Схемы подключения ТЭНов

ТЭНы или трубчатые нагреватели являются неотъемлемой частью стиральных и посудомоечных машин, бойлеров, электрических систем обогрева и охлаждения. Их основной элемент — проволока из нихрома или вольфрама, обладающая максимальным сопротивлением из всех известных материалов. Ее заключают в колбу из нержавеющей стали, меди, латуни, углеродистых сплавов или керамики (для сухих ТЭНов). Свободное пространство между спиралью и трубкой заполняют кварцевым песком или иным материалом с аналогичными характеристиками.

Концы спирали выводят за пределы колбы, надежно изолируют от контактов с ней и через металлические выводы подключают к электрическому кабелю. Как только на концы спирали подается ток, она раскаляется. Тепло передается сначала на наполнитель, потом — на стенки колбы. От нее уже нагревается пространство, окружающее ТЭН. Для увеличения теплоотдачи выбирают трубки с оребрением.

В бытовых нагревательных приборах чаще всего устанавливают один трубчатый электронагреватель мощностью не более 3 кВт. В промышленных системах охлаждения или нагрева, в муфельных печах ТЭНов могут быть десятки. В этом случае важно правильно подобрать схему соединения ТЭНов. Они отличаются для однофазной и трехфазной электросетей. На чтение потребуется всего несколько минут. А далее можно переходить к работе по монтажу.

Варианты подключения ТЭНов при использовании однофазной сети

В России в жилых и общественных зданиях чаще всего прокладывают электросети с номинальным напряжением 220 В (однофазные). В промышленных условиях для подключения мощного оборудования используют уже трехфазные сети с напряжением 380 В. В слаботочных сетях напряжение меняется в пределах от 12 до 127 В максимум.

Перечисленные ниже варианты (для однофазных сетей) можно использовать в качестве основы при разработке схем подключения ТЭНов  «звездой» и «треугольником» для трехфазных электросетей. Важно только учитывать технические особенности нагревательных элементов.

Схемы подключения ТЭНов в условиях однофазной сети

Если электрическая сеть в конкретном здании однофазная, для подключения ТЭНов можно применять следующие способы соединения:

• последовательное;
• параллельное;
• комбинированное.

Каждый из этих вариантов имеет свои особенности, которые нужно учитывать.

Последовательное подключение ТЭНов

Этот способ предполагает, что каждый последующий нагреватель подключается к выходу предыдущего. Электрический сигнал проходит последовательно через все ТЭНы.

Для последовательной сети характерно следующее:

1. Чтобы получить общее сопротивление всего ряда, необходимо сложить сопротивления элементов, подключенных последовательно.
2. Если сопротивление всех имеющихся ТЭНов одинаковое, то для расчета напряжения на каждом из них необходимо общее напряжение всей сети разделить на количество нагревателей в одной ветке.
3. Для расчета мощности сборки необходимо сначала возвести в квадрат напряжение всей схемы, а затем полученное значение разделить на сумму сопротивлений ТЭНов. Математически это можно записать так: Pсумм=Uсумм2/Rсумм.

К преимуществам последовательной схемы подключения ТЭНов можно отнести простоту сборки. Достаточно одного электрического кабеля, чтобы соединить вместе несколько десятков нагревателей.

Но есть и ряд существенных недостатков:

• суммарная мощность такой системы ниже, чем при параллельном подключении этих же ТЭНов;
• если из строя выйдет хотя бы один модуль, не будет работать вся сеть.

Параллельное подключение ТЭНов

Принципиальное отличие параллельного подсоединения от последовательного в том, что при поломке одного или нескольких электроприборов общий нагрев не прекратится. Остальные ТЭНы продолжат работать.

Есть еще несколько важных моментов:

1. Напряжение сети и отдельных элементов одинаковое.
2. Для бытовых целей суммарная мощность всех применяемых нагревателей не должна превышать 2 кВт. Но и в этом случае лучше выбирать кабель и вилку с запасом по мощности.

Комбинированное соединение ТЭНов

При последовательном подключении сеть можно разделить на несколько автономных блоков. Часть нагревателей подключают параллельно, часть — последовательно. За счет этого можно регулировать мощность все системы, напряжение и силу тока на

Способы подключения ТЭНов к однофазной сети на практике

Чтобы собрать систему обогрева, можно использовать следующие варианты:

• включение напрямую в розетку. Если мощность нагревателей не превышает 1 кВт, достаточно к выводам спирали подключить провод со штепсельной вилкой. Если ТЭНов несколько, при параллельном подключении суммарная мощность не должна превышать 2 кВт;
• подключение через автоматический выключатель. Для этого потребуется автомат. Его устанавливают либо в щитке, либо рядом с точкой подключения ТЭНов. В оптимальном варианте выключатель выбирают двухполюсный, чтобы иметь возможность одновременно разорвать и «0» и фазу. При наличии в доме заземляющего контура целесообразно использовать УЗО или дифавтомат.

Схемы подключения ТЭНов к трехфазным сетям

Если на объекте обустроена электросеть на 380 В, для подключения нагревательных элементов необходимо использовать схемы «звезда» или «треугольник».

Подключение ТЭНов по схеме «звезда»

Графическое изображение схемы приведено на рисунке ниже:

Есть несколько важных нюансов:

1. Напряжение между «0» и фазой должно быть равно 220 В.
2. Все ветви «звезды» должны иметь равную мощность. Для получения суммарной мощности всей системы нужно сложить данные отдельных ветвей.
3. Ветки могут состоять из одного или нескольких нагревательных элементов. В последнем случае подключение ТЭНов в схемах как «звезда», так и «треугольник» может быть и последовательным, и параллельным.

Подключение ТЭНов по схеме «треугольник»

Применительно к данному способу соединения нагревательных элементов необходимо знать следующее:

1. Напряжение между любыми фазами обязательно равно 380 В.
2. В рамках одной ветки можно подключить последовательно или параллельно несколько ТЭНов, но при условии, что мощность отдельных линий одинакова.

Мощность всей схемы равна сумме мощностей «веток».

Между схемами подключения ТЭНов «звездой» и «треугольником» есть значительная разница. Если рабочее напряжение нагревателей равно 220 В, можно использовать только первый вариант. Для нагревателей, рассчитанных на напряжение 380В, можно выбирать и «звезду», и «треугольник».