Fırın için tel boyu ve gücü hakkında

[mehmet_]

Herkese merhabalar,
Bir ısıl işlem fırın yapımı için gerekli hazırlıklara başladım. Birçok malzemeyi ya temin ettim ya da elime ulaşmak üzere. Şu an tek eksiğim ve en mühim sorunum tel üzerine.
Kanthal A1 tel buldum. Ama ne kadar almam gerekiyor? Kaç mm çapında bir çubuğa sarmalıyım. Sardığım teli ne kadar uzatmalıyım?
Örneğin iç hacim 20 x 20 x 35 olsun. Yanlardan iki kanal halinde geçirecek olsam ve 2000-2500 watt civarında bir güç elde etmek istesem?

Hesabı iyice karıştıracak bir detay daha... Teli 1,5 ya da 2mm seçmem sonucunda telin boyunda nasıl bir değişim yapmam gerekir.

Yol gösterecek, fikir verecek herkese şimdiden teşekkürler.

[mehmet_]

Bir süredir detaylı bir araştırma sonucu aradığım bilgilere ulaştım. Bu bilgilere "biz bu bilgileri paylaşmıyoruz" diyerek ulaşmama vesilen olan ısıl işlem malzemeleri satan bir firma yetkilisine ne kadar teşekkür etsem azdır. Sayesinde bir dünya şey öğrendim. Devlet sırrı gibi saklanan bilgiler aslında Kanthal'ın kitapçığında (nette pdf olarak ulaşmak mümkün; aşağıda linkini paylaştım) tüm detayları ile anlatılmış.
100 sayfa kadar bir belge ve ingilizce. Ama püf noktalarını herkes faydalanabilsin diye aşağıda dilim döndüğünce hiç bilmeyen birine anlatır gibi aktarmaya çalışacağım. Farklı bir merak ettiğiniz olursa elimden geldiğince yardımcı olmaya çalışırım.

En önemli unsur kullanılacak tel. 1100 C çalışma sıcaklığı için Kanthal A1 tel öneriliyor.  Kanthal APM tel bizler açısından kesinlikle fayda/fiyat gözetilidiğinde uygun değil. A1'e göre daha pahalı ama bizim çalışacağımız sıcaklıklar gözetildiğinde ihtiyaç yok bu tele).

Yine aynı katalogda önerilen tel kalınlığı:
1050-1175 C için 0.41-0.95 mm
1175-1250 C için 1.0-3.0 mm
arasında.

Fırının gücü kullanılacak telin direncine (R) göre değişiyor.  En kaba haliyle tel inceldikçe R değeri artıyor. Tel kalınlaştıkça aynı gücü elde etmek için daha fazla tele ihtiyaç duyuluyor. Direnç ise telin boyu, çapı ve kullanılacak telin resistivity adlı sabit değerine göre değişiyor. Bu resistivity (p) dediğim değer her tel için katalogda belirtilmiş. Bu değer Kanthal A1 tel için 1.45.

Direnç bilinirse gerisi oldukça kolay.

Watt olarak güç = Voltajın karesi / R (direnç)

R değeri ise şu formülle hesaplanıyor

R = [p (resistivity; yani Kanthal A1 tel için 1.45) X L (telin boyu; metre olarak)] / [(pi değeri, yani 3.14 X tel çapının karesi; mm olarak) / 4]

Bu hesaplanan R değeri kullanım sıcaklığı için sabit bir düzeltme faktörü ile çarpılarak gerçek direnç bulunuyor. Bu ise 1000-1100 derece için 1.004 olarak verilmiş. Aslında çok küçük bir değer çarpılmasa bile olur sanki.


Örnek hesaplama:
Bunu https://www.bicaksanati.com/forum/index.php?topic=9578.0 linkinde Nadir Hocanın değerleri için hesaplamak istersek. Kullanılan tel Kanthal A1, çap 0.8 mm, toplam boy 5 m.

R = (1. 45 x 5 metre) / [(3.14 x 0.80'in karesi) / 4]

Bu formülden hesaplanan R değeri 14.44 ohm

Bunu düzeltme faktörü (1.004) ile çarpınca asıl R değeri 14.49 olarak bulunuyor.

Güç ise = (220 x 220) / 14.49= 3340 watt.

Hocamız iki adet 5 metrelik teli seri bağlamış. Seri bağlamada toplam güç yarıya düşüyor. Yani fırının gücü 1670 watt. Zaten Nadir Hoca da yaklaşık 1800 watt demiş fırın için.
Eğer iki teli paralel bağlasaydı fırının gücü 6680 watt olurdu.


Bir diğer önemli aşama ise telin kaç cm'lik çapa sahip bir boru üzerine sarılacağı. Bu rastgele yapılan bir şey değil kataloğa göre. Sargının dış çapı D olsun, telin kesit çapı ise d olsun. D/d oranı 5-12 arasında olmalı. Bu pratikte şu anlama geliyor. Örneğin 3 mm kesit çapına sahip tel 0.5 cm çapa sahip çubuk üzerine sarılmamalı.
Ayrıca bir diğer faktör de kaç metre uzunlukta tel sarılınca boyu ne oranda kısalır bunun hesaplanması. Bununla ilgili denemelerim devam ediyor. Bu başlık altında paylaşmaya devam edeceğim.


Kanthal'ın el kitabı için: http://www.west-l.com/uploads/tdpdf/06080303.pdf

[Temur.akin]

Mehmet bey,
Çooookkk faydalı bilgiler elinize sağlık takipteyim.

[mehmet_]

Mehmet bey,
Çooookkk faydalı bilgiler elinize sağlık takipteyim.

Rice ederim. Forumdaki bilgi dağarcığına katkım oluyorsa ne mutlu bana.

[mehmet_]

Denemeler ve hesaplara kaldığım yerden devam ediyorum. Fırın tasarlarken muhtemelen akla ilk etapta gelmeyen en büyük sorun beklenen gücü sağlayacak telin fırına nasıl sığdırılacağı. Hesaplara göre 50 metre tel gerekiyorsa misal, bu sarılınca boyu kaç metreye düşer? Bu sarımı kısa devre yapmayacak şekilde esnetince  boyu ne olur?
Bununla ilgili bir ön deneme yaptım. Malum kanthal tel pahalı. Heba edecek bakır bir tel geçti elime onu kullandım.
Telin çapı 1,25 mm
Bu teli 12,5 cm çapında bir mile sardım ve üç deneme sonunda telin bu çapta bir çubuğa sarılıp uygun şekilde esnetilince boyunun 1/10 oranına düştüğünü buldum.
Kabaca pratikte bu şunu ifade ediyor. Örnrğin hesaplar 30 metre tele ihtiyacım olduğunu gösteriyorsa, bu teli sarıp esnetince boyunun 3 metre civarında olması demek. Fırındaki rezistans kanallarının da buna göre tasarlanması gerekiyor.
Yine kafamı kurcalayan bir başka mesele de tel değişiminin kolaylığını sağlamak... İşte bu noktada şu an aklımda bir dizayn oturtabilmiş değilim... Bakalım ilerleyen günlerde neler olacak 

[Emrah]

Forum da bu bilgiler zaten yeteri kadar vardı ustam. Yanılmıyorsam Eylem Abinin eklediği seylerdi. Hiç olmadı sorsaydınız rezistansı bile gönderirdik. Kolay gelsin

[mehmet_]

Bilginin fazlasından zarar gelmez 
Teşekkür ederim nazik teklifiniz için, baştan sona her şeyini kendim yapmak istiyorum. Ama yine de çözemediğim kısımlarda (özellikle pid vs ssr kurulumu) katkınız olursa sevinirim   


Eylem ustanın aktardığı bilgileri de ekleyeyim. Tek bir başlık altında derli toplu olsun madem.

Merhaba,

Öncelikle eksik bıraktığınız ayrıntılar var:

• Fırının izolasyonu nedir, tuğlalar nasıl dizilmiştir, paylaşmanız faydalı olur. Konu havada kalmasın.
• Rezistansları sormuşsunuz da sıcaklığı ölçecek ve kontrolü yapacak bir devreniz olmayacak mı?
• Kontrol devresi üç fazı da aynı anda kapatıp açmalı. Bunun için de uygun güçte trifaze SSR gerek.

-- o --

REZİSTANS KONUSU

Fırını 3 faz ile besleyeceğinize göre birbirine eş üç tane rezistans yapıp bunları fırında kullanabilirsiniz. Tabi fırının içine bu 3 direnci nasıl dağıtabilirsiniz ona bakmanız gerek. Ben tek fazlı şebekeyle iki direnç kullanıyorum, biri sağda, diğeri solda çalışıyor.

Fırının güçü kaç watt olacak? örneğin 4,5 kW olursa her biri 1,5 kW üretecek üç dirence ihtiyaç duyacaksınız.

DIRENCİN DEĞERİNİN HESABI:
Gerilim = 220 V
Direnç gücü = 1500 W

Direnç: 220V^2/1500W=32 ohm

Demek ki 32 ohm'luk direnç sarılacak.

--------

Yaklaşık olarak bunun gibi güçte dirençlere ihtiyacın varsa 0,8 mm gibi bir kalınlıkta direnç kullanabilirsin. Benim fırınımın eski telleri 0,8 mm Kanthal diye biliyorum. Kanthal A yada A-1 olması gerek.

Bu sefer ise Baykal rezistanstan farklı marka tel aldım ve kendim sardım.

Aldığım sanki buydu:
http://www.baykalrezistans.com/urundetay.php?id=29

Eğer bu listedeki 0.8 mm ise aldığım ve 220 Voltta 1500 watt üretmekse hedefim: Listede 0,8 mm kalınlıktaki telin 1 metresinin direncinin 2,23 ohm olduğu verilmiş
O halde;
TELİN BOYUNU HESAPLAMA:
TEL BOYU = 32 ohm / 2,23 ohm/m = 14,34 m

Bu telin bu boydaki sarımı 1500 w veriyor. Bu teli evde sarmak isterseniz buna 2 m daha ekleyin. sarmaya 1. metreden sonra başlayın, son 1 m'yi yine sarmayın.

Bu iki uçtaki 1 metrelik kısımları üçe katlayın. Sonra tek bir tele dönüşecek şekilde burun, bir halat gibi olsun. Bunda amaç sarımların bittiği noktadan itibarenki telin artık direnç gibi davranmamasını sağlayacak şekilde kalın bir tel oluşturmaktır.

Telleri sarmak için yeterince yavaş dönen bir elektrikli tornavida yada tornaya azami 1 cm gibi bir çubuk bağlayıp teli bu çubuğa sarabilirsiniz. Burada önemli olan sarımın dış çapının taşların oluklarına girebilecek kadar küçük olmasıdır.

Telleri oluklara döşemeden önce sıkı olan sarımı dengeli olarak sündürerek tel sarımlarının birbirine değmemesini sağlamalısınız.

[mehmet_]

Hazırlıklar ağır aksak da olsa devam ediyor. Teli sarmadan evvel hayli endişem vardı ama hiç gerek yokmuş. Son derece kolay oldu. Bunda mini de olsa bir torna sahibi olmanın faydasını görmedim diyemem  12 mm çelik mil vardı elimde, onun üzerine sarım yaptım.
Ama yaklaşık 1 metre uzunluğunda herhangi bir mile el ile de sarılabilir. Biraz vakit alacağı doğrudur ama en nihayetinde seri üretim yapmıyoruz.



Teli sardıktan sonra telin boyunu minimum 1.6 kat uzatmak öneriliyor. Özellikle fırın içine yerleştirdikten sonra ark yapmasın diye telin birbirine yakın olan kısımlarını iyice ayırmak gerekiyor. Bunu enlice bir tornavida ile yapabilirsiniz. Yakın iki sarmal arasına ucunu sokup hafifçe sağ sol yaparsanız arası açılıyor. Ben 2-2,5 kata kadar uzattım gözüme aykırı görünmedi. İçinde seramik boru geçirmeyecekseniz biraz daha fazla esnetmek daha iyi olabilir.

Telleri seri ya da paralel bağlamak veya tek parça dizayn etmek size kalmış. Seri bağladığınızda fırında bir tel koparsa fırın tümden devre dışı kalır. Paralel bağlı olduğunda (2 telli fırınlar için pek önemli değil ama sanayi tipi fırınlarda işe yarayabilir) telin birisi arıza yaparsa diğer teller çalışmaya devam eder.

Bunlar tip 26 tuğlalara matkap, testere ve törpü ile açtığım kanallar. İleride tasarım değişikliğine gidersem tekrar iş çıkmasın diye 4 kanal açtım. Hala karar vermiş değilim, 2 kanalı veya 4'ünü de kullanabilirim. Kanalları hafif arkaya ve aşağı doğru eğimli açtım ki telleri yerinde sabit tutsun. Hep söyleniyor ama tekrar etmiş olayım ben de, bu tuğlalar son derece kolay kesiliyor ama kullandığınız testere vs.yi çok fena köreltiyor. Pahalı bir ekipman heba etmeyin.



Bu da fırına ilk montaj. Ama bu tasarımı beğenmedim. 2000-2400 watt arası bir değerde farklı bir şekilde sarım yapmayı düşünüyorum. Sadece ilk deneme diye bakın buna


Bir önceki mesajlarımda bahsettiğim hesaplamalara ilaveten elinizin altında bir multimetre varsa R (direnç) hesabı çok daha kolay olur 

Dışı için elimde atıl duran birkaç çıkma sac vardı ama evdeki hesap çarşıya uymadı. Muhtemelen bu hafta sac büktürüp yeni bir kasa yapacağım.

[mehmet_]

Bunlar da sıcaklık kontrol cihazı ve ssr. Aliexpress'ten sipariş vermiştim. Süresi geçince dispute açtım adam tekrar gönderdi ama bu arada ilk sipariş verdiğim de posta ile ulaştı. Adama napayım diye sordum. Sanırım posta ücreti daha çok tutar diye sende kalsın demiş

[Aytunç Ayper(itunch)]

Kolay gelsin çalışmalar iyi gidiyor. Thermocouple(K type) aldınız mı acaba? almadıysanız ihtiyacınız olacak. PID deye bağlanması gerekiyor. Bende aliexpresten almıştım. Takipteyim...

[mehmet_]

Teşekkür ederim. Thermocouple'u fotoğraflamayı unutmuşum, yoksa var elimde.
Fırını normalden biraz daha geniş hacimli yaptım. 17x18x40 cm ölçülerinde. Bugün dış kasa işini de hallettim ama kapak işleri en gıcık olduğum aşama. O kısmı duruyor şimdilik.
İptidai bir şekilde ağzını kapayıp ilk testi yapıyorum şu anda. 2100 wattlık rezistansla 700 dereceye 40 dakikada çıktı.Kapak yok, hacim geniş... güç de tesisata güvenemediğimden yükseltmek istemiyorum. Zira evde toprak hattı bile yok(muş). Bakalım 1000 dereceyi kaç dakikada göreceğim.
Yarın bol bol fotoğraflayacağım kısmetse 

[mehmet_]

Dün akşamki denemelerim istediğim performansı vermedi. 1000 dereceyi 1:25 dakika gibi bir sürede gördü. Ben de tasarımı değiştirmeye karar verdim. Birçok şeyi ikinci üçüncü defa yapmak çok keyifli diyemem Fırının iç yüksekliğini 3, enini 2 ve boyunu da 2 cm kısalttım. Bu iç hacimde belirgin bir düşüş sağladı. Tel gücünü 2400 watt'a çıkardım. Baktım olmuyor, sigortadan direkt 2.5'luk (veya daha kalın) kablo çekeceğim fırının olduğu yere. Hatta bunu yaparsam 3000 watt'a kadar yolu var 

Tuğlaların harcını yeniledim ve kurumaya bıraktım. Bu tuğla harcı ile ilgili çok önemli bir püf noktası var. Harcı iki yüze de çok ince (2 mm'yi aşmayacak) sürmek ve çok çok kısa bir süre içerisinde iki tuğlayı iyice bastırıp oynatarak harcı yedirerek yapıştırmak gerekiyor. Bu işlemden sonra asla tuğlayı yerinden oynatmayın. Kuruyana kadar bu şekilde beklemesi lazım, şurası eğri olmuş düzelteyim dediğiniz anda açılır ve harcı kazıyıp baştan yapmanız gerekir.

Fırın hacmi küçülünce kasada sıkıştırarak da olsa 3. kat seramik battaniyeyi atacak hafif bir boşluk açıldı. 3. katı da atmayı deneyeceğim. Seramik battaniye ile çalışırken muhakkak maske ve uzun kollu giysiler kullanın. Kırpıntısı havada uçuşuyor ve hem cildi hem de boğazı tahriş ediyor.

[Emrah]

Ustam sigortadan gelen kablo zaten 2.5 luk tur. Bu durum da çok uzak değilse 4000 watta çıkarabilirsin gücü. Böylece projeyi fazla degiştirmek zorunda kalmazsın. Yok tesisatı değiştirecem dersen 4lük kablo çek, layığını bulsun.

[setnogrom]

Elinize sağlık ,kolay gelsin.Anlatım şeklinizde gayet açıklayıcı.
Yaz sonunda bıçak yapmaktan zaman bulabilirsem bende böyle bir çalışma yapacağım inşallah.

xx

[mehmet_]

Ustam sigortadan gelen kablo zaten 2.5 luk tur. Bu durum da çok uzak değilse 4000 watta çıkarabilirsin gücü. Böylece projeyi fazla degiştirmek zorunda kalmazsın. Yok tesisatı değiştirecem dersen 4lük kablo çek, layığını bulsun.

Eyvallah Emrah ustam çok teşekkürler. Bugün bir deneme daha tapacağım yeni hali ile. Bakalım ne olacak.

[mehmet_]

Elinize sağlık ,kolay gelsin.Anlatım şeklinizde gayet açıklayıcı.
Yaz sonunda bıçak yapmaktan zaman bulabilirsem bende böyle bir çalışma yapacağım inşallah.

xx

Konu aslında tel gücü ile ilgiliydi. Laf lafı açtı
Bu forumdan çom şey öğrendim, bildiklerimi aktarıp ben de katkı sağlayabiliyorsam ne mutlu bana 

[deserteagle]

Bunlar da sıcaklık kontrol cihazı ve ssr. Aliexpress'ten sipariş vermiştim. Süresi geçince dispute açtım adam tekrar gönderdi ama bu arada ilk sipariş verdiğim de posta ile ulaştı. Adama napayım diye sordum. Sanırım posta ücreti daha çok tutar diye sende kalsın demiş

Amman dikkat!:

Emniyet rölesi yapımını araştırıyordum, bu bilgiye denk geldim. Doğruluğu nedir bilemem ama paylaşmakta yarar var:

Haber kaynağı UL. Link: http://www.ul.com/newsroom/publicnotices/ul-warns-of-solid-state-relay-with-counterfeit-ul-recognition-mark-release-13pn-52/

"FOTEK" markasıyla satılan SSR röleler için bir sahtecilik haberi bu. Ürün de "SSR-25 DA" olarak geçiyor. EBAY'de de bu ürün çok geçiyor.

Sahtesi:


Gerçeği:

[deserteagle]

Sizinki gerçeği diye verili olan gibi duruyor ama yine de Ali Express'teki ürünlerde dikkati elden bırakmayın.

[deserteagle]

Kanthal tel, taş, boncuk, ısıya dayanıklı tel almak için adres fotoğrafta gördüğünüz "İrfan savcı" Okçu Musa Cad. 33 numara.

Burası size teli sarıp veriyor.

[mehmet_]

Eylem ustam çok teşekkürler. Forumda daha önce yazdığınız mesajınızda da görmüştüm bu uyarınızı.
https://www.aliexpress.com/item/MANUFACTURER-40A-solid-state-relay-single-phase-ssr-FOTEK/757359430.html

Bu linkteki üründen aldım. Ama paranoya yaptım Bu da mı sahte acaba  Gerçi deneme sırasında çalıştı. Problem çıkarsa ssr röle çok pahalı bir şey değil 40-60 tl arasında bir fiyata Enda'nın röleleri vardı. Değişime gerek kalmaz umarım.


Tel işini kökten hallettim. Stok ve istif hobim var 1,5 kg kadar Kanthal A1 tel aldım. Yedeğin de yedeği var elimde. Ama tel değiştirmek biraz zahmetli bir iş gibi. Umarım buna da gerek kalmaz. Yine de adresler için çok teşekkürler, forumda diğer ilgi duyan arkadaşlarımızın işine yaracayacaktır.

Boncukları Ankara'da Ulus'ta rezistansçılar çarşısından (umarım adını yanlış hatırlamıyorumdur; PTT'nin yakınlarında yerin 1 kat altında bir pasaj. Sadece rezistans vs satan 9-10 kadar dükkan var) almıştım.

Bu arada fırını dün son hali ile denedim. Toplam 2400 watt gücünde (seri bağlı 2 adet tel takılı). İç hacim küçültüldü. Kapağı aceleci davranıp monte ettim ama ufak bir iki rötuş işi var. Kilit mekanizması için bir şeyler düşünmem lazım. Kapakta sadece 2,5 cm battaniyeden 4 kat var, tuğla koymadım. Kapatınca fırının ağzına döşediğim battaniye ile set bir öpüşme yapıyor. Netice itibariyle 1000 dereceye 61 dakikada, 1100 dereceye (deneme amaçlı) ise 77 dakikada çıktım.

Altını çizmekte fayda var: İki kat battaniye kesinlikle yeterli değil.
Forumda birkaç yerde daha okumuş ama kulak arkası etmiştim. Siz etmeyin. Minimum 7,5 cm seramik battaniye döşeyin. Hatta şimdiki aklım olsa 4 kat yapardım. Fırının içi 1100 derece iken kapak kısmı 60-70 derece idi, arka kısımlara ise rahatlıkla elle dokunabiliyordum. Ez cümle; battaniye önemli. Tasarım sırasında bunu muhakkak dikkate alın. Ben 5 cm için yapmıştım planları, tuğlaları küçülterek ve bir atölyenin vazgeçilmezi olan "kaba kuvvetten" yararlanarak zar zor sığdırabildim 3 kat battaniyeyi. Aynı sıkıntıya düşmeyin yani 

Bu arada Kanthal'ın kataloğunda okuduğum bir bilgiyi de aktarayım. Fırın için kullanılan teller içerdikleri alaşımları nedeniyle yüksek sıcaklıkta (1000 derece üzeri) oksitleniyorlar. Bu oksit tabakası kazınmadıkça (hatta oksitlenmiş tellere elle de dokunmayın deniyor) koruyucu bir etki gösteriyormuş. Fırını genel itibariyle 1000 derece altında bir sıcaklıkta kullanacaksanız bile bir sefere mahsus 1000 derece üzerine çıkılması öneriliyor. Tel ömrünü uzatıyormuş bu. Tabi bu dediklerim çalışma sıcaklığı 1000 derece üzerindeki teller için geçerli.

Fotoğraflar birazdan geliyor...