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

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.
Трубчатый электрический нагреватль

Дальше стоят керамические изоляторы, из которых выступают шпильки для подсоединения питающих проводов или клеммы.
Формы ТЭНов

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.
Устройство ТЭНа

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.
Основные формы нагревателей

Мощность выделяемая рассчитывается по закону Ома и формуле мощности:

I=U*R и P=U*I
Способы крепления нагревателей

На рисунке выше под буквой «а» изображено схематическое крепление ТЭНа крупным планом, где 1 – корпус бака, 2 – прокладка, 3 крепежная пластина ТЭНа или фланец, 4 – нагревательный элемент, 5 – внешняя крепежная пластина, 6 – шпильки для крепления, «~» - клеммы для подачи напряжения, 7 – герметическая часть, выполняющая роль изолятора и защиты от протечек, выполненная сваркой или пайкой.

«Б» - условное расположение ТЭНа в электрочайнике, «в» - котле», «г», «д» - накопительный и проточно-накопительный водонагреватель.
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.
Выход из строя из-за жесткой воды

2. 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.
Сгоревший ТЭН

Чтобы уменьшить влияние жесткой воды можно установить фильтры, периодически проводить чистку для удаления накипи. Это справедливо как для стиральных машин, так и для водонагревательных баков и 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 бака или стиральной машины, а можно установить на вводе электроэнергии, тогда вы защитите все электроприборы в вашем жилище. Для стиральной машины достаточно моделей мощностью до 2-х кВт.
Стабилизатор напряжения

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, т.к.

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:

Как заменить ТЭН

Универсального совета по замене нагревателя нет, но процесс можно описать в общем виде. Для начала нужно разобрать корпус прибора, допустим стиральной машины. Далее нужно найти ТЭН, обычно он расположен в баке. Вы увидите подобную картину.
Как заменить ТЭН

Вытаскиваем провод питания из розетки. Далее отключаем от клемм питания два или три провода. После этого отвинчиваем гайку (1) крепежной шпильки (2). В зависимости от конструкции их может быть несколько.

Упираясь пальцами в шпильку или корпус бака, вынимаем нагреватель. Под фланцем (3) 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.
Замена ТЭНа в стиральной машине

Процесс замены наглядно показан на видео:

Магниевый анод
Чтобы уменьшить влияние жесткой воды можно установить фильтры, периодически проводить чистку для удаления накипи. Это справедливо как для стиральных машин, так и для водонагревательных баков и другого оборудования.

Заключение

Замена ТЭНа простое дело, но требует наличия простейших инструментов, типа гаечных ключей, отверток, пассатижей, мультиметра или тестера «Цэшки». Минимальных навыков слесаря, и внимательности, чтобы избежать протечек и прочих проблем.

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.