Как подсоединить тэн к водонагревателю
Устройство и схемы подключения ТЭН
05 Дек 2017г | Раздел: Электрика
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!
Замена ТЭНа в бойлере — ошибки и правила.
Менять сгоревший ТЭН в накопительном эл.бойлере рано или поздно приходится любому владельцу данного аппарата. Не думайте, что он у вас прослужит десятки лет, какой бы качественной и дорогой не была модель.
ТЭНы выходят из строя по двум причинам:
Накипь образуется в первую очередь при наличии жесткой воды. Всего 1мм накипи дает 75% дополнительной теплоизоляции. Таким образом, ТЭН под столь большим слоем солей начинает элементарно перегреваться.
Разбираете бойлер, как будет показано ниже, и приступаете к чистке. Ее можно проделать двумя способами:
- если накипь очень твердая, то при помощи лимонной кислоты или спец.средств
Отрезаете горловину пластиковой бутылки 1,5л и разводите в ней раствор:
Замачиваете в нем на ночь тэн. После чего, утром счищаете все лишнее. Результат порой просто поражает воображение.
Почему корпус нагревательного элемента подвергается коррозии и разрушается? Дело в том, что тэн в бойлере снабжен магниевым анодом.
Без него, внутри титана образуется гальваническая пара:
А с магниевым анодом:
Через этот анод все блуждающие токи стекают на ”землю”, постепенно унося с собой какую-то часть корпуса анода. Когда он будет полностью разрушен, эти токи начинают стекать уже по корпусу тэна.
Наросты на ТЭНе образуются не равномерно. Из-за этого разные участки его медной оболочки приобретают разные коэффициенты расширения. В итоге создается поверхностное натяжение, которое разрывает оболочку тэна.
Во многих сервисных центрах, при капитальной поломке бойлера, вам даже могут отказать в гарантии, если не будет чека о своевременной замене анода.
В конечном итоге коррозия становится сквозной и перегорает рабочий элемент.
Современные модели имеют специальные датчики контролирующие состояние анода.
При своевременной замене анода и обязательной чистке, тэн у вас действительно прослужит в несколько раз дольше. Заземление корпуса также увеличивает срок службы тэна минимум в два раза.
Однако многие, почему-то упускают из вида этот момент. Между тем, при интенсивной работе, чистку бойлера рекомендуется проводить хотя бы один раз в год.
Как можно понять, что тэн сгорел и пришло время его менять? Если сигнальные лампочки индикатора светятся и показывают, что бойлер включен, но он при этом не греет, это только косвенная причина.
Дело может быть в проводке, нарушении контакта или толстом слое накипи. Основную проверку нужно проводить мультиметром, путем замера сопротивления. Как это сделать, подробно описывается в статье “Подключение бойлера к электросети – ошибки и правила.”
Еще можно проверить наличие потенциала между нулем и корпусом прибора. Когда тэн разрушается, его токоведущая спираль соприкасается с водой, а через нее напряжение попадает на корпус бойлера.
Замер делать лучше мультиметром, в режиме измерения переменного напряжения. На циферблате может быть как пару десятков вольт, так и все 220В. Это уже говорит о 100% неисправности и необходимости менять элемент нагрева.
Если у вас стоит УЗО, как и должно быть при нормальной схеме, то оно начинает выбивать при попытке включить и подать питание.
Правильное УЗО (не 30мА, а max 10мА) – это обязательный элемент схемы при подключении любого бойлера, иначе напряжение у вас запросто может оказаться на смесителе, воде из под крана на кухне и в других неожиданных местах.
И так, когда определились, что вскрывать все-таки нужно, первым делом отключаете питание, вытащив вилку с розетки. Затем сливаете с титана воду. Для этого перекрываете краны подачи горячей и холодной воды.
Откручиваете шланг холодной воды, подставив подходящую емкость для слива.
Если вода не течет со снятого шланга, это говорит о воздушной пробке. Нужно ее убрать. Для этого достаточно немного ослабить гайку в месте подключения патрубка горячей воды к трубе.
Далее открываете предохранительный клапан и спускаете воду через него. Если клапан вдруг оказался забит, то придется скрутить вентиль целиком. Вода сплошным потоком пойдет из бойлера.
Есть современные модели, где нижняя крышка идет разборной и чтобы ее снять, не обязательно трогать вентиля. Она идет в виде пластиковой вставки закрепленной на нескольких винтах.
Отсоединяете провода питания, предварительно запомнив или пометив маркером, какой куда подключен. А еще лучше нарисовать схемку. Как правило, все провода цветные и сделать это будет легко. Иначе в такой куче проводки можно и запутаться.
Не хотите ничего рисовать, тогда элементарно сделайте пару фотографий на сотовый телефон. Будете точно знать расположение всех элементов и проводов.
После этого откручиваете по периметру гайки или винты крепления самого тэна.
Если вы сразу же прикрутите какую-то гайку до упора, это приведет к искривлению фланца и не будет необходимой плотности прилегания. Следовательно, прокладка держать не будет и появится течь.
Аккуратно вытаскиваете греющий элемент наружу. Он весь будет в ржавчине, а от магниевого анода, кроме тонкой прогоревшей железки и вовсе может ничего не остаться.
После того как тэны извлечены, сам бойлер необходимо промыть чистой водой от всей той ржавчины и грязи, которая скопилась внутри. Поэтому для качественной замены водяной нагреватель все же приходится снимать со стены.
Промываете нутро обыкновенным шлангом из под крана. Воды наливайте совсем немного, так как бойлер объемом 50-80 литров еще придется поднимать вручную для слива всех ошметков. Кто-то добавляет лимонную кислоту при промывке, кто-то нет.
После всех процедур чистки приступаете к обратной сборке. Имейте в виду, что анод может и не идти в комплекте с новым тэном. Обязательно докупайте его отдельно и прикручивайте на свое посадочное место.
Особо стоит отметить, что если в бойлере установлено два тэна, то не всегда нужно ставить два анода.
На один электротитан достаточно одного, будь у вас внутри хоть пять греющих элементов. Анод, это не принадлежность или комплектующий элемент тэна. Это элемент защиты именно бойлера.
Обратите внимание, что в заводском исполнении, при первой разборке, на втором тэне вообще отсутствует место под крепление этого самого анода.
Некоторые уверяют, что на баках с нержавейкой можно обойтись и без анода, главное их иметь в экземплярах со стенками из стеклофарфора.
Однако закономерность выхода из строя бойлеров обычно одна и та же: сначала анод, потом тэн и далее корпус.
Устанавливать элементы нагрева можно не только от непосредственного производителя бойлера. Например, есть фирма Термоватт (Thermowatt), производящая одни из лучших тэнов на рынке. Главное, чтобы соответствовали мощность, габаритные размеры и посадочное место.
Также рекомендуется на баки из нержавейки ставить и тэны из нержавейки. Если таковых найти не удалось, то используйте медные.
Практика показала, что разницы большой нет. Главное здесь качество изделия (Китай или Италия).
При ремонте обязательно меняйте и прокладку фланца. Вот их некоторые разновидности для бойлеров Thermex, Ariston, Indesit, Gorenje, Electrolux:
Некоторые пытаются здесь сэкономить. Снимают старую, переставляют ее на новый элемент.
Однако течь, которая неминуемо образуется через месяц-другой, заставит вас пожалеть о такой экономии.
Гайки фланца, как уже говорилось выше, затягиваются по схеме крест-накрест. При этом применять сверх усилий не нужно, можно ненароком сорвать резьбу или вырвать шпильку из тела.
По меткам, зарисованным на схеме, подключаете провода питания и ставите на место защитный кожух-крышку. Перед закрытием крышки обязательно еще раз проверьте все клеммники, они должны сидеть туго и не болтаться.
Вешаете эл.титан на место. Подсоединяете шланги и открыв холодную воду, начинаете наполнять бак. Кран горячей воды также должен быть открыт для выхода воздуха.
При этом следите, чтобы нигде не было протечек. Как только пойдет вода из ”горячего” крана – бойлер наполнен. Сразу закрывать кран не нужно, пусть вся ”жижа” прольется и окончательно промоет бак и трубы.
Только когда пойдет чистая вода, перекрываете смеситель.
После этого, водонагреватель должен хотя бы полчаса-час выстоять, чтобы ушел конденсат со всех поверхностей и была уверенность в отсутствии протечек.
Затем можно подавать напряжение, включив титан в розетку. Чтобы проверить работу термостата, ручкой регулятора принудительно выкручиваете регулировку до максимума и минимума.
При этом должна срабатывать лампочка включения-отключения бойлера.
Если бойлер работает тихо, не издавая никаких звуков, и вам непонятно грет он или нет, можно проверить потребление эл.энергии по счетчику.
Так что самостоятельный ремонт способен вам сэкономить существенную сумму денег, главное не совершить некоторых ошибок.
Как уже говорилось в этой статье, такой метод приведет к искривлению фланца и последующей течи. То есть, заново придется снимать бойлер со стены, все раскручивать и собирать повторно.
2 Применение герметика при установке прокладки.
Никакими герметиками при замене тэнов пользоваться нельзя. Герметичность должна создаваться только за счет равномерного прижатия материала прокладки.
3 Использование старой прокладки.
Какой бы на вид она не казалась целой, в любом случае при каждом вскрытии тэнов, обязательно производите замену уплотняющих элементов.
4 Замена только тэна без замены магниевого анода.
Даже если вы не нашли в своем магазине подходящего анода, никогда не устанавливайте без него тэны во внутрь бака. Мало того, что это уменьшает срок службы элементов обогрева, в итоге все это заканчивается прогоранием корпуса бака бойлера.
Далее появляется течь, без возможности восстановления или ремонта.
Правда, в некоторых дорогих моделях бойлеров стоят титановые аноды с электронным снятием потенциала.
5 Плата управления.
При промывке бака и сливе воды будьте очень внимательны, можно случайно залить водой электронную плату управления с табло, которая находится сбоку корпуса. В этом случае бойлер просто не запустится после включения.
Вы долго будете искать причину, прозванивая все клеммы, а она будет лежать буквально на поверхности. Замочить эту плату можно даже в перевернутом состоянии бойлера.
Посмотрите внимательно на отверстие, куда уходит одинокий проводок управления.
Вода может элементарно стечь по нему напрямую к электронике. Так вот, это отверстие изначально, еще до вытаскивания тэнов, лучше всего закрыть, запихав туда любой уплотнитель.