Водонагреватели, обслуживание и ремонт

Почему горят ТЭНы на водонагревателях и как их заменить

ТЭН – трубчатый электронагреватель или термоэлектронагреватель, устройство для преобразования электричества в тепловую энергию. Они различаются по форме, по назначению, например водяные и воздушные, по мощности и габаритам. Устанавливаются повсеместно, где нужно что-то нагреть: в электроплитах, обогревателях, водонагревательных баках и проточных нагревателях, котлах для отопления помещений, в технологических нуждах на производстве, как балластные элементы для сброса лишней энергии и другое. Но у любой техники есть свой ресурс. ТЭНы рано или поздно сгорают, при этом они могут как просто перестать работать, так и пробить на корпус, из-за чего возникнет опасность поражения электрическим током. Давайте разберемся в причинах их выхода из строя, структуре, различиях и способах замены.

Устройство ТЭНа

Электронагреватель состоит из трубчатого корпуса, внутри которого находится спираль или нить из материала с высоким удельным сопротивлением, например нихром, фехром и прочее. Спираль отделена от корпуса электроизолирующим, но теплопроводящим материалом, например периклаз. На концах ТЭНа, в зависимости от конструкции, может быть резьба для крепления в корпусе нагреваемого бака или расширения, в которые упирается крепежная пластина с прокладкой для устранения протечек. Дальше стоят керамические изоляторы, из которых выступают шпильки для подсоединения питающих проводов или клеммы. Форма у ТЭНа может быть различной, в зависимости от его применения, как U образная, так и изогнутая по кругу и любых других видов, разнообразие форм вы видите на рисунке.

Благодаря высокому сопротивлению нихрома при протекании через него тока на нем выделяется большая мощность – это и есть тепло. В зависимости от конструкции прибора тепло передается либо теплоносителю в двухконтурных системах либо напрямую к нагреваемому телу.

Мощность выделяемая рассчитывается по закону Ома и формуле мощности:

I=U*R и P=U*I

Причины выхода из строя

ТЭНы выходят из строя двумя способами, они либо сгорают (обрыв спирали), либо разрушается внешняя часть нагревателя и тогда он пробивает на корпус электроприбора (например, бак). Давайте рассмотрим причины, почему это происходит.

  1. Жесткая вода

Повышенное содержание веществ в воде приводит к образованию накипи на нагревательном элементе. После чего он постепенно разрушается. К тому же ухудшается отдача тепла, и повышается вероятность перегорание спирали.

 

  1. Скачки напряжения в питающей электросети

Так как ТЭН это, по сути, мощный резистор, то ток, протекающий через его спираль, зависит от напряжения. При скачке в пике ток может возрасти и спираль может перегореть моментально, а долгое, даже незначительное, отклонение напряжения от номинальной величины в большую сторону ведет к выделению мощности больше допустимой.

 

Чтобы уменьшить влияние жесткой воды необходимо установить фильтры и периодически проводить чистку для удаления накипи. Это справедливо как для  водонагревательных баков, так и для другого оборудования. Одним из симптомов проблем с ТЭНом является срабатывание УЗО, или когда вода из водонагревательного бака бьётся током. Это указывает на утечку тока, при этом ТЭН может продолжать функционирования в полной мере. Лучше как можно скорее заменить его, чтобы в дальнейшем развитие проблемы не вызвало поражение электрическим током.

Чтобы снизить вероятность проблем, которые возникают от некачественного питания, нужно использовать стабилизатор напряжения. Его можно использовать только для бойлера, а можно установить на вводе электроэнергии, тогда вы защитите все электроприборы в вашем жилище. Для водонагревателя достаточно моделей мощностью до 2-х кВт.

 

В водонагревательных баках устанавливают магниевый анод, который нужен для защиты бака и ТЭНа от разрушения. Стоит следить за его состоянием и выполнять профилактическую замену, когда он на грани износа. На картинке выше вы видите изношенный анод и новый.

Как проверить нагревательный элемент

Нагревательный элемент можно проверить прозвонкой, омметром или мультиметром. Лучший способ диагностики любого устройства это внешний осмотр. Нужно обратить особое внимание на целостность корпуса, наличие микротрещин и неестественных рельефов, напоминающих по структуре коррозионные повреждения.

Рассмотрим способ проверки мультиметром. Нужно измерить сопротивление ТЭНа, оно зависит от мощности. Чем больше мощность, тем меньше сопротивление. Его можно рассчитать из мощности: P=UI,  тогда R=U/I. Результаты расчета покажут сопротивление в горячем состоянии, стоит помнить, что у проводника, чем выше температура, тем больше сопротивление. В холодном состоянии оно будет несколько ниже. Если вы на экране видите что-то вроде этого:

то ТЭН еще исправен, если число близится к нулю (короткое замыкание), или к бесконечности (обрыв) – он сгорел.

Следующим этапом будет проверка сопротивления между клеммой питания и корпусом оно должно быть как можно больше, если его величина меньше 500 кОм, значит, имеет место быть пробой на корпус. Такую проверку лучше производить мегомметром с высоким измерительным напряжением (хотя бы 500В). Но если есть конкретный пробой на корпус, то его покажет и прозвонка.

Как заменить ТЭН

Универсального совета по замене нагревателя нет, но процесс можно описать в общем виде. Для начала нужно отключить электропитание и разобрать корпус прибора. Перед заменой нужно слить воду, иначе всё вытечет на пол, когда вы начнете вынимать ТЭН.  Далее нужно найти ТЭН и  отключить его от клемм питания два или три провода.  После этого отвинчиваем гайку крепежной шпильки. В зависимости от конструкции их может быть несколько. Упираясь пальцами в шпильку или корпус бака, вынимаем нагреватель. Под фланцем  расположена прокладка, если на ТЭНе купленном на замену её нет, то будьте осторожны, не порвите и не потеряйте ту, что стояла на старом ТЭНе. При обратной сборке будьте внимательны, чтобы фланец не разрезал прокладку. В зависимости от мощности бойлера нагревателей может быть несколько. Алгоритм проверки описан выше, а дальше собираете всё обратном порядке.

Замена ТЭНа простое дело, но требует грамотного подхода и опыта в обслуживании, по этому лучше обращаться к специалистам, у которых есть в наличии все необходимые инструменты для ремонта. Не стоит устанавливать нагреватели большей мощности вместо сгоревших. Они возможно и будут работать, а вот сам прибор не факт, что выдержит возросшее тепловыделение. С электричеством не стоит экспериментировать, особенно если у вас нет опыта.