Резистивный нагревательный кабель представляет собой электропроводник (токопроводящую нагревательную жилу) облаченный слоем изолирующего материала. Согласно закону Джоуля-Ленца при протекании через проводник электротока в окружающую среду выделяется определенное количество тепла, величина которого пропорциональна омическому сопротивлению проводника. И если для кабелей электроснабжение тепловое действие тока из-за потери энергии является нежелательным, то для нагревательного кабеля оно лежит в основе его работы. В отличие от саморегулирующегося выходная мощность резистивного нагревательного кабеля постоянна на всей его протяженности и зависит от удельного сопротивления жилы (Ом/м), прикладываемого напряжения и длины используемого отрезка.

Продается резистивный кабель либо в виде готовых нагревательных секций, либо на бобинах. Нагревательная секция – это отрезок кабеля фиксированной длины, на которой имеет место полное падение приложенного напряжении без перегрева. На концах таких секций устанавливаются специальные муфты для соединения «горячего» нагревательного кабеля с «холодным» силовым. Муфта соединяет изготовленные из различных материалов провода и вследствие этого является одним из самых уязвимых мест системы кабельного обогрева, поэтому ее изготовление у производителей является закрытой информацией. Длина секций обычно колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Кабель на бобине является отрезным и требует расчетного согласования длины отрезка с выделяемой им мощностью во избежание перегрева выше допустимых значений.

Резистивные нагревательные кабели предназначены для подогрева довольно широкого спектра объектов в различных условиях окружающей среды. По диапазону рабочих температур их принято разделять на низкотемпературные (до 100°С), среднетемпературные (до 250°С) и высокотемпературные (до 1000°С). Для бытовых нужд (теплый пол, подогрев крыши, дорожек, террас и т.п.), как правило используют кабеля с рабочими температурами до 250°С и тепловыделением 10-30 Вт/м. Высокотемпературные кабеля с тепловыделением до 250 Вт/м используют для подогрева технологического оборудования и продуктопроводов. Используемые для производства нагревательных жил металлы и сплавы имеют малую величину температурного коэффициента электрического сопротивления, поэтому при нагреве тепловая линейная мощность кабеля меняется несущественно.

Конструктивно резистивные нагревательные кабели разделяются на последовательные и параллельные (зональные). В первых рабочим нагревательным элементом является идущая вдоль всего кабеля токопроводящая жила и общее сопротивление складывается из сопротивлений отдельных участков (поэтому изменение его длины приводит к изменению тепловой линейной мощности). У вторых по центру расположены две изолированные токопроводящие жилы, на которые спирально накручены нагревательные элементы. Подобный кабель представляет собой систему подключенных к токопроводящим жилам параллельных сопротивлений, поэтому его можно обрезать на кратную определенному шагу длину.

Последовательные резистивные кабели, в свою очередь, могут быть одно- и двухжильными. Одножильный кабель подключается к питающей сети с обоих концов, а двухжильный – только с одного конца, на его противоположном конце располагается концевая муфта (заглушка), внутри которой нагревательная и соединительная (возвратная) жилы соединяются вместе. Одножильный кабель также может быль одномуфтовым – в этом случае роль второго проводника играет защитный экран, который для выполнения его прямого защитного предназначения в обязательном порядке соединяют с «нулем».

В самом простом варианте нагревательная жила покрывается одним слоем изоляции и помещается в наружную защитную оболочку. Более «продвинутая» конструкция предполагает наличие защитного экрана, призванного уберечь от поражения электротоком и снизить до допустимых норм напряжение электромагнитных полей, которые возникают вокруг любого проводника при протекании по нему электрического тока. В двужильном кабеле по параллельным проводникам ток течет во встречных направлениях, что приводит к взаимной компенсации электромагнитных полей. Поэтому в помещениях, где люди находятся продолжительное время, следует использовать только двужильный нагревательный кабель.

Для изготовления жил чаще всего используют медь с никелевым покрытием или оцинкованную сталь (кабеля с низким сопротивлением) или сплав из никеля и хрома с добавками марганца, кремния, железа, алюминия – нихром (кабеля с высоким сопротивлением). Изоляция нагревательной жилы может быть как однослойной, так и многослойной, обеспечивающей высокую диэлектрическую прочность кабеля, с применением высокомолекулярного полиэтилена, поливинилхлоридного пластиката, эластомера (кремнийорганической резины или каучука), фторполимера, стекловолокна, слюды. Защитным экраном служит сплошная трубки из алюминиевой или свинцовой фольги или оплетка из луженой или никелированной медной проволоки. Внешняя защитная оболочка изготавливается из обладающих повышенной стойкостью к разрушающим факторам внешней среды полимеров – светостабилизированного полиэтилена, поливинилхлорида, фторполимера (фторопласта).

Основными производителями последовательного резистивного кабеля, поставляемого на наш рынок, являются: DEVI (Дания), ССТ (Россия), CEILHIT (Испания), ENSTO (Финляндия), NEXANS (Норвегия), ЭКСОН (Украина).

В случае если эксплуатация нагревательного кабеля требует повышенной устойчивости к механическим нагрузкам, используются модели с дополнительной защитой – армированные и бронированные кабеля. Армированный кабель снабжен поверх полимерной внешней оболочки дополнительной армирующей оплеткой из стальной нержавеющей или оцинкованной проволоки, которая предназначена для защиты внешней оболочки кабеля от возможных повреждений во время монтажных работ и при дальнейшей эксплуатации. Бронированный кабель имеет одно- или многослойную плетенную из нержавеющей или оцинкованной стальной проволоки броню-кольчугу, которая обычно располагается под слоем внешней защитной оболочки. Кабели этого типа на сегодняшний день являются практически единственными, которые допустимо укладывать непосредственно в бетон. Армирующая оплетка или броня одновременно играют роль и защитного экрана.

В резистивном зональном нагревательном кабеле вокруг двух параллельных изолированных токопроводящих жил спирально накручивается нагревательная проволока с высоким электросопротивлением (как правили из нихрома). В покрывающем токопроводящие жилы слое изоляции имеются специальные контактные окна, через которые проволока попеременно замыкается то на одну, то на другую жилу, образуя параллельные зоны тепловыделения. Каждая такая зона образует независимый нагреватель, на котором имеет место полное падение приложенного напряжения. Тепловая мощность подобного кабеля постоянна и не зависит от условий внешней среды. Зональный кабель можно резать на месте проведения монтажных работ кусками разной длины, но обязательно соблюдая кратность шагу, равному одной зоне – 0.7–2.0 м в зависимости от модели. Основными производителями параллельных резистивных нагревательных кабелей являются HEAT TRACE (Великобритания) и THERMON (США).

Для поддержания необходимой температуры в продуктопроводах длинной 5 км используются запатентованные в США и Великобритании специальные последовательные резистивные нагревательные кабеля – ленточного типа с плоскими нагревательными жилами. Также в продуктопроводах и других емкостях с агрессивными средами применяется резистивный кабель с минеральной изоляцией, который представляет собой облаченную в металлическую оболочку (из меди, медно-никелевых сплавов, нержавеющей или жаропрочной стали) токопроводящую жилу, которая электрически изолирована компактированным порошком оксида магния (MgО). Оксид магния или жженая магнезия является природным минералом, который сохраняет высокие диэлектрические свойства в широком температурном диапазоне. Нагревательные кабеля этого типа имеют наивысший уровень пожарной безопасности, высокую механическую прочность, стойкость к воздействию ультрафиолета и является единственным, изоляция которого полностью восстанавливает диэлектрические свойства после пробоя.

Основным недостатком резистивного нагревательного кабеля является его постоянная величина тепловыделения независимо от изменения условий окружающей среды, что приводит к нерациональному использованию электроэнергии, а в отдельных критических случаях может привести к перегреву и выходу из строя всей нагревательной секции. С этой точки зрения опасность для резистивного кабеля представляет и его самопересечение, которое не является критичным для зонального типа кабелей – в этом случае «выгорает» только соответствующий одной зоне участок. Определенный неудобства представляет и невозможность нарезать резистивный кабель на фрагменты заданной длины