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.
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.
В приведенной схеме можно увидеть, что выводы нагревателей справа подсоединены 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.
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.
Рассмотрим подключение трехфазного ТЭНа через магнитный пускатель и тепловое реле.
Рис. 1 ТЭН подключается через один трехфазный с нормально замкнутыми контактами МП(Рис. 1). Управляет пускателем термореле ТР, управляющие контакты которого разомкнуты при температуре на датчике ниже заданной. При подаче трехфазного напряжения контакты пускатели замкнуты и происходит нагрев ТЭНа, нагреватели которого включены по схеме «звезда».
Рис. 2 При достижении заданной температуры, тепловое реле отключает питание нагревателей. Таким образом, реализуется простейший регулятор температуры. Для такого регулятора можно применять термореле РТ2К (Рис. 2), а для пускателя – контактор третьей величины с тремя группами на размыкание.
РТ2К представляет собой двухпозиционное (работающие на включение/отключение) термореле с датчиком из медного провода с диапазоном установления температуры от -40 до +50°С. Конечно, использование одного теплового реле не позволяет достаточно точно поддерживать требуемую температуру. Включение каждый раз всех трех секций ТЭНа приводит к лишним энергопотерям.
Рис. 3 Если реализовать управление каждой секцией нагревателя через отдельный пускатель, связанный со своим термореле (Рис. 3), то можно осуществить более точное поддержание температуры. Итак, имеем три пускателя, которыми управляют три термореле ТР1, ТР2, ТР3. Температуры срабатывания выбраны, допустим как t1
Рис. 4 Реле-датчики температуры обеспечивают коммутацию исполнительной цепи до 6А, при напряжении 250В. Для управления магнитным пускателем таких величин более чем достаточно (Например, ток срабатывания контакторов ПМЕ составляет от 0,1 до 0,9 А при напряжении 127 В). При прохождении переменного тока через катушку якоря возможно низкое гудение промышленной частоты 50 Гц. Существуют термореле, управляющие токовым выходом с величиной тока от 0 до 20 мА. Также часто тепловые реле питаются от постоянного тока низкого напряжения (24 В). Для согласования такого выходного тока с низковольтными (от 24 до 36 В) катушками якоря пускателя может применяться схема согласования уровней на транзисторе (Рис. 5)
Рис. 5 Данная схема работает в ключевом режиме. При подаче тока через контакты термореле ТР через резистор R1, на базу VT1 происходит усиление тока и включение пускателя МП. Резистор R1 ограничивает токовый выход теплового реле для предотвращения перегрузки. Транзистор VT1 выбирают исходя из максимального тока коллектора, превышающего ток срабатывания контактора и напряжения на коллекторе.
Произведем расчет резистора R1 на примере.
Допустим для управления якорем пускателя достаточно постоянного тока в 200мА. Коэффициент усиления транзистора по току составляет 20, значит, управляющий ток базы IБ должен поддерживаться в пределах до 200/20 = 10 мА. Тепловое реле выдает максимум 24В при силе тока в 20мА, что вполне достаточно катушке якоря. Для открытия транзистора в ключевом режиме относительно эмиттера должно поддерживаться напряжение на базе в 0,6 В. Примем, что сопротивление перехода эмиттер-база открытого транзистора пренебрежительно мало.
Значит, напряжение на R1 составит 24 – 0,6В = 23,4 В. Исходя из полученного ранее тока базы получаем сопротивление: R1 = UR1/IБ=23,4/0,01 =2,340 Ком. Роль резистора R2 — не допускать включение транзистора от помех при отсутствии управляющего тока. Обычно его выбирают в 5-10 раз больше чем R1, т.е. для нашего примера будет составлять примерно 24 КОм. Для промышленного использования выпускаются реле-регуляторы, реализующие температуры объекта.
Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.
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.
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 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.
Подключение 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:
Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ТРЕУГОЛЬНИК
Рассмотрим на схеме второй вариант подключения нагревательных элементов к трехфазной сети под названием ТРЕУГОЛЬНИК.
При данном варианте нагреватели соединяются между собой последовательно. У нас в итоге должно сформироваться 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 двумя типами подключения ТЭНов, можно рассмотреть зависимость мощности и температуры нагревателей от типа схемы подключения.
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:
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:
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.
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.
Получить консультацию по подбору мощности, рабочих температур и способу подключения нагревателей вы можете бесплатно, обратившись к . Наши технологи помогут в точности рассчитать все параметры и характеристики электронагревателей для вашего оборудования и за короткое время выполнят заказ. Доставка промышленных нагревателей «ТЭН24» осуществляется по всей Украине.
Источник
Зависимость температуры и мощности нагрева от варианта схемы подключения
Мощность нагревателя – это очень важный параметр, на который многие покупатели ориентируются при покупке ТЭНа. По сути же мощность ТЭНа зависит только от показателя сопротивления греющей спирали. Конечно же, если не использовать трансформаторы и питание от определенной сети будет постоянным. Данное свойство зависимости можно легко вычислить, воспользовавшись простой формулой из школьного курса физики:
Мощность (P) = Напряжение (U) * Сила тока (I)
В данном случае за величину напряжения берем разницу потенциалов между выводами электрического ТЭНа, а силу тока нужно измерять ту, которая будет протекать по греющей спирали.
Силу тока можно вычислить по формуле I=U/R, где R – электрическое сопротивление нагревательной спирали. Теперь подставим данное значение в формулу мощности, и получится, что мощность ТЭНа зависит только от напряжения и сопротивления.
Таким образом, делаем вывод, что при постоянном напряжении сети питания мощность электронагревателя будет меняться только при изменении сопротивления.
Значение сопротивления резистивного элемента в основной массе нагревателей имеет прямую зависимость от значения выделения температуры. Но в нагревателях с нихромовой или фехралевой спиралью, к примеру, в пределах сотни-другой градусов сопротивление практически не изменяется.
В ситуации с высокотемпературными нагревателями из карбида кремния или дисилицид молибдена картина будет совсем другой. В выскотемпературных нагревателях с увеличением температуры сопротивление падает очень значительно в пределах от 5 до 0,5 Ом, что делает их очень выгодными с точки зрения потребления электроэнергии в печах.
Смешанный способ
Комбинированный тип подключения применим для электромоторов мощностью от 5 кВт. Схема звезда — треугольник используется при необходимости снизить пусковые токи агрегата. Принцип действия начинается со звезды, а после набора двигателем нужных оборотов, происходит автоматическое переключение на треугольник.
Схема пуска трёхфазного электродвигателя с помощью реле
Данная схема не подходит устройствам с перегрузками, так как возникает слабый крутящийся момент, что может привести к поломке.
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.
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.
Теория
Что такое ТЭН в электрическом котле? 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:
Электромонтаж в трехфазной сети
Схема подключения электрического котла к трехфазной сети более сложная, но все же под силу даже новичку.
Три фазы нужно подсоединить следующим образом:
Обратите внимание на следующие нюансы:
К Вашему вниманию наглядный проект электрического отопления на двухэтажной даче с использованием котла:
Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.
Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.
Подключения по схеме «звезда».
Для примера представим схему «звезда», которая составлена из трех электронагревателей.
На второй вывод (2) каждого из нагревателей подана соответствующая фаза. Первые выводы (1) ТЭНов соединяются вместе с одновременным образованием общей точки, которую называют нулевая или нейтральная. Данный вид соединения нагрузки относится к трехпроводному.
Подключение по трехпроводному типу целесообразно использовать при рабочем напряжении 380 Вольт. Ниже предлагаем рассмотреть монтажную схему трехпроводного подключения ТЭНов в трехфазную электросеть. В данном случае подача и отключение напряжения происходит благодаря трехполюсным автоматическим выключателям.
В представленной схеме видно, что выводы расположенные с правой стороны электронагревателей подключаются к фазам А, В и С, а выводы расположенные слева соединены в нулевой точке. Между выводами, которые находятся справа и нулевой точкой рабочее напряжение равняется 220 Вольт.
Кроме описанной схемы можно использовать и четырехпроводную. При подключении по типу четырехпроводной схемы предполагается включение в сеть трехфазного типа нагрузки с напряжение в 220 Вольт. В указанном случае включение нулевой точки нагрузки соединяют с нулевой точкой источника питания.
В схеме представленной выше правые выводы трубчатых электронагревателей соединены с соответствующими фазами, а левые замкнуты в одной точке, которую подключают к нулевой шине источника питания. Между точкой нуля и выводами электронагревателей напряжение будет равняться 220 Вольт.
При необходимости полного отключения нагрузки от электросети используются автоматические выключатели «3+N» или «3Р+N». Такие автоматы включают и отключают все имеющиеся силовые контакты.
Законы, действующие при подключении нагревателей по типу «звезда»:
Подключение с использованием выключателя
Для надежности работы ТЭНов в электросети дома или квартиры в домовом щитке лучше установить автомат – он может быть подключен непосредственно рядом с прибором. Наиболее оптимальным является вариант с установкой двухполюсного выключателя: при отклонении от рабочих параметров он сразу выключает фазу и ноль, в результате ТЭН полностью отсоединяется от электросети.
Если в доме предусмотрено заземление, то необходимо предотвратить поражение электротоком при повреждении изоляции. Для этого рекомендуется подключить ТЭН через УЗО или дифавтомат. Такая защита будет работать по следующей схеме: если изоляция нарушится, то на корпус подается фаза, которая по принципу наименьшего сопротивления пойдет по заземляющему проводнику. Дифавтомат среагирует и отключит подачу тока на устройство. Также при наличии короткого замыкания автомат отключится, чтобы не допустить возгорания.
