Трубчатые нагреватели типа ТЭН являются самым распространённым типом нагревательных элементов как в промышленности, так и в бытовых применениях. Каждый трубчатый ТЭН, даже если он работает при 220В, может быть подключен как к однофазной, так и к трехфазной сети. Давайте более подробно рассмотрим, какие типы подключения к трехфазной сети для нагревателей существуют, и какие требования к характеристикам ТЭНов предъявляются для них.
Для подключения нагревательных ТЭНов к 3-фазной сети применяются такие виды схем:
- Тип подключения ЗВЕЗДА (220-380)
- Тип подключения ТРЕУГОЛЬНИК (380)
Если мы имеем типовые нагреватели, типа блок ТЭНов или сухие керамические нагреватели, а обычные трубчатые ТЭНы, то для получения равномерной нагрузки необходимо иметь на каждой фазе трехкратное количество электронагревателей. То есть минимальное количество нагревателей будет равно 3. При этом в технических параметрах ТЭНов напряжение питания может быть как 380, так и 200 Вольт.
Для электронагревательных ТЭНов с параметрами напряжения электропитания 220 В нужно использовать тип подключения к 3-фазной сети типа ЗВЕЗДА. А для тех, которые производятся с характеристикой напряжения равной 380 Вольт, возможно применять обе схемы подключения: и вариант ЗВЕЗДА и вариант ТРЕУГОЛЬНИК.
Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ЗВЕЗДА
Тип ЗВЕЗДА применяется в сухих ТЭНах от компании РОСНАГРЕВ в варианте подключения с четырьмя болтами в качестве типа вывода. Также тип подключения «звезда» может применяться при подключении блок ТЭНов типа ТЭНБ. В данных случаях подключение нагревательных спиралей производится по следующей электрической схеме:
Так же рассмотрим, как можно подключить ТЭНы по данной схеме, если у нас имеются в наличии не специальные, а типовые воздушные или водные трубчатые ТЭНы.
К питающему напряжению должен подключаться только один концевик каждого нагревателя (ТЭНа). Именно поэтому для подключения к трехфазной сети должно быть кратное трем количество электронагревателей. Другие же выводы, которые не подключены к электропитанию, должны быть соединены в одну нулевую точку. Таким образом получаем трехпроводную соединенную нагрузку.
Давайте подробно рассмотрим схему трехпроводного соединения на 380 В для включения 3-х воздушных ТЭНов. На первой картинке вы можете рассмотреть описанную выше схему включения ТЭНов, а на втором к схеме добавляется специальное устройство для подачи напряжения на ТЭНы с защитными переключателями. Как четко видно на схеме, каждый второй электровывод нагревателя подается на фазы А, В и С, а остальные же соединяются вместе.
Подключая ТЭНы данным образом мы получаем значение напряжения на каждом ТЭНе между подключением к сети и нейтральной точкой равное 220 В.
В приведенной схеме можно увидеть, что выводы нагревателей справа подсоединены к фазам А, В, С. Выводы, которые находятся слева — соединяются в общей нейтральной точке. Рабочее напряжение между выводами справа и нейтральной точкой равно 220В.
Еще имеется вариант подключения к трехфазной сети ЗВЕЗДА, который использует четырехпроводную схему. При таком способе применяют трехфазное питание с напряжением 230В, а нулевую точку подают на нейтраль источника электропитания.
Тут так же, как и в предыдущей части, одни выводы соединяются в нулевую точку, а другие подводятся к трехфазной сети. Если соединение с нулевой точкой передавать на нулевую шину источника электропитания, мы получим на каждом нагревателе между питанием и нулем напряжение в 220В.
Когда возникает необходимость в полном отключении питания на нагреватели, нужно применять выключатели типа 3+n или же 3р+n, способные работать в автоматическом режиме. Автоматы такого типа могут применяться для полного перевода всех силовых контактов на полностью автоматический режим работы.
Давайте рассмотрим, как же на практике следует применять тип подключения ЗВЕЗДА, на примере монтажа ТЭНов в электрокотле.
Подключение нагревателей по схеме ЗВЕЗДА для электрокотла
В электрических тепловых котлах, нагреватели могут подключаться различными вариантами, но для демонстранции схемы подключения по типу ЗВЕЗДА опишем вариант установки воздушных ТЭНов к 3-фазной сети питания с напряжением 220В.
Высокая мощность водяных ТЭНов накладывает определенные требования к качеству соединений. Надежность соединений должна быть обеспечена высоким качеством термостойких проводов и должно соответствовать инструкции.
Первое, что нужно сделать, это при подключении фазных поводов произвести накрутку гайки M4. Далее вам необходимо наложить шайбу и установить кольцевой наконечник провода питания. Следующим шагом будет наложение еще одной такой же шайбы, поверх которой помещается еще одна специальная пружинная шайба гровер. И это все нужно надежно зафиксировать гайкой.
Провода, которые выводятся на нейтральную фазу, крепятся при помощи болта типа M8. Провод нейтрали нужно поместить в перемычку, которая находится между контактами отверстий нагревателя.
Обязательно нужно заземлить корпус нагревательного элемента и проводов питания после того, как подключите все провода на питающие и нулевые контакты ТЭНа. В большинстве случаев в электрокотлах болт заземления располагается с боковой стороны около блока с ТЭНами. К нему мы и нужно присоединить провод для заземления.
После подключения проводов следует провести заземление корпуса нагревателя и проводов подключения ТЭНа. Обычно у котлов для заземления с левой стороны у блока электронагревателей находится болт, к которому и следует подключать проводник заземления.
Вы можете использовать для заземления как отдельный провод уравнения потенциалов, так и провод с клеммника заземления блока управления.
Наглядно все вышеописанное вы можете посмотреть на рисунке ниже в виде схемы и фото подключения ТЭНа.
Если вы сделали все в строгом соответствии инструкции, подключение блок Тэна электрокотла можно считать завершенным. Останется лишь одеть защитный кожух на блок нагрева.
В электрических котлах управление нагревом производится на основе данных от термодатчика. Регулирующие устройства находятся на основной панели управления электрокотла. На терморегулятор будут подаваться данные о температуре ТЭНа и температуре теплоносителя. На основе этих показаний и установленных на терморегуляторе настройках, автоматика принимает решение о включении или отключении электропитания ТЭНов. Пока температура будет меньше требуемой, будет подаваться электропитание, и нагреватели будут производить тепло, а при достижении или превышении верхнего значения температуры, питание будет отключено и ТЭН прекратит нагрев. При остывании до нижнего порога нагреватели будут включены.
Терморегулятор позволяет один раз установить верхний и нижний порог температуры и потом работа электрокотла будет осуществляться в автоматическом режиме, а температура будет поддерживаться на нужном уровне.
Есть вариант использования терморегуляторов с несколькими типами термодатчиков, которые будут не только контролировать нагревание самого ТЭНа, но и температуру воздуха в помещении. Для этого термодатчик нужно установить на расстоянии от котла и теплоносителя.
Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ТРЕУГОЛЬНИК
Рассмотрим на схеме второй вариант подключения нагревательных элементов к трехфазной сети под названием ТРЕУГОЛЬНИК.
При данном варианте нагреватели соединяются между собой последовательно. У нас в итоге должно сформироваться три плеча для фазы А, В и С. Для примера:
- Для А фазы – соединяем первый вывод ТЭНа №1 и первый вывод ТЭНа №2
- Для В фазы – соединяем второй вывод ТЭНа №2 и второй вывод ТЭНа №3
- Для С фазы – соединяем второй вывод ТЭНа №1 и первый вывод ТЭНа №3
Теперь, когда мы познакомились с двумя типами подключения ТЭНов, можно рассмотреть зависимость мощности и температуры нагревателей от типа схемы подключения.
Зависимость температуры и мощности нагрева от варианта схемы подключения
Мощность нагревателя – это параметр, на который многие покупатели ориентируются при покупке. По сути же мощность ТЭНа зависит только от показателя сопротивления резистивной спирали. Конечно же, если не использовать электротрансформаторы и питание от определенной сети будет постоянным. Данное свойство можно легко вычислить, по простой формулой из курса физики:
Мощность (P) = Напряжение (U) * Сила тока (I)
В данном случае за величину напряжения берем разницу потенциалов между выводами электрического ТЭНа, а силу тока нужно измерять ту, которая будет протекать по резистивной спирали.
Силу тока можно вычислить по формуле I=U/R, где R – электрическое сопротивление нагревательной спирали. Теперь подставим данное значение в формулу мощности, и получится, что мощность ТЭНа зависит только от напряжения и сопротивления.
Таким образом, делаем вывод, что при постоянном напряжении сети питания мощность электронагревателя будет меняться только при изменении сопротивления.
Значение сопротивления резистивного элемента в основной массе ТЭНов имеет прямую зависимость от значения выделения температуры. Но в нагревателях с нихромовой или фехралевой нитью накаливания, к примеру, в пределах нескольких сотен градусов сопротивление зачастую не изменяется.
В ситуации с высокотемпературными нагревателями из карбида кремния или дисилицид молибдена все будет совсем подругому. В выскотемпературных нагревателях с увеличением температуры, сопротивление падает очень значительно в пределах от 6 до 0,6 Ом, что делает их очень экономичными в плане потребления электроэнергии.
Но из-за данного качества высокотемпературных ТЭНов их нельзя подключать напрямую к сети питания 220В, не говоря уже о 380В. Технически возможно произвести подключение к 220в, если соединение будет последовательно. Но все же при данном способе не будет возможности контролировать мощность и температурную нагревателей. Для подключения высокотмепературных нагревателей состоящих не из металла, следует использовать специализированные трансформаторы или же стандартные статистические ЭМ устройства.
В компании «РОСНАГРЕВ» вы можете приобрести электронагреватели, которые производятся специально с учетом подключения к трехфазной сети питания. Это сухие цилиндрические ТЭНы, блок Тэны для воды и трехстержневые КЭНы. Тип подключения данных нагревателей зависит от напряжения по схеме звезды или треугольника.
При подключении электрических нагревателей в соответствии со схемой ТРЕУГОЛЬНИК соединяются три нагревательных спирали, у которых равные значения резистивной спирали и на питание будет подано 380В. Подключение ТЭНов ЗВЕЗДА подразумевает наличие нулевой точки вывода, а на каждый ТЭН будет подаваться 220В. Нулевой провод позволяет подключать потребители с разным значением резистивной спирали.
Стрелочные (железнодорожные) ТЭНы – нагревательные устройства для эффективной очистки стрелочных переводов от снега и льда ПОДРОБНЕЕ
Если вам не требуется запекать полимерную краску на крупных объектах, то электрический нагрев печи ПОДРОБНЕЕ
Корпус ТЭНов в бытовых и промышленных приборах(водонагревателях) изготавливают чаще всего из сплавов меди или нержавеющей ПОДРОБНЕЕ
Нагревательные элементы используются в большом количестве бытовых устройств: утюги, электрические чайники, стиральные машины, бойлеры и ПОДРОБНЕЕ