Как сделать нить накаливания своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 07.09.2024

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Всем доброго дня!По просьбе коллег рассказываю, как делал “реплику” maxiwatt’овского нагревательного элемента. Для незнающих что это, вот ссылка. Как купить за 24 вечнозеленых c доставкой расcказал dagov Итак начнем,Во-первых нужно сделать алюминиевый стакан вот такой формы. Можно сделать из меди, будет даже лучше, но будет тяжелее и сложнее обрабатывать. Точится из кругляка наружный диаметр, сверлится отверстие ф5, нарезается резьба М6. Резьбу лучше резать с олеинкой или спиртом. Затем выбирается паз под нагревательный элемент. В качестве резца использовал зажатый в державке обломок фрезы. Подойдет и обломок сверла. Далее отрезается деталь от заготовки. Потом снимаются боковые лыски. И выбирается паз под провода. Лыски можно снять на наждаке, гриндере, болгарке. Я просто повернул в трехкулачковом патроне на 90 %и снял материал на токарнике. За неимением токарника можно сделать и в зажатой дрели. Попробовал, поверхность не такая чистая получается, но в принципе получается.Далее приступаем к изготовлению нагревательного элемента. Можно использовать нихром/фехраль/кантал. Не принципиально. У меня нагреватель под 24 Вольта, но можно и под другое рассчитать. Мощность выбрал 40W, не принципиально, взял общепринятую.Считаем необходимый ток 40W/24V = 1,67A , и сопротивление 24V/ 1,67A = 14.37Ома. Смотрим по таблицам какого диаметра нам нужна проволока чтоб выдерживать ток 1,67А при температуре 400-500С*. С учетом нахождения в теплоотводящей среде мне подойдет диаметром 0,22мм. Взял с запасом 0,25мм. В китайских 12В картриджах используется 0,15мм. С учетом использования ШИМ управления такой подход имеет место быть. Итак с диаметром определились, дуем в вейпшоп за проволокой. У меня это получился кантал. Нихько точнее. Опускаем проволоку в емкость с водой и выставив на лабораторном блоке питания нужное напряжение двигаемся контактами по проволоке добиваемся нужного тока. Вода нужна для охлаждения проволоки, так как на воздухе она люто греется и может просто сгореть. Третий это вариант второго, только вместо лабораторника используем амперметр подключенный последовательно с проволокой и рабочий блок питания. С длиной определились, но не спешим отрезать, нам нужны выводы, которые не будут греть и будут выходить из нагревательного элемента. Общепринятым значением в нагревательных элементах при использовании в выводах того же материала, что и нагреватель, для выводов принято брать минимум утроенное количество проводников. Я сложил пополам и вплел несколько медных жилок из попавшегося под руку провода. Далее зажимаем конец проволоки в шуруповёрт и завиваем спираль. Вообще технологию можно посмотреть на каналах ютюба посвящённых намотке спиралей для вейпа. Попробовал намотать на оправке получившуюся проволоку и приуныл. Получившееся количество витков помещалось в стакан лишь с шагом меньше 1 милиметра. Не хотелось получить межвиткового замыкания, двухслойная намотке усложняла схему. Пришлось своровать идею у максиватта и намотать спираль на оправке из хвостовика сверла, спираль пустить двумя витками. Помучавшись с фиксацией спирали на стальной оправке напечатал кондуктор из ПЛА, чтоб в последующем нагрев спираль вытащить размягчившийся кондуктор из спирали. Надеваем на выводы кембрики из стеклоткани. Распределяем спираль равномерно двумя витками, выводы фиксируем между двух бобышек. Дальше в дело вступает “секретный” ингредиент – высокотемпературный герметик цемент для выхлопа автомобилей. Я использовал американский abro es-332, продается в каждом приличном автомагазине по 150-400 рублей в зависимости от жадности продаванов. Пользую тюбик уже четвертый год в разных проектах, констистенция в тюбике как густой крем, через минуту как тесто, через пару тройку минут уже держит форму, через час высыхает полностью. Т.е. работать нужно быстро. Маленьким пластиковым шпателем например из блистера заполняем пространство между витков, ждем минут пять и придаем окончательную внешнюю форму, просушиваем получившийся ТЭН. Потихоньку прогреваем ТЭН до 70-90 градусов аккуратно извлекаем потекший кондуктор. Остужаем ТЭН и наносим внутрь герметик тонким слоем убедившись что у нас спираль нигде не торчит. На фотке нагреватель до внутренней обмазки. Опять сушим.

Возвращаемся к стакану, делаем на внутренней поверхности насечки или гравером добиваемся шероховатости поверхности для лучшей адгезии. Обезжириваем и закладываем небольшое количество герметика в паз, утапливаем в этот герметик ТЭН, так чтоб максимально заполнились все полости. Проверяем мультметром, что спираль не пробивает на корпус. В стакане должно остаться место для термопары или терморезистора. Пока сохнет герметик подготовим терморезистор. Прикрепить нпровода можно разными способами. Можно припаять тугоплавким припоем, серебром, латунью. Сварить дуговой сваркой. Просто скрутить. Я использую обжим. Таких тоненьких гильз в местных сельмагах не нашел, использовал обрезки толстой иглы от одноразового шприца. Обычная обжимка не может сжать нержавейку такого маленького радиуса, поэтому обжимал в “нано” тисках. Можно было аккуратно стукнуть молотком. Выводы изолируем каптоновым скотчем. И закладываем в оставшееся место стакана наш термодатчик, фиксируем герметиком. Даем подсохнуть. Заливаем герметиком стакан до верху с небольшим запасом. Просушиваем, прогреваем до рабочей температуры. Даем остыть Мелкой наждачкой выравниваем получившийся торец. Шкурится герметик изумительно. Если нужно будет заменить термодатчик, его можно будет выковырять аккуратно и в лунку поместить другой и закрыть обратно герметиком. Но у меня за всю практику ни разу не приходилось менять термодатчики из-за самих термодатчиков.

Еще раз проверяем не замкнули ли что-то. Ну и пользуемся. Все вышеизложенное имхо автора. Автор не призывает повторять именно так. Возможно можно было что-то упростить или сделать по другому. Поэтому милости прошу в комменты, похоливарим.=)

З.Ы. STL модели бессмысленно выставлять, если исходники в солиде нужны выложу через пару дней.

Металл, из которого сделана нить лампы накаливания весьма неприхотлив и интересен с химической точки зрения. Он с легкостью выдерживает температуры, при которых остальные металлы попросту испаряются. На него практически не действуют кислоты и щелочи.

Содержание статьи

Из какого металла сделана нить в лампочке
Кто и как изобрел лампочку
Кто изобрел первую лампочку

Этот металл называется вольфрам. Он был открыт в конце 1781 году шведским химиком Шееле, и в течение всего 19 века ученые активно исследовали его. Сегодня человечество знает достаточно, чтобы успешно использовать вольфрам и его соединения в разных отраслях промышленности.

Вольфрам обладает переменной валентностью, что связано с особым расположением электронов на атомных орбиталях. Этот металл обычно имеет серебристо-белый цвет и обладает характерным блеском. Внешне напоминает платину.

Вольфрам можно отнести к неприхотливым металлам. Его не растворит ни одна щелочь. Даже сильные кислоты, такие как соляная или серная, не подействуют на него. По этой причине из вольфрама изготавливают электроды, используемые при гальванизации и электролизе.

Вольфрам и лампы накаливания

Почему же нить в лампах накаливания делают именно из вольфрама? Все дело в его уникальных физических свойствах. Ключевую роль здесь играет температура плавления, которая составляет около 3500 градусов Цельсия. Это на порядок выше, чем у многих металлов, часто используемых в промышленности. Например, алюминий плавится при 660 градусах.

Электрический ток, проходя через нить накаливания, нагревает ее до 3000 градусов. Выделяется большое количество тепловой энергии, которая бесполезно расходуется в окружающее пространство. Из всех известных науке металлов только вольфрам способен выдержать столь высокую температуру и не расплавиться, в отличие от того же алюминия. Неприхотливость вольфрама позволяет служить лампочкам в домах довольно долго. Однако, по прошествии некоторого времени нить рвется, и лампа выходит из строя. Почему так происходит? Все дело в том, что под воздействием очень высокой температуры при прохождении тока (около 3000 градусов), вольфрам начинает испаряться. Тонкая нить лампы со временем становится еще тоньше, пока не порвется.

Чтобы расплавить образец вольфрама используют электронно-лучевую или аргонную плавку. С помощью этих методов можно с легкостью нагреть металл до 6000 градусов Цельсия.

Получение вольфрама

Получить качественный образец этого металла довольно трудно, но сегодня ученые с блеском справляются с этой задачей. Было разработано несколько уникальных технологий, позволяющих выращивать монокристаллы вольфрама, огромные вольфрамовые тигли (весом до 6 кг). Последние широко применяются для получения дорогих сплавов.

Теперь нужно собрать представленную схему. Она поможет определиться с длиной нихромовой проволоки, из которой следует намотать нагревательную спираль.

Когда всё подключено, плавно увеличиваем напряжение, смотрим на показания вольтметра блока питания и амперметра. В данном случае при напряжении в 11 вольт токопотребление составило практически 0,5 А. Перемножив эти показатели, получаем ориентировочную мощность будущего нагревательного элемента – 5,5 Вт. Спираль ещё не разогрелась до красна (на полную мощность) и не надо её жечь, уже и так ясно, что можно будет по готовности нагревательного элемента подавать на него и 12 и даже 13 вольт. Так что желаемая мощность в 8 Вт будет легко достигнута. Напоследок замеряется сопротивление участка нихромовой проволоки, на которую подавалось напряжение – для сопоставимого контроля длины при намотке спирали.

Далее потребуется тальк и конторский (силикатный) клей. Предстоит самое неконкретное действие, ибо способ нанесения защитного слоя (полного диэлектрика в будущем, после высыхания) может в принципе быть разным. Предлагаю посмотреть видео с тем, который показался наиболее прогрессивным по всем показателям. И в первую очередь по расходу талька.

Видео

Это первый этап покрытия, второй после 10 минутного подсыхания. Можно в принципе и не делать, всё решает визуальный контроль при помощи увеличительного стекла. Витки нихрома не должно быть видно.

Почти готовый нагревательный элемент (осталась просушка), длина 15 мм, диаметр 2 мм. Оптимальное напряжение питания 12 В, мощность 8 Вт. Просушка – на горячую батарею отопления, на следующий день подключил к БП подал напряжение достаточное для нагрева до 50 градусов (контроль мультиметром в режиме измерения температуры) – дал остыть и разогрел до 100 градусов, потом ещё до 150. Можно ставить по месту, эксплуатационные испытания на следующий день.

Вывод

На этом заканчивать не собираюсь, метод весьма перспективный и многообещающий, в ближайших планах изготовление более крупного керамического нагревательного элемента. Изюминка метода в том, что спираль, лишённая контакта с кислородом воздуха более выносливая и соответственно долговечная. Автор материала – Babay iz Barnaula.

Устройство ставится и умещается в выключателе или рядом с ним. Оно позволяет плавно включать эл. лампу, т. е. до номинального значения увеличить ток через лампу в течение 1 сек после ее включения.

Это позволит значительно увеличить срок службы лампы до 10-15 и более лет.

Причина быстрого разрушения нити накала лампочки заключается в том, что в момент включения из-за малого сопротивления холодной нити накала через нее протекает начальный импульс тока, во много раз превышающий номинальное значение. И как Вы замечали, лампа перегорает всегда во время ее включения.

Схема позволяет работать с лампами накаливания мощностью 100-200 Вт. Если у вас дома все лампы люминесцентные - их срок жизни тоже можно продлить. Как это сделать читайте здесь.

Используемые элементы

VD1-VD4 - КД105Б (для 100 Вт) и КД202Ж, КД202С (для 200 Вт) VD5 - КУ201К, КУ202К-Н, VD6 - Д220 (для 100 Вт) и кремниевый маломощный (для 200 Вт) VD7 - Д814А VT1, VT2 - КТ315Б (для 100 Вт) и любой кремниевый маломощный соответствующей структуры со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50 (для 200 Вт) R1 - 1 кОм R2, R3 - 10 кОм, R4 - 100 кОм, R5-2.7 M0м, R6 - 160 к0м, С1 - 2.0 мкФ

Опытные автолюбители знают, что на ремонт и обслуживание любимого автомобиля затрачивается немало времени и сил.

Здесь поможет обогреватель несложной конструкции, который вполне возможно сделать самому.

Даже если гараж подключен к центральному теплоснабжению, но оно недостаточно нагревает помещение, то здесь выручит обогреватель. Согласно правилам содержания автомобиля, необходимая температура в гараже должна быть не ниже +5 0 С. К тому же, в холодное время года обогреватель поможет завести авто, разморозив антифриз.

Основные требования к гаражному обогревателю

Учитывая, что гараж относится к малогабаритным помещениям, необходимо чтобы обогреватель в нем соответствовал следующим требованиям:

количество кислорода, сжигаемого при работе обогревателя, а также уровень выделяемых токсических веществ были минимальными;
соответствие технике пожаробезопасности – необходимо исключить угрозу взрыва и пожара;
компактный калорифер не должен затруднять передвижение по гаражной площади, занимая немного места;
хороший обогреватель нагревает помещение за короткий срок, поддерживая температурный уровень в течение длительного времени;
финансовые затраты на создание калорифера должны быть меньше стоимости заводского аналога.

Всем этим требованиям соответствует обогреватель, который несложно изготовить самостоятельно. Вам потребуются листы текстолита, моток нихромовой проволоки и клей.

Создание будущего прототипа и этапы работ

Популярность они получили благодаря быстрому нагреву небольших помещений. При том, что затраты электроэнергии невелики, тепло в помещении распределяется равномерно.

Конструкция данных обогревателей несложна и практически безопасна. Дело в том, что основной нагревательный элемент заключен в материал, исключающий возможность пожара. К тому же, компактность прибора позволит занять ему в гараже немного места.

За один час обогреватель вполне прогреет гараж для спокойного ремонта авто в течение последующих двух часов без его работы. Для более теплого времени года настройки таймера можно изменить.

Предварительное тестирование

Нихромовая проволока (нить) как основной нагревательный элемент

Предварительный эксперимент нужен для того, чтобы определить необходимую мощность обогревателя.

В финансовом плане вы не пострадаете, так как материалы, как правило, используются подручные.

Нихромовая проволока является полуфабрикатом, производимым из сплава никеля и хрома. Она характеризуется высокими показателями электрического сопротивления.

Процент никеля в данном сплаве составляет до 80%, обеспечивая пластичность и устойчивость к коррозии.

Наличие в составе проволоки хрома добавляет ей повышенные показатели твердости и устойчивости к высоким температурам.

Если сопротивление нихромовой проволоки неизвестно, то желательно его установить самостоятельно. Для этого скручивают спираль из отрезка проволоки длиной 1 м.

Расположив внутри нее термометр, подключают проволоку к источнику питания с трансформатором.

В момент, когда температура на термометре достигнет отметки в 40 о С, необходимо записать показания амперметра и вольтметра.

Они помогут определить сопротивление проводника.

Также, если известен диаметр проволоки, можно узнать ее сопротивление из таблицы расчета:

Таблица сопротивлений нихромовой проволоки для нагревательного прибора

Далее, учитывая, что самодельный калорифер будет работать от розетки в 220 вольт, необходимо узнать количество проволоки для получения мощности переменного тока в 100-120 ед. К примеру, для нагревателя мощностью в 100 Ват понадобится 24 м нихромовой проволоки диаметром 0,3 мм.

Процесс изготовления обогревателя по шагам

Стеклотекстолит как основа для крепления нихромовой нити

Для изготовления самодельного гаражного обогревателя потребуется лист текстолита толщиной до 1,5 см.

Он будет служить основанием для проволочной нагревательной спирали. Разделенный на две части, стеклотекстолит не только защитит от горячей проволоки, но и быстро обогреет холодное помещение.

Вся поверхность текстолитового листа является нагревающей. Однако, для обогрева гаража достаточно куска 0,5 х 0,5 м материала с каждой стороны нагревателя.

Не обязательно, чтобы обогреватель был квадратным, подойдет любая форма прямоугольника.

Здесь более важно, чтобы части текстолита были одинаковыми, и основа для крепления спирали надежно закрывала ее.

Принципиальная схема гаражного обогревателя

Сетевой шнур можно подсоединить и внутри калорифера, недалеко от спирали накаливания. Для этого зачищенные концы электропровода наматывают на заклепки с внутренней стороны стенки обогревателя.

Проверка на работоспособность, тестирование и внешний вид

Одним из завершающих моментов в изготовлении калорифера является его проверка на безопасность и работоспособность. Для этого сначала нагреватель подключают к омметру, а затем и к сетевому электропитанию.

Через 24 часа обогревателем, сделанным своими руками, вполне можно пользоваться. Декорируется поверхность каким-нибудь отделочным материалом (к примеру, пленкой из винила или просто тканью).

Листы текстолита также можно склепать, установив на поверхности дополнительные крепежи для настенного монтажа. Только уходя из гаража, не забывайте выключать электроприборы, особенно самодельные.

Данный способ производства калорифера является простым и мало затратным. Помимо приобретения теоретических знаний, позволяющих за 2 дня смастерить качественный обогреватель для гаража, удовольствие принесет здесь и сам процесс работы, и результат.

Читайте также: