Главная / Подключение ТЭНов

Подключение ТЭНов

Устройство и схемы подключения ТЭН. Часть 2

15 Дек 2017г | Раздел: Электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта . Продолжаем знакомиться с трубчатыми электрическими нагревателями (ТЭН). В первой части мы рассмотрели устройство и включение нагревателей в однофазную электрическую сеть, 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 1соединены вместе и образуют общую точку, называемую нулевой или нейтральной, и такая схема соединения нагрузки называется трехпроводной.

Соединение трех тэн звездой

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.

Включение тэн по трехпроводной схеме

В этой схеме на правые выводы нагревателей подаются соответствующие фазы АВ 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.

Четырехпроводная схема включения тэн

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.

Четырехпроводное включение тэн

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 1нагревателя №2; вывод 2 нагревателя №2 соединяется с выводом 2нагревателя №3; вывод 2 нагревателя №1 соединяется с выводом 1нагревателя №3. В итоге получилось три плеча – «а», «б», «с».

Соединение тэн треугольником

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

Соединение треугольником

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 АВ 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.

Схема регулятора температуры с помощью трех тэн

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 АВ и Споступают 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.

Включение тэн в трехфазную сеть

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.

 

Подключения по схеме «звезда»

 

В качестве примера приведем подключение по схеме «звезда» с тремя электронагревателями. Таким способом можно подключать сухие ТЭНы с четырьмя болтами выводов и блоки ТЭН.

 

Подключения по схеме «звезда»

 

Каждый второй вывод нагревательного элемента подключается к соответствующей фазе. Первые выводы при этом соединены вместе и образовывают общую точку определяющуюся как нулевая или нейтральная. Соединённая нагрузка в данном случае считается трехпроводной.

Трехпроводное подключение предназначено для рабочего напряжения 380 Вольт. Ниже рассмотрим схему подсоединения трубчатого нагревателя к трехфазной сети. Включение и отключение напряжения производится в указанном случае автоматически за счет трехполюсных выключателей. 

 

Подключения по схеме «звезда» трехфазной сети

 

В приведенной схеме можно увидеть, что выводы нагревателей справа подсоеденены к фазам А, В, С. Выводы, которые находятся слева — соединяются в общей нейтральной точке. Рабочее напряжение между выводами справа и нейтральной точкой равно 220 Вольт.

 

Помимо трехпроводного подключения можно подключаться к сети и по четырехпроводной схеме «звезда». В данном случае подключают нагреватели в трехфазную сеть, напряжение которой составляет 220 Вольт. Нулевая точка нагрузки соединяется с нейтральной точкой питающего источника. 

 

Подключения по схеме «звезда» четырехфазной сети

 

Представленная схема показывает соединение правых выводов трубчатых элементов нагрева к соответствующим фазам, левые при этом замыкаются в одной точке, подключенной к нейтральной шине источника питания. Между нулем и выводами нагревателей напряжение 220 Вольт.

Если нужно полностью отключить нагрузку от электрической сети применяются выключатели «3+N» или «3Р+N», которые работают в автоматическом режиме. С помощью таких автоматов можно полностью перевести все силовые контакты на автоматизированный режим работы. Для наглядного практического применения схемы типа «звезда» рассмотрим подключение электронагревателей котла.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ТЭНОВ ЭЛЕКТРОКОТЛА

 

Для электрокотла можно подобрать несколько вариантов подключения, но в данном случае мы рассмотрим подключение сухих ТЭНов к трехфазной сети с напряжением 220 Вольт по типу «звезда». Из-за того, что мощность сухих трубчатых нагревателей высока важно, чтобы питающие провода соединялись с ними надежно. Поэтому рекомендуется в строгом порядке придерживаться схемы подключения проводов к выводам ТЭН по инструкции.

 

Подключение блока ТЭН по схеме «звезда» для котла

 

Подключая фазные провода к выводам электронагревателей следует в первую очередь накрутить гайку м4. После этого нужно наложить шайбу и одеть наконечник-кольцо питающего проводка. Далее опять накладывается шайба, а сверху на нее ложится пружинная шайба-гровер. Все это зажимается гайкой м4.

Провод, который будет подключен к нейтральной фазе, затягивается болтом м8. Он будет располагаться в перемычке между контактами отверстий нагревателя.

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.

В качестве защитного заземлителя можно использовать отдельный проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов или взять его с клеммы заземления управляющего блока.

 

Подключение блока ТЭН по схеме «звезда» для котла

 

После работ приведенных выше можно считать, что подключение ТЭНа электрического котла завершено. Теперь осталось только провести установку кожуха защиты на блоке теплового обменника.

Для контроля температур воды и воздуха применяют специальные термодатчики. На главной панели блока управления электрического котла находятся два промаркированных регулятора — «воздух» и «вода». Каждый из регуляторов имеет свою градуировку с цифровым кодом, в котором обозначена температура, измеряемая в Цельсиях. Благодаря таким регуляторам можно с легкостью выставлять требуемые термические значения теплоносителя. Регулятор работает по принципу настройки, когда температура электрокотла достигнет значений, которые были установлены в опциях, ТЭН прекратит нагрев, а как значения опустятся ниже необходимого уровня, устройства нагрева вновь начнут свою работу.

Таким образом, можно автоматизировать работу электрокотла. Оператору достаточно всего лишь выставить значения нужных показателей, а дальнейшая работа будет проводиться автоматически. Тепло в помещении будет поддерживаться на нужном уровне без участия человека.

Температурные датчики значительно облегчают эксплуатацию электрокотла. Датчик контроля температуры воды располагается непосредственно в теплообменнике в специальном посадочном месте. Как вариант его можно установить самостоятельно, прикрепив к отопительной трубе.

Аналогичным образом работает и датчик определяющий температуру воздуха. Его устанавливают в помещении для замера общей температуры. Электрический котел будет прогревать теплоноситель до той степени, пока воздух в помещении не достигнет нужных температурных значений.

Различные типы и модели электрокотлов могут отличаться своей внутренней компоновкой, наличием дополнительных функций, автоматизации и мн. др. Но, несмотря на разность всевозможной модификации прокладка электрической проводки, подбор типа и сечения кабеля, автоматической защиты, а также подключений к сети не меняются.

 

Подключение по схеме «треугольник»

 

Подключение ТЭН по схеме «треугольник»

При подключении по схеме «треугольник» выводы трубчатого нагревателя соединяют в поочередном порядке. Схема подключения такого типа означает, что: вывод под номером 1 у первого нагревателя будет соединён с выводом №1 второго нагревателя; вывод №2 второго ТЭНа подключится к выводу №2 третьего нагревателя; от первого нагревателя вывод №2 подсоединится к выводу №1 третьего ТЭНа. При соблюдении указанной схемы в итоге должно получиться три плеча — «а», «б», «с». На каждое плечо будет подана своя фаза:

 

  • «а» — А фаза;

  • «б» — В фаза;

  • «с» — С фаза.

 

Мощность нагревателей и их температурная подача зависимо от схемы подключения ТЭНа

Выбирая нагреватель, покупатель в первую очередь обращают внимание на его мощность. Техническая практика же показывает, что при постоянном подключении к определенной сети, когда не используются трансформаторы, показатели мощности зависят только от электросопротивления резистивного элемента, который находится в самом нагревательном устройстве. Зависимость определена формулой:

P = U * I

где P - мощность,

U - напряжение между концами греющего элемента,

I – ток, протекающий по резистивному элементу.

По той причине, что ток, проходящий по спирали зависим только от напряжения, приложенного к концам и собственного электросопротивления (R) конкретного участка спирали, формулу можно упростить:

P = U2 / R

Из этого можно сделать вывод, что в условиях постоянного напряжения мощность будет повышаться только тогда, когда сопротивление будет падать. 

Электросопротивление у большей части нагревательных устройств напрямую зависит от температурной выработки самого элемента нагрева. Но, сопротивление в пределах нескольких сотен градусов будет меняться незначительно. Стоит понимать, что с карбидокремниевыми нагревателями ситуация будет абсолютно другой. Так как у них функцию элемента нагрева выполняет неметаллический стержень, сопротивление здесь будет изменяться не в линейном порядке. Сопротивление таких устройств может находиться в диапазоне 0,5…5 Ом, что не позволит напрямую подключить устройство нагрева в сеть напряжением 220 Вольт и уж тем более 380 Вольт. По техническим меркам карбидокремниевые нагреватели можно подсоединять к стандартной сети, если соблюдать их сборку в последовательной цепочке. Но. Стоит отметить, что такая методика малоэффективна, если необходимо проводить точный контроль мощности и регулировку определенной температуры печи. Самым лучшим способом считается подключение электронагревателей к сети с помощью лабораторных регулируемых автотрансформаторов или стандартных устройств статистических электромагнитных устройств. 

 

Подключение блока ТЭН по схеме звезда и треугольник

 

 

Существуют нагреватели, которые изготавливаются сразу для трехфазной сети, например блок- ТЭНы или W-образные карбидокремниевые нагреватели. Способ их подключения зависит от рассчитанного напряжения по схеме «звезда» или «треугольник». При подключении по схеме «треугольник» подразумевается соединение трех нагревательных единиц, у которых сопротивления равны и на каждый будет подано напряжение 380 Вольт. Схема «звезда» с наличием нулевого провода подробно расписана выше и предназначается для подачи на каждый потребитель напряжения 220 Вольт. Нулевой провод необходим для подключения потребителей с разными электросопротивлениями