, warum Sie Spulen in anderen Arten von Elektronik sehen, einschließlich Radios, Motoren und Netzteilen.Sie versuchen nicht, Wärme zu speichern (normalerweise möchten sie so viel Wärme wie möglich abführen), aber sie versuchen, den Stromfluss zu regulieren, indem sie Energie in Magnetfeldern speichern.

Ich hatte ein bisschen über Induktivität gelesen und konnte es nicht wirklich verstehen.Ihr Kommentar hat jedoch enorm dazu beigetragen.Vielen Dank
Und bei Motoren sind die Wicklungen nicht nur wegen ihrer Induktivität an sich, sondern um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mechanische Kraft ausübt.
fraxinus
2020-02-14 03:59:36 UTC
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Noch eine Ergänzung: Die meisten Drähte ändern ihren Widerstand, wenn sie mechanischer Beanspruchung und Verformung ausgesetzt sind.Der Widerstand steigt im Allgemeinen bei fast jeder Verformung an und der Effekt ist in den meisten Fällen vernachlässigbar

Es ist definitiv vernachlässigbar für eine Heizspule, kann aber eine wichtige Fehlerquelle bei einem Strommessungs-Shunt sein.

Bei Kupfer liegt dieser Effekt in der Größenordnung von 1-2%.Ein Teil davon wird beim Glühen zurückkommen.
Wenn Sie die Wärme nicht durch Aufwickeln (und Umgeben mit einem Ofen) auf einen kleineren Bereich konzentrieren würden, hätten Sie auch keinen so großen Einfluss auf den Temperaturkoeffizienten des Widerstands.Heißer zu werden erhöht den Widerstand etwas.(Sehr große Wirkung in einer Glühbirne, ich nehme weniger in Heizschlangen an.)
@PeterCordes-Heizschlangen bestehen aus Legierungen (Nichrom, Kanthal), die gegen diesen Effekt ziemlich immun sind.Sie liegt innerhalb von 10% von Raumtemperatur bis fast Schmelztemperatur (gegenüber einer 10-fachen Erhöhung des Widerstands für Glühlampen).Deshalb müssen Sie sich nicht wie bei Glühlampen oder Motoren mit dem Anlaufstrom befassen.
Danke, ich wusste nicht, dass es ein so kleiner Effekt sein würde, aber das macht Sinn.Ich denke, ein großer TC über einem physisch größeren Element könnte noch leichter zu außer Kontrolle geratenen Hotspots führen als in einem Filament.
@PeterCordes Das Filament in der Glühbirne kühlt sich hauptsächlich durch Strahlung ab, und der T ^ 4-Teil im Stefan-Boltzman-Gesetz macht es ziemlich schwierig, einen Hotspot zu erstellen.OTOH, so sterben isolierte Stromkabel manchmal ab, wenn sie für eine Weile "leicht" überlastet sind.
Interessanter Punkt;Ja, das würde helfen, dass Glühbirnen nicht immer bei jedem Einschalten durchbrennen.(Oder zumindest dem Effekt kleiner Abweichungen für einen stabilen stationären Betrieb entgegenwirken.) Aber es ist wahr, dass die meisten Burn-Outs auftreten, wenn die volle Leistung aus der Kälte angewendet wird, und ich habe verstanden, dass die Bildung eines Hotspots der Mechanismus war.(Und Dimmerschalter verbessern die Lebensdauer der Filamente erheblich.)
@PeterCordes spekuliert jetzt wild, aber ich denke, das Magnetfeld und die damit verbundene mechanische Beanspruchung im Filament haben auch einen Anteil am Brennen beim Einschalten.Z.B.Wenn der Strom beim Start 10x nominal ist, betragen die Magnetkräfte beispielsweise 100x.Und Sie können das Summen von 220-V-Lampen ziemlich genau hören, insb.Wenn sie in der Nähe von Rot gedimmt sind, spielen die Verformungen eindeutig eine Rolle.
camelccc
2020-02-14 07:30:10 UTC
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Wie die anderen Antworten zeigen, ändert sich der Widerstand nicht mit der Form.In einem Ofen geht jedoch wie bei einer Glühbirne ein Großteil der Wärme strahlend verloren.In einer Spule wird die Infrarotstrahlung, die zur Mitte der Spule emittiert wird, einfach auf der anderen Seite des Drahtes resorbiert. Wenn der Draht gewickelt wird, sinkt die effektive Oberfläche für die IR-Emission und damit die Temperatur.Der Widerstand steigt mit steigender Temperatur für die meisten, wenn nicht alle Metalle.Dies ergibt einen regulatorischen Effekt, der die Temperatur begrenzt.



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