От теории перейдём к практике. Около семи лет назад на нашем производстве появилась срочная необходимость в разогреве пресс-формы для литья тонкостенного изделия и то, что было сделано тогда на скорую руку, работает, претерпев лишь незначительные усовершенствования, по сей день, и у него даже появились братья, не клоны, конечно, но всё же очень похожие. Именно этот простой нагреватель с максимальной мощностью 5кВт и позволил мне на практике изучить теорию электродного нагрева.

Поясню в двух словах конструкцию данного нагревателя. Корпус - это труба диаметром порядка 50мм длиной 500мм, заглушена снизу, сверху же к ней приварен фланец с шестью отверстиями М6, к которому прикручивается крышка, в центре которой имеется отверстие 20мм, сквозь которое через фторопластовые прокладки, на всякий случай через герметик, проходит штырь диаметром 16мм, проточенный в месте входа в прокладку до диаметра 12мм с резьбой на верхней части М12. Хочу предостеречь от замены фторопласта на другие материалы. Фторопласт и только он. В первом варианте был применён текстолит, и нагреватель пробило, точнее поверхность текстолита стала проводящей из-за обугливания. Электрики на своей шкуре давно изучили, как капля воды, попавшая, скажем, на клемму пускателя, вызовет пробой и обугливание поверхности крышки, и зачистить такую поверхность практически невозможно. Штырь не доходит до дна корпуса примерно 30мм.

Ещё одна тонкость, пришедшая в голову в последней версии конструкции - "звёздочка" на нижнем конце штыря, которая будет играть роль изолирующего и удерживающего элемента. Для этого на нижнем конце штыря делается проточка до диаметра 15мм, из стеклотекстолита (замены практически нет!) толщиной 1,5мм делается круг диаметром чуть меньше внутреннего диаметра трубы-корпуса с отверстием в центре 15 мм под штырь, делим круг на шесть частей по внешнему диаметру, а также по диаметру порядка 20мм, намечаем точки между точками на внешнем диаметре, а затем ножницами вырезаем звёздочку. Такая конструкция наиболее оптимальна, т.к. свободно пропускает сквозь себя воду и имеет минимальное соприкосновение изолятора с корпусом. Изолятор надевается на штырь, а затем конец штыря расклёпывается, чтобы изолятор не смог спасть. В самой нижней точке корпуса и, не доходя примерно 30 мм от верха, к корпусу приварены патрубки, причём вода подаётся снизу и снимается сверху, а расположены патрубки по диагонали. Собираем корпус с электродом через прокладки или тот же герметик, корпус жёстко заземляем (нулевой провод - к резьбовой шпильке, приваренной к корпусу плюс крепление корпуса к станине термопласта), а на штырь подаём напряжение. В нашем варианте применялись однофазные автоматы, тиристорные регуляторы напряжения, управляемые токозадающим резистором и терморегулирующим прибором, а на выходе пресс-формы также на медной трубке устанавливалась термопара для контроля температуры. Терморегулирующий прибор и тиристорный регулятор напряжения уже входят в состав термопластавтомата для горячеканального литья, нужно только переключить тиристорный регулятор в "фазу", т.к. в штатной схеме он включен в "нуль". Датчик температуры - медная трубка, врезанная в шланг на выходе из прессформы, к которой медной проволокой прикручена скрутка хромель-капелевого термокомпенсационного провода, подключенного к терморегулирующему прибору горячеканального литья.

Но я несколько забежал вперёд, ведь в первоначальном варианте тиристорный регулятор не стоял,  а вместо него просто хлопал контактами пускатель. Не стояло и амперметра горячего канала. Это уже потом, когда начал очень часто выбиваться автомат, мне пришлось всё это установить, изучить и научить других общению с этим нагревателем. А общаться с ним вроде и не сложно, когда поймёшь его норов. Вначале нагреватель входит в рабочий режим, текущий через него ток не превышает 15А, но часто и того нет ввиду накопленной на электроде накипи. Но с повышением температуры воды ток начинает расти, вот тут то и приходится его ограничивать тиристорным регулятором. Вот и выходит, что регулятор в данном случае позволит быстро вывести нагреватель на требуемую мощность, и в то же время не даст ей превысить допустимые пределы, а уже терморегулирующий прибор будет поддерживать нужную температуру не самого нагревателя, а потребителя тепла, в данном случае которым является пресс-форма, а при использовании котла для нужд отопления - выходная вода. А допустимым пределом самого нагревателя можно считать температуру, близкую к точке кипения, т.к. в этом режиме с него можно снять максимальную мощность, в то же время использование нагревателя данного типа в качестве парогенератора также нежелательно, т.к. в режиме кипения из-за образования паровых пробок резко уменьшится активная площадь электродов, а  значит может начаться необратимый электролиз воды и связанный с этим перерасход энергии.

Вы думаете, я зря говорю об опасности превышения плотности тока на электродах? Нет, дело в том, что на практике выяснено, что разрушению подвержен только средний штырь, в то время как труба, кроме небольших отложений накипи и незначительной коррозии, практически не разрушается. Вот и выходит, что при значительном снижении тока нагревателя приходится менять только штырь, обросший сильной накипью и, в то же время, ставший значительно тоньше, при этом внутреннюю поверхность трубы-корпуса приходится максимум почистить от незначительных отложений накипи и накопленного на дне осадка.

Как показала практика, такая конструкция нагревателя вполне оправдана как по простоте конструкции, так и по эксплуатационным затратам. И если в Вашем распоряжении есть сварка и токарный станок, сделать его самостоятельно не вызовет затруднений. Ну а научиться управлять температурой нагреваемой им воды также не представляет больших проблем, хотя и связано с некоторыми затратами. Другое дело, что поддерживать температуру воды с большой точностью из-за нестабильной проводимости воды трудно. Если полностью положиться на ключевой способ регулирования, то стабильность будет небольшой, т.к. при нагреве мощность будет увеличиваться, а значит термодатчик может не успеть отработать отключение вовремя. Вот и произойдёт перегрев воды, после которого начнётся её остывание, на момент включения вода остынет несколько ниже требуемой температуры, но даже включившись, мощность на начальном этапе нагрева будет небольшой, а значит первое время нагрева может вообще не почувствоваться. Но и эта проблема может быть разрешена применением ПИД-регулирования с автоматическим расчётом рабочих коэффициентов. Такие приборы не надо изобретать, они существуют и широко распространены в системах термостатирования. Главное их достоинство - плавная регулировка мощности нагревателя, а значит отсутствие кратковременных перегрузок электросети, и в тоже время точное поддержание температуры нагреваемого объекта. Не подумайте, я не собираюсь давать антирекламу серийно производимым электродным котлам, просто я хочу, чтобы Вы правильно оценили их функциональность и уж если решились на покупку, потом не требовали от них того, что они не могут обеспечить ввиду самого принципа их работы.    

1...          2

<< Вернуться назад