Тема:  Дослідження схем автоматизації непроточного елементного водонагрівника

Призначення непроточного елементного водонагрівника УАП-800

Електронагрівники типу УАП призначений для нагрівання води до 90 °С і виконаний у виді сталевого звареного резервуара  з патрубком  для гарячої води.

Будова непроточного елементного водонагрівника УАП-800

Водонагрівник  УАП-800 (рис. 1) складається з зварного циліндричного резервуара 4, виготовленого з листової сталі. До бічної поверхні резервуара приварені патрубки 1 і 5, та два фланці 11 в зборі з ТЕНами 9 та терморегуляторами 10. На верхній частині резервуара розміщені запобіжна мембрана 7 та клапан 8 і патрубок 5 розбору гарячої води. Мембрана охороняє резервуар від розриву при підвищенні в ньому тиску. Теплова ізоляція 3, що заповнює простір між резервуаром і зовнішнім кожухом 4, призначена для зменшення потоку теплоти в навколишній простір. Для візуального контролю температури води встановлений термометр 6. На трубопроводі подачі холодної води змонтовані запірний вентиль 1 і зворотний клапан 2, що запобігає зниження рівня води в резервуарі при зниженні тиску в водонапірної мережі. Холодна вода подається з водопровідної мережі з тиском не менше 0.5 × 105 Па. При роздачі нагріта вода витісняється надходить холодною водою.

Рисунок 1. Електроводонагрівач УАП-800:

1- патрубок холодної гарячої води; 2 - зворотний клапан; 3 - теплова ізоляція; 4 - сталевий циліндричний резервуар; 5 - патрубок витрати гарячої води; 6 – термометр; 7 - запобіжна мембрана; 8 -   запобіжний клапан; 9 – ТЕНи; 10 - температурне реле; 11- фланець; 12 - зливна пробка.

Технологічна робота непроточного елементного водонагрівника УАП-800

Водонагрівник УАП 800 має по два комплекти нагрівних елементів і можуть працювати у трьох режимах: форсований (ввімкнені дві групи електронагрівників), акумуляційний (ввімкнена нижня група нагрівників) і швидкісний (ввімкнена верхня група нагрівників).

Розбір води з електроводонагрівача здійснюється шляхом переливу, при цьому нагріта вода витісняється через верхній розбірний патрубок 5 резервуара тиском холодної води, що надходить з водопроводу через нижній припливне патрубок 1. Такий спосіб має ряд переваг, так як резервуар завжди залишається наповненим, що забезпечує максимальний запас води, виключає можливість «сухий» (без води) роботи водонагрівача. Розбір гарячої і нагрів надходить холодної води відбуваються одночасно.

Робота принципової електричної схеми непроточного елементного водонагрівника УАП-800

Рисунок 2. Принципова електрична схема    електроводонагрівника типу  УАП-800

Робота нагрівників здійснюється по трьох режимах: форсований (ввімкнені обидві групи нагрівників); акумуляційний - вмикається перемикачем SA1 «Зона І» (нижня група нагрівників потужністю 12 кВт) і швидкісний - вмикається перемикачем SA2 «Зона 2» ( верхня група нагрівників потужністю 6 кВт). Автоматичне керування першою групою нагрівників здійснюється за допомогою термореле SK1, а другою—SK2 типу ТР-200.

Форсований режим - включаються групи нагрівачів "Зона 1" і "Зона 2" загальною потужністю 18 кВт.

При подачі напруги на схему за допомогою автоматичного вимикача QF1 (рис. 2) та при температурі води нижче встановленої на температурних реле SК1 і SК2 (контакти розімкнені)  напруга на котушки проміжних реле  KV1 і KV2 не подається. При ввімкнутих  вимикачах SA1 і SA2 і замкнених контактах  KV1 і KV2  подається напруга на котушки магнітних пускачів КМ1 і КМ2, які силовими контактами підключають нагрівні елементи ЕК1 і ЕК2 до мережі.

При нагріві води в водонагрівачі до заданої температури, яка встановлена на реле температури SК1 і SК2, їх контакти  замикаються, котушки проміжних реле KV1 і KV2  отримують живлення, що приводить до розмикання контактів KV1 і KV2  в колі магнітних пускачів. Котушки магнітних пускачів втрачають живлення, і своїми силовими контактами відключають нагрівні елементи від мережі живлення.

Акумуляційний режим - включається група нагрівачів "Зона 1" потужністю 12 кВт

При акумуляційному режимі схема працює наступним чином. Напруга подається при включенні загального автоматичного вимикача QF. При включенні вимикача SA1 подається напруга на котушку магнітного пускача KM1. У роботу включається група нагрівачів "Зона 1" . В цьому режимі вимикається водонагрівач при спрацюванні реле температури SК1, які подають напругу на котушку проміжного реле KV1. Він своїми контактами вимикає магнітний пускач КМ1 і відключає нагрівні елементи ЕК1.

Швидкісний  режим - включається група нагрівачів "Зона 2" потужністю 6 кВт.

При розігріві 0.25 ємності схема працює аналогічно до акумуляційного режиму, тільки вмикається цей режим вимикачем SA2. Задіяні будуть магнітний пускач КМ2, проміжне реле KV2 і реле температури SК2.

Призначення датчика - реле температури ТР-200

Дилатометричні термореле ТР-200 призначений для застосування в пристроях контролю температури неагресивним рідкої або газової середовища, комутації ланцюгів постійного і змінного струму частоти 50 і 60Гц номінальною напругою до 220В.

Загальна будова датчика - реле температури ТР-200

Температурне реле ТР-200 складається з латунної трубки 6 (рис.5), до одного кінця якої прикріплений упор 5. Контакти 4 закріплені на пружинах 3, виготовлених із інвару (сплав заліза з нікелем), температурний коефіцієнт лінійного розширення якого в 20 разів менший порівняно з латунню

Рисунок 3. Датчик-реле температури ТР-200:

1 - регулювальний гвинт; 2 — корпус; З — пружини з інвару; 4 — контакти; 5 — упор; 6 — латунна трубка.

Робота датчика - реле температури ТР-200

Чутливим елементом реле є дилатометричні пристрій, що складається з латунної гільзи 6 і пружини 3 Реле ТР-200 встановлюється таким чином, щоб латунна гільза перебувала, в середовищі, температуру якої. необхідно вимірювати. У торці латунної гільзи закріплений фігурний упор 5. На ізольованих пружинах 3 закріплені нормально замкнуті електричні контакти. Так як коефіцієнт розширення латуні набагато більше, ніж інвара (коефіцієнт розширення инвара в межах температур від -50 до + 100 ° С близький до нуля), то при - нагріванні латунної гільзи 6 вона подовжується і за упор 5 розтягує пружини 3. При цьому електричні контакти 4 розмикаються. При зменшенні температури латунна гільза коротшає - і завдяки пружним властивостям пружини 3 електричні контакти знову замикаються. Температура, три якій розмикаються контакти, визначається величиною зазору між контактами 4.

 Задане значення температури, при якій розмикаються контакти реле, налаштовується шляхом обертання гвинта 1. При обертанні гвинт 1 разом з контактним пристроєм переміщається вздовж нерухомої гайки 2, змінюючи величину зазору.

Рисунок 4 . Загальний вигляд датчика-реле температури ТР-200

 Реле має межі настройки заданого значення температури в межах від 25 до 200 ° С. Похибка спрацьовування контактів ± 5 ° С при швидкості зміни температури не більше 0,5 град. З в хвилину. Найбільша різниця температури замикання і розмикання контактів 5 ° С. Максимально допустима навантаження на контакти 30 ВА при напрузі 220 в змінного струму і не більше 5 Вт при напрузі 220 в постійного струму.