ТЭН с герметичной контактной группой (влагозащищённые выводы)

Почему контактная группа отказывает раньше самой трубки

Внутри ТЭН спираль засыпана периклазом, оксидом магния, который изолирует токоведущую часть от оболочки. Периклаз хорошо держит тепло, но жадно впитывает влагу. Торцы трубки по ГОСТ 13268-88 обязаны быть герметизированы: п.1.4 определяет это как заполнение концов материалом, защищающим наполнитель от влаги, а п.3.3 требует защиты от атмосферной влаги в принципе. На заводе это делают один раз и для всех исполнений, но после монтажа на объекте контактная группа остаётся открытым местом: туда прилетает конденсат с потолка цеха, брызги от мойки оборудования, роса на улице зимой и летом.

Если влага доходит до периклаза через щель у контактного стержня, наполнитель образует проводящие мостики из воды. Это описано в методике испытания на герметичность ТЭН (патент RU1795326C): именно падение сопротивления изоляции между спиралью и корпусом служит главным признаком негерметичности. Годный нагреватель держит больше 1000 МОм, а с протечкой в гермовводе падает ниже 1 МОм. На практике это и УЗО на 10 мА срабатывает, рекомендованное для влажных помещений, и ток утечки растёт выше нормы 0,75 мА/кВт по п.3.10 того же ГОСТа.

Как устроена усиленная герметизация выводов

Стандартная герметизация торцов по ГОСТ рассчитана на защиту наполнителя внутри трубки, а не на долгий контакт контактной группы с водой или паром. Для оборудования на улице, у моек и в сырых цехах этого недостаточно: нужна дополнительная защита самого узла подключения. На практике это заливка торцевой зоны силиконовым или эпоксидным компаундом поверх стандартной заделки, кабельный ввод с резиновым или силиконовым уплотнением на вводе провода, иногда выносная клеммная коробка с собственной прокладкой по крышке.

Длина контактного стержня в заделке задаётся по ГОСТ 13268-88 (п.2.3, табл.1) рядом значений 40, 65, 100, 125, 160, 250, 400 и 630 мм с буквенными обозначениями от А до Н: чем длиннее заделка, тем дальше клеммное соединение от горячей зоны и тем проще посадить на него дополнительную защиту. Путь утечки тока между оболочкой и контактным устройством должен быть не менее 3,0 мм (п.3.4), а зазор между токоведущими частями и оболочкой не менее 1 мм (п.3.7): эти размеры выдерживаем при любом варианте герметизации выводов, иначе испытание на пробой нагреватель не пройдёт.

Какая форма трубки сочетается с герметичным исполнением

Герметизация контактной группы не зависит от формы самой трубки: шпилька, U-образный изгиб, кольцо, спираль или прямой элемент, как у патронного ТЭНП, одинаково допускают усиленную защиту выводов. Чаще заказывают именно прямые и U-образные формы: у них контактная группа вынесена с одного торца, и проще закрыть её компаундом или кожухом, в отличие от кольцевых нагревателей, где оба вывода сходятся на одной стороне бака и там нужно место под более крупный узел подключения.

При замене старого нагревателя ошибаются обычно не с формой, а с длиной контактного стержня и типом вывода: присылают фото всего ТЭН, а не крупный план контактной группы, и в итоге получают деталь без того зазора, который был нужен под старый кабельный ввод или терминальную коробку. Для сборных конструкций, где несколько трубок стоят на одном фланце или резьбе, такое исполнение сочетается с блоком ТЭН на общей платформе: тогда герметизируют весь узел подключения сразу, а не каждый контактный стержень по отдельности.

Где герметичное исполнение обязательно и как проверяем его перед отправкой

Чаще герметичную контактную группу заказывают под уличные антиобледенители пруда и ёмкостей (в продаже встречаются модели на 100-330 Вт при 220-240 В), под резьбовые блоки ТЭН для нагрева воды в скважинах и накопительных ёмкостях мощностью от 1,5 до 9 кВт, рассчитанные на рабочее давление 4,5 атм в углеродистой стали и 6 атм в нержавеющей, и под оборудование, которое моют струёй воды прямо с подключённым нагревателем: мойки, пищевые и химические линии. В этих случаях обычная заделка торцов не выдерживает, а усиленная контактная группа отводит проблему от узла подключения.

Перед отправкой партии прогоняем узел по той же логике, что описана в методике испытания на герметичность: опрессовка водой под небольшим избыточным давлением на один-три часа, обдув воздухом, нагрев зоны гермоввода для испарения остаточной влаги и контрольный замер сопротивления изоляции тераомметром. Нагреватель с результатом ниже 1 МОм в отгрузку не идёт, годный образец показывает сотни и тысячи МОм, как и требует ГОСТ 13268-88 для приёмо-сдаточных испытаний (п.3.9, не менее 50 МОм).