Можно ли подключить тен к двум фазам. Расчет мощности ТЭНов, пояснение подключения

Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений - до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

1. 625 Вт
2. 933 Вт
3. 1,25 кВт
4. 1,6 кВт
5. 1,8 кВт
6. 2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U .

Где I - сила тока в амперах.

P - мощность в ваттах.

U - напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт . Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

R = U / I, где

R - сопротивление в Омах

U - напряжение в вольтах

I - сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U 2 / R где,

P - мощность в ваттах

U 2 - напряжение в квадрате, в вольтах

R - общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт , округляем до значения 625 Вт .

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Таблица 1.1

В таблице 1.2 приведены значения для параллельного соединения ТЭНов.

Таблица 1.2

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

С точки зрения электротехники это активное сопротивление, которое выделяет тепло при прохождении по нему электрического тока.

По внешнему виду одиночный ТЭН выглядит, как согнутая или завитая трубка. Спирали могут быть самой разной формы, но принцип подключения одинаков, у одиночного ТЭНа два контакта для подключения.

При подключении одиночного ТЭНа к напряжению питания нам нужно просто подсоединить его клеммы к электропитанию. Если ТЭН рассчитан на 220 Вольт, то подключаем его к фазе и рабочему нулю. Если ТЭН на 380 Вольт, то подключает ТЭН к двум фазам.

Но это одиночный ТЭН, который мы можем увидеть в электрочайнике, но не увидим в электрическом котле. ТЭН котла отопления это три одиночных ТЭНа, закрепленные на единой платформе (фланце) с выведенными на ней контактами.

Самый распространённый ТЭН котла состоит из трёх одиночных тэнов закрепленных на общем фланце. На фланце выводится для подключения 6 (шесть) контактов ТЭНа электрического ТЭН котла. Есть котлов с большим количеством одиночных тэнов, например, так:

Схемы подключения ТЭН котла

Вариант 1. Схема подключения к однофазной сети

Обычно, три одиночных Тэна в такой конструкции, размещены так, что контакты от разных тэнов располагаются друг напротив друга.

Чтобы подключить ТЭН на 220 Вольт, нужно соединить три контакта от разных одиночных спиралей перемычкой и подключить их к рабочему нулю.

Три оставшиеся контакта нужно, также соединить и подключить к рабочей фазе. Это обеспечит одновременное включение всех тэнов в нагрев при подаче питания.

class="eliadunit">

Однако так напрямую подключение не делают, и на каждый второй контакт тэна подключают на фазу после своего автомата или, что делается чаще, подключают от своей линии управления (автоматики).

Вариант 2. Трехфазное подключение

Если мы посмотрим на продающиеся тэны для котлов, то увидим, что почти все маркируются, как Тэны 220/380 Вольт.

Если у вас такой вариант тэна, и вы имеете возможность подключиться к трехфазному питанию 220 Вольт или 380 Вольт, то нужно использовать схемы подключения называемые «звезда» и «треугольник».

По схеме «звезда» 220 Вольт три фазы, нужно пермячкой соединить три контакта одиночных тэнов и подключить их рабочему нулю. На вторые свободные контакты подать по фазному проводу. Каждый одиночный тэн будет работать от 220 Вольт, независимо друг от друга.

По схеме «треугольник» 380 Вольт, нужно перемычками соединять контакты 1-6, 2-3, 4-5, у одиночных тэнов 1-2,3-4,5-6 и подавать на них фазные провода. Каждый одиночный тэн будет работать от 380 Вольт, независимо друг от друга.

Продолжаем знакомиться с трубчатыми электрическими нагревателями (ТЭН ). В первой части мы рассмотрели , а в этой части рассмотрим включение нагревателей в трехфазную сеть .

3. Схемы включения ТЭН в трехфазную сеть.

Для включения в трехфазную электрическую сеть применяют ТЭНы с рабочим напряжением 220 и 380 В. Нагреватели с рабочим напряжением 220 В включают по схеме «звезда », а нагреватели с напряжением 380 В включают по схеме «звезда » и «треугольник ».

3.1. Схемы соединения звездой.

Рассмотрим схему соединения звездой , составленную из трех нагревателей.
На вывод 2 каждого нагревателя подается соответствующая фаза. Выводы 1 соединены вместе и образуют общую точку, называемую нулевой или нейтральной , и такая схема соединения нагрузки называется трехпроводной .

Включение по трехпроводной схеме используется, когда нагреватели или любая другая нагрузка рассчитаны на рабочее напряжение 380 В. На рисунке ниже показана монтажная схема трехпроводного включения нагревателей в трехфазную электрическую сеть, где подача и отключение напряжения осуществляется трехполюсным автоматическим выключателем.

В этой схеме на правые выводы нагревателей подаются соответствующие фазы А , В и С , а левые выводы соединены в нулевую точку . Между нулевой точкой и правыми выводами нагревателей напряжение составляет 220 В.

Помимо трехпроводной схемы существует четырехпроводная , которая предполагает включение в трехфазную сеть нагрузки с рабочим напряжением 220 В. При таком включении нулевую точку нагрузки соединяют с нулевой точкой источника напряжения.

В этой схеме на правые выводы нагревателей подается соответствующая фаза, а левые выводы соединены в одну точку, которая подключена к нулевой шине источника напряжения. Между нулевой точкой и выводами нагревателей напряжение составляет 220 В.

Если необходимо, чтобы нагрузка полностью отключалась от электрической сети, то применяют автоматы «3+N » или «3Р+N », у которых включаются и отключаются все четыре силовых контакта.

3.2. Схемы соединения треугольником.

При соединении треугольником выводы нагревателей соединяют последовательно друг с другом. Рассмотрим схему включения трех нагревателей: вывод 1 нагревателя №1 соединяется с выводом 1 нагревателя №2 ; вывод 2 нагревателя №2 соединяется с выводом 2 нагревателя №3 ; вывод 2 нагревателя №1 соединяется с выводом 1 нагревателя №3 . В итоге получилось три плеча – «а », «б », «с ».

Теперь на каждое плечо подаем фазу: на плечо «а » фазу А , на плечо «в » фазу В , ну и на плечо «с » фазу С .

3.3. Схема «нагреватель — термореле — контактор».

Рассмотрим пример схемы регулирования температуры.
Данная схема составлена из трехполюсного автоматического выключателя, контактора, термореле и трех нагревателей, включенных звездой.

Фазы А , В и С от выходных клемм автомата поступают на вход силовых контактов контактора и постоянно дежурят на них. К выходным силовым контактам контактора подключены левые выводы ТЭНов, а правые выводы соединены вместе и образуют нулевую точку, подключенную к нулевой шине.

С выходной клеммы автомата фаза А поступает на клемму питания термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1 и постоянно дежурит на нем. Правый вывод контакта К1 соединен с выводом А1 катушки контактора.

Ноль N с нулевой шины поступает на вывод А2 катушки контактора и перемычкой перебрасывается на питающую клемму А2 термореле. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2 термореле.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут, контактор обесточен и его силовые контакты разомкнуты. При опускании температуры ниже заданного значения от датчика приходит сигнал и реле замыкает контакт К1 . Через замкнутый контакт К1 фаза А поступает на вывод А1 катушки контактора, контактор срабатывает и его силовые контакты замыкаются. Фазы А , В и С поступают на соответствующие выводы нагревателей и нагреватели начинают греться.

При достижении заданной температуры от датчика опять приходит сигнал и реле дает команду на размыкание контакта К1 . Контакт К1 размыкается и подача фазы А на вывод А1 катушки контактора прекращается. Силовые контакты размыкаются и подача напряжения на нагреватели прекращается.

Следующий вариант схемы включения нагревателей отличается лишь применением трехполюсного автомата с отключающимися тремя фазными и нулевым силовыми контактами.

Чтобы не нагружать силовую клемму автомата необходимо предусмотреть нулевую шинку, на которой будут собираться все нули. Шинку устанавливают рядом с элементами схемы, и уже от нее тянут нулевой проводник к четвертой клемме автоматического выключателя.

При подключении ТЭН в трехфазную сеть, для равномерного распределения нагрузки по фазам, необходимо учитывать общую мощность нагрузки по каждой фазе, которая должна быть одинаковой .

Вот мы и рассмотрели две основные схемы соединения нагревателей применяемых в трехфазной электрической сети.

Теперь нам только осталось рассмотреть возможные неисправности и способы проверки ТЭН .
На этом пока закончим.
Удачи!

. Трубчатые электрические нагреватели (ТЭН ) предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую. Они применяются в качестве основы в нагревательных устройствах (приборах) промышленного и бытового назначения, осуществляющих нагрев различных сред путем конвекции, теплопроводности или излучения. Трубчатые нагреватели можно размещать непосредственно в нагреваемой среде, поэтому сфера их применения достаточно разнообразна: от утюгов и чайников до печей и реакторов.

ТЭН представляет собой электрический нагревательный элемент, выполненный из тонкостенной металлической трубки (оболочки), материалом для которой служит медь, латунь, нержавеющая и углеродистая сталь. Внутри трубки расположена спираль из нихромовой проволоки, обладающая большим удельным электрическим сопротивлением. Концы спирали соединены с металлическими выводами, которыми нагреватель подключается к питающему напряжению.

От стенок трубки спираль изолирована спрессованным электроизоляционным наполнителем, который служит для отвода тепловой энергии от спирали и надежно фиксирует ее в центре трубки по всей длине. В качестве наполнителя используется плавленая окись магния, корунд или кварцевый песок. Для защиты наполнителя от проникновения влаги из окружающей среды торцы ТЭНа герметизируют термовлагостойким лаком.

Выводы нагревателя изолированы от стенок трубки и жестко зафиксированы керамическими изоляторами. Питающие провода подключаются к резьбовым концам выводов при помощи гаек и шайб.

Работает ТЭН следующим образом: при прохождении электрического тока по спирали она, нагреваясь, нагревает наполнитель и стенки трубки, через которые тепло излучается в окружающую среду.

При нагреве газообразных сред для увеличения теплоотдачи от ТЭНов применяют их оребрение , выполненное из материала с хорошей теплопроводностью. Как правило, для оребрения используют стальную гофрированную ленту, навитую по спирали на внешнюю оболочку ТЭНа.

Применение такого конструктивного решения способствует уменьшению габаритных размеров и токовой нагрузке нагревателя.

2. Схемы включения ТЭН в однофазную сеть.

Трубчатые электронагреватели рассчитаны на конкретное значение мощности и напряжения , поэтому для обеспечения номинального режима работы их подключают к питающей сети с соответствующим напряжением. Согласно ГОСТ 13268-88 нагреватели изготавливаются на номинальные напряжения: 12 , 24 , 36 , 42 , 48 , 60 , 127 , 220 , 380 В , однако наибольшее применение нашли ТЭНы рассчитанные на напряжение 127, 220 и 380 В.

Рассмотрим возможные варианты включения ТЭН в однофазную сеть.

2.1. Включение в розетку.

ТЭНы мощностью не более 1кВт (1000 Вт) можно смело включать в розетку через обычную штепсельную вилку, так как такой мощностью обладает основная масса электрических чайников и кипятильников, которыми мы разогреваем воду.

Через обычную вилку можно включить параллельно два ТЭН, но у обоих нагревателей мощность должна быть не более 1 кВт (1000 Вт), так как при параллельном соединении их общая мощность увеличивается до 2 кВт (2000 Вт). Таким образом, можно включить несколько нагревателей, но их общая мощность должна составлять не более 2 кВт, а для включения в розетку необходимо использовать более мощную вилку.

Бывает ситуация, когда дома завалялись несколько нагревателей, рассчитанных на рабочее напряжение 127 В, выкинуть их рука не поднимается, а в домашнюю сеть не включишь. В этом случае нагреватели включаются последовательно , что дает возможность подавать на них повышенное напряжение. При последовательном соединении двух нагревателей с напряжением 127 В их мощность остается прежней, а общее сопротивление увеличивается в два раза. Например, при включении двух нагревателей мощностью по 500 Вт их общая мощность составит 1000 Вт.

Однако в этой схеме есть один недостаток: если выйдет из строя любой из ТЭН, то работать не будут оба, так как разорвется электрическая цепь и прекратится подача питания.

Также надо помнить, что при последовательном соединении двух нагревателей с рабочим напряжением 220 В их общая мощность уменьшается в два раза, так как из-за увеличения общего сопротивления каждый нагреватель будет получать около 110 В вместо положенных 220 В.

2.2. Включение через автоматический выключатель.

Будет на много удобнее, если на ТЭНы подавать напряжение с помощью автоматического выключателя. Для этого необходимо в домовом щитке предусмотреть автомат, или же автомат установить непосредственно рядом с нагревательным устройством. Подача и отключение напряжения будет осуществляться включением/выключением автоматического выключателя.

Следующий вариант включения нагревателей осуществляется двухполюсным выключателем, что является наиболее предпочтительным, так как в этом случае фаза и ноль разрываются одновременно и ТЭН полностью отключается от общей схемы. Напряжение подается на верхние клеммы выключателя, а к нижним подключается нагреватель.

Если электрический нагреватель используется для нагрева воды и в доме , то для защиты от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции нагревателя есть смысл или дифавтомат.

В этом случае заземляющий проводник соединяют с корпусом ТЭНа или подключают на специальный винт, закрепленный на корпусе емкости. Рядом с таким винтом изображают знак заземления. Рассмотрим схему с дифавтоматом:

Защита с дифавтоматом работает следующим образом: при пробое изоляции нагревателя на его корпусе появляется фаза, которая используя наименьшее сопротивление «пойдет» по заземляющему проводнику РЕ и создаст ток утечки . Если этот ток превысит уставку, то дифавтомат сработает и отключит подачу напряжения. Если в цепи произойдет короткое замыкание , то и в этом случае сработает дифавтомат и обесточит ТЭН.

При использовании УЗО между ним и нагревателем необходимо установить дополнительный однополюсный автомат, который в случае короткого замыкания отключит подачу напряжения на нагреватель и защитит УЗО от тока короткого замыкания. В случае пробоя изоляции УЗО отключит подачу напряжения.

2.3. Работа ТЭН в схемах регулирования температуры.

В схемах автоматического регулирования температуры питающее напряжение на электрические нагреватели подается через контакты пускателей, контакторов или термореле. В совокупности связка «нагреватель – термореле » или «нагреватель – термореле – контактор » представляет собой самый простой регулятор температуры, который может использоваться для поддержания температурного режима в помещениях или жидких средах. Контактор применяют в схеме для размножения контактов и для коммутации мощной нагрузки, на которую не рассчитаны контакты термореле.

Термореле может работать в режимах «Нагрев » или «Охлаждение », которые выбираются переключателем, расположенном на лицевой стороне реле. Работу ТЭН рассмотрим в режиме «Нагрев », так как именно этот режим используется наиболее часто.

Рассмотрим схему «нагреватель — термореле ».

А1 и А2 А2 и левым выводом нагревателя.

А1 К1 К1 соединен с правым выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2 .

К1 разомкнут и напряжение на ТЭН не поступает. Как только температура опустится ниже заданного значения, от датчика придет сигнал и реле даст команду на замыкание контакта К1 . В этот момент фаза через замкнутый контакт К1 поступит на правый вывод нагревателя и нагреватель начнет нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал и реле разомкнет контакт К1 и обесточит нагреватель.

Рассмотрим схему «нагреватель – термореле — контактор ».

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2 . Ноль соединяется с клеммой термореле А2 , выводом А2 катушки контактора и нижним выводом нагревателя.

Фаза соединяется с клеммой термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1 и постоянно присутствует на нем. Правый вывод контакта К1 соединен с выводом А1 катушки контактора и нижним силовым контактом контактора. Верхний силовой вывод контактора соединен с верхним выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2 .

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и на ТЭН напряжение не поступает. При опускании температуры ниже заданного значения от датчика приходит сигнал и реле замыкает контакт К1 . Фаза через замкнутый контакт К1 поступает на нижний вывод силового контакта и на вывод А1 катушки контактора.

При появлении фазы на выводе А1 катушки срабатывает контактор, его силовые контакты замыкаются и фаза попадает на верхний вывод нагревателя и он начинает нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал, реле разомкнет контакт К1 и обесточит контактор, который в свою очередь обесточит нагреватель.

Вы также можете посмотреть ролик о нагревателях, где рассказывается и показывается работа каждой схемы.

На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим .
Удачи!

Таможенный союз. Декларация о соответствии № ТС RU Д-RU.АВ98.В.00706
Срок действия c 30.12.2014г. по 25.12.2019г.
Изготовлено по ТУ 3443-009-49110786-2002.
Соответствует требованиям технического регламента
Таможенного союза ТР ТС 004/2011

Схемы соединения ТЭН (однофазная сеть)

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) как и другие потребители электроэнергии подключаются как к однофазной так и к трехфазной сети.

При подключении к однофазной сети (1 «фаза» и «ноль») более чем одного ТЭНа используется параллельная, последовательная либо комбинированная схемы подключения.

1. Параллельное соединение ТЭН

При параллельном соединении действуют следующие основные законы:

• Напряжение на каждом ТЭНе постоянно и равно напряжению в сети;
• При выходе из строя одного из ТЭН, остальные продолжают работать;
• Суммарная мощность сборки складывается из мощностей всех ТЭНов, установленных параллельно;
• Если параллельно установлены ТЭНы разной мощности, то суммарная мощность считается по формуле: P общ =U 2 /R общ, где P общ - суммарная мощность, U- напряжение, R общ – суммарное сопротивление сборки. Суммарное сопротивление сборки Rобщ рассчитывается по формуле: 1/R общ =1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 .

2. Последовательное соединение ТЭН

При последовательном соединении действуют следующие основные законы:

• Общее сопротивление сборки складывается из сопротивлений всех ТЭНов, установленных последовательно;
• Если последовательно установлены ТЭНы одинакового сопротивления, то напряжение на каждом ТЭНе равно общему напряжению сети деленному на количество ТЭНов в сборке. Другими словами: U общ =U 1 +U 2 +U 3 .
• Общая мощность сборки ТЭН считается по формуле P общ =U общ 2 /R общ, где P общ - суммарная мощность, U общ - общее напряжение сети, R общ - суммарное сопротивление сборки ТЭН. Суммарное сопротивление сборки R общ рассчитывается по формуле: R общ =R 1 +R 2 +R 3 .
• При выходе из строя одного ТЭНа обрывается общая цепь и остальные ТЭНы также перестают работать.

3. Комбинированное соединение ТЭН

При комбинированном соединении ТЭН, следует разбивать цепь на несколько участков (А и Б), для которых соответственно будут действовать законы либо параллельного (А), либо последовательного (Б) соединения.

Значение напряжения на всех схемах указано при подключении к сети – 220V.

Схемы соединения ТЭН (трехфазная сеть)

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) как и другие потребители электроэнергии подключаются как к однофазной так и к трехфазной сети. При подключении к трехфазной сети (3 «фазы» и «ноль») используются две основные схемы соединений («звезда» и «треугольник»). С целью равномерности распределения нагрузки по фазам, количество подключаемых ТЭНов следует выбирать кратным числу 3.

1. Соединение ТЭНов - «звезда»

Основные законы, которые действуют при соединении ТЭНов «звездой»:

• Между любой «фазой» и «нулем» всегда 220В!
• В каждую ветвь «звезды» можно подключать несколько ТЭНов, соединенных между собой последовательно либо параллельно (см. схемы соединения в однофазной сети).
• Мощность каждой ветви «звезды» должна быть одинакова.

2. Соединение ТЭНов – «треугольник»

Основные законы, которые действуют при соединении ТЭНов «треугольником»:

• Между любыми двумя «фазами» всегда 380В!
• В каждую ветвь «треугольника» можно подключать несколько ТЭНов, соединенных между собой последовательно либо параллельно (см. схемы соединения в однофазной сети).
• Мощность каждой ветви «треугольника» должна быть одинакова.
• Суммарная мощность соединения складывается из мощностей трёх ветвей.

Значение напряжения на всех схемах указано при подключении к трехфазной сети – 380V.