Как устроен нагревательный элемент

Трубчатый электронагреватель

как устроен нагревательный элемент

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — универсальное устройство, которое используется в различных бытовых приборах. Впервые такая конструкция была предложена американским изобретателем Симпсоном в 1859 году. Промышленное производство ТЭНов в исполнении, которое позволяет изгибать изделие под требуемым углом, было налажено фирмой General Electric в 1918 году. Конструкция этого устройства обеспечивает эффективный нагрев.

Принцип работы

В трубчатых электронагревателях происходит преобразование электроэнергии в тепловую. При этом рабочая среда нагревается конвекцией, излучением или за счет теплопроводности.

Простота конструкции и надежность делает возможным использование устройства в бытовых приборах для нагрева различных рабочих сред.

Его уникальность заключается в возможности использования при непосредственном контакте с нагреваемой средой в условиях атмосферного и повышенного давления. Трубчатые электронагреватели обладают устойчивостью к ударам и вибрациям.

Водонагревательные устройства

Трубчатый электронагреватель — основной элемент конструкции бойлеров, благодаря которому обеспечивается нагрев воды в баке. В его работе использован общий для подобных устройств принцип — при прохождении электрического тока по нагревательному элементу выделяется тепло, которое передается рабочей среде.

Особенности конструкции

Трубчатые электронагреватели подразделяются на «мокрые», которые имеют контакт с рабочей средой, и «сухие», не соприкасающиеся с ней.

Первый вариант исполнения называется открытым и предусматривает в своей конструкции стальную или медную трубку, которая заполнена веществом с высокой теплопроводностью. Во внутренней части находится нихромовая спираль, обладающая отличными электротехническими свойствами.

Второй вариант — закрытый. В нем используется специальная колба с особыми свойствами. Она изготавливается из магниевого силиката или стеатита. В этом случае передача тепла рабочей среде осуществляется посредством этого кожуха, который имеет с ней непосредственный контакт.

Мокрые ТЭНы

Трубчатые электронагреватели этого типа различаются имеют различную конфигурацию и отличаются мощностью. В зависимости от конструкции они предусматривают гаечное или фланцевое крепление. Производители бойлеров могут использовать фланцы путем литья или штамповки.

Некоторые модели предусматривают крепление для анода. В более простых конструкциях анод не используется. Тип бака бойлера определяет форму трубчатого электронагревателя. ТЭН может быть прямым или гнутым под определенным углом. Материалом нагревательного элемента, как правило, служит сталь или медь.

Сухие ТЭНы

Конструкция представляет собой стержень определенной длины и диаметра. Это менее универсальные устройства, так как изготавливаются для определенной модели водонагревателя. Они обеспечивают быстрый нагрев воды и бесперебойной водоснабжение при возрастании водозабора.

Сравнение «мокрой» и «сухой» конструкций

При фланцевой установке контакт трубчатого электронагревателя с жидкостью неизбежен. В процессе эксплуатации на нем образуется накипь и ржавчина, что приводит к снижению эффективности работы прибора и увеличению потребления электроэнергии.

Кроме того, нарушается теплоотвод от поверхности ТЭНа, что приводит к отклонению от нормы термических показателей. Совокупность этих факторов обуславливает быстрый износ устройства.

Для увеличения срока службы выполняют мероприятия по сервисному обслуживанию, которые связаны с определенными трудностями, и требуют слива воды из бака.

Фланец и колба «сухого» ТЭНа представляет собой единую конструкцию. Благодаря специальному покрытию внутренней части фланца, обеспечивается надежная защита от развития коррозии и не допускается появление отложений.

Для заполнения пространства между элементами устройства используется масло или песок. Масляный вариант обеспечивает высокую скорость нагрева воды в баке за счет большей теплопроводности масла по сравнению с воздухом. За счет этого снижаются затраты электроэнергии.

Модели, в которых используется песок, облегчают конструкцию без снижения ее эффективности.

Безопасность эксплуатации «мокрых» трубчатых электронагревателей снижается по мере увеличения слоя отложений на нем. Накипь может стать причиной пробоя, вследствие которого возникает вероятность электрического удара.

Закрытые модели исключают возникновение подобного явления. Керамика или стеклокерамика, используемая для изготовления колб, не создает условий для скопления отложений и не допускает перегрева устройства.

При этом упрощается сервисное обслуживание ТЭНа, так как нет необходимости удалять воду из бака при выполнении этой операции.

Изделия сухого типа — компактные, поэтому имеется возможность установки в один бойлер двух нагревательных элементов. Это способствует увеличению надежности и срока эксплуатации водонагревателя, который составляет около 15 лет. При использовании «мокрых» нагревательных элементов срок службы не превышает 5 лет.

Стиральные машины

Для выполнения своей функции стиральной машине требуется только холодная вода, так как конструкция агрегата предусматривает в своем составе трубчатый электронагреватель. Нагрев воды до требуемой температуры осуществляется благодаря ТЭНу, встроенному в бак.

Как правило, для нагревательного элемента отводится место в нижней части аппарата, которое защищено передней или задней крышкой. В некоторых моделях ТЭН устанавливается сбоку и закрыт стенкой стиральной машины.

Принцип действия

Внутри нагревательного элемента находится проводник, который обладает высоким электрическим сопротивлением, и способен нагреваться до высокой температуры. Он имеет оболочку из диэлектрика с высокой теплопроводностью, который предназначен для передачи тепла в рабочую среду. Нагревательная спираль имеет на концах контакты, которые соединяются с электрической сетью, и подают напряжение. Для определения температуры нагрева воды рядом установлен термодатчик.

Одновременно с запуском определенной программы стирки управляющий блок стиральной машины подает команду на трубчатый электронагреватель, которая обеспечивает поступление тока на устройство. При прохождении тока ТЭН нагревается и отдает тепло воде в баке. При достижении температуры, заданной программой, с датчика поступает сигнал на управляющий блок, и он прекращает подачу электроэнергии на ТЭН.

Основные характеристики

Основной параметр трубчатого электронагревателя — это его мощность, которая может достигать величины в 2,2 кВт. Скорость нагрева воды в баке стиральной машины напрямую зависит от этой характеристики. Электрическое сопротивление элемент находится в диапазоне 20-40 Ом. Непродолжительные изменения напряжения в сети не оказывает влияния на работу прибора, так как он обладает большим сопротивлением и инерционностью.

Причины выхода из строя

Заводской брак — редкая, но вероятная причина поломки трубчатого электронагревателя. Для устранения неисправности необходимо заменить элемент на новый с подходящими параметрами.

Основная проблема, возникающая при эксплуатации стиральной машины, связана с образованием накипи на поверхности ТЭНа. Присутствие отложений на поверхности устройства приводит к снижению его эффективности. Кроме этого, накипь обеспечивает условия для развития коррозионных процессов, которые становятся причиной разгерметизации металлического корпуса и короткого замыкания.

В обоих случаях ТЭН не подлежит ремонту, а требует замены.

Холодильники

Казалось бы, что может быть общего у холодильников и нагревательных элементов, ведь они выполняют противоположные функции. Однако трубчатые электронагреватели играют важную роль в холодильном оборудовании. Они имеют специфическую конструкцию и обладают гибкостью, и выполняют несколько функций.

Назначение

Вода способна конденсироваться на охлажденных поверхностях, что в полной мере проявляется при работе холодильника. Рабочее пространство агрегата имеет значительно меньшую температуру, чем температура помещения, в котором он установлен. При открывании двери холодильника более теплый воздух проникает во внутреннее пространство холодильника и приводит к образованию конденсата.

В современных холодильниках используется система NO FROST, для реализации которой используется трубчатый электронагреватель. Это устройство рассчитано на режим работы, учитывающий условия эксплуатации агрегата, и предназначено для удаления конденсата, образующегося в испарителе.

Система NO FROST

В морозильных камерах холодильников с системой NO FROST отсутствует статический испаритель, что принципиально отличает их от устройств, в которых предусмотрено статическое охлаждение. Система состоит из таких элементов как испаритель, трубчатый электронагреватель, тепловое реле, таймер, вентилятор и слив воды.

Работа системы построена по следующему принципу. Испаритель находится под управлением электронного блока, который оборудован таймером. Он производит отключение компрессора и подает напряжение на ТЭН с определенным интервалом, что позволяет осуществлять оттаивание испарителя. Подача тока на нагревательный элемент прекращается при срабатывании термодатчика при достижении определенной температуры.

Трубчатый электронагреватель холодильника отличается надежностью, но при перепадах напряжения в сети возможен его выход из строя. Ремонт этого устройства нецелесообразен, поэтому производят его замену.

Источник: https://magsbt.ru/articles/trubchatyi-elektronagrevatel/

Тэн для водонагревателя: как выбрать, замена, устройство

как устроен нагревательный элемент
06/12/2019

Несмотря на то, что живем мы в 21 веке, периодические отключения воды все еще преследуют нас. В эти дни незаменимым помощником становится электрический водонагреватель или бойлер. Данное изделие пользуется большой популярностью также у дачников, в случае отсутствия в доме централизованного горячего водоснабжения. Несомненными лидерами на рынке водонагревателей России являются 2 компании Thermex и Ariston.

Любой водонагреватель имеет несколько расходных материалов периодическая необходимость замены которых прописана заводом изготовителем. Это ТЭН и анод.

Как выбрать ТЭН для водонагревателя

Перед тем, как выбрать ТЭН для бойлера, необходимо учесть тип фланца, мощность, трубки для датчиков терморегулирования, наличие креплений под анод, а также собственно материал ТЭНа. Не исключены случаи, когда подобрать оригинальный ТЭН не представляется возможным. Выбирая аналоги, обратите внимание на компанию «Мастерпроф», зарекомендовавшую себя надежным поставщиком ТЭНов для бойлеров, производимых на итальянском заводе крупнейшего производителя.

Типы фланца

Прижимной штампованный фланец типа RF. Один из самых распространенных среди фланцев. Используются в бойлерах с внутренним баком из нержавеющей стали от компаний Electrolux, Polaris, ATT, Garanterm, Thermex и другие.

Фланец такого типа имеет следующие диаметры: 64, 72, 82 и 92мм.
Прижимной литой латунный фланец. Изготавливается диаметром 48 и 50 мм и используется в бойлерах с эмалированным внутренним баком компаний Thermex, Ariston, Atlantic.

У такого фланца имеются следующие подвиды:

  • RCA PA – имеется держатель анода, отличается голыми удлиненными контактами и отсутствием пластиковой диэлектрической крышки;
  • RCF – имеется держатель анода, ТЭН имеет гнутую форму, контакты изолированы;
  • RDF – имеется держатель анода, прямой ТЭН, контакты изолированы;
  • RCF OR – имеется держатель анода, ТЭН имеет гнутую форму, контакты изолированы, изготовлен для горизонтальных моделей;
  • RF – отсутствует держатель анода, контакты изолированы, изготавливается для бойлеров компании Атлантик.

Прижимной фланец из нержавеющей стали типа RNSA овальной формы. Изготавливаются и применяются в водонагревателях Ariston.
Фланец – резьбовая латунная заглушка. Используется в бойлерах практически всех производителей, а также в самодельных нагревателях. Имеет нарезную трубную резьбу различных диаметров.

Мощность ТЭНа

Мощность как правило выбивается на трубке самого ТЭНа. Также всю необходимую информацию о мощности можно прочитать в паспорте изделия, а также на шильде. В случае, если вам не удается найти ТЭН с такой же мощностью, которая была у оригинала, то рекомендуется выбирать нагреватель с меньшей мощностью.

Материал ТЭНа

ТЭНы, изготовленные из различных материалов, отличаются между собой качеством и долговечностью. Рассмотрим три основных и самых встречающихся варианта:

  • Нержавейка – один из самых бюджетных и недолговечных вариантов;
  • Медный – более мощный и надежный по сравнению с ТЭНом из нержавеющий стали;
  • Посеребренный – устойчив к накипи, обеззараживает воду, имеет длительный срок эксплуатации.

Трубка термостата

При замене оригинального ТЭНа обратите внимание на наличие трубки термостата. В случае если она имеется на старом ТЭНе, необходимо, чтобы на новом она тоже была. Если вы обнаружили две трубки, то приобрести нагреватель можно и с одной, т.к. в нее как правило возможно установить два датчика один за другим.

Дополнительные товары

При покупке ТЭНа для бойлера, не забудьте купить к нему новую прокладку. Если это ТЭН от компании МастерПроф, то прокладка будет уже в комплекте. Рекомендуется также заменить анод – это продлит эксплуатационный срок вашего бойлера. Также перед приобретением убедитесь в работоспособности терморегулятора и обратного клапана, в случае, если они вышли из строя, их тоже требуется заменить.

Замена ТЭНа водонагревателя

Бойлеры имеют довольно простую конструкцию и работают по элементарному принципу. Если вы не хотите переплачивать мастерам за работу, то вы вполне сами справитесь с данной задачей. В случае, если ваш водонагреватель находится на гарантии, то необходимо обязательно обратиться в сервисный центр, если соблюдены все правила эксплуатации.

Визуальный осмотр деталей

Визуальный осмотр позволяет объективно оценить в каком состоянии ТЭН для водонагревателя. Для этого потребуется отключить бойлер от сети, слить из него воду и разобрать, очистив нагревательный элемент от накипи.

Осмотрите деталь на наличие трещин, сколов, вздутий или повреждений. В случае их обнаружения, смело выбрасывайте элемент в мусорный бак, так как починить его уже не удастся. В данном случае единственным вариантом будет – заменить ТЭН для водонагревателя на новый.

Такое происходит по причине несвоевременной замены анода. Так как после его разрушения коррозии начинает подвергаться сам ТЭН и стенки бойлера. Крайне важно: повреждение и протечка ТЭНа приведут к повреждению термостата, что значительно увеличит стоимость ремонта. При малейшем повреждении ТЭНа следует его сразу же поменять!

Инструменты для замены ТЭНа

При обнаружении неисправности, необходимо подготовиться к замене и приобрести инструменты. Большинство из них имеются практически в каждом доме, поэтому проблем с заменой возникнуть не должно. Итак, для замены ТЭНа вам потребуются следующие инструменты:

  • Гаечный ключ;
  • Плоскогубцы или пассатижи;
  • Впитывающие ткани (тряпки или салфетки);
  • Прямая и крестовая отвертка;
  • Фазометр (отвертка с индикатором);
  • Новый нагревательный элемент.

Замена водонагревательного элемента

Отключите подачу воды, перекрыв кран неподалеку от бойлера. В случае, если кран перекрытия отсутствует, перекройте воду во всей квартире, путем перекрытия стояка. Помимо перекрытия холодной воды, горячую воду также требуется перекрыть.

Процесс замены довольно прост, достаточно выполнить работы в следующем порядке:

1. Слив воды 1.1. Отключите электропитание прибора; 1.2. Убедитесь, что вода внутри прибора имеет безопасную температуру; 1.3. Перекройте подачу холодной воды в водонагреватель; 1.4. Откройте кран горячей воды на смесителе для сброса давления внутри бака; 1.5. Для поступления воздуха в бак, откройте запорный кран на тройнике, установленный на выходе горячей воды из водонагревателя.

При его отсутствии необходимо демонтировать подсоединения на выходе из водонагревателя; 1.6. Присоедините направленный в канализацию дренажный шланг к запорному крану на тройнике, установленному на входе холодной воды в водонагреватель и откройте его. При отсутствии дренажный шланг необходимо установить на входе в водонагреватель. Вода будет выливаться из места подачи холодной воды, а через место подключения горячей воды будет поступать воздух; 1.7.

После слива убедитесь в отсутствии воды внутри водонагревателя. 2. Замена внутренних элементов 2.1. Снимите крышку прибора; 2.2. Для замены термостата, выдвиньте его из гнезда и отсоедините от цепи питания; 2.3. Снимите термостат; 2.4. Открутите ТЭН, либо крепление ТЭНа с помощью рожкового и разводного или газового ключа; 2.5. Промойте внутренний бак водонагревателя и замените ТЭН (при необходимости анод и термостат); 2.6.

Сборка производится в обратной последовательности. Главное обратить внимание на заземляющий провод.

Внимание: Магниевый анод является неотъемлемой составной частью системы защиты водосодержащей емкости и нагревательного элемента (ТЭНа) от коррозии. Необходимо ежегодно проверять состояние магниевого анода. При сильном изнашивании магниевый анод необходимо заменить. Необходимо производить замену магниевого анода не реже 1 раза в 24 месяца.

Внимание: Трубчатый электронагреватель (ТЭН) предназначен для нагрева воды во внутреннем баке путем преобразования электрической энергии в тепловую. Образование на его поверхности известкового налета (или накипи) может привести к ухудшению теплоотдачи, перегреву или выходу из строя. Регулярно осматривайте и при необходимости удаляйте накипь с его поверхности с помощью средства для удаления накипи.

Поставщик ТЭНов от производителя

В 2014 году компанией МастерПроф была отслежена тенденция уменьшения суммы среднего чека в магазине. Люди все больше экономили, предпочитая вместо закупки новой сантехники починку старой. Отследив данную тенденцию мы взяли курс на развитие продажи комплектующих для водонагревателей.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Цоколь g9 что это такое

Специалисты компании МастерПроф в течение нескольких месяцев проводили анализ продаж электрических водонагревателей на рынке России. Были проанализированы продажи за последние 4 года. Такой большой срок был взят не случайно, так как именно после 3-4 лет наступает период обслуживания ТЭНа в водонагревателе. Т.

е. именно по истечение этого времени водонагреватель выходил из строя. Ремонт водонагревателей осуществляют специальные сервисные компании, и цена ремонта зачастую составляет около половины изделия. В замене ТЭНа нет ничего сложного, основная сложность в том, где найти нужный ТЭН и как понять, что он подходит.

На основе анализа были отобраны самые продаваемые позиции водонагревателей (в совокупности они дают 80% продаж всех магазинов России). Оказалось, что 80% самых продаваемых водонагревателей содержат всего лишь 9 видов ТЭНов. Именно этот ассортимент и стал основой для нашего нового готового решения – стенда ТЭНы и комплектующие для водонагревателей.

Помимо ТЭНа замене подлежит также анод. Они отличаются только диаметром резьбы, в которую они вкручиваются. Соответственно, наш стенд был дополнен тремя позициями анодов. И последнее, чего не хватало, это сам термостат, которых оказалось всего 2 вида.

Таким образом, мы получили готовый стенд для магазина, который позволял любому потребителю купить запасные части к своему водонагревателю.

Для удобства конечного потребителя нами были прописаны модели водонагревателей, к которым подходит данный конкретный ТЭН, а также диаметр анода, который к нему подходит.

Вся информация также дублируется на коробках с продукцией.

Таким образом, теперь наши клиенты могли размещать в своих магазинах ремонтные наборы для водонагревателей для самостоятельного ремонта. Все изделия содержат подробную инструкцию по замене ТЭНа. Ремонт своими руками получается значительно дешевле, чем через специализированную организацию.

Осознавая большую ответственность перед своими клиентами в вопросе безопасности продукции, в качестве производителя ТЭНов нами была выбрана итальянская компания THERMOWHATT – лидер по производству трубчатых электронагревателей.

Позднее ассортимент был дополнен позициями, которые также пользуются большим спросом – это УЗО для водонагревателя и крепление для водонагревателя на стену.

Данное готовое решение успешно зарекомендовало себя в крупнейших сетевых магазинах России.

Кстати, в процессе работы над данным готовым решением выяснилось, что даже многие профессионалы не знают, как правильно подключать накопительный водонагреватель или бойлер. Всем своим клиентам мы сделали схему, которую можно повесить прямо в магазине. Обратите внимание, только правильное подключение водонагревателя позволяет быстро спустить воду и провести техническое обслуживание.

Источник: https://masterprof.net/academy/poleznoe/ten-dlya-vodonagrevatelya-kak-vybrat-zamena-ustroystvo/

Устройство и схемы подключения ТЭН

как устроен нагревательный элемент

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Трубчатые электрические нагреватели (ТЭН) предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую.

Они применяются в качестве основы в нагревательных устройствах (приборах) промышленного и бытового назначения, осуществляющих нагрев различных сред путем конвекции, теплопроводности или излучения.

Трубчатые нагреватели можно размещать непосредственно в нагреваемой среде, поэтому сфера их применения достаточно разнообразна: от утюгов и чайников до печей и реакторов.

1. Устройство ТЭН

ТЭН представляет собой электрический нагревательный элемент, выполненный из тонкостенной металлической трубки (оболочки), материалом для которой служит медь, латунь, нержавеющая и углеродистая сталь. Внутри трубки расположена спираль из нихромовой проволоки, обладающая большим удельным электрическим сопротивлением. Концы спирали соединены с металлическими выводами, которыми нагреватель подключается к питающему напряжению.

От стенок трубки спираль изолирована спрессованным электроизоляционным наполнителем, который служит для отвода тепловой энергии от спирали и надежно фиксирует ее в центре трубки по всей длине. В качестве наполнителя используется плавленая окись магния, корунд или кварцевый песок. Для защиты наполнителя от проникновения влаги из окружающей среды торцы ТЭНа герметизируют термовлагостойким лаком.

Выводы нагревателя изолированы от стенок трубки и жестко зафиксированы керамическими изоляторами. Питающие провода подключаются к резьбовым концам выводов при помощи гаек и шайб.

Работает ТЭН следующим образом: при прохождении электрического тока по спирали она, нагреваясь, нагревает наполнитель и стенки трубки, через которые тепло излучается в окружающую среду.

При нагреве газообразных сред для увеличения теплоотдачи от ТЭНов применяют их оребрение, выполненное из материала с хорошей теплопроводностью. Как правило, для оребрения используют стальную гофрированную ленту, навитую по спирали на внешнюю оболочку ТЭНа.

Применение такого конструктивного решения способствует уменьшению габаритных размеров и токовой нагрузке нагревателя.

2. Схемы включения ТЭН в однофазную сеть

Трубчатые электронагреватели рассчитаны на конкретное значение мощности и напряжения, поэтому для обеспечения номинального режима работы их подключают к питающей сети с соответствующим напряжением. Согласно ГОСТ 13268-88 нагреватели изготавливаются на номинальные напряжения: 12, 24, 36, 42, 48, 60, 127, 220, 380 В, однако наибольшее применение нашли ТЭНы рассчитанные на напряжение 127, 220 и 380 В.

Рассмотрим возможные варианты включения ТЭН в однофазную сеть.

2.1. Включение в розетку

ТЭНы мощностью не более 1кВт (1000 Вт) можно смело включать в розетку через обычную штепсельную вилку, так как такой мощностью обладает основная масса электрических чайников и кипятильников, которыми мы разогреваем воду.

Через обычную вилку можно включить параллельно два ТЭН, но у обоих нагревателей мощность должна быть не более 1 кВт (1000 Вт), так как при параллельном соединении их общая мощность увеличивается до 2 кВт (2000 Вт). Таким образом, можно включить несколько нагревателей, но их общая мощность должна составлять не более 2 кВт, а для включения в розетку необходимо использовать более мощную вилку.

Бывает ситуация, когда дома завалялись несколько нагревателей, рассчитанных на рабочее напряжение 127 В, выкинуть их рука не поднимается, а в домашнюю сеть не включишь.

В этом случае нагреватели включаются последовательно, что дает возможность подавать на них повышенное напряжение. При последовательном соединении двух нагревателей с напряжением 127 В их мощность остается прежней, а общее сопротивление увеличивается в два раза.

Например, при включении двух нагревателей мощностью по 500 Вт их общая мощность составит 1000 Вт.

Однако в этой схеме есть один недостаток: если выйдет из строя любой из ТЭН, то работать не будут оба, так как разорвется электрическая цепь и прекратится подача питания.

Также надо помнить, что при последовательном соединении двух нагревателей с рабочим напряжением 220 В их общая мощность уменьшается в два раза, так как из-за увеличения общего сопротивления каждый нагреватель будет получать около 110 В вместо положенных 220 В.

2.2. Включение через автоматический выключатель

Будет на много удобнее, если на ТЭНы подавать напряжение с помощью автоматического выключателя. Для этого необходимо в домовом щитке предусмотреть автомат, или же автомат установить непосредственно рядом с нагревательным устройством. Подача и отключение напряжения будет осуществляться включением/выключением автоматического выключателя.

Следующий вариант включения нагревателей осуществляется двухполюсным выключателем, что является наиболее предпочтительным, так как в этом случае фаза и ноль разрываются одновременно и ТЭН полностью отключается от общей схемы. Напряжение подается на верхние клеммы выключателя, а к нижним подключается нагреватель.

Если электрический нагреватель используется для нагрева воды и в доме проведено заземление, то для защиты от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции нагревателя есть смысл установить УЗО или дифавтомат.

В этом случае заземляющий проводник соединяют с корпусом ТЭНа или подключают на специальный винт, закрепленный на корпусе емкости. Рядом с таким винтом изображают знак заземления. Рассмотрим схему с дифавтоматом:

Защита с дифавтоматом работает следующим образом: при пробое изоляции нагревателя на его корпусе появляется фаза, которая используя наименьшее сопротивление «пойдет» по заземляющему проводнику РЕ и создаст ток утечки. Если этот ток превысит уставку, то дифавтомат сработает и отключит подачу напряжения. Если в цепи произойдет короткое замыкание, то и в этом случае сработает дифавтомат и обесточит ТЭН.

При использовании УЗО между ним и нагревателем необходимо установить дополнительный однополюсный автомат, который в случае короткого замыкания отключит подачу напряжения на нагреватель и защитит УЗО от тока короткого замыкания. В случае пробоя изоляции УЗО отключит подачу напряжения.

2.3. Работа ТЭН в схемах регулирования температуры

В схемах автоматического регулирования температуры питающее напряжение на электрические нагреватели подается через контакты пускателей, контакторов или термореле.

В совокупности связка «нагреватель – термореле» или «нагреватель – термореле – контактор» представляет собой самый простой регулятор температуры, который может использоваться для поддержания температурного режима в помещениях или жидких средах.

Контактор применяют в схеме для размножения контактов и для коммутации мощной нагрузки, на которую не рассчитаны контакты термореле.

Термореле может работать в режимах «Нагрев» или «Охлаждение», которые выбираются переключателем, расположенном на лицевой стороне реле. Работу ТЭН рассмотрим в режиме «Нагрев», так как именно этот режим используется наиболее часто.

Рассмотрим схему «нагреватель — термореле».

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2 и левым выводом нагревателя.

Фаза соединяется с клеммой термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1 и постоянно присутствует на нем. Правый вывод контакта К1 соединен с правым выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и напряжение на ТЭН не поступает.

Как только температура опустится ниже заданного значения, от датчика придет сигнал и реле даст команду на замыкание контакта К1. В этот момент фаза через замкнутый контакт К1 поступит на правый вывод нагревателя и нагреватель начнет нагреваться.

При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал и реле разомкнет контакт К1 и обесточит нагреватель.

Рассмотрим схему «нагреватель – термореле — контактор».

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2, выводом А2 катушки контактора и нижним выводом нагревателя.

Фаза подается на клемму термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1, нижний силовой вывод контактора и постоянно присутствует на этих выводах. Правый вывод контакта К1 соединен с выводом А1 катушки контактора. Верхний силовой вывод контактора соединен с верхним выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и на ТЭН напряжение не поступает. При опускании температуры ниже заданного значения от датчика приходит сигнал и реле замыкает контакт К1, по которому фаза поступает на вывод А1 катушки контактора.

При появлении фазы на выводе А1 катушки срабатывает контактор, его силовые контакты замыкаются и фаза попадает на верхний вывод нагревателя и он начинает нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал, реле разомкнет контакт К1 и обесточит контактор, который в свою очередь обесточит нагреватель.

Если возникли вопросы по контакторам, то Вы можете познакомиться с их устройством и работой, а также рассмотреть схемы подключения контакторов.

Вы также можете посмотреть ролик о нагревателях, где рассказывается и показывается работа каждой схемы.

На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим схемы подключения ТЭН к трехфазной сети.
Удачи!

Источник: https://sesaga.ru/ustrojstvo-i-sxemy-podklyucheniya-ten.html

Тэн для водонагревателя: назначение, принцип работы

Наличие горячей воды основа комфорта для всех. Для этой цели на рынке представлен широкий выбор бойлеров.
Главный источник подачи горячей воды для домашнего отопления — водонагреватель.

Довольно популярны электрические нагреватели, потому на рынке бытовой техники продаются самые разные модели подобных агрегатов. Важнейшую роль в его конструкции играет нагревательное устройство – ТЭН.

Это своего рода внутренний аккумулятор, расшифровывается как Трубчатый электронагреватель. Деталь представлена металлической трубкой разной формы для различных моделей бойлеров.

2. Виды нагревателей

Разделяют подобные элементы на:

  • «мокрые», непосредственно соприкасающиеся с водой внутри котла;
  • «сухие», не контактирующие с жидкостью.

На сегодня два разных по конструкции нагревателя различают:

  • магнитные;
  • фланцевые ТЭНы;
  • стеатитовые.

Чтобы определить лучший элемент, нужно знать отличия конструкций.
«Мокрый» является открытым устройством. В его конструкции присутствует пустотелая трубка, которая заполнена веществом, проводящим тепло, например, песком кварца. «Внутренностью» нагревателя является проволочная спираль из нихрома.

В закрытой модели нагревателя изолировано запаянной колбой высокой прочности из керамики. Для колбы используют силикат магния, а также стеатитовый элемент. Благодаря этому отличию в конструкции тепло от ТЭНа передается через соприкасающийся с водой чехол.

Закрытые элементы имеют следующие свойства:

  • высокая безопасность, за счет чего замыкание исключается;
  • простота в использовании;
  • большой срок работы;
  • экономичность;
  • можно отремонтировать.

Это прочно запаянная нихромовая спираль в металлическом корпусе.

Недостатками этих устройств являются лишь высокая цена, а также низкая скорость нагрева. Также следует заметить, что для этих элементов требуется умеренная наполненность бака. Нужно наполнить бак на четверть, чтобы нагреватель полностью погрузился в жидкость.

К достоинствам открытых видов нагревателей относится быстрый нагрев и невысокая стоимость.

3. Характеристики ТЭНа бойлера

Открытые виды устройств имеют такие характеристики:

  • крепления бывают по типу гаечных и фланцевых (штампованный, литой);
  • могут не иметь анодные крепления;
  • элементы бывают прямой или гнутой формы в разных направлениях.

Закрытые устройства безопаснее, благодаря отсутствию опасности замыкания.

Достоинством закрытых ТЭНов является:

  • защита от замыкания;
  • нетребовательность обслуживания;
  • экономия энергии;
  • возможность размещения нескольких ТЭНов;
  • продолжительность эксплуатации.

Трубчатый нагреватель, с запрессованной в наполнитель спиралью. Эта спираль сделана из проволоки, которая имеет высокое омическое сопротивление и соединена с контактными стержнями. Концы запаяны герметиком, а между ними установлен изолятор.

Изготавливают также оребренные ТЭНы, форма которых U-образная. Они обеспечивают большую скорость нагревания.

3.1 Материал

Главные металлы, используемые для изготовления детали:

  • нержавейка;
  • марки углеродистой стали;
  • керамика;
  • нихром;
  • мельхиор;
  • медь.

Подавляющее большинство ТЭНов изготовлено нержавеющей стали или меди. Первый вариант имеет повышенную теплопроводность, второй – хорошую стойкость к коррозии. Другие изготовлены из нихрома, к примеру, элементы Фастовского завода.

Нихром относится к первоклассным материалам, потому как он обладает большим сопротивлением. На поверхности металл не окисляется, не выгорает, защищен от разрушения. На заводе в Фастове выпускают также мельхиоровые устройства.

Медно-никелевые элементы используются в отопительных агрегатах при низких температурах.

Керамические элементы относятся к огнеупорным. Температура плавления материала равна 2030°С. При очень высокой температуре этот материал образует двуокись кремния. А это защищает его от поломок. Такие элементы используют в стекольной промышленности.

3.2 Производители

Нагреватели выпускают известные производители, например, такие фирмы, как Termowatt, Тимберк и другие. Эти корпорации выпускают наиболее качественные ТЭНы.

Thermowatt компания итальянского производителя отвечает всем характеристикам надежности и долговечности. Их легко монтировать. Они экономны в потреблении энергии, быстро греют воду, стоят дешево, имеют защиту от образования накипи, не нуждаются в постоянном контроле.

Timberk производит устройства, которые обладают высокой степенью защиты от влияния коррозии, накипи, примесей в воде. Он быстро нагревает воду. Компания не имеет большой популярности на рынке, поэтому на приборы нужно обращать внимания только в случае нужды.

Термекс тоже выпускается популярной итальянской компанией, которая занимается производством техники для нагрева воды. Устройства изготавливаются из меди, недорогие и качественные.

Оригинальные тэны Электролюкс выпускает шведская компания. Эти ТЭНы гарантируют длительную эксплуатацию, защищены от накипи, нетребовательны к качеству воды, имеют разные назначения.

3.3 Таблица технических характеристик

Трубчатые электронагреватели — наиболее распространенные модели для нагревательного устройства. Передается тепло в них с помощью конвекции или ИК-излучений, а также теплопроводности. Размеры и конфигурация трубки бывает различной, и в зависимости от этого параметра можно представить такую таблицу технических характеристик.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой должна быть длина диэлектрических перчаток

Таблица 1. Размер и конфигурация ТЭНов

Форма ТЭНа и трубки Мощность в киловаттах
U-образный вариант со штуцерами От 0.8 до 2,5, а иногда до 5 кВт/ч
Прямой вариант без штуцеров 1 кВт
U-образный без штуцеров 2 д — 2,5 кВт
Грибообразный, с дополнительными штуцерами 2,5 — 3,5

Таблица 2. Характеристики материала изготовления ТЭНа

Материал Вид нагрева Удельная мощность Среда для нагревания
Медь с латунью Нагревание до максимальной температуры на оболочках около 100 градусов по Цельсию 9,0 Вт/см2 Вода или слабые щелочные растворы с показателями рН от 5 до 9
Нержавеющая сталь Нагревание и кипячение до максимальной температуры на оболочках до 100 градусов по Цельсию 15,0 Вт/см2 Вода или слабые щелочные растворы с показателями рН от 5 до 7
Углеродистая сталь Нагревание, а также кипячение до максимальной температуры на оболочках до 100 градусов по Цельсию 15,0 Вт/см2 Вода или слабые щелочные растворы с показателями рН от 7 до 9
Нагрев в газовой, спокойной среде до показателя температуры на оболочке до 450 градусов Цельсия 2,0 Вт/см2 Воздух и различные газы, а также газовые смеси
Нагрев в среде, где скорость движения воздуха как минимум 6 м/с до температуры на оболочке до 450 градусов Цельсия 5,5 Вт/см2 Воздух и различные газы, а также газовые смеси
Нагрев в ванных и других емкостях, включая металлические 3 Вт/см2 Различные масляные составы и жиры
Нагрев до рабочего уровня температуры (450 градусов по Цельсию), что требует гарантированного контакта ТЭНа с нагреваемыми металлами 5,0 Вт/см2 Литейные формы, а также пресс-формы на производстве
Жаропрочная нержавеющая сталь Нагрев в газовой, спокойной среде до показателя температуры на оболочке более 450 градусов Цельсия 5,0 Вт/см2 Воздух, газ, а также различные газовые смеси
Нагрев в среде, где скорость движения воздуха как минимум 6 м/с до температуры на оболочке более 450 градусов Цельсия 6,5 Вт/см2 Воздух, газ, а также различные газовые смеси

В бытовых устройствах для отопительной системы мощность ТЭНа свыше 2,5 кВт неактуальна, поскольку проводка квартиры не способна выдержать такой нагрузки. Другие, более мощные, варианты используются только на больших производствах и в заводских цехах для различных производственных целей.

Время нагрева воды в бытовом бойлере указано в следующей таблице.

Таблица 3. Время нагрева до 75-800С

Емкость бака Мощность тэна Время нагрева
30 литров 1000W-1500W 1-1,5 часа
50 литров 1500W-2000W 1,5-2 часа
80 литров 1500W-2000W 2,5-3 часа
100 литров 1500W-2500W 2,5-4 часа

3.4 Принцип работы

Функционирует устройство по такому принципу:

  • при включении в сеть оно нагревает спираль внутри элемента;
  • передается энергия термопроводнику и внешнему корпусу;
  • тепло переходит в окружающую среду. Это может быть вода, воздух и пр..

В отопительных агрегатах температура нагрева, как правило, ограниченная. Это делается для предохранения от пожара.

4. Причины выхода из строя

Срок функционирования нагревательного устройства не зависит напрямую от изготовителя. Любой может приобрести некачественную деталь, но даже оригинальная имеет предел прочности и со временем изнашивается.

Причиной поломки часто служит жесткость воды. Для предотвращения неисправности необходимо установить специальные механические или химические фильтры, смягчающие жесткость. Это продлит срок работы нагревателя.

Важно знать, что к поломкам приводит несвоевременная замена анода, защищающего нагревательные устройства от примесей и лишней щелочи. Заменить анод для водонагревателя можно после проверки его износа (проверка должна проходить один или два раза в год). В случае, если не выполнить это своевременно, повысится риск выхода из строя бака или нагревателя.

Источник: https://tehdet.ru/tjen-dlja-vodonagrevatelja-naznachenie-princip-raboty/

Устройство и ремонт керамических обогревателей

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.

Посторонние шумы

Во время работы прибора могут возникать потрескивания, шипение и т.д. Это тот случай, когда ничего разбирать не нужно: скорее всего, обогреватель наклонялся, падал и т.д. В нём произошло перемещение масла и воздуха.
Поставьте прибор в вертикальном положении на несколько дней. Проблема устранится сама собой.

Электрика

Для начала, включите обогреватель в другую розетку, вдруг проблема в ней, а не в приборе.

Если же поломался именно обогреватель, вооружитесь мультиметром.

С его помощью проверяем исправность электрической части (с этого нужно начать, если прибор не греет, не горит лампочка индикатора).

Проверяем:

  • исправность розетки и вилки;
  • нет ли КЗ между частями радиатора.

Частая проблема: отгорание проводов в местах их соединения.

Обесточенный прибор проверяется на предмет исправности всех клавиш выключателя
. Делается это при помощи тестера или мультиметра:

  • в положении ВКЛ, на концах будет КЗ;
  • а в положении ВЫКЛ – ничего.

Мультиметром проверяется терморегулятор (не должно быть КЗ, а сопротивление должно быть небольшое). До остальных поломок можно добраться только разобрав корпус.

Масляный обогреватель в разобранном виде

Осматриваем контакты в блоке управления: они могут перегорать, окислиться и ослабнуть. Техобслуживание заключается в обработке спиртом. Ослабевшие контакты подтягивают с помощью отвёртки. Окислившиеся зачищают наждачкой, изолируют. Самая термостойкая изоляция – стеклотканевая изолента (выдержит до 200 градусов).

Ещё раз проверяют на наличие короткого замыкания. Возможно, на этом ремонт закончится. Если же обогреватель не заработал, будем искать другую поломку.

Перед началом разборки отключите обогреватель из розетки и не подключайте прибор к сети, пока он полностью не собран!

Термопредохранители

Их может быть несколько. Прозвонив и найдя неисправный предохранитель, убираем его, а провода изолируем и соединяем между собой. Эта процедура безопасна, если предохранитель не один, в случае если вышел из строя единственный, то его придется менять на исправный.

Биметаллическая пластина

Она может быть деформирована, пластину нужно заменить.

Для этого:

  1. Разбирается регулятор температуры.
  2. Устанавливается минимальная t подогрева.
  3. Ручка регулятора снимается с винта, выкручиваются гайки, снимается рамка.
  4. Убирается биметаллическая пластина, устанавливается новая.

Сильное повреждение пластины часто провоцирует течь масла.

Утечка масла, ремонт бака

Если есть утечка масла, значит, есть повреждения в корпусе. Ремонт бака – дело ответственное и не всегда оправданное

Если уж решитесь на него, важно знать следующее:

  • Масло нужно слить.
  • При запайке бака подойдёт не оловянный припой, а латунный, серебряный или медно-фосфорный. Нужно использовать горелку.
  • Чтобы швы «схватились» обязательно надо хорошо зачистить края от ржавчины.
  • При работах, внутрь бака заливается вода (убережёт от возгорания), а после работ ёмкость нужно высушить.
  • Когда работы по починке бака будут закончены, нужно будет заменить масло. Здесь тоже есть определённые тонкости:
  • Масло должно заполнять 90% бака, а остальное – воздух.
  • Подойдёт трансформаторное масло, но никак не отработка (от неё ТЭН забьётся накипью)!
  • Минеральные масла не совместимы с синтетикой.

Всего пару десятилетий назад о выборе радиаторов даже не говорили, ведь все довольствовались стандартным чугунным вариантом. Сейчас ассортимент стал огромным. . Почему их называют «золотым стандартом» в своем секторе.

Виды энергосберегающих обогревателей для дома рассмотрим в статье. Масляный обогреватель, конвекторный и другие типы.

Поломка ТЭНа

Ремонту этот элемент не подлежит, только заменять! Но браться за замену ТЭНа имеет смысл только, если ваш обогреватель сделан со съёмным ТЭНом

Новый ТЭН подбирается равный по мощности и, желательно, медный.
Обратите особое внимание на стык между корпусом и ТЭНом. Прокладка дополняется герметиком

Тепловентилятор может использоваться как дополнительное электрическое отопление для дома и дачи. Если Ваша система не справляется либо еще не включили центральное отопление в квартире, такие обогреватели могут прийти на помощь.

Но что делать, если после лета тепловентилятор не включается либо дует, но не греет? В этом случае его можно постараться самостоятельно отремонтировать, что на самом деле не очень сложно.

Далее мы предоставим самые частые причины поломки и способы ремонта своими руками.

Ход работы

Источник: https://mr-build.ru/newteplo/shema-nagrevatelnogo-elementa.html

Производство плоских нагревательных элементов. Нагревательный плоский элемент своими руками

Нагревательный плоский элемент представляет собой ТЭН, выполненный из пластин разного материала. Они изготовляются из определенной формы, каждая из которых служит для нагрева плоских деталей.

Плоский нагревательный элемент по своей конструкции напоминает резиновую проволоку, присоединенную к специальному корпусу. Он может изготовляться из металла, керамики или миканита. Данное устройство работает от простой электросети с напряжением 220 В. С помощью электричества нагревается резиновая проволока.

Затем она передает свое тепло на нагревательный плоский элемент. Такую схему используют для производства отопительных приборов.

Производство плоских нагревательных элементов

При изготовлении различного оборудования возникает необходимость нагреть воду, воздух или твердые металлические элементы. Чтобы это осуществить, необходимо преобразовать тепловую энергию в ее другой вид, то есть в электрическую, ядерную, энергию от звуковых волн и т.д. Для этих целей применяют различные приспособления. Лучше всего использовать плоские нагревательные элементы для поверхностей. Они являются универсальными и способны переводить во все виды энергии.

Как говорилось ранее, в качестве нагревательного элемента используется резиновая проволока или лента. Такие нагреватели не заключаются в герметичный корпус, а отдают тепло напрямую. Проволока и лента изготовляются из материалов, которые имеют высокое сопротивление и низкий температурный коэффициент.

В процессе производства электрический ток должен хорошо взаимодействовать с проволокой. Чтобы увеличить его проводимость, применяют токопроводящую пасту. Она наносится на специальную подложку.

На сегодняшний день многие фирмы производят нагревательный плоский элемент, выполненный из керамики, металла, а также пленки. Они выполняются определенной геометрической формы. Гибкий плоский нагревательный элемент должен иметь толщину в пределах от 0,1 до 0,5 мм. Изделия из металла и керамики имеют толщину больше, чем предыдущий вид, она находится в пределах от 1 до 3 мм.

Токопроводящая паста наносится на подложку по специальному рисунку. Он располагается по контуру электрической цепи, который надежно защищен от воздействия различных факторов.

С помощью такой технологии можно наносить токопроводящую пасту на любые поверхности. После этого на поверхности плиты образуется пленка толщиной 200 мкм. Как правило, конструкторы изготавливают многослойные конструкции, которые используются в различных обогревательных приборах.

Излучаемый тепловой поток нагревает помещение за короткое время, при этом тратится меньше электроэнергии, если сравнивать с другими устройствами. Это осуществляется за счет токопроводящей пасты, которая нанесена на нагревательный плоский элемент в несколько слоев.

Тепло распространяется равномерно благодаря качественному контурному рисунку.

Плоские нагревательные элементы способны решать множество технических задач. Они изготавливаются различных размеров и геометрических форм, благодаря чему их можно легко установить на любую поверхность.

Несмотря на то что такая конструкция имеет маленькую мощность, она способна быстро и равномерно обеспечивать теплопередачу. В процессе производства допускается изготовлять нагревательные элементы одинаковой геометрической формы, но они должны иметь разную мощность, а также способность к распределенной нагрузке.

Такие устройства применяются в том случае, когда необходимо сохранить конкретные температурные показатели рабочей поверхности.

Одной из особенностей данного устройства является низкая тепловая масса, благодаря чему происходит быстрое изменение температуры. Установка температурного режима, а также изменение его показателей происходит при помощи специального переключателя.

При повороте тумблера нагревательный элемент реагирует на изменение и устанавливает заданную температуру. Она остается неизменной на протяжении долгого времени. Плоский керамический нагревательный элемент передает вырабатываемое тепло другой поверхности без особых препятствий.

Такая технологическая особенность стала популярной, поэтому запущено массовое производство нагревателей.

В обычных нагревательных приборах передача тепла осуществляется с помощью специального изолятора. Некоторое количество вырабатываемой энергии поглощается. Следствием этого является сниженный КПД нагревательного прибора. Плоские силиконовые нагревательные элементы не препятствуют передаче тепла, то есть процесс происходит напрямую. Именно поэтому экономится электроэнергия. Такие нагревательные устройства имеют низкую стоимость.

Сам элемент имеет малые габаритные размеры и небольшой вес, поэтому она легко скрывается в основном оборудовании. Таким образом, пространства становится больше, и в него можно помещать дополнительную аппаратуру.

Технические характеристики

Плоские нагревательные элементы обладают такими характеристиками:

  • напряжение питания;
  • сопротивление поверхностного резистивного слоя;
  • напряжение пробоя;
  • изменяемое сопротивление в процессе работы;
  • мощность;
  • рабочая температура.

Параметры

Возможные параметры:

  1. Плоские нагреватели излучают равномерное тепло на другую поверхность, при этом перепады температур минимальны.
  2. Низкая инерционность обеспечивается за счет отсутствия теплоизоляции, то есть тепло передается напрямую.
  3. В процессе изготовления можно получить нагревательный элемент, имеющий различные мощности и геометрическую форму.
  4. Мощность рассеивания достигает 40 Вт/см2.
  5. Температура нагрева на металле достигает 450 ºС, а на пленке — 90 ºС.
  6. Оборудование устойчиво к большим температурным перепадам.

Положительные стороны

Среди преимуществ выделяют следующие:

  • низкий расход электроэнергии;
  • малые габаритные размеры и вес;
  • наличие элемента, который повторяет особенности нагреваемой поверхности, что значительно снижает теплопотери;
  • при одинаковом расходе тепловой энергии прибор работает как для производственных целей, так и для бытовых.

В чем выгода?

Прежде всего, такая конструкция быстро окупается, так как устройство потребляет меньше электроэнергии, чем стандартные приборы. При изготовлении одной единицы нагревательного элемента затрачивается меньше средств. Стоит отметить, что готовое оборудование имеет высокое качество.

Применение

Плоские нагревательные элементы используются в таких отраслях:

  • для изготовления различных приборов, которые осуществляют быстрый и равномерный нагрев;
  • в автомобильном производстве — для приборов, обогревающих стекла, а также тех, которые функционируют при отрицательной температуре и т.д.

Плоские и гибкие нагреватели удовлетворяют все требования людей.

Нагревательный элемент для чайника

В этом приборе он является важным устройством. От него зависит скорость закипания воды, а также степень шума. Здесь применяется два типа устройств: открытая спираль и диск.

В моделях с открытым нагревательным элементом вода соприкасается со спиралью. Такие модели почти не издают шум, но их стоимость высокая. Основные требования при работе — чтобы вода полностью покрывала спираль. В противном случае устройство быстро выйдет из строя. Кроме того, на спирали образуется накипь, которую необходимо периодически чистить. Такие модели приборов встречаются довольно редко.

Плоский нагревательный элемент для чайника чаще расположен в нижней его части. Такие элементы имеют форму диска. Так, образуется большая площадь контактирования с водой, и она быстрее закипает. В отличие от спирального вида, здесь можно регулировать объем воды самостоятельно. Здесь необязательно, чтобы чайник заливался до определенной черты. Электричество подается через специальную подставку. Чайник на ней может вращаться на 360 градусов.

Еще одним положительным качеством является простота очистки от накипи. Так как нагревательный элемент имеет форму диска, его можно легко протереть.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой металл лучше всего проводит электрический ток

Отзывы

Многие люди пользуются приборами с плоским нагревательным элементом. Самым простым из них является чайник. Изделия таких моделей пользуются популярностью, так как они нагревают воду за короткий промежуток времени. Кроме того, из-за удобного дискового элемента элемент легко чистится от накипи, в чем значительно превосходит свои аналоги. Единственным отрицательным моментом является шум, который издается при работе. Однако на этот момент многие закрывают глаза.

Как сделать плоский нагревательный элемент своими руками

За короткий промежуток времени можно изготовить данное устройство своими руками. В качестве него может выступать устройство для нагрева воды. Для этого необходимо взять две тонкие пластины. Как правило, используют лезвия.

Не рекомендуется применять пластины из меди, так как они могут отравить воду. Между двумя лезвиями располагают спичку. Очень важно, чтобы они не касались друг друга. К каждой из них присоединяется медный провод. Изолировать его не нужно.

При работе с таким устройством следует придерживаться некоторых правил:

  • перед началом работы в воду погружается сначала устройство, а потом оно включается в сеть;
  • нельзя греть соленую воду, так как может возникнуть короткое замыкание;
  • во время нагрева запрещается прикасаться к воде.

Такое устройство чаще всего используют на дачах или солдаты в армии.

Заключение

Плоские нагревательные элементы — это новое оборудование, которое удовлетворяет все требования заказчика. Прежде всего, это касается показателей мощности, а также равномерности распределения теплоты по поверхности.

Такие элементы имеют малые габаритные размеры и вес, что позволяет расходовать место на размещение дополнительных устройств. Многие пользователи отмечают устойчивость к вибрации и большим температурным перепадам.

Важным положительным свойством является низкое энергопотребление.

Итак, мы выяснили, что собой представляет плоский нагревательный элемент, где он используется и как его изготовить своими руками.

Источник: https://FB.ru/article/244192/proizvodstvo-ploskih-nagrevatelnyih-elementov-nagrevatelnyiy-ploskiy-element-svoimi-rukami

Электрические нагревательные элементы.Виды и устройство

Всевозможные электроприборы для нагрева широко применяются в быту почти в каждом доме. Главным компонентом подобных устройств являются электрические нагревательные элементы (ТЕН)(Спираль).

Выделяют всего два типа нагревателей:

1.Открытые электрические нагревательные элементы: К нагревателям открытого типа относятся спирали. Спиральные нагревательные элементы отдают тепло за счёт конвекции и излучения. Они в основном подвешиваются на кронштейне из электрически изоляционного материала. Ещё есть спирали, положенные в изоляционных канавках.

2.  Закрытые электрические нагревательные элементы:

 — герметичные. К герметичным нагревателям относятся трубчатые нагревательные элементы. Электрические нагревательные элементы работают на основе конвекции, излучения и теплопроводности, преобразовывая электроэнергию в тепловую энергию;
 — негерметичные. Это спирали и ленты в защитной оболочке, выполненной из электроизоляционного материала. В качестве защиты могут применяться чешуйчатые бусы из керамики, надевающиеся прямо на спираль.

Особенности нагревательных спиралей

Для изготовления нагревательных спиралей применяют нихром или фехраль. Некоторые фирмы выпускают спирали из еврофехрали. Разные производители выпускают нагревательные элементы в зигзагообразной или круглой форме. Встречаются спирали, оборудованные по концам резьбовыми шпильками (винтами).

Свойства нихромовых спиралей:

  • Сохраняют пластичность после остывания.
  • Большое удельное сопротивление.
  • Не накаляются при нагревании.
  • Не потребляют кислород.
  • Превосходные механические свойства.
  • Сберегают свойства при длительной эксплуатации.

Нихромовые спирали с керамической основой можно неоднократно снимать, при необходимости поправлять и изменять их форму, подгоняя под нужные размеры.

Эксплуатируют подобные нагреватели в быту, промышленности и прочих приборах.

Свойства фехралевых спиралей:

  • Высочайшая жароустойчивость.
  • Значительное удельное сопротивление.
  • Стойкость к воздействиям агрессивной среды.
  • Отсутствие окалины.
  • Механическая устойчивость.
  • Прочность на изгиб.
  • Большой срок службы.

Применяются эти спирали в электропечах почти во всех отраслях промышленности и в других электроприборах (калориферах, электроплитках). Эти нагревательные элементы имеют меньшую плотность, служат дольше и стоят дешевле от нихромовых спиралей.

Свойства фехралевых и спиралей из прочих многокомпонентных сплавов:

  • Высокое удельное сопротивление.
  • Однородность структуры.
  • Превосходная стойкость к воздействию разной среды (вакууму, воздуху, аргону и т.п.).
  • Высокая пластичность.\
  • Хороший предел ползучести.
  • Большой срок эксплуатации.

Подобные спирали служат дольше, имеют меньшую плотность, большую пластичность и лучшее качество поверхности от нихромовых и фехралевых.

Они считаются более надёжными и выносливыми, поэтому используются в приборах, предназначенных для работы при высоких температурах (1200Со).

Преимущества нагревателей открытого типа:

  • Простая конструкция.
  • Быстрый нагрев.
  • Лёгкость в ремонте.
  • Невысокая стоимость.

Недостатки:

  • Низкая электробезопасность.
  • Риск замыканий витков спирали.
  • Вероятность появления механических повреждений.

Ещё существуют спирали закрытого типа, они помещены в металлической оболочке, пространство которой заполнено порошком в качестве изоляции. Эти элементы разогреваются намного дольше, но они надёжнее и безопаснее в эксплуатации, самое распространённое применение таких элементов это электрические конфорки, для электрических плит.

Особенности ТЭНов: конструкция и принцип работы

ТЭНы (трубчатые электрические нагревательные элементы) представляют трубку, внутри которой посередине расположена токопроводящая нить или спираль. Трубка обычно изготовлена из металла, но есть приборы со стеклянной или керамической трубкой. ТЭНы с металлическими трубками предназначены для нагрева практически не агрессивных сред.

Стекло применяют для ТЭНов в промышленных установках, т.е. для химически сильноагрессивных сред. Керамические или из других благородных металлов трубки встречаются очень редко, изготавливаются они для особых случаев. Трубки бывают разного диаметра от 6 мм до 24 мм.

Нить из термоэлектрического сплава, может быть нихромовая или фехралевая. Эта деталь, хорошо запрессованная в сердцевине, имеет отменное сопротивление, поэтому сильно разогревается при прохождении электротока, но не плавиться.

Спираль (нить) исполняет роль нагревателя. Пространство между ней и трубкой наполнено теплоизолятором с хорошей теплопроводностью. В качестве него используют перикласт (кристаллическую окись магния MgO). MgO согласно ГОСТ 13236–83, обладает высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к высоким температурам. Изоляционный слой предотвращает контакт диэлектрика с трубкой и передаёт максимально эффективно тепловую энергию на поверхность.

Перед тем, как попасть в окружающую среду, тепловая энергия сначала проходит через диэлектрик, а потом через нержавеющие стенки трубки, нагревая воду или воздух.

Трубчатые электрические нагревательные элементы могут работать в следующих рабочих условиях:

  • Жидких.
  • Твёрдых.
  • Газообразных.

ТЭН оснащён группой контактных устройств, предназначенных для его включения. В качестве контактов обычно применяют проводящие клеммы, которые располагают на изолирующих вставках.

Основные детали ТЭНа:

  • Трубка.
  • Нагревательный элемент — спираль или нить.
  • Наполнитель.
  • Изолирующий слой.
  • Контактные устройства.

Подобная конструкция способна выдерживать длительную штатную нагрузку. При этом скачки напряжения кратковременные перегрузки сильно не влияют на работу нагревательного элемента. Некоторые группы ТЭНов оборудуются дополнительными деталями, к примеру, термопредохранителями или магниевыми анодными стержнями для продления срока работы.

Отличия нагревателей касаются не только материала исполнения, но также конструкции и их назначения. ТЭНы бывают разной длины и диаметра, выполняются из стали или титана, а также имеют разные электротехнические параметры.

Виды ТЭНов

  • Оребрённые ТЭНы (ТЭНР). Эти нагреватели предназначены для нагрева воздуха, поэтому их называют воздушными. Материалом их выполнения является нержавеющая и конструкционная сталь. ТЭНР оребряют лентой, а также наборными шайбами.
  • ТЭНы патронного типа (ТЭНП). Используются для нагревания пресс-форм, поэтому эксплуатируются в промышленных установках. Изготовлены из шлифованной нержавеющей трубы, имеют контактные выводы на одной стороне. Некоторые ТЭНП оснащены термоэлектрическим преобразователем. Иногда их применяют для нагревания газовых и жидких сред.
  • Блок электронагревателей (ТЭНБ). Блоки обеспечивают повышенной мощностью обогрев сыпучих и жидких веществ, поэтому их часто называют водяными ТЭНБ. Производятся из разного материала и различной мощности. Крепления фланцев бывают резьбовыми и болтовыми.
  • ТЭНы с терморегулятором. Эти электроустройства применяют для нагрева воды в любой ёмкости подходящего объёма с возможностью поддержания конкретно заданной температуры (электрокотлы и пр. оборудование).
  • Кольцевые электрические нагревательные элементы (КНП). Эти устройства необходимы для обогрева литниковых втулок, прожекторов и т.п. Для производства оболочки используется нержавеющая сталь. КНП могут поставляться с оборудованной термопарой.

Маркировка ТЭНов

Пример; ТЭН 100 А 13 О 220 Ф2 R30 G1/2

Обозначения позиций в маркировке:

1- Трубчатый электронагреватель. 2- Развёрнутая длина 100 мм. 3- Длина контактного стержня А=40 мм, (А=40, В= 65, С=100, D=125, E=160, F=250 (мм)). 4- Диаметр 13 мм, бывают следующие диаметры: 6,25; 8; 10; 13; 16; 22. 5- Потребительская мощность.

6- Устройство предназначено для обогрева подвижного воздуха (О).

Обозначение нагреваемой среды:

P— Вода, оболочка из черной стали.
J — Вода, оболочка из нержавейки.
S— Неподвижный воздух, оболочка из черной стали.
T— Неподвижный воздух, оболочка из нержавейки.
O— Движущийся воздух, оболочка из черной стали.

K— Движущийся воздух, из нержавеющей стали оболочка.
Z— Масло.
L— Литейные формы.
7— Номинальное напряжение равно 220В.
8— Форма ТЭНа Ф2 (формы см. на рис.1).
9— Радиус гибки равен 30 мм.

10— Наличие резьбовых штуцеров G1/2.

Преимущества и недостатки ТЭНов

ТЭНы эксплуатируются в промышленных печах и почти в любой обогревательной технике. Водонагреватели, переносные радиаторы отопления, стиральные машинки и прочие приборы, в функциях которых есть нагрев, работают на основе ТЭНов.

Преимущества ТЭНов следующие:

  • Универсальность и безопасность.
  • Надёжность работы.
  • Можно использовать в установках инфракрасного нагрева.
  • Можно помещать в любую жидкость.
  • Могут работать при различных ударных нагрузках.
  • Надёжная герметизация спиралей.
  • Разнообразие форм.

Трубчатые электрические нагревательные элементы обладают высокой стабильностью и прочностью, поэтому имеют длительный срок службы, но у них всё же есть и недостатки:

  • Высокая металлоемкость.
  • ТЭН с перегоревшей спиралью невозможно отремонтировать.

Эти устройства имеют более высокую стоимость от обычных открытых нагревательных спиралей. Но при эксплуатации подобных приборов лучше выбирать более безопасные варианты, не смотря на цену.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/elektricheskie-nagrevatelnye-elementy/

Как сделать нагревательный элемент своими руками — О металле

Несмотря на то, что сегодняшний рынок предлагает потребителю бытовую отопительную технику множества видов, обогревательные приборы кустарного производства встречаются в быту достаточно часто.

В большинстве случаев причиной использования самодельных устройств является нежелание тратиться на покупку агрегата промышленного производства, стоимость которого, особенно от известного производителя, может быть значительной. Особенно это касается ситуаций, когда обогреватель приобретается не для квартиры, и в приоритете ошибочно оказывается эффективность устанавливаемого калорифера, а не его безопасность и эстетичность.

Не обсуждая степень уважительности подобных причин, рассмотрим, как из подручных средств собрать обогреватель своими руками, чтобы минимизировать риски эксплуатации такого оборудования.

Самодельные обогреватели – аргументы «за» и «против»

Как правило, изготовленные кустарным способом теплогенераторы являются копиями устройств, произведённых промышленным способом. Копии эти, за редким исключением, уступают оригиналам по многим параметрам, но в силу определённых обстоятельств потребитель часто выбирает именно самодельный агрегат.

«Плюсы» использования приборов кустарного производства:

  • сравнительно низкая себестоимость (при изготовлении своими руками и использовании подручных средств);
  • возможность сборки агрегата требуемых габаритов и изготовления корпуса с желаемыми прочностными характеристиками, вплоть до антивандального исполнения.

Основной аргумент «против» — неопределённая степень безопасности самодельных обогревательных устройств при эксплуатации, чреватая непредсказуемыми негативными последствиями не только для владельца агрегата, но и для окружающих.

Данный аргумент обусловлен многими факторами, и его обоснованность ежегодно подтверждается многочисленными пожарами, причиной которых становятся калориферы кустарного производства, используемые в нарушение Постановления Правительства Р.Ф. «О противопожарном режиме» No 390 от 25 апреля 2012 г. (с изменениями от 18.11.2017 г.)

Выдержка из Постановления по противопожарному режиму в Р.Ф. о запрете эксплуатации самодельных нагревателей

Что же касается второстепенных аргументов «против», то они следующие:

  • отсутствие легитимных гарантий изготовителя;
  • неопределённость некоторых характеристик самодельных приборов;
  • низкие эстетичность и степень автоматизации агрегатов кустарного изготовления.

Если ознакомление с данными аргументами всё же не подтолкнуло приобрести в магазине отопитель заводского выпуска, рассмотрим, как сделать обогреватель самостоятельно, чтобы вероятность несчастного случая при его применении была как можно меньше.

Электроотопитель из чугунного радиатора

Секционные сборные батареи из чугуна, традиционно применяемые в системах водяного или парового отопления, можно использовать и в качестве корпуса при изготовлении электрического — на базе ТЭНа обогревателя своими руками.

Электрообогреватели из чугунных радиаторов: слева – с расширительным бачком, справа – с герметичным корусом

Подготовка корпуса теплогенератора

В зависимости от места размещения и площади комнаты подбирают чугунный радиатор с нужным количеством секций и визуально оценивают его состояние.

Если прибор долго не использовался, придётся его разобрать, очистить резьбовые соединения, освободить секции от окалины и собрать устройство заново, используя новые уплотнения в местах резьбовых соединений.

Сделать это необходимо, так как в ёмкость будет заливаться масло или раствор антифриза (жидкости высокой проницаемости), и велика вероятность протечки агрегата через старые рассохшиеся уплотнения резьбы.

Ревизия б/у чугунного радиатора

Если навыков в этой работе нет, лучше обратиться за помощью к профессионалу – это избавит и от необходимости поиска специальных ключей.

Важно! После разборки и очистки резьбовых соединений, пока радиатор не собран, с его секций легче удалить старую краску – делается это с помощью болгарки или дрели со стальной щёткой-насадкой. Но эту операцию можно выполнить и позже – после сборки батареи.

После окончания сборки радиатора прежде всего определяют его ёмкость – временно вворачивают заглушки в три отверстия из четырёх, полностью заполняют агрегат водой, а затем сливают её в мерный сосуд. Это необходимо для определения потребности в масле или антифризе, а заодно для предварительного тестирования прибора на герметичность.

Удаление старой краски с чугунной батареи после проведения её разборки-сборки

После очистки болгаркой изделие обрабатывают грубой наждачной бумагой, очищают от пыли и обезжиривают нитрорастворителем. Затем радиатор покрывают грунтовочным составом и, после его высыхания, одним слоем краски финишного покрытия. Окраску производят краскопультом или узкой кистью с длинной ручкой.

Предварительная покраска корпуса электрообогревателя из чугунной батареи

Выбор ТЭНа и его установка

Для будущего электрообогревателя необходимо подобрать трубчатый электронагреватель потребной мощности и максимально безопасной для данного прибора конструкции.

Важно! Упрощённой базой расчёта необходимой потребляемой калорифером мощности является правило – для обогрева 1 м 2 помещения в средней полосе России основному отопительному агрегату требуется 100 Вт энергии, а дополнительному средству обогрева – в 2-4 раза меньше.

То есть, усреднённо для основного отопления помещения площадью 20 м 2 батарею необходимо укомплектовать ТЭНом в 2 кВт мощности потребляемой электроэнергии.

Мощность трубчатого нагревателя должна находиться в пределах 0,75% от величины теплоотдачи батареи, чтобы обогреватель не нагревался и не выключался слишком быстро — это снижает эффективность работы отопителя. Усреднённая величина теплоотдачи одной секции чугунной батареи составляет 140 Вт.

Значит, теплоотдача радиатора из 10 секций будет равняться 1,4 кВт, а мощность ТЭНа не должна превышать ¾ от этой величины – 1,05 кВт.

Таким образом, в помещение площадью 20 м 2 в качестве устройств основного обогрева необходимо установить 2 чугунных электрорадиатора по 10 секций, каждый из которых оснащён ТЭНом мощностью в 1 кВт.

При выборе трубчатого электронагревателя нужно иметь в виду, что в идеале его длина должна быть меньше ширины батареи на 10 см – так происходит равномерный нагрев и конвекция антифриза во всех секциях. Обязательно следует приобретать ТЭН с терморегулятором – такой агрегат повысит относительную безопасность обогревателя и обеспечит работу в сравнительно экономичном режиме.

Трубчатый электронагреватель с регулятором температуры

Если отопитель планируется использовать для отопления нежилого помещения, то после установки на проектное место его можно оборудовать расширительным бачком – через футорку с одной из сторон в верхней части батареи, с противоположной стороны радиатора устанавливается заглушка. Это не пойдёт на пользу эстетичности прибора, но исключит фактор давления изнутри на радиатор расширяющегося при нагреве наполнителя.

Источник: https://ometalledo.ru/kak-sdelat-nagrevatelnyj-element-svoimi-rukami.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ЭлектроМастер
Как сделать амперметр своими руками

Закрыть