Всё о нагревательных кабелях: от принципа работы до монтажа своими руками

Греющие кабели нашли широкое распространение как средство борьбы с обледенением различных объектов и не только.

Выпускаются они в довольно вариативном исполнении и потенциальному покупателю следует разбираться в особенностях каждой разновидности. Поговорим подробно об этом, а также о том, как изготовить нагревательный кабель своими руками.

Принцип работы

Большинство разновидностей нагревательных кабелей (НК) содержит жилу из токопроводящего материала с высоким сопротивлением (резистивная жила), в которой при протекании тока — при непосредственном подключении к источнику напряжения либо в результате индукции вихревых токов, выделяется тепло (эффект Джоуля-Ленца).

Все виды НК, в отличие от токопроводящих кабелей, являются потребителями электротока, преобразующими его в тепловую энергию. То есть на НК или на каждой из его секций (при параллельном подключении) приложенное напряжение полностью падает (в токопроводящем кабеле — не более 5%).

Конструкция

НК состоит из таких компонентов:

1. внутренняя часть (рабочая). У разных кабелей она состоит из: одной резистивной жилы, резистивного элемента и проводников, только сердечник в виде индуцирующей обмотки;
2. экран из алюминиевой фольги или медной сетки: охватывает рабочую часть;
3. наружная оболочка из ПВХ. В кабелях для внутреннего обогрева водопровода применяется пищевая разновидность материала.

Почему следует использовать греющий кабель?

В сравнении с прочими способами обогрева — химической реакцией или путем сжигания топлива, НК имеют ряд преимуществ:

• простота эксплуатации: не нужно что-либо постоянно менять, заправлять и т.д.;
• устойчивость к погодным и другим внешним факторам, механическому воздействию;
• длительный срок службы;
• КПД, близкий к 100%;
• возможность размещения внутри обогреваемого объекта (трубопровод, пол или лестница), благодаря чему все произведенное тепло используется без потерь.

Виды кабельного нагревателя

Выпускаются несколько видов НК.

Резистивные линейные

Самый простой и недорогой вид греющего кабеля. Рабочая часть представлена только резистивной жилой. Ее длина, а значит и сопротивление, подобраны так, чтобы кабель не перегревался, поэтому резать его нельзя.

Наиболее практичен 2-жильный вариант, на самом деле в нем также имеется одна жила, но она сложена пополам, это дает двойной выигрыш:

1. кабель подключается с одного конца, тогда как 1-жильный — с двух. Для этого его приходится прокладывать так, чтобы оба конца сводились в одной точке, 2-жильный же можно вести по любой траектории;
2. кабель не создает электромагнитного поля: токи в жилах текут в противоположных направлениях, потому создаваемые ими поля взаимно уничтожаются. Из-за этого в электрических «теплых полах» и прочих объектах, вблизи которых находятся люди и животные, следует укладывать именно 2-жильный НК.

Резистивные зональные

Рабочая часть у НК состоит из таких компонентов:

• два изолированных сердечника с «окнами» в изоляции, расположенными с шагом в 1 м;
• тонкая проволока из сплава высокого сопротивления (нагревательный элемент): наматывается спиралеобразно на проводник.

Зональный резистивный греющий кабель

В местах, где в изоляции имеются «окна», нагревательная проволока подключена к токопроводящим жилам, так что в итоге схема представляет собой комплект резистивных элементов, подключенных параллельно.

Индуктивные

Греющая жила к электросети не подключается. Она выполнена из ферромагнитного материала и обмотана изолированными токопроводящими жилами. Последние работают как индуктор — наводят в греющей жиле вихревые токи, вызывающие ее нагрев.

Проводники также греются за счет собственного сопротивления. Соотношение тепловыделения в обмотке и ферромагнитной жиле (сердечник) у разных кабелей отличается.

В зависимости от конструкции, сердечник дает от 20% до 80% тепла. Чем выше этот показатель, тем меньше греется обмотка и, соответственно, тем сильнее данный кабель может превзойти по линейной мощности резистивные аналоги. Другая разновидность индуктивных НК вообще не содержит ферромагнитного сердечника — только токопроводящую жилу в виде обмотки.

Эти изделия предназначены для обогрева трубопроводов из материалов с хорошей магнитопроницаемостью. Сердечником выступает сама труба — в ней переменным магнитным полем наводятся вызывающие нагрев вихревые токи. Попутно тепло выделяет и токопроводящая жила в кабеле.

Саморегулирующиеся

В таких НК, как и в резистивных зональных, имеется пара проводников. В качестве греющего элемента выступает не сплав высокого сопротивления, а особый полимер.

Он выполнен в виде матрицы, в которую заключают сердечники либо в виде замкнутой на них спирали.

Особенность данного полимера состоит в том, что его сопротивление сильно варьируется в зависимости от температуры: чем она выше, тем больше сопротивление материала.

Преимущества саморегулирующихся

Мощность других видов НК хотя и меняется при нагреве, но минимально, потому может считаться постоянной. Это значит, что если теплоотвод окажется меньше расчетного, при потеплении или когда обогреваемый объект достаточно нагрелся — НК сгорит.

Потому его долговечность зависит от надежности автоматики: она должна по сигналу термодатчика своевременно отключить питание. Саморегулирующийся кабель сам меняет мощность тепловыделения в зависимости от интенсивности теплоотвода: при чрезмерном нагреве, сопротивление полимерной матрицы возрастает и сила тока в ней, а значит и тепловыделение, падают.

Принцип работы саморегулирующегося нагревательного кабеля

Причем отдельные участки кабеля работают независимо: один из-за перегрева может вообще временно потерять проводимость, другие же, с нормальной температурой, будут греть в обычном режиме.

Как сделать своими руками?

При определенной длине и отсутствии необходимости сильного нагрева, вместо НК можно применить намного более дешевые обычные электрические кабели.

Так, провод ШВВП 2х0,5 длиной 12 м при подключении к блоку питания 12 В, нагревается примерно до +40⁰С (сила тока составляет 10 А). По интенсивности нагрева он уступает настоящему НК — тот греется до +65⁰С, но зато стоит в 10 и более раз дешевле. При этом используемое напряжение безопаснее сетевого в 220 В.

Также применяют силовой кабель телефонной связи, так называемый «полевик».

Видео по теме

О технике монтажа саморегулирующегося нагревательного кабеля для труб своими руками в видео:

Греющий кабель выбирают не только по типу, но и по мощности, измеряемой в Вт/м. НК с недостаточной мощностью не предотвратит обледенения карниза или трубы. Методика расчета необходимой погонной мощности обычно публикуется на сайте производителя.