Практичне заняття №9
Тема: Електричні водонагрівачі.
Навчальна мета:
Знати: будову та принцип роботи водонагрівачів; роботу електрообладнання в автоматичному режимі роботи.
Уміти: підключати водонагрівач до мережі та налагоджувати його роботу в автоматичному режимі керування.
Основні питання заняття
-
Будова та принцип роботи проточного елементного водонагрівача типу ЭПВ.
-
Будова та принцип роботи електродного водонагрівача типу ЭПЗ.
Література:
-
Гончар В. Ф. Тищенко Л. П. Електрообладнання і автоматизація сільськогосподарських агрегатів і установок. – К.: Вища школа, 1989. – 343 с.
-
Кудрявцев Н.Ф. Электрооборудования и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок. – М.: Агропромиздат, 1988. – 480 с.
-
Будова та принцип роботи проточного елементного водонагрівача типу ЭПВ.
Електричні водонагрівачі відрізняються простотою будови і обслуговування, постійною готовністю до роботи і легкістю автоматизації.
Електричні водонагрівачі встановлюють безпосередньо біля споживачів гарячої води, що значно зменшує витрати на трубопроводи гарячого водопостачання.
За принципом нагрівання води електричні водонагрівачі поділяються на елементні та електродні, за принципом дії – на непроточні і проточні. В елементних водонагрівачах для одержання теплоти використовують трубчасті електронагрівальні елементи (ТЕНи), а в електродних електронагрівальним елементом є сама вода. Електродні водонагрівачі не бояться «сухого ходу» (вмикання в електромережу без води). При проходженні струму через воду гинуть бактерії. Однак в електродних водонагрівачах з електродами з вуглецевої сталі вода забруднюється продуктами електрохімічних реакцій. Вони відрізняються також підвищеною безпекою, в процесі нагрівання води значно зростає споживана потужність. У сільськогосподарському виробництві широко використовують елементні водонагрівачі типів УАП, ВЭП та ЭПВ.
Для швидкого нагрівання води використовують елементний проточний водонагрівач типу ЭПВ (рис. 9.1). Нагрівальні елементи 7 типу ТЕН розміщені безпосередньо у воді. Гарячу воду одержують через кілька хвилин після вмикання електроводонагрівача в електромережу. Встановлюють водонагрівач вертикально. До водопровідної мережі водонагрівач приєднують через гумовий шланг завдовжки 1,5…2 м. Воду підводять до нижнього штуцера, а забирають через верхній.
В електричну мережу вмикають водонагрівач після відкривання вентиля на напірному трубопроводі і появи води з верхнього штуцера. Щоб запобігти пошкодженню водонагрівача при надмірному підвищенні тиску, на розбірному патрубку встановлено запобіжний клапан 5. Вода повинна весь час протікати через водонагрівач, тому ставити вентиль на вихідному трубопроводі забороняється.
На рис. 9.1 зображено принципіальну електричну схему водонагрівача ЭПВ-2А. Водонагрівач ЭПВ-2А має терморегулятор, який здійснює двопозиційне регулювання температури вихідної води. Водонагрівач працює так. При вмиканні автоматичного вимикача QF вмикається електромагнітний пускач KM і вмикає водонагрівач в електричну мережу. Якщо температура води досягне заданого верхнього рівня, то замикається контакт температурного реле SK1 і відкривається транзистор VT. Ввімкнеться реле К і розімкне свій контакт в колі котушки електромагнітного пускача, що веде до вимикання водонагрівача. При зниженні температури контакт температурного реле SK1 розмикається. Однак транзистор залишається відкритим, бо реле К своїм контактом заблокувало контакт температурного реле SK1. Коли температура води знизиться до заданого нижнього рівня, то розімкнеться контакт температурного реле SK2. Транзистор закриється і вимкне реле К. Отримає живлення котушка електромагнітного пускача. Пускач ввімкнеться та приєднає водонагрівач до електричної мережі.
Рис. 9.1. Елементний проточний водонагрівач типу ЭПВ-2А:
1 – ковпак; 2 – термометр; 3 – кришка; 4 – гумова прокладка; 5 – запобіжний клапан;
6 – розширювач; 7 – нагрівальний елемент; 8 – резервуар; 9 – кожух; 10 – ввідний та вивідний патрубки.
-
Будова та принцип роботи електродного водонагрівача типу ЭПЗ.
На рис. 9.2 зображено модернізований електродний водонагрівач ЭПЗ-100И2.
Водонагрівач має циліндричний стальний корпус 1, покритий зверху теплоізоляцією і металевим кожухом. Корпус має нижній і верхній патрубки відповідно для підведення та відведення води. Електродна система складається з регулювальних 2 і фазних 3 електродів. Потужність водонагрівача регулюється за допомогою повертання ручки в горизонтальній площині регулювальних електродів на кут від 0 до 60°.
При суміщенні регулювальних електродів з фазними потужність мінімальна (25%), а при симетричному положенні регулюючих електродів відносно сусідніх фазних електродів – максимальна (100%).
Розроблено і налагоджується виробництво електродних водонагрівачів серії ЭПЗ-ИЗ потужністю 100; 250 і 400 кВт з автоматичним регулюванням потужності і протинакипним пристроєм.
На рис. 9.3 зображено принципіальну електричну схему водонагрівача ЭПЗ-100/04. Схема забезпечує два режими роботи: ручний і автоматичний. При автоматичному керуванні перемикач SA встановлюють у положення 3. Керування здійснюють за температурою води на виході, яка підтримується в межах +70…+95°С. Температурний режим задається манометричними термометрами SK1 і SK2. Максимальна уставка манометричного термометра SK1 повинна відповідати температурі води на виході, а мінімальна – бути на 5-10°С нижчою.
Рис. 9.2. Електродний водонагрівач ЭПЗ-100И2:
1 – корпус; 2 – регулювальні електроди; 3 – фазні електроди; 4 – діелектрична траверса;
5 – поворотна вісь.
Рис. 9.3. Принципіальна електрична схема водонагрівача ЭПЗ-100/0,4.
Манометричний термометр SK2 призначений для вимикання водонагрівача при виході з ладу манометричного термометра SK1 і недопустимому підвищенні температури. Уставка манометричного термометра SK2 повинна бути на 5-10°С вищою за максимальну уставку манометричного термометра SK1.
Коло керування живиться через замикаючий контакт KM2 електромагнітного пускача циркуляційного насоса, тому останній потрібно ввімкнути перед вмиканням водонагрівача.
При вмиканні рубильника Q і температурі води, нижчій за мінімальну уставку, одержить живлення котушка реле К3. Реле К3 ввімкнеться і замкне свій замикаючий контакт К3 у колі живлення котушки контактора КМ1. Останній ввімкнеться та приєднає водонагрівач до електричної мережі. Вода почне нагріватись. Спочатку розімкнеться розмикаючий контакт манометричного термометра SK1. Однак це не вплине на роботу електрообладнання, бо розмикаючий контакт манометричного термометра SK1 вже заблокований замикаючим контактом реле К3. При підвищенні температури води до верхньої межі замкнеться контакт манометричного термометра SK1. Ввімкнеться реле К1 і розімкне свої розмикаючі контакти в колі живлення котушки реле К3, що приведе до вимикання водонагрівача.
Повторне вмикання водонагрівача відбудеться тільки при замиканні розмикаючого контакту манометричного термометра SK1 у колі живлення реле К3.
При ручному керуванні перемикач SA встановлюють у положення 1. Автоматичне вимкнення водонагрівача при цьому можливе лише в аварійному режимі, коли спрацює реле К2, або при спрацюванні реле максимального струму КА, яке захищає водонагрівач від роботи в неповнофазному режимі.
Контрольні питання
-
Поясніть будову та принцип роботи елементного проточного водонагрівача.
-
Поясніть роботу електрообладнання водонагрівача в автоматичному режимі керування за принципіальною електричною схемою.
-
Поясніть будову та принцип роботи електродного водонагрівача.
-
Поясніть роботу електрообладнання електродного водонагрівача в автоматичному режимі керування.