Трубчатые нагреватели типа ТЭН, самые распространённые нагреватели, как в промышленности, так и в бытовом применении. Различаются ТЭН так же и подключением к сети, они могут работать как от однофазной, так и от трехфазной сети. 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 два вида схем:
- Тип подключения ЗВЕЗДА (220-380)
- Тип подключения ТРЕУГОЛЬНИК (380)
Если подключать типовые нагреватели, типа блок ТЭНов или обычные трубчатые ТЭНы, то для распределения нагрузки равномерно, необходимо иметь на каждой фазе трехкратное количество электронагревателей. То есть минимальное количество ТЭНов должно быть три штуки. При этом электрические параметры ТЭНов должны иметь напряжение как 380, так и 200 Вольт.
Трубчатые нагреватели с напряжением 220 В нужно подключать к электрической сети только типом «ЗВЕЗДА». Что касается ТЭНов, который имеют электрические характеристики равные 380В, то к ним может применяться схема подключения как ЗВЕЗДА так и ТРЕУГОЛЬНИК.
Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ЗВЕЗДА
Тип ЗВЕЗДА применяется в ТЭНах в варианте подключения с четырьмя шпильками в качестве типа электровывода. Еще тип подключения «звезда» может использоваться при подключении блоков типа ТЭНБ. В данных случаях подключение резистивных элементов 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 кол-во ТЭНов должно быть кратно трем. Электроыводы, которые не присоединены к электропитанию, должны быть подключены через перемычку в одну нулевую точку. Таким образом, получаем трехпроводную соединенную схему.
Если подробно рассмотреть схему трехфазного подключения на 380В, для включения 3-х трубчатых ТЭНов. На первой картинке вы можете рассмотреть описанную выше схему подключения ТЭНов, а на второй схеме, присоединение происходит посредством устройства для подачи питания на нагреватели с защитными реле. По схеме видно что каждый второй вывод нагревателя подается фаза А, В и С, а остальные же соединяются воедино.
Собрав нагреватели таким способом, мы получаем значение напряжения на каждом нагревателе между подключением к сети и нейтральной точкой равное 220В.
В приведенной схеме можно увидеть, что выводы нагревателей справа подсоединены к фазам А, В, С. Выводы, которые находятся слева — соединяются в единую нейтральную точку. Рабочее напряжение между выводами ТЭНов и нулевой точкой будет 220В.
Так же можно подключить ТЭНы 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 единую точку, а другие подводятся к сети с напряжением. Если соединить три вывода с нулевой точкой и передавать на нулевую шину источника электропитания, получим напряжение на каждом нагревателе, равное 220В.
Когда требуется отключить нагреватели от сети питания, нужно использовать выключатели типа 3+n или же 3р+n, которые могут работать в автоматическом режиме. Автоматы такого типа могут использоваться для полного перевода всех силовых контактов в автоматический режим работы.
Как следует применять тип подключения ЗВЕЗДА, на примере использования ТЭНов в отопительном котле.
Подключение нагревателей по схеме ЗВЕЗДА для отопительного котла.
В отопительных системах, ТЭНы могут подключаться разными способами, но для демонстрации схемы подключения по типу ЗВЕЗДА опишем вариант подключения ТЭНов работающих в воздушной среде, к 3-фазной сети питания с напряжением 220В.
Высокая ваттная нагрузка водяных ТЭНов создаёт определенные требования к соединению. Надежность соединений может быть обеспечена высоким качеством термостойких проводов и должно соответствовать инструкции.
Первым делом, при подключении проводов питания, нужно накрутить гайки на шпильку ТЭНа. Далее вам необходимо одеть шайбу и установить наконечник провода питания. Далее нужно одеть еще одну такую же шайбу, поверх которой помещается гровер. И далее нужно надежно притянуть гайкой.
Провода, которые выводятся на нейтральную фазу, крепятся болтом M8. Провод нейтрали нужно поместить в перемычку, которая находится между контактами отверстий нагревателя.
Первым делом важно заземлить корпус нагревателя и выводов питания после того, как присоедините все провода питания и нулевые контакты ТЭНа. В большем кол-ве электрокотлов, шпилька заземления располагается с внешней стороны около блока с нагревателями. К нему и надо подключать провод заземления.
После присоединения проводов следует провести заземление корпуса ТЭНа и проводов подключения к нему. Как правило котлы имеют болт для заземления со стороны блока электронагревателей, к нему и следует подключать провод заземления.
Вы можете использовать для заземления, как отдельный вывод уравнения потенциалов, так и электровывод с клеммной колодки блока управления.
Наглядно все показано на рисунке ниже в виде схемы и фото подключения.
Если вы сделали все по инструкции, подключение нагревателей электрокотла можно считать завершенным. Далее нужно вернуть защитный кожух на место.
В котлах отопления, управление нагревателями производится посредством данных от термодатчика. Сам же регулятор расположен на центральной панели управления котла. На табло регулятора будут выводиться данные о температуре нагревателей и температуре теплоносителя. На основе этих показаний показаниях, которые вы предварительно выставили на регуляторе, автоматика принимает решение о включении или отключении питания нагревателей. Пока температура будет меньше требуемой, будет подаваться электричество, и ТЭНы будут греть теплоноситель, а при достижении или превышении верхнего значения температуры, питание будет отключено и блок ТЭНов прекратит работу. При остывании до нижнего порога нагреватели будут запущены.
Терморегулятор позволяет, один раз установить максимальный и минимальный порог температуры и потом работа электрокотла будет осуществляться в автоматическом режиме, а температура будет поддерживаться на нужном уровне.
Есть вариант применения терморегуляторов с несколькими типами датчиков, которые будут не только регулировать нагревание самого блока, но и температуру воздуха в помещении. Для этого термопару надо устанавливать на требуемом расстоянии от котла.
Вариант подключения к трехфазной сети тип ТРЕУГОЛЬНИК
Наглядно на схеме показан еще один вариант подключения ТЭНов к трехфазной сети по типу ТРЕУГОЛЬНИК.
При данном варианте нагреватели соединяются между собой последовательно. Что в итоге должно сформировать 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 разными типами подключения нагревателей, можно рассмотреть зависимость мощности и температуры ТЭНов от типа схемы подключения.
Соотношение температуры и мощности нагрева от варианта схемы подключения
Мощность нагревателя – это величина, на которую многие покупатели ориентируются при выборе ТЭНов. По сути же мощность нагревателя зависит только от показания резистива нагревательной нити. Конечно же, если не использовать трансформаторы и питание от определенной сети будет постоянным. Данное свойство можно легко вычислить, по простой формуле:
Мощность (P) = Напряжение (U) * Сила тока (I)
В
В этом уравнении за величину напряжения берем разницу потенциалов между контактами нагревателя, а силу тока нужно замерять ту, которая будет протекать по нагревательной спирали.
Силу тока можно рассчитать по формуле I=U/R, где R – электрическое сопротивление ТЭНа. Теперь подставим это значение в формулу, и получится, что мощность нагрвателя зависит только от напряжения и сопротивления спирали.
Делаем вывод, что при постоянном напряжении сети питания мощность ТЭНа будет меняться только при изменении сопротивления.
Значение сопротивления резистивного элемента в большинстве ТЭНов имеют прямую зависимость от значения излучаемой температуры. Но в нагревателях с нихромовой или фехралевой нитью накаливания, к примеру, в пределах нескольких сотен градусов, сопротивление зачастую не меняется.
