Подключение ТЭНа к электрической сети: схема подключения

Трубчатые электронагреватели или ТЭНы могут подсоединяться к однофазной или трехфазной электрической цепи. Они преобразуют электрическую энергию в тепловую для нагрева внешней среды, их используют в различных нагревательных приборах промышленного и бытового типа. Каждый электронагреватель рассчитывается под определенные значения напряжения и мощности, поэтому его подключение к сети должно соответствовать заданным параметрам. Подключение может проводиться по последовательной и параллельной схеме.

Параллельное подключение ТЭНов к источнику питания

Такой вариант соединения выгодный, так как при выходе одного нагревателя из строя все остальные будут продолжать стабильно работать. Параллельное соединение строится на следующих принципах:

1. Напряжение каждого ТЭНа должно быть равно значению напряжения в сети. Например, если к источнику тока с напряжением 220 Вольт подключается три ТЭНа, то каждый из них должен быть рассчитан именно на такое значение.
2. Суммарная мощность равняется общей мощности всех подключенных к системе нагревателей. Она рассчитывается по формуле Pобщ=U2/Rобщ, где Pобщ – это общая мощность, U – напряжение, а Rобщ – общее значение сопротивления в электрической цепи.

Такая схема подключения ТЭНа позволяет увеличить мощность нагрева, но суммарная величина не должна превышать допустимое значение.

Последовательное подключение ТЭНов

При последовательном варианте подключения вся цепь будет отключена, как только один из нагревателей перестанет работать. Сборка электрической цепи осуществляется в соответствии со следующими принципами:

1. Сопротивление цепи представляет собой общее сопротивление всех подсоединенных нагревателей.
2. Если сопротивление у нагревателей одинаковое, то напряжение представляет собой суммарное напряжение всех устройств, поделенное на их количество.
3. Мощность сборки рассчитывается по формуле Pобщ=Uобщ2/Rобщ, где Pобщ – это общее суммарное значение мощности, U – напряжение, а Rобщ – общее значение сопротивления.

Последовательная схема подключения ТЭНа позволяет, например, подключить к розетке 2 нагревателя, рассчитанных на мощность 127В. В результате сопротивление двукратно возрастает, повышается интенсивность нагрева. Если по такой схеме к сети подключается 2 нагревателя мощностью 220В, то, ввиду увеличения общего сопротивления, каждый из них будет работать только с мощностью 110В.

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.

Подключение для регулировки температуры

В автоматизированных схемах ТЭНы подключаются через реле, что позволяет регулировать нагрев и менять температурный режим среды. В систему устанавливается температурный датчик, который реагирует на изменения в рабочей среде. Когда температура достигает требуемого значения, реле включает нагреватель и обеспечивает повышение температуры. Автоматизированная схема позволяет не контролировать работу устройства и не включать его вручную.

Как рассчитать мощность нагревателя (расчет тэна)

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) широко распространены в системе отопления. Они представляют собой тонкостенные металлические трубки, в которые помещены спирали из материала с высоким сопротивлением. При подаче электрического тока спираль нагревается, тепло передается на корпус и используется для повышения температуры внешней среды.

Формула расчета мощности

Один из важных вопросов при выборе нагревателя для отопления – расчет мощности. От этого параметра во многом зависит энергоэффективность отопительной системы. Избыточная мощность приводит к повышенным затратам электроэнергии, а также к перегрузке электросети, что может стать причиной возгорания. Если же она будет недостаточной, то устройство окажется неэффективным для поддержания требуемого температурного режима.  

Расчет ТЭНа ведется по формуле Рм=0.0011*м(Т2-Т1)/t, где Рм – значение расчетной мощности, Т1 – стартовый температурный уровень, Т2 – итоговая температура теплоносителя в системе, а t – время для нагрева до оптимального уровня.

Приведем пример расчета требуемой мощности для нагрева с помощью ТЭНов 6-секционного алюминиевого отопительного радиатора. Расчет будет вестись следующим образом:

1. В паспорте модели радиатора нужно посмотреть объем теплоносителя. Допустим, он составляет 3 литра.
2. Предполагается, что теплоноситель нужно прогреть от 20 до 80 градусов. Расчетное время прогрева – 10 минут.
3. Проведем расчет по формуле с подстановкой значений Рм=0.0066*3(80-20)/10 = 1,118.

То есть, для выполнения поставленных условий потребуется установить ТЭН, мощность которого составит примерно 1,2 кВт. Если меняются исходные условия, то изменится и требуемое значение мощности.

Расчет мощности ТЭНа по площади помещения

Расчет ТЭНа также можно проводить с учетом площади помещения. Так, для обогрева 10 квадратных метров пространства потребуется 1 кВт тепловой энергии. Соответственно, если нужно обогреть с помощью ТЭНа кухню площадью 6 квадратов, то потребуется нагреватель мощностью 0,6 кВт. Однако это только приблизительный расчет, в котором не учитываются факторы потери тепла. На показатели будут влиять следующие параметры:

1. Количество и размер окон, тип установленных рам. Герметичные пластиковые окна дают минимум теплопотерь, а через деревянные рамы будет уходить большое количество тепла.
2. Наличие теплоизоляции помещения. Теплоизоляционный слой позволяет значительно снизить расход электроэнергии для обогрева.
3. Высота потолка. Чем выше помещение, тем больше энергии потребуется для его полноценного обогрева.

Если тщательно утеплить помещение, то можно будет установить нагревательные приборы меньшей мощности и ежегодно экономить на отоплении.

Преимущества использования ТЭНов для обогрева

ТЭНы для радиаторов могут использоваться для создания системы автономного обогрева, если дом не подключен к централизованному источнику теплоснабжения. Также его можно использовать в качестве дополнительного или аварийного обогревателя: он будет обеспечивать нагрев теплоносителя при перебоях с подачей тепла.

Трубчатые электронагреватели стали пользоваться популярностью по нескольким причинам:

1. Высокая эффективность и экономичность – приборы передают тепловую энергию теплоносителю напрямую с минимумом потерь.
2. Простота монтажа – ТЭНы доступны для подключения без специальных навыков.
3. Компактные размеры – устройства занимают минимум места.
4. Безопасность – можно подобрать прибор с датчиком контроля, а также подключить его в электрощитке через автомат. Если возникнет повреждение изоляции или короткое замыкание, то устройство автоматически отключит ТЭН от электросети.
5. Возможность регулирования температуры теплоносителя – это дает возможность экономить электроэнергию и поддерживать комфортную температуру.

Однако если ТЭН является единственным источником тепла, то он потребляет много электроэнергии. При этом его использование более безопасно, чем применение газовых горелок и угольных печей в загородных домах. Если подключить его только как резервный источник тепла, то он защитит батареи от перемерзания при внезапных перебоях с подачами тепловой энергии. Точный расчет мощности позволит минимизировать энергозатраты.