0
0
0

Варианты подключения нагревательных элементов к источнику питания

Варианты подключения нагревательных элементов к источнику питания

Практический любой тип нагревателя, даже если он рассчитан на ток напряжением 220 В, может иметь несколько типов подключения, отличающихся друг от друга по количеству фаз: одно-, двух- и трехфазное. При этом существует несколько схем подключения, которые будут рассмотрены в этой статье.

 

 

Однофазное подключение

Это простейший вариант подключения электронагревателя к источнику питания. На первый проводник, подключенный к сердечнику ТЭНа подают фазу, второй выполняет роль нейтрали («ноль», по которому возвращается ток). Типовой пример однофазного подключения продемонстрирован на Рис. 1.

Risunok1.jpg

 

 

 

Рис. 1 – Однофазное подключение

 

 

 

Этот тип подключения наиболее распространен в бытовых электросетях с напряжением 220-240 В, а также прочих сетях, напряжение в которых составляет от 12 до 60 В (с шагом в 12 В), а также 110 В. На Рис. 2 схематически изображено подключение к однофазному источнику.

 

Risunok2.1.jpg

Risunok2.2.jpg

 

 

 

Рис. 2 – Схема однофазного подключения

 

 

 

В электронагревателях отсутствует полярность, поэтому фазу (напряжение) можно подавать на любой из двух проводников. Эта особенность и обуславливает ключевые преимущества данного типа подключения: универсальность и простоту.

 

 

Двухфазное подключение

В этом типе подключения также задействованы только два проводника, соединенных с электронагревателем. Однако, вместо «нуля» на второй проводник подают вторую фазу. Нейтраль в данном типе подключения не предусмотрена. Пример двухфазного подключения можно увидеть на рисунке ниже.

 

Risunok3.jpg

 

 

 

Рис. 3 – Двухфазное подключение

 

 

 

Этот тип подключения используют в электросетях переменного тока с напряжением от 380 до 400 В. Он не предполагает никаких визуальных и конструктивных изменений по сравнению с однофазным подключением, в чем можно убедиться, посмотрев на схему на Рис. 4.

Risunok4.1.jpg

Risunok4.2.jpg

 

 

 

Рис. 4 – Схема двухфазного подключения

 

 

У двухфазного подключения есть свои преимущества и недостатки. Нагревательный элемент вырабатывает тепловую энергию большей мощности. Однако, прирост мощности негативно сказывается на эксплуатационном ресурсе и надежности работы ТЭНа.

 

 

Трехфазное подключение

Существует два варианта реализации подключения данного типа: «звезда» и «треугольник». Обе схемы проиллюстрированы на рисунке ниже.

 

Risunok5.1.jpg

Risunok5.2.jpg

 

 

 

Рис. 5 – Схемы трехфазного подключения: «звезда» и «треугольник»

 

Между указанными схемами трехфазного подключения существует одно отличие, связанное с напряжением: подача фазных 220 В или линейных 380 В. Независимо от выбора схемы подключения, величина тока фаз остается постоянной.

 

Вариант подключения по схеме «звезда» изображен на рисунке ниже.

 

Risunok6.1.jpg

Risunok6.2.jpg

 

 

 

Рис. 6 – Подключение по схеме «звезда»

 

 

Для реализации этой схемы подключения используют три проводника, включая нулевой, который принято выделять синим цветом. В некоторых схемах наличие нулевого проводника не предусмотрено. Но такой вариант реализации трехфазного подключения крайне не рекомендуют (нулевой контакт должен присутствовать обязательно).

 

Принцип подключения нагревательного элемента к источнику питания по схеме «звезда» показан на рисунке ниже.

 

Risunok7.1.jpg

Risunok7.2.jpg

 

 

 

Рис. 7 – Принцип подключения к источнику с использованием схемы «звезда»

 

 

Производитель может укомплектовать свой продукт контактами вместо проводов. Как правило, нулевые контакты всегда обозначают синим цветом, как это показано на рисунке ниже.

 

Risunok8.1.jpg

Risunok8.2.jpg

 

 

 

Рис. 8 – Подключение по схеме «звезда» с контактами вместо проводов

 

 

 

Risunok9.1.jpg

Risunok9.2.jpg

 

 

 

Рис. 9 – Подключение сухого нагревателя с использованием схемы «звезда»

 

 

 

 

Трехфазное подключение характеризуется двумя важными преимуществами по сравнению с другими типами подключения: более высокая надежность и длительный эксплуатационный срок. Это обусловлено двумя особенностями: использование фазного напряжения (220-240 В) а также наличием резистора, имеющего большую площадь поперечного сечения. Единственным недостатком такого типа подключения является проигрыш по мощности. Однако, добиться более высокой мощностью в трехфазном типе подключения можно с помощью второй схемы – «треугольник» (схематически изображена на рисунке ниже).

 

 

Risunok10.jpg

 

 

 

Рис. 10 – Вариант трехфазного подключения с использованием схемы «треугольник»

 

 

 

Эту схему подключения используют при работе с линейным напряжением около 380 В. При этом, на каждый участок цепи нагревателя подают по две фазы, в чем и состоит главное отличие от предыдущей схемы подключения, в которой на каждый участок подавалась только одна фаза.

 

В данной схеме (ее принято именовать «классической») участвуют три проводника, на которые подают три фазы. В данной схеме нулевой проводник отсутствует. На рисунках ниже наглядно продемонстрированы принципы подключения с использованием «классической» схемы.

 

 

Risunok11.1.jpg

Risunok11.2.jpg

 

 

 

Рис. 11 – Принцип подключения по схеме «треугольник»

 

 

 

 

Risunok12.1.jpg

Risunok12.2.jpg

 

 

 

Рис. 12 – Подключение сухого нагревательного элемента с использованием схемы «треугольник»

 

 

 

Этот вариант подключения имеет два важных преимущества в сравнении со схемой «звезда»: более высокая мощность, удобство подключение, отсутствие лишних проводников. Как и у любого типа подключения, «классическая» схема имеет недостаток – сниженный ресурс нагревательного элемента ввиду высокой мощности тока.

 

В схеме присутствует защитное заземление в целях безопасности, а также зануление, необходимое для выравнивания потенциалов. Многие ошибочно считают два этих понятия тождественными.

 

Во избежание несчастных случаев, подключаемое оборудование должно быть заземлено изначально (таковы требования правил безопасности). Нагревательные элементы, изготовленные не в металлических корпусах, заземления не требуют. Необходимость в заземлении для предотвращения несчастных случаев наглядно продемонстрирована на рисунке ниже.

 

 

Risunok13.1.jpg

Risunok13.2.jpg

 

 

 

Рис. 13 – Заземление для соблюдения правил безопасности

 

 

 

 

На следующих рисунках изображены различные схемы подключения с наличием провода заземления.

 

 

Risunok14.jpg

 

 

 

Рис. 14 – Однофазное-земля

 

 

Risunok15.jpg

 

Рис. 15 – Звезда-земля

 

 

 

Risunok16.1.jpg

 

Рис. 16 – Треугольник-земля

 

 

Термопара в нагревательных элементах

ТЭНы содержат термопару, которая предназначена для определения температуры самого нагревателя, а не объекта, которому он передает тепловую энергию. Обычно используют два типа термоэлектрических преобразователей:

  • «K» - тонкий проводник, покрытый изоляцией белого цвета.
  • «J» - проводник с металлической оплеткой и цветной изоляцией.

 

Если установить тип проводника по его внешним характеристикам невозможно, рекомендуют использовать их магнитные свойства. В термопаре типа «K» магнитится минусовый провод, в то время как в термопаре типа «J» будет магнититься плюсовой проводник.

 

Варианты подключения термопар указаны на рисунках ниже.

Risunok16.2.jpg

 

Risunok16.3.jpg

 

Risunok16.4.jpg

 

Risunok16.5.jpg

 

При подключении ТРМ используют схему, изображенную на корпусе устройства. Питающую фаза и ноль подключают в первые два порта. В третий и четвертый порты подключают фазу и ТЭН. Плюс и минус термического датчика подключают в 13-й и 14-й порты соответственно.

 

 

 

Risunok17.jpg

 

 

 

Рис. 17 – Схема подключения ТРМ 500

 

Варианты подключений изображены на рисунках ниже.

 

Risunok18.1.jpg

Risunok18.2.jpg

 

 

 

Рис. 18 – Однофазный тип подключение с наличием заземления

 

 

Risunok19.1.jpg

Risunok19.2.jpg

 

 

 

 

Рис. 19 – Однофазный тип подключения с использованием термопары

 

 

 

 

Risunok20.1.jpg

Risunok20.2.jpg

 

 

 

Рис. 20 – Однофазный тип подключения с наличием заземления и термопары

 

Risunok21.1.jpg

Risunok21.2.jpg

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 21 – Вариант двухфазного подключения с наличием заземления и термопары

 

 

 

Risunok22.1.jpg

Risunok22.2.jpg

 

 

 

 

Рис. 22 – Трехфазное подключение типа «звезда» с заземлением и термопарой

 

 

 

Risunok23.1.jpg

Risunok23.2.jpg

 

 

Рис. 23 – Трехфазное подключение типа «треугольник» с наличием термопары и заземления

 

 

 

Дополнительные сведения о типах и схемах подключения электронагревателей можно узнать, обратившись к специалистам. От выбранного варианта зависят три важных параметра: мощность, надежность и эксплуатационный период.