Что на самом деле означает «саморегулирование»

Один из продуктов REXANT, который вызывает много вопросов, — это саморегулирующийся нагревательный кабель. Что означает это название и как он «саморегулируется»?

Слово «саморегулирующийся», кажется, говорит о том, что кабель достигнет определенной заданной температуры и сохранит ее до тех пор, пока он включен, что с пользой устранит необходимость в каком-либо термостате или других средствах контроля температуры. К сожалению, на самом деле саморегулирующийся кабель сложнее. В некоторых случаях регулятор температуры не нужен, но в большинстве ситуаций важно включить его в систему, чтобы избежать потери электроэнергии и денег, а также во избежание неизбежных неудач.

Не совсем «саморегулирующийся»

Первое, что нужно знать, это то, что «саморегулирование» на самом деле является несколько вводящим в заблуждение термином, введенным много лет назад первоначальным создателем продукта. Более точный способ описать это — «самоограничение». Его главное преимущество перед стандартным нагревательным кабелем заключается не в том, что он поддерживает определенную рабочую температуру, а в том, что он не может нагреваться настолько, чтобы перегреться и вызвать повреждение самого себя. Другими словами, кабель построен таким образом, что по мере того, как он нагревается, он пропускает все меньше электричества, пока в какой-то момент — где-то ниже температуры, которая может вызвать повреждение кабеля, — электричество полностью не перестанет течь и кабель перестает нагреваться.

Что именно он делает

Нагревательный кабель состоит из четырех-пяти слоев, сделанных из разных материалов.

Большинство из этих слоев не требуют пояснений. Наружная оболочка (присутствует не на всех кабелях) служит для защиты кабеля от влаги и механических повреждений, а металлическая оплетка обеспечивает электрическое заземление кабеля. Внутренняя пластиковая изоляция фактически является основным слоем электрической изоляции между нагревателем постоянного тока и внешней стороной, а провода шины служат средством подключения нагревателя к источнику питания.

Проводящее ядро (матрица) — вот, где происходит реальное действие самоограничения. Этот сердечник изготовлен из специального пластика, который электропроводен при низких температурах и изолирует при высоких температурах. Такое поведение делает его так называемым элементом PTC, что означает «положительный температурный коэффициент» — это значит, что с повышением температуры растет и сопротивление. («Коэффициент» в этом случае — это k в уравнении R = kT , где R — сопротивление, T — температура, а k — постоянное соотношение между ними. Это уравнение является чрезмерным упрощением реальной работы, но оно иллюстрирует общую идею.) Тепло исходит от сопротивления пластика: когда электричество проходит через резистивный пластик, часть его поглощается пластиком и превращается в тепло, в значительной степени таким же образом электричество поглощается вольфрамовой катушкой лампы накаливания и превращается в свет.

Как оно это делает

Это довольно хитрая инженерная уловка и материал, из которого сделана сердцевина. Во-первых, обратите внимание, что положительный и отрицательный провода шины фактически никогда не касаются друг друга. Это означает, что все электричество для замыкания цепи проходит через сам токопроводящий сердечник. Внутри этого сердечника миллионы микроскопических электрических путей протекают от одного провода шины к другому через матрицу сердечника, и каждая из этих цепей имеет небольшое сопротивление, превращая его в классический резистивный нагревательный элемент. Сердцевина нагревается и начинает нагревать вашу рабочую нагрузку - и, как и большинство материалов, она физически расширяется под действием тепла. Однако на микроскопическом уровне он расширяется несколько неравномерно, открывая зазоры в матрице, и эти зазоры разрушают некоторые крошечные электрические пути. Чем горячее становится ядро, чем больше он расширяется, тем больше разрывов открывается в матрице и тем меньше контуров замыкается. Наконец, при некоторой температуре матрица слишком заполнена зазорами для пропускания любого тока, и кабель перестает выделять тепло.