Hvordan koble til en elektrisk varmekjel: forskjeller mellom forskjellige ordninger

For oppvarming av et individuelt boligbygg blir systemer som bruker overføring av flytende kjølevæske gjennom rørledninger til oppvarmingsbatterier, der varme overføres til den omkringliggende luften og retur av den avkjølte væsken tilbake for etterfølgende oppvarming, mer og mer brukt.

I dette tilfellet blir en kjele vanligvis forstått som en forseglet metallbeholder der varmebæreren varmes opp, og uttrykket "elektrisk" definerer den anvendte energitypen.

I henhold til prinsippet om bruk av elektrisitet er kjeler:

1. indirekte oppvarming;

2. direkte handling;

3. induksjonstype.

De har en helt annen design, avviker i sikkerhetsgrader, krever en annen holdning når de er koblet til ledningene.

Indirekte elektrisk kjele

Begrepet "indirekte handling" refererer til indirekte oppvarming utført av en elektrisk strøm som går gjennom et varmeelement med en ren motstand. Som et resultat av dette fenomenet, ifølge Joule - Lenz-loven, stiger temperaturen på en leder som er spesielt plassert i en væske.

Varmen som frigjøres på motstanden fjernes av varmebæreren. Varmeelementer, eller som de er forkortet som tans, er tilgjengelige i forskjellige kapasiteter for drift i AC- eller DC-kretser med forskjellige spenninger.

Designfunksjoner

Inne i metallhuset til kjelen er elektriske varmeelementer montert, vasket med kjølevæsken.

De består av et forseglet metallrørformet legeme med en nichrom legeringstråd montert inni, med en viss elektrisk motstand og som er i stand til å motstå den nominelle varmekraften.

Denne tråden, med begge ender, er montert inne i et metallrør og koblet til utgangskontakter laget av skruegjenger for tilkobling av elektriske ledninger.

Hulrommet mellom rørlegemet og nikromtråden skilles av et lag med varmeledende materiale med høye dielektriske egenskaper - en spesiell type sand. Endelene på elementet er forseglet og utstyrt med tips for montering på kjeledekselet.

En fungerende varmeovn har derfor en viss elektrisk motstand, som kan måles med en vanlig ohmmeter eller tester, eller beregnes ut fra effektverdien som er gitt på saken.

For eksempel bruker en spenningsomformer på 1 kW en strøm på I = 1000/220 = 4,54 ampere når den opererer med en spenning på 220 volt og har en elektrisk motstand på R = 220 / 4.54 = 48,5 Ohm.

Den andre helseparameteren til varmeren er kvaliteten på isolasjonsmotstanden mellom den ledende nikromtråden og huset. For å måle det, må du bruke en spesiell enhet - megger.

For husholdningsoppvarming brukes vanligvis 220 volt modeller med en lastekraft i størrelsesorden 1 kilowatt. Når en større mengde varme er nødvendig, samles varmeelementene i parallelle kjeder i et enfase-nettverk eller kobles sammen i identiske grupper i et trefaset nettverk.

To flenser er laget i kjelen for kommunikasjon med kjølevæskelinjer:

1. ved det nedre innløpet pumpes en strøm av kaldt vann;

2. den oppvarmede væsken forlater det øvre utløpet.

Når strømmen går gjennom motstanden til varmeelementet, frigjøres varme, som overføres gjennom isolasjonssjiktet til metallhuset og fjernes fra varmeelementet av kjølevæskestrømmen. På grunn av dette skapes det ved arbeid en balanse mellom varmen som frigjøres av elektrisk energi og den fjernede væsken som pumpes gjennom kjelen.

Hvert varmeelement med sin arbeidsdel må være nedsenket i væsken for at varmefjerningen skal passere effektivt og jevnt. Hvis dette for eksempel blir krenket på grunn av dannelse av en luftstopp eller væskelekkasje, noe som førte til et fall i nivået i kjelen, er det mulig at tråden, isolasjonen eller huset til varmeelementet vil brenne ut og bli ødelagt.

En enkel hjemmelaget elektrisk kjele på videoen:

 

Hydraulisk tilkoblingsskjema

Den indirekte indirekte elektriske kjelen produseres på fabrikken i et vakkert moderne bygg, som kan:

• installere på gulvet i rommet;

• henge på veggen.

Etter at den er tett festet til bygningskonstruksjonen, er den hydrauliske kretsen til husets varmesystem montert.

For hennes bruk:

• varme radiatorer koblet med parallelle kjeder mellom trykk og avløp (retur) linjer for kjølevæske transport;

• ekspansjonstank, designet for å drenere luftbobler fra den pumpede væsken;

• avstengningsventiler, slik at du kan bytte den hydrauliske kretsen i forskjellige driftsmodus;

• lukket krets sirkulasjonspumpe;

• ventil: mottrykk, sikkerhet, bypass;

• sensorer for kontrollsystemet til de viktigste teknologiske prosessene;

• automatiseringsutstyr, kontrolllogikk og beskyttelse.

Hvis sirkulasjonspumpen er utelukket fra drift, kan kretsen fungere på grunn av naturlig sirkulasjon, når den kalde varmebæreren går ned og den oppvarmede går opp. Dette vil imidlertid kreve en kompleks hydraulisk og termisk beregning, som i tillegg vil kreve ekstra utstyrsoppsett.

Pumpen gir alltid rask pumping av kjølevæsken langs strømnettet og øker varmeeffektiviteten.

Direktevirkende elektrisk kjele

Uttrykket "direkte handling" betyr at for å sikre oppvarming, opprettes det en bane for den elektriske strømmen som passerer direkte gjennom det flytende kjølevæsken ved å omgå alle mellomliggende elementer.

For dette monteres elektrodene for tilførsel av fasen og arbeids null direkte i vannlinjen som pumpes gjennom kjelelegemet. Siden dens spesifikke motstand sterkt avhenger av konsentrasjonen av oppløste salter, påvirker kjølevæskets grad av renhetens elektriske strøm og graden av oppvarming.

Designfunksjoner

Direktevirkende enheter i sin form og dimensjon skiller seg betydelig fra den klassiske definisjonen av ordet "kjele". Kroppen deres er laget i form av et segment av et vanlig rør, utstyrt med:

1. dyser for tilkobling med trykk- og returledninger;

2. fase- og arbeidsnullkontakter for tilkobling til elektrodene til den elektriske kretsen.

På grunn av dette er dimensjonene til enheten ganske små i størrelse og vekt, noe som sparer plass i kjelerommet betydelig sammenlignet med analoger med indirekte handlinger.

Den elektriske strømmen som føres gjennom kjølevæsken gjennom elektrodene, er bare begrenset av motstanden til saltlaken, som avhenger av et antall driftsegenskaper, og kan på et tidspunkt overstige den nominelle verdien.

Siden varmen som genereres av elektrisitet blir generert direkte i kjølevæsken uten tap av overføring gjennom andre tilleggsmedier, er effektreduksjonen i den aktuelle kretsen mindre enn i den forrige, og effektiviteten er høyere.

På grunn av enkelheten i mekaniske strukturer er slike enheter ganske billige, noe som er deres fordel. I dette tilfellet må en av elektrodene plasseres direkte på rørledningskroppen, og den andre skal bygges inn i kjølevæskestrømmen.

Elektrodemetoden for å varme opp væsken krever at det opprettes et spesielt medium for passering av elektrisk strøm - saltlake. Følgende ulemper vises når de brukes i husholdningsapparater:

• kjølevæsken i form av flytende løsninger inngår i elektrokjemiske prosesser med alle metalliske materialer. Når du bruker aluminium, korroderer radiatorlegemet om noen år, og støpejernskonstruksjonene varer litt lenger, men de tetter også konstant og krever rengjøring;

• sirkulasjonspumper for varmesystemer er designet for å fungere i et miljø med rent vann eller frostvæske med forskjellige antikorrosjonsadditiver. Tester av deres design for langvarig drift i saltlake ble ikke utført.

Koblingsskjema

I utgangspunktet er det hydrauliske varmesystemet til en direktevirkende kjele ikke forskjellig fra en indirekte varmekrets. Som før er en kaldtvannsledning montert på innløpsrøret, og en varmtrykksledning er installert på det utgående røret.

De resterende elementene i kretsen, avhengig av lokale varmeoppgaver, kan kopiere den forrige designen fullstendig.

Begge bildene viser det enkleste, mest typiske arrangementet av hydrauliske kretselementer. En ekte design skapt for spesifikke betingelser for oppvarming av lokalene vil alltid ha noen avvik og tillegg.

Ganske ofte brukes ikke en redusert krets med en krets, men minimum bestående av to grupper med uavhengige utøvende og styrende organer. Et enkelt eksempel er en tilleggskrets som produserer varmt vann til husholdningsbruk, for eksempel på badet og kjøkkenet.

Elektrisk kjele av induksjon

For å varme opp kjølevæsken, bruker dette designet Foucault virvelstrømmer indusert i et spesielt varmeelement - en induktor.

Designfunksjoner

Forsyningsspenningen tilføres spolen på en spole laget av en isolert elektrisk ledning. På grunn av fenomenet induksjon induseres induksjonsstrømmer som passerer gjennom en lukket krets i den magnetiske kjernen. I dette tilfellet blir induktormetallet oppvarmet.

Flytende kjølevæske pumpes konstant gjennom dette rommet og fjerner varme til det hydrauliske systemet.

Under drift av induksjonskjelen oppstår små vibrasjoner i induktoren, som beskytter veggene mot dannelse av skala.

Ved bruk av strømmer med industriell frekvens oppnås konstruksjoner med imponerende dimensjoner. For å redusere dimensjonene og vekten på kjelen, brukes høyfrekvent spenningskonvertering opp til 1 ÷ 20 kHz, som danner det tilsvarende magnetfeltet.

Induksjonskjelen kan plasseres i et beskyttelseshus med god isolasjon.

Sikre sikre driftsforhold for direkte og indirekte kjeler

Når man sammenligner driftsprinsippet til et varmeelement med en elektrisk utladning av strøm i et kjølevæske, skapes forskjellige betingelser for deres anvendelse når foringsrør for alle typer kjeler er laget av metall og fylt med en ledende væske.

Når du bruker et varmeelement, strømmer strøm gjennom et nikrom filament, isoleres fra foringsrøret med et dielektrisk lag, som ikke tillater fasepotensialet å passere til foringsrøret.

I en direkte varmekjel genereres det strøm i kjølevæsken i kontakt med overflaten til kjelelegemet. Som et resultat er det et fasepotensial på det, som bryter visse sikkerhetsregler, skaper en forutsetning for at en person skal få elektrisk skade.

Designproblemene med høyhastighets elektrisk beskyttelse for slike strukturer er ennå ikke løst. Bruken av konvensjonelle RCD-konstruksjoner eller diflavtomater som kontrollerer utseendet til lekkasjestrømmer i kretsen er ikke fornuftig, fordi de kontinuerlig vil operere, og blokkerer tilførselen av fasepotensialet til huset.

Ved utforming av indirekte kjeler er bruken av RCD-er ganske rimelig og passende. Det vil ikke tillate en person å falle inn under handlingen av fasepotensialet. Dette kan forstås ved hjelp av forklarende bilder.

Under normale driftsforhold strømmer strøm utelukkende langs den interne kretsen isolert fra huset.

Når isolasjonen av en elektrisk kjele med indirekte oppvarming brytes, vil lekkasjestrømmen gjennom huset trenge gjennom PE-lederen og gjennom den til jordsløyfen. RCD-settpunktet er innstilt slik at reststrømmenheten løper ut og med kraftkontaktene fjerner forsyningsspenningen fra kretsen, noe som eliminerer menneskelig personskade.

Under betingelsene for sikker bruk taper direkte varmekjeler betydelig. Hvis de er mekanisk skadet av en eller annen grunn, opprettes en åpen krets for strømmen å strømme, noe som vil etterlate et farlig fasepotensial på huset. Og så bestemmer saken alt ...

Ordning med tilkobling til det elektriske systemet

Vi vil betrakte hele varmekretsen til kjelen som aktuator for oppvarming:

• direkte handling - mellom elektrodene integrert i huset;

• indirekte oppvarming - koblet parallelt med varmeelementene;

• induksjon - terminalboks med viklinger.

Da kan resten av kretsen være representert ved et forenklet syn med elementer av automatisering, kontroll og strømbeskyttelse mot overbelastning og kortslutning.

Forsyningsspenningen fra sentralbordet gjennom reguleringsorganet tilføres varmeaktuatoren og strømforsyningen (beskyttelse og logikk).

Med sine sensorer skanner beskyttelsen de viktigste tekniske parametrene, og når de går utover grensene for mulig regulering, setter kjelen ut av drift.

Nylig har automatiseringslogikkorganet blitt stadig mer utført på grunnlag av mikroprosessorteknologier som gir avansert funksjonalitet. Han mottar informasjon fra sensorer for temperaturen på kjølevæsken, inneluften, væsketrykket inne i systemet, behandler den og opprettholder temperaturen inne i kjelen ved å justere spenningen på aktuatoren.

Se også: Hvordan velge en termostat for en elektrisk varmekjel

konklusjon: artikkelen gjør et forsøk på å generalisere tilkoblingsskjemaene for elektriske kjeler av forskjellige utførelser uten å spesifisere produsentene, bryte dem inn i hovedgrupper i henhold til driftsprinsippet, for å analysere deres svake og positive sider. Og hvor mye dette hjalp deg - del din mening i kommentarene.