Схемы соединения ТЭНов. Параллельное соединение

Схемы соединения трубчатых электрических нагревателей

ТЭНы, как и другие электроприборы, соединяются с однофазной или трехфазной сетью. Трубчатые электронагреватели эксплуатируются при определенных показателях мощности и напряжения. Параллельное соединение ТЭНов 220 В допускает наличие двух и более нагревательных элементов. Преимущество параллельного метода соединения заключается в том, что при выходе одного нагревателя из строя все остальные будут продолжать стабильно работать. Параллельное соединение строится на следующих принципах:

• напряжение каждого элемента равняется напряжению в сети
• сумма мощностей складывается из общей мощности нагревателей

Показатель исчисляется по формуле: P общая = U²/ R общая, где P общая — это сумма мощности, U — напряжение, а R общая — общее значение сопротивления в электрической цепи.

Схема параллельного подключения:

При параллельном соединении общая мощность ТЭНов не может превышать установленное максимальное значение, но такой метод дает возможность повысить теплоотдачу.

Как рассчитать мощность

Основные вопросы при выборе устройства подачи тепла — общая мощность ТЭНов при параллельном соединении и методика ее расчета. От этой характеристики зависит КПД системы отопления. Высокая мощность может привести к избыточной нагрузке сети, а это может спровоцировать возгорание. При недостаточной мощности электронагреватель не сможет поддерживать необходимую температуру.

Формула расчета параллельного подключения:

Рм =0.0011м×(Т2-Т1)/t

где Рм — показатель расчетной мощности, Т1 — начальный порог температуры, Т2 — конечная температура устройства,
t — время, затрачиваемое для достижения тепла оптимального уровня.

Для примера рассчитаем мощность ТЭНов радиатора из 6 алюминиевых секций.

• объем радиатора можно найти в техническом паспорте. Предположим, он равен 3 литрам;
• нужный уровень температурного режима от 20 до 80°С;
• необходимое время для нагревания — 10 минут;
• мощность устройства: Рм=0.0066×3(80-20)/10 = 1.118.

Следовательно, для соблюдения условий потребуется установить ТЭН с потребляемой мощностью 1.2 кВт.

Монтаж ТЭНов при эксплуатации в однофазной сети

Устройства менее 1 кВт подключаются в розетку через привычную штепсельную вилку. Этой мощностью снабжена основная масса электрических чайников и обычных кипятильников, при помощи которых нагревается вода.

Через вилку возможно подключение 2 ТЭНов параллельно, но у нагревателей показатель мощности не должен превышать 1000 Вт, так как при таком способе их суммарная мощность повышается до 2 кВт. Следовательно, допускается включение одновременно нескольких нагревателей, но не более 2 кВт.

В целях безопасной работы ТЭНов целесообразно установить автомат. Обычно его монтируют рядом с устройством. Самым оптимальным служит вариант с монтажом двухполюсного выключателя: в случае изменения рабочих параметров он моментально блокирует фазу и ноль, а ТЭН отключается от электросети.

Если есть заземление, рекомендуется снизить риск поражения электротоком в случае деформации изоляции. Можно подключить ТЭН посредством УЗО и дифавтомата. Защита работает по следующей схеме: когда изоляция нарушится, на корпус поступит фаза, которая пойдет по заземляющему проводнику, согласно принципу наименьшего сопротивления. Дифавтомат в этой ситуации сразу отключит ток. Также в случае короткого замыкания автомат выключится, это исключит возможность возгорания.

Преимущества параллельного соединения

У параллельного подключения есть свои преимущества:

• напряжение всех нагревателей — одинаковое, а поломка одного элемента не приведет к нерабочему состоянию всей цепи;
• допускается подключение неограниченного числа теплоносителей;
• возможно включение или отключение некоторых участков без влияния на работу работы всей электрической цепи.

Недостатком является сложный расчет и схема, эксплуатация которой значительно увеличивает стоимость комплектации электросети.

Итоги

Любое число устройств для подачи тепла подключается параллельно, но только два прибора могут подключаются последовательно. Надежное последовательное соединение для нагревателей числом больше двух — непростая задача. Если они соединены последовательно, потеря работоспособности одного прекращает работу остальных ТЭНов в системе. В случае параллельного соединения нагревателей поломка одного из ТЭНов обычно не может повлиять на исправность других.