Електричні нагрівальні елементи

Всілякі електроприлади для нагріву широко застосовуються в побуті майже в кожному будинку. Головним компонентом подібних пристроїв є електричні нагрівальні елементи (ТЕН) (Спіраль).

Електричні нагрівальні елементи: Різновиди

Виділяють всього два типи нагрівачів:

1. Відкриті електричні нагрівальні елементи:
До нагрівачів відкритого типу відносяться спіралі. Спіральні нагрівальні елементи віддають тепло за рахунок конвекції і випромінювання. Вони в основному підвішуються на кронштейні з електрично ізоляційного матеріалу. Ще є спіралі, покладені в ізоляційних канавках.
2. Закриті електричні нагрівальні елементи:
- герметичні. До герметичним нагрівачів відносяться трубчасті нагрівальні елементи. Електричні нагрівальні елементи працюють на основі конвекції, випромінювання і теплопровідності, перетворюючи електроенергію в теплову енергію;
- негерметичні. Це спіралі і стрічки в захисній оболонці, виконаної з електроізоляційного матеріалу. В якості захисту можуть застосовуватися лускаті намиста з кераміки, що надіваються прямо на спіраль.

Особливості нагрівальних спіралей

Для виготовлення нагрівальних спіралей застосовують ніхром або фехраль. Деякі фірми випускають спіралі з еврофехралі. Різні виробники випускають нагрівальні елементи в зигзагоподібної або круглій формі. Зустрічаються спіралі, обладнані по кінцях різьбовими шпильками (гвинтами).

Властивості ніхромових спіралей:

- зберігають пластичність після охолодження;
- велике питомий опір;
- не розпалювати при нагріванні;
- не споживають кисень;
- чудові механічні властивості;
- зберігають властивості при тривалій експлуатації.

Ніхромові спіралі з керамічною основою можна неодноразово знімати, при необхідності поправляти і змінювати їх форму, підганяючи під потрібні розміри. Експлуатують подібні нагрівачі в побуті, промисловості та інших приладах.

Властивості фехральових спіралей:

- найвища жароустойчивость;
- значне питомий опір;
- стійкість до дії агресивного середовища;
- відсутність окалини;
- механічна стійкість;
- міцність на вигин;
- великий термін служби.

Застосовуються ці спіралі в електропечах майже у всіх галузях промисловості і в інших електроприладах (калорифери, електроплитках). Ці нагрівальні елементи мають меншу щільність, служать довше і коштують дешевше від ніхромових спіралей.

Властивості фехральових і спіралей з інших багатокомпонентних сплавів:

- високий питомий опір;
- однорідність структури;
- чудова стійкість до впливу різної середовища (вакууму, повітрю, аргону і т.п.);
- висока пластичність;
- хороший межа повзучості;
- великий термін експлуатації.

Подібні спіралі служать довше, мають меншу щільність, більшу пластичність і кращу якість поверхні від ніхромових і фехральових. Вони вважаються більш надійними і витривалими, тому використовуються в приладах, призначених для роботи при високих температурах (1200Со).

Переваги та недоліки спіралей

Переваги нагрівачів відкритого типу:

недоліки:

Низька електробезпека.
Ризик замикань витків спіралі.
Імовірність появи механічних пошкоджень.

Ще існують спіралі закритого типу, вони поміщені в металевій оболонці, простір якої заповнений порошком в якості ізоляції. Ці елементи розігріваються набагато довше, але вони надійніше і безпечніше в експлуатації, найпоширеніше застосування таких елементів це електричні конфорки, для електричних плит.

Особливості ТЕНів: конструкція і принцип роботи

ТеНи (трубчасті електричні нагрівальні елементи) представляють трубку, всередині якої посередині розташована токопроводящая нитка або спіраль. Трубка зазвичай виготовлена з металу, але є прилади зі скляною або керамічної трубкою. Тени з металевими трубками призначені для нагріву практично не агресивних середовищ.

Скло застосовують для ТЕНів в промислових установках, тобто для хімічно сільноагрессівних середовищ. Керамічні або з інших благородних металів трубки зустрічаються дуже рідко, виготовляються вони для особливих випадків. Трубки бувають різного діаметру від 6 мм до 24 мм.

Нитка з термоелектричного сплаву, може бути нихромовая або фехралевая. Ця деталь, добре запресована в серцевині, має відмінне опір, тому сильно розігрівається при проходженні електроструму, але не плавитися.

Спіраль (нитка) виконує роль нагрівача. Простір між нею і трубкою наповнене утеплювачем з хорошою теплопровідністю. Як нього використовують перікласт (кристалічну окис магнію MgO). MgO згідно ГОСТ 13236-83, має високі діелектричні властивості і стійкістю до високих температур. Ізоляційний шар запобігає контакт діелектрика з трубкою і передає максимально ефективно теплову енергію на поверхню.

Перед тим, як потрапити в навколишнє середовище, теплова енергія спочатку проходить через діелектрик, а потім через нержавіючі стінки трубки, нагріваючи воду або повітря. Тени можуть працювати в наступних робочих умовах:

ТЕН оснащений групою контактних пристроїв, призначених для його включення. Як контактів зазвичай застосовують провідні клеми, які мають у своєму розпорядженні на ізолюючих вставках.

Основні деталі Тена:

- Трубка.
- Нагрівальний елемент - спіраль або нитку.
- Наповнювач.
- Ізолюючий шар.
- Контактні пристрої.

Подібна конструкція здатна витримувати тривалу штатну навантаження. При цьому скачки напруги короткочасні перевантаження сильно не впливають на роботу нагрівального елементу. Деякі групи ТЕНів обладнуються додатковими деталями, наприклад, термозапобіжника або магнієвими анодними стрижнями для продовження терміну роботи.

Відмінності нагрівачів стосуються не тільки матеріалу виконання, але також конструкції і їх призначення. Тени бувають різної довжини і діаметру, виконуються зі сталі або титану, а також мають різні електротехнічні параметри.

Види ТЕНів:

1. оребрені ТЕНи (Тенрі). Ці нагрівачі призначені для нагріву повітря, тому їх називають повітряними. Матеріалом їх виконання є нержавіюча і конструкційна сталь. Тенрі оребряют стрічкою, а також складальними шайбами.

2. Тени патронного типу (ТЕНП). Використовуються для нагрівання прес-форм, тому експлуатуються в промислових установках. Виготовлені з шліфованої нержавіючої труби, мають контактні висновки на одній стороні. Деякі ТЕНП оснащені термоелектричним перетворювачем. Іноді їх застосовують для нагрівання газових і рідких середовищ.
3. Блок електронагрівачів (ТЕНБ). Блоки забезпечують підвищеною потужністю обігрів сипучих і рідких речовин, тому їх часто називають водяними ТЕНБ. Виробляються з різного матеріалу і різної потужності. Кріплення фланців бувають різьбовими і болтовими.

4. Тени з терморегулятором. Ці електропристрою застосовують для нагріву води в будь-якої ємності відповідного об'єму з можливістю підтримки конкретно заданої температури (електрокотли та ін. Обладнання).

5. Кільцеві електронагрівачі (КНП). Ці пристрої необхідні для обігріву ливникових втулок, прожекторів і т.п. Для виробництва оболонки використовується нержавіюча сталь. КНП можуть поставлятися з обладнаної термопарою.

маркування ТЕНів

приклад; ТЕН 100 А 13 Про 220 Ф2 R30 G1 / 2

Позначення позицій в маркуванні:

1 Трубчастий електронагрівач.
2 Розгорнута довжина 100 мм.
3 Довжина контактного стрижня А = 40 мм,
(А = 40, В = 65, С = 100, D = 125, E = 160, F = 250 (мм)).
4 Діаметр 13 мм, бувають такі діаметри: 6,25; 8; 10; 13; 16; 22.
5 Споживча потужність.
6 Пристрій призначений для обігріву рухомого повітря (О).

Позначення нагрівається середовища:

P- Вода, з чорної сталі оболонка.
J - Вода, оболонка з нержавійки.
S- Нерухоме повітря, оболонка з чорної сталі.
T- Нерухоме повітря, оболонка з нержавійки.
O- Рухомий повітря, оболонка з чорної сталі.
K- Рухомий повітря, з нержавіючої сталі оболонка.
Z- Масло.
L- Ливарні форми.
7- Номінальна напруга одно 220В.
8- Форма Тена Ф2 (форми см. На рис.1).
9- Радіус згинання дорівнює 30 мм.
10 Наявність різьбових штуцерів G1 / 2.

Застосування, переваги і недоліки ТЕНів

Тени експлуатуються в промислових печах і майже в будь-який обігрівальної техніці. Водонагрівачі, переносні радіатори опалення, пральні машинки та інші прилади, у функціях яких є нагрів, працюють на основі ТЕНів.

Переваги ТЕНів наступні:

1. Універсальність і безпеку.
2. Надійність роботи.
3. Можна використовувати в установках інфрачервоного нагрівання.
4. Можна поміщати в будь-яку рідину.
5. Чи можуть працювати при різних ударних навантаженнях.
6. Надійна герметизація спіралей.
7. Різноманітність форм.

Тени мають високу стабільність і міцністю, тому мають тривалий термін служби, але у них все ж є і недоліки:

1. Висока металоємність.
2. ТЕН з перегоріли спіраллю неможливо відремонтувати.

Ці пристрої мають більш високу вартість від звичайних відкритих нагрівальних спіралей. Але при експлуатації подібних приладів краще вибирати більш безпечні варіанти, не дивлячись на ціну.