. 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!

Приветствую вас, мои читатели! Этот пост я решил написать для тех, кто пытается разобраться с подключением электрического котла к проводке. Статья посвящена отопительным аппаратам, использующим ТЭНы в качестве нагревательных элементов. Про я напишу отдельно. Есть несколько вариантов выполнения этой операции и о них я расскажу ниже по очереди. Начинаем, как вы уже могли привыкнуть, от простого к сложному.

ТЭН и однофазная сеть. Что к чему прикрутить?

Этот случай характерен для дач и деревенских домов старой постройки. Для начала нужно вообще понять о чем идет речь и проще всего это сделать, смотря на следующий рисунок:

Итак, у однофазной электрической сети имеется два проводника — ноль и фаза. На самой же картинке изображено два способа включения нагрузки — параллельный и последовательный. Разнятся эти способы тем, как делится исходное напряжение между элементами. В большинстве случаев ТЭНы включают параллельно, чтобы не терять полезной мощности, последовательная схема подходит только для различных специфических случаев. Блок, подготовленный для подключения к одной фазе будет выглядеть так:

Еще стоит обратить внимание на выбор кабеля, но этого момента мы коснемся чуть позже, а теперь давайте переходить к трем фазам.

Два способа подключить ТЭН к трем фазам.

«Трехфазка» раньше была чем-то не очень нужным и понятным для простого обывателя, но в наше время она стала необходимостью для частного дома. Нужна она прежде всего для отопления электричеством. Поскольку электрический котел имеет большую мощность (в большинстве случаев больше 6 кВт), то при использовании одной фазы вам понадобится прокладывать проводку кабелем с большим сечением проводников. А это будет дорого стоить, особенно если жилы кабеля сделаны из меди. В трехфазной сети сечения проводников будут заметно меньше, по этой причине большинство современных электрических котлов подключаются к «трехфазке». Теперь давайте поговорим про основные схемы подключения ТЭНов к такой сети.

Звезда.

Такой способ используется в том случае, если нагревательный элемент рассчитан на 220 В. Кроме этого, «звезда» требует, чтобы с щитка был заведен нулевой провод. Для пояснения рассмотрим следующий рисунок:

В данном случае, вместо двух перемычек будет одна. И подключаться она будет к нулю, а три оставшихся свободных конца будут подключены к соответствующим фазам. Если смотреть на гайку блока сверху, то выглядеть это все будет следующим образом:

Треугольник.

Используется такой способ для подключения нагревательных элементов, рассчитанных на 380 В. Если вдруг вы решите ставить «треугольником» ТЭНы, рассчитанные на 220 В, то они просто сгорят. Не упустите этот важный момент. Главным отличием «треугольника» от «звезды» является отсутствие нулевого проводника. Тут есть только 3 фазы и больше ничего. Чтобы лучше понимать о чем идет речь, смотрим ниже:

На картинке все выглядит просто и понятно, а вот если начать соединять контакты на гайке блока, получится следующее:

Выглядит сложновато, но на самом деле не отличается ничем от верхнего рисунка. Цветными линиями и цифрами здесь обозначены фазы, а буквами нагревательные элементы блока.

Итоги статьи.

Подключение мощных электрических нагревательных приборов, таких как электрический котел, дело ответственное. Ошибки могут привести к тяжелым последствиям. Вплоть до выгорания проводки или пожара . Поэтому, если у вас нет соответствующих навыков, то вам лучше обратиться к электрику имеющему соответствующую группу допуска . Все действия, которые вы собираетесь делать, вы делаете на свой страх и риск. Помните об этом. На этом все, пишите вопросы в комментариях.

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.

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 .

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.

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.

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.