- 1. Пристрій ТЕН.
- 2. Схеми включення ТЕН в однофазну мережу.
- 2.1. Включення в розетку.
- 2.2. Включення через автоматичний вимикач.
- 2.3. Робота ТЕН в схемах регулювання температури.
Наша сеть партнеров Banwar
Привіт, шановні читачі сайту sesaga.ru . Трубчасті електричні нагрівачі (ТЕН) призначені для перетворення електричної енергії в теплову. Вони застосовуються в якості основи в нагрівальних пристроях (приладах) промислового та побутового призначення, які здійснюють нагрів різних середовищ шляхом конвекції, теплопровідності або випромінювання. Трубчасті нагрівачі можна розміщувати безпосередньо в нагрівається середовищі, тому сфера їх застосування досить різноманітна: від прасок і чайників до печей і реакторів.
1. Пристрій ТЕН.
ТЕН представляє собою електричний нагрівальний елемент, виконаний з тонкостінної металевої трубки (оболонки), матеріалом для якої служить мідь, латунь, нержавіюча і вуглецева сталь. Всередині трубки розташована спіраль з ніхромового дроту, що володіє великим питомим електричним опором. Кінці спіралі з'єднані з металевими висновками, якими нагрівач підключається до живлячої напруги.
Від стінок трубки спіраль ізольована спресованим електроізоляційним наповнювачем, який служить для відводу теплової енергії від спіралі і надійно фіксує її в центрі трубки по всій довжині. В якості наповнювача використовується плавлена окис магнію, корунд або кварцовий пісок. Для захисту наповнювача від проникнення вологи з навколишнього середовища торці Тена герметизують термовлагостойкім лаком.
Висновки нагрівача ізольовані від стінок трубки і жорстко зафіксовані керамічними ізоляторами. Живлять дроти підключаються до різьбових кінців висновків за допомогою гайок і шайб.
Працює ТЕН наступним чином: при проходженні електричного струму по спіралі вона, нагріваючись, нагріває наповнювач і стінки трубки, через які тепло випромінюється в навколишнє середовище.
При нагріванні газоподібних середовищ для збільшення тепловіддачі від тенів застосовують їх ребра, виконане з матеріалу з хорошою теплопровідністю. Як правило, для оребрения використовують сталеву гофровану стрічку, навиту по спіралі на зовнішню оболонку Тена.
Застосування такого конструктивного рішення сприяє зменшенню габаритних розмірів і струмового навантаження нагрівача.
2. Схеми включення ТЕН в однофазну мережу.
Трубчасті електронагрівачі розраховані на конкретне значення потужності і напруги, тому для забезпечення номінального режиму роботи їх підключають до мережі живлення з відповідною напругою. Згідно ГОСТ 13268-88 нагрівачі виготовляються на номінальну напругу: 12, 24, 36, 42, 48, 60, 127, 220, 380 В, проте найбільше застосування знайшли Тени розраховані на напругу 127, 220 і 380 В.
Розглянемо можливі варіанти включення ТЕН в однофазну мережу.
2.1. Включення в розетку.
Тени потужністю не більше 1 кВт (1000 Вт) можна сміливо включати в розетку через звичайну вилку, так як такою потужністю володіє основна маса електричних чайників і кип'ятильників, якими ми розігріваємо воду.
Через звичайну вилку можна включити паралельно два ТЕН, але в обох нагрівачів потужність повинна бути не більше 1 кВт (1000 Вт), так як при паралельному з'єднанні їх загальна потужність збільшується до 2 кВт (2000 Вт). Таким чином, можна включити кілька нагрівачів, але їх загальна потужність повинна становити не більше 2 кВт, а для включення в розетку необхідно використовувати більш потужну вилку.
Буває ситуація, коли вдома завалялися кілька нагрівачів, розрахованих на робочу напругу 127 В, викинути їх рука не піднімається, а в домашню мережа не включиш. В цьому випадку нагрівачі включаються послідовно, що дає можливість подавати на них підвищена напруга. При послідовному з'єднанні двох нагрівачів з напругою 127 В їх потужність залишається незмінною, а загальний опір збільшується в два рази. Наприклад, при включенні двох нагрівачів потужністю по 500 Вт їх загальна потужність становитиме 1000 Вт.
Однак в цій схемі є один недолік: якщо вийде з ладу будь-якої з ТЕН, то працювати не будуть обидва, так як розірветься електричний ланцюг і припиниться подача харчування.
Також треба пам'ятати, що при послідовному з'єднанні двох нагрівачів з робочою напругою 220 В їх загальна потужність зменшується в два рази, так як через збільшення загального опору кожен нагрівач буде отримувати близько 110 В замість належних 220 В.
2.2. Включення через автоматичний вимикач.
Буде на багато зручніше, якщо на ТЕНи подавати напругу за допомогою автоматичного вимикача. Для цього необхідно в домовому щитку передбачити автомат, або ж автомат встановлено безпосередньо поряд з нагрівальним пристроєм. Подача і відключення напруги буде здійснюватися включенням / виключенням автоматичного вимикача.
Наступний варіант включення нагрівачів здійснюється двополюсним вимикачем, що є найкращим, тому що в цьому випадку фаза і нуль розриваються одночасно і ТЕН повністю відключається від загальної схеми. Напруга подається на верхні клеми вимикача, а до нижніх підключається нагрівач.
Якщо електричний нагрівач використовується для нагріву води і в будинку проведено заземлення , То для захисту від ураження електричним струмом в разі пробою ізоляції нагрівача є сенс встановити УЗО або діфавтомат.
В цьому випадку заземлювальний провідник з'єднують з корпусом Тена або підключають на спеціальний гвинт, закріплений на корпусі ємності. Поруч з таким гвинтом зображують знак заземлення. Розглянемо схему з дифавтомати:
Захист з дифавтомати працює наступним чином: при пробої ізоляції нагрівача на його корпусі з'являється фаза, яка використовуючи найменший опір «піде» по заземляющему провіднику РЕ і створить струм витоку. Якщо цей струм перевищить уставку, то діфавтомат спрацює і відключить подачу напруги. Якщо в ланцюзі відбудеться коротке замикання, то і в цьому випадку спрацює діфавтомат і знеструмить ТЕН.
У разі використання ПЗВ між ним і нагрівачем необхідно встановити додатковий однополюсний автомат, який в разі короткого замикання відключить подачу напруги на нагрівач і захистить УЗО від струму короткого замикання. У разі пробою ізоляції УЗО відключить подачу напруги.
2.3. Робота ТЕН в схемах регулювання температури.
У схемах автоматичного регулювання температури напругу живлення на електричні нагрівачі подається через контакти пускачі, контактори або термореле. У сукупності зв'язка «нагрівач - термореле» або «нагрівач - термореле - контактор» є найпростіший регулятор температури, який може використовуватися для підтримки температурного режиму в приміщеннях або рідких середовищах. Контактор застосовують в схемі для розмноження контактів і для комутації потужної навантаження, на яку не розраховані контакти термореле.
Термореле може працювати в режимах «Нагрівання» або «Охолодження», які вибираються перемикачем, розташованому на лицьовій стороні реле. Роботу ТЕН розглянемо в режимі «Нагрівання», так як саме цей режим використовується найбільш часто.
Розглянемо схему «нагрівач - термореле».
Напругу живлення 220 В подається на вхідні клеми двополюсного автоматичного вимикача. З виходу автомата напруга надходить на клеми живлення термореле А1 і А2. Нуль з'єднується з клемою термореле А2 і лівим висновком нагрівача.
Фаза з'єднується з клемою термореле А1 і перемичкою перекидається на лівий висновок контакту К1 і постійно присутній на ньому. Правий висновок контакту К1 з'єднаний з правим висновком нагрівача. Датчик температури підключається до клем Т1 і Т2.
У початковому стані, коли температура навколишнього середовища вище заданого значення, контакт реле К1 розімкнений і напруга на ТЕН не надходить. Як тільки температура опуститься нижче заданого значення, від датчика прийде сигнал і реле дасть команду на замикання контакту К1. У цей момент фаза через замкнутий контакт К1 надійде на правий висновок нагрівача і нагрівач почне нагріватися. При досягненні заданої температури від датчика знову прийде сигнал і реле розімкне контакт К1 і знеструмить нагрівач.
Розглянемо схему «нагрівач - термореле - контактор».
Напругу живлення 220 В подається на вхідні клеми двополюсного автоматичного вимикача. З виходу автомата напруга надходить на клеми живлення термореле А1 і А2. Нуль з'єднується з клемою термореле А2, висновком А2 котушки контактора і нижнім виводом нагрівача.
Фаза з'єднується з клемою термореле А1 і перемичкою перекидається на лівий висновок контакту К1 і постійно присутній на ньому. Правий висновок контакту К1 з'єднаний з висновком А1 котушки контактора і нижнім силовим контактом контактора. Верхній силовий висновок контактора з'єднаний з верхнім виводом нагрівача. Датчик температури підключається до клем Т1 і Т2.
У початковому стані, коли температура навколишнього середовища вище заданого значення, контакт реле К1 розімкнений і на ТЕН напруга не надходить. При опусканні температури нижче заданого значення від датчика приходить сигнал і реле замикає контакт К1. Фаза через замкнутий контакт К1 надходить на нижній висновок силового контакту і на висновок А1 котушки контактора.
При появі фази на виведення А1 котушки спрацьовує контактор, його силові контакти замикаються і фаза потрапляє на верхній висновок нагрівача і він починає нагріватися. При досягненні заданої температури від датчика знову прийде сигнал, реле розімкне контакт К1 і знеструмить контактор, який в свою чергу знеструмить нагрівач.
Якщо виникли питання по контакторів, то Ви можете познайомитися з їх пристроєм і роботою , А також розглянути схеми підключення контакторів .
Ви також можете подивитися ролик про нагревателях, де розповідається і показується робота кожної схеми.
На цьому поки закінчимо, а в другій частині розглянемо схеми підключення ТЕН до трифазної мережі .
Успіхів!