Электродный нагрев

Рис. 4.1. Пластинчатая система электродов

Рис. 4.2. Коаксиальная система электродов

Рис. 4.3. Стержневая система электродов

В процессе нагрева воды мощность, потребляемая водонагревателем, увеличивается в результате уменьшения удельного электрического сопротивления воды. Последнее объясняется увеличением концентрации и подвижности ионов при повышении температуры воды.
Площадь поверхности электродов и расстояние между ними ограничивается максимально допустимыми значениями плотности тока на электродах и напряженности поля. При большой напряженности поля между электродами наблюдается пробой, а при большой плотности тока - электролитическое разложение воды с образованием взрывоопасного гремучего газа.
Удельное электрическое сопротивление воды, зависящее от концентрации растворенных в ней солей, кислот и щелочей, температуры и паросодержания, измеряют кондуктометром. Если этого прибора нет, используют ёмкость (1) (рис. 4.4) небольших размеров из стекла. Возле стенок ёмкости располагают прямоугольные электроды (2).

Рис. 4.4. Лабораторная установка для измерения удельного электрического сопротивления воды: 1 - стеклянная ёмкость; 2 - прямоугольные электроды

В схемах автоматического управления электродными водонагревателями для регулирования температуры могут быть использованы термо-электросигнализаторы, например, типа TCM-1OO (до 100ºС). Термосигнализатор работает на манометрическом принципе. Термобаллон заполнен жидкостью, имеющей большой коэффициент объёмного расширения. При изменении окружающей температуры давление внутри баллона изменяется, манометрическое устройство поворачивает стрелку, устанавливая её на делении шкалы, соответствующем значению температуры окружающей среды. Стрелка снабжена электрическим скользящим контактом, который замыкает или размыкает зафиксированные контакты, устанавливаемые на требуемом уровне температур и включает или выключает цепи управления или сигнализации.
Для регулирования мощности можно использовать следующие факторы:

• 
  расстояние между электродами h_э;
  
• 
  площадь электрода А;
  
• 
  напряжение на электродной системе U.
  

Первые два фактора могут быть отнесены к механическим способам регулирования, а третий - к электрическим.
В настоящее время наибольшее распространение получили механические устройства регулирования путём изменения активной поверхности электродов. К ним относятся устройства с подвижными антиэлектродами и изоляционными экранами, передвигающиеся между электродами, а также секционированные электродные системы. Недостатком этих устройств является: 1 - сложность схем управления; 2 - наличие подвижных механических элементов.
Более совершенные установки - с изменением напряжения на электродной системе. Для этого часто применяются автотрансформаторы со ступенчатым переключением отпаек. Недостатком таких установок является необходимость наличия автотрансформатора, а также сложность схем управления.
Наиболее перспективными являются установки с тиристорными регуляторами напряжения, на создание которых требуются незначительные дополнительные затраты. Принцип работы таких регуляторов напряжения можно понять, анализируя схему, приведенную на рис. 4.5.