Все электронагреватели можно подключать и к однофазной и к трехфазной сети. Для подключения нагревательных элементов к трехфазной сети можно использовать одну из двух схем: «Звезда» или «Треугольник».
1. Устройство ТЭН.
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.
Схема подключения
Поскольку устройство имеет прямой контакт с водой, должна пристутствовать защита от поражения эл. током – УЗО (либо диффавтомат) и короткого замыкания посредством автоматического выключателя (АВ). Ввиду отсутствия встроенной защиты УЗО от перегрузки по току и естественной инерционности АВ, оно должно иметь номинал по току хотя бы на ступень выше (25 А в связке с автоматом 16 ампер).
Терморегулятор предназначен для поддержания заданной температуры путём управления нагревательными (охладительными) элементами.
Данные устройства бывают нескольких видов, начиная простыми механическими и заканчивая электронными многофункциональными и даже интеллектуальными устройствами.
Принцип работы состоит в том, что в устройстве есть выносной термодатчик, который сообщает устройству температуру окружающей среды. Для поддержания и регулировки заданного предела как раз и используется терморегулятор. Применяются для поддержания в различных устройствах, таких как: холодильник, тёплый пол, водяное отопление или нагреватели, инкубатор, теплицы и т.п.
Накопительные водонагреватели (бойлеры)
Без физико-математических формул бытовой расчёт описывается следующим образом: за 1 час 1 кВт нагревает 860 литров на 1 К. Для более точного определения времени нагревания, мощностных характеристик, объёма используется универсальная формула, из которой потом выводятся остальные результаты:
Эта формула состоит из нескольких и отражает целый ряд параметров, учитывая при этом фактор теплопотерь. (При малых мощностных характеристиках и большом объёме этот фактор становится более существенным, однако в бытовых нагревателях этим учётным значением чаще пренебрегают):
N full – мощностные характеристики нагревательного элемента,
Q c – теплопотери водонагревательной ёмкости.
- c= Q/m*(tк-tн)
- С – удельная теплоёмкость,
- Q – количество теплоты,
- m – масса в килограммах (либо объём в литрах),
- tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры.
- N=Q/t
- N – мощностные характеристики нагрева.
- t — время нагревания в секундах.
- N = N full — (1000/24)*Q c
Упрощенные формулы с постоянным коэффициентом:
- Расчёт мощности ТЭНа для нагрева воды нужной температуры:
W= 0,00117*V*(tк-tн)/T - Определение времени, необходимого для нагревания воды в водонагревателе:
T= 0,00117*V*(tк-tн)/W
Составляющие формул:
- W (в кВТ) – мощностная характеристика ТЭНов (нагревательного элемента),
- Т (в часах) – время нагрева воды,
- V (в литрах) – объем бака,
- tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры (конечная – обычно 60°C).
Часто объём приравнивают к массе (m). Тогда определение мощности ТЭНа будет производиться по формуле: W= 0,00117*m*(tк-tн)/T. Формулы считаются упрощёнными, ещё и потому что в них не учитывается:
- фактическая мощность электросети,
- температура окружающей среды,
- конструктивные особенности и потенциальные теплопотери бака,
- рекомендации некоторых производителей, относительно tн (порядка 5-8 °С летом и 15-18 °С – зимой).
При покупке устройства надо принимать во вниание, что относительно низкие мощностные характеристики накопительных водонагревателей по сравнению с проточными ещё не гарантируют финансовую экономию. Накопительные меньше «забирают», но из-за того, что работают дольше, больше и расходуют. Для финансовой экономии более надёжной стратегией будет общее снижение водопотребления за счёт установки различного вида экономителей (http://water-save.com/
) и строгий учёт водорасхода.
Работа прибора, ремонт неполадок, советы по эффективной эксплуатации
Терморегулятор для водонагревателя – один из составляющих системы защиты бойлера (вторая – это предохранительный клапан). Он нужен для удобной эксплуатации – благодаря нему вы всегда сможете узнать, какой запас на данный момент в ёмкости.
Термостат также контролирует процесс подогрева и предупреждает перегрев. Если он вышел из строя, требуется его смена. Можно сказать, что это элемент, который прекращает действие нагревающей детали (ТЭНа) тогда, когда температура подошла к установленным ограничениям. В случае поломки, температура начнёт подниматься и в нём образуется огромное давление. Через некоторое время это может привести к взрыву.
Поэтому правильная эксплуатация в целом, а также отдельных частей, сэкономит ваши средства и обезопасит использование. Именно с этой целью данная статья раскроет принцип действия, виды, технические неполадки, способы диагностики и советы по эффективной эксплуатации.
ПОДКЛЮЧЕНИЕ ТЭНОВ ЭЛЕКТРОКОТЛА
При подключении электрического котла могут использоваться разные схемы. На основе недавленого опыта представляем вашему вниманию подключение сухих трубчатых нагревателей по типу «звезда» с рабочим напряжением 230 Вольт к трехфазной сети. Сухие ТЭНы обладают высокой мощностью, поэтому провода питания должны с ними соединяться надежно. Здесь важно соблюдать схему подсоединения проводов к контактным выводам нагревателей строго по инструкции.
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.
После того как нагреватель электрокотла подключили, следует установить защитный кожух на блок теплообменника. С целью контроля температуры нагреваемой жидкости следует использовать термодатчик. Также можно установить датчик температуры воздуха. На панели блока управления для таких датчиков есть регуляторы с соответствующими маркировками. У каждого регулятора есть градуировка с кодовым обозначением температуры. Таким образом, вы сможете легко выставлять температуру для теплоносителя. Когда температура теплоносителя достигнет установленного уровня, датчик подаст сигнал и нагреватель автоматически отключится. Если же уровень температуры упадет ниже требуемых значений, по принципу того же отклика нагревательное устройство включится в работу и нагрев возобновится.
За счет наличия таких коммуникаций работа электрокотла практически полностью автоматизируется. Вам нужно будет только выставить все необходимые режимы настройки.
Температурный датчик для воды размещают внутри теплообменника в специально отведенном месте посадки. Также его можно монтировать самому, прицепив к отопительной трубе.
По этому же принципу действует и датчик температуры воздуха. Его просто устанавливают в помещении, где он измеряет общие термические значения воздуха.
Электрический котел будет прогревать теплоноситель до тех пор, пока воздух в помещении не достигнет нужных температурных значений.
Разные модификации котлов отличаются внутренней начинкой, дополнительными функциями, уровнем автоматики.… Не меняются лишь проводка, сечение кабеля, защита и вид сетевого подключения.
Расчет необходимой мощности для обогрева шкафов автоматики
Вычисление мощности нагрева производится по следующей формуле:
Р = А * k * ( Твнутр – Твнеш ) — Qv
Здесь Р – необходимая мощность нагрева
А – площадь эффективной поверхности теплообмена
Твнутр – Твнеш – разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа
k – коэффициент теплоотдачи корпуса шкафа управления
Qv – суммарное тепловыделение электроприборов в шкафу
Полученная мощность используется для подбора моделей обогревателей шкафа автоматики ОША. Калькулятор, предоставленный на данной странице, поможет вам легко и быстро произвести все необходимые вычисления для определения мощности обогрева шкафа автоматики. Для более точного вычисления вы также можете обратиться к нашим специалистам по телефону или при помощи форм обратной связи. Обращайтесь к нам и получите полную консультацию по обогреву шкафов управления абсолютно бесплатно!
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 проведено заземление, то для защиты от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции нагревателя есть смысл установить УЗО 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».
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 и левым 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 правым 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 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 подается на клемму термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1, нижний силовой вывод контактора и постоянно присутствует на этих выводах. Правый вывод контакта К1 соединен с выводом А1 катушки 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, по которому фаза поступает 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.
Если возникли вопросы по контакторам, то Вы можете познакомиться с их устройством и работой, а также рассмотреть схемы подключения контакторов.
Вы также можете посмотреть ролик о нагревателях, где рассказывается и показывается работа каждой схемы.
На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим схемы подключения ТЭН к трехфазной сети.
Удачи!
Также по теме:
Подключение бойлера
АВ
УЗО (ВДТ)
Программируемый таймер ТЭ-15
Предназначение ТЭНов
Для чего вообще нужны ТЭНы с терморегуляторами? На их основе проектируются автономные системы отопления, создаются бойлеры и проточные водонагреватели. Например, ТЭНы монтируются прямо в батареи, в результате чего на свет появляются секции, способные работать самостоятельно, без отопительного котла. Отдельные модели ориентированы на создание систем антизамерзания – они поддерживают невысокую положительную температуру, препятствуя замерзанию и последующему разрыву труб и батарей.
На основе ТЭНов создаются накопительные и проточные водонагреватели. Приобретение бойлера доступно далеко не для каждого человека, поэтому многие собирают их самостоятельно, используя отдельные комплектующие. Врезав ТЭН с терморегулятором в подходящую емкость, мы получим отличный водонагреватель накопительного типа – потребителю останется оснастить его хорошей теплоизоляцией и подключить к водопроводу.
ТЭНы для нагрева воды с терморегулятором необходимы не только для создания водонагревательного оборудования, но и для его ремонта – если нагреватель вышел из строя, покупаем новый и меняем. Но перед этим нужно разобраться в вопросах выбора.
Как правильно подключать нагреватели: параллельно или последовательно?
Итак, следует ли подключать нагреватели параллельно или последовательно? Этот вопрос возникает, когда к источнику питания необходимо подключить более одного нагревателя. Любое количество нагревателей может быть подключено параллельно, но обычно только два нагревателя подключаются последовательно. Надежное последовательное подключение более двух нагревателей является сложной задачей. Если нагреватели соединены последовательно, отказ одного нагревателя останавливает работу всех ТЭНов в цепочке. При параллельном подключении нагревателей отказ одного ТЭНа обычно не влияет на другие нагреватели.
Чаще всего при подключении используется два ТЭНа. В этом случае, если нагреватели соединены последовательно, напряжение каждого ТЭНа должно быть равно половине общего доступного напряжения. Например, два нагревателя на 240 вольт, подключенные последовательно к источнику питания на 480 вольт. Также мощность каждого нагревателя должна быть одинаковой. (Если мощность и напряжение каждого нагревателя не равны, нагреватели не будут делить общее напряжение поровну.) Если два нагревателя подключены параллельно, напряжение каждого нагревателя должно быть таким же, как напряжение питания.
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.
Электрическое сопротивление большинства нагревательных приборов напрямую зависит от температуры подаваемой самим нагревателей. Но сопротивление в пределах нескольких сотен градусов будет немного отличаться. Следует понимать, что с карбидокремниевыми нагревателями ситуация будет совершенно иной. Поскольку они выполняют функцию нагревательного элемента, выполняемого неметаллическим стержнем, сопротивление здесь не будет изменяться линейно. Сопротивление таких устройств может находиться в диапазоне 0,5 … 5 Ом, что не позволит напрямую подключить нагревательное устройство к сети напряжением 220 вольт и тем более 380 вольт. По техническим стандартам карбидокремниевые нагреватели могут быть подключены к стандартной сети при условии, что они собраны в последовательную цепь. Но. Стоит отметить, что такая методика неэффективна, если необходимо осуществлять точное регулирование мощности и регулировать определенную температуру печи. Наилучшим способом является подключение к сети электрических нагревателей с использованием автотрансформаторов с лабораторным управлением или стандартных статистических электромагнитных устройств.
Самые распространённые поломки
Каким образом обнаружить и устранить:
- Вода слишком горячая (это может возникнуть из-за выхода из строя конструкции, которая выполняет регулирующую функцию)
- Авария в медной капиллярной трубке. Сама по себе эта деталь очень чувствительна к разного рода механическим повреждениям. К сожалению, её невозможно отремонтировать, а только установить новую.
- Сцепление ТЭНа и электрических разъёмов недостаточное.
- Термостат очень часто включается и выключается (причина в чрезмерном образовании накипи, которое превышает допустимую норму).
- Вода недостаточно нагрета, хотя мощность ТЭНа очень высокая (это возникает при неправильной регулировке)
- Неисправность электрических составляющих (чаще всего это из-за перепадов напряжения в электросети; нужно установить средство, которое обеспечит бесперебойное электропитание или же стабилизатор напряжения)
Как подключить терморегулятор к инфракрасному обогревателю
Электропроводка может быть открытого или скрытого типа.
Допускается ли использование одного терморегулятора в нескольких помещениях?
При установке терморегулятора необходимо учитывать, что поддерживаться заданная температура будет лишь в том месте, где находится датчик. Уложенные в нескольких помещениях кабели необходимо подключать по параллельной схеме, как и при подключении к терморегулятору одного нагревательного кабеля.
Не стоит применять один терморегулятор в случае, когда условия эксплуатации помещений отличаются (ванная комната и кухня), а также когда комнаты имеют разные показатели теплопотерь (комната и балкон).
Терморегулятором будет отслеживаться температура лишь в том помещении, где установлен температурный датчик. В других помещениях пол может быть слишком горячим или слишком холодным.
Все газовые котлы оснащены внутренним датчиком. Он в свою очередь поддерживает определенную температуру в подающем трубопроводе. Но выбирать нужный температурный режим приходится самостоятельно. Для этого нужно регулировать мощность оборудования. Чтобы каждый раз при изменение погодных условий не посещать топочную, можно установить комнатный термостат в доме. Рассмотрим подробно, какие есть виды комнатных термостатов, а также как их правильно подключить.
- Для чего нужен комнатный термостат
- Виды термостатов
- Электромеханические термостаты
- Электронные термостаты
- Механические термостаты
- Устройство и подключение
- Настройка комнатного термостата
Диагностика поломки и выбор нового прибора
Обнаружить повреждение своевременно, чтобы избежать лишних трат и сохранить своё здоровье довольно просто. То, что можно обнаружить даже невооруженным глазом, – вода перестала нагреваться. Для проверки дееспособности и исправности снимите его с самого теплообменника, после чего поставьте на измерение сопротивления (Ом). Для этого используется специальный тестер. Если тестер не покажет никакой реакции (на экране прибора при проверке не произошло изменений), то можно заключить, что прибор неисправен и его нужно заменить на новый. Термостаты ремонту не подлежат.
Хотелось бы обратить внимание, что какие-либо самостоятельные действия с целью проверки или ремонта без соответствующих знаний, навыков и соблюдения правил безопасности могут стать причиной травм. Лучше обратиться за помощью к специалисту.
Лучше всего выбирать новый, такой же фирмы. Таким образом, все их параметры будут совпадать и слаженно функционировать. Форма и принцип должны быть аналогичны предыдущему. Она определяется температурами, которые нужно регулировать, качеством материалов, из которых изготовлено устройство, маркой, производителем и т.д.
На первый взгляд может сложиться впечатление, что ключевую роль играет ТЭН. Кто-то думает, что самым важным является объём устройства. Но специалисты говорят, что про качество и правила обслуживания не стоит забывать. Устанавливайте адекватные градусы нагрева, мощность ТЭНа, проводите регулярную проверку, а также будьте внимательны к основным «симптомам». Таким образом, вы защитите полноценное функционирование, сделаете его более безопасным для вас и вашей семьи. Более того, срок службы бытовой техники будет продлён, а финансы сэкономлены.