Меню

Температура тэна от напряжения питания



Структура условного обозначения ТЭН:

Пример обозначения ТЭН

ТЭН-100A13/3,5″Р»220

ТЭН — трубчатый электронагреватель;

100 — развернутая длина ТЭН по оболочке (трубке) L (рис. 1), мм

А — обозначение заделки контактного стержня в мм

Lk (рис.1, табл.1)или численное значение заделки Lk в см.;

13 — диаметр оболочки ТЭН D (рис.1), мм;

3,5 — номинальная мощность, кВт;

«Р» — обозначение нагреваемой среды

и материала оболочки (трубки)ТЭН (табл. 2или табл. 3)

220 — номинальное напряжение, питания V.

Таблица 1.

Стандартная заделка Lk (рис. 1) контактного стержня ТЭН.

Обозначение

Величина, мм

A

B

C

D

E

F

G

H

КОНСТРУКЦИЯ ТЭН. ДЛИНА «Lk»КОНТАКТНОГО СТЕРЖНЯ В ХОЛОДНОЙ ЗОНЕ ЗАДЕЛКИ

Таблица 2.

Условное обозначение нагреваемой среды и материала оболочки (трубки)

для промышленных ТЭН.

Условное обозначение

Нагреваемая среда

Характер нагрева

Материал оболочки

X

Вода, слабый раствор щелочей и кислот (pH от 5 до 9)

Нагрев и кипячение с максимальной температурой на оболочке 100°С

Медь и латунь (с покрытиями)

J

Вода, слабый раствор кислот (pH от 5 до 7)

Нагрев и кипячение с максимальной температурой на оболочке 100°С

P

Вода, слабый раствор щелочей (pH от 7 до 9)

Нагрев, кипячение с максимальной температурой на оболочке 100°С

Углеродистая черная сталь

S

Воздух и пр. газы и смеси газов

Нагрев в спокойной газово-воздушной среде до температуры на оболочке ТЭН 450°С

Углеродистая черная сталь

T

Воздух и пр. газы и смеси газов

Нагрев в спокойной газово-воздушной среде с температурой на оболочке ТЭН свыше 450°С

O

Воздух и пр. газы и смеси газов

Нагрев в движущейся со скоростью 6м/с воздушной среде до температуры на оболочке ТЭН 450 °С

Углеродистая черная сталь

K

Воздух и пр. газы и смеси газов

Нагрев в движущейся со скоростью не менее 6м/с воздушно-газовой среде с температурой на оболочке ТЭН св. 450 °С

R

Воздух и пр. газы и смеси газов

Нагрев в движущейся со скоростью менее 6м/с воздушной среде до температуры на оболочке ТЭН 450 °С

Углеродистая черная сталь

N

Воздух и пр. газы и смеси газов

Нагрев в движущейся со скоростью менее 6м/с воздушной среде с температурой на оболочке ТЭН св. 450 °С

Z

Нагрев в емкостях, резервуарах, ваннах и др.

Углеродистая черная сталь

V

Щелочь, щелочно-селитровая смесь

Нагрев и плавление в ваннах и др. емкостях и резервуарах с температурой на оболочке ТЭН до 600 °С

Углеродистая черная сталь

W

Легкоплавкие металлы: олово, свинец и др.

Нагрев и плавление в ваннах и др. емкостях с температурой на оболочке ТЭН до 450 °С

L

Литейные формы, пресс-формы

ТЭН вставлен в паз или отверстие обеспечен гарантированный контакт с нагреваемым металлом, температура на оболочке ТЭН до 450 °С

Y

Металлические плиты из алюминиевых сплавов

ТЭН залит в форму металлом и работает в составе с терморегуляторами и термостатами с термо-ограничителями, температура на оболочке ТЭН до 320 °С

Таблица 3.

Условное обозначение нагреваемой среды и материала оболочки для бытовых ТЭН.

Условное обозначение

Нагреваемая среда

Характер нагрева

Материал оболочки

Х

Вода, слабый раствор щелочей и кислот (pH от 5 до 9)

Медь и латунь (с покрытиями)

Р

Вода, слабый раствор щелочей (pH от 7 до 9)

П

Вода, слабый раствор щелочей и кислот (pH от 5 до 9)

Углеродистая черная сталь

С

Нагрев в спокойной воздушно-газовой среде до 500°С на оболочке ТЭН

Углеродистая черная сталь

Т

Нагрев в спокойной воздушно-газовой среде до 700°С на оболочке ТЭН

О

Нагрев в движущейся со скоростью не менее 6м/с воздушной. газовой среде до 500 °С на оболочке ТЭН

Углеродистая черная сталь

Э

Нагрев в движущейся со скоростью менее 6м/с газово-воздушной среде до 500 °С на оболочке ТЭН

Углеродистая черная сталь

Нагрев в резервуарах и др. емкостях, ваннах до 300 °С на оболочке ТЭН

Углеродистая черная сталь

У-1

ТЭН залит в форму металлом, работает с ПИД-регуляторами, терморегуляторами (терморегуляторами, термовыключателями), температура на оболочке ТЭН до 500 °С.

Углеродистая черная сталь

У-2

Подошвы электроутюгов, металлические плиты из алюминиевых сплавов, металлические формы (стальные и чугунные) прочее бытовое оборудование

ТЭН вставлен в технологическое отверстие, паз или запрессован в нагревающее изделие, работает с термо-предохранителями,термостатами

термо-ограничителями (терморегуляторами, термовыключателями), температура на оболочке ТЭН до 500 °С.

Углеродистая черная сталь

Расчёт мощности ТЭН

Максимальная мощность P.мах ТЭН зависит от;

нагреваемой среды, материала оболочки, характера нагрева, площади активной поверхности (Рис. 1).

рассчитывается по формуле:
P.мах = P уд.мах х S ,
где:
S , см 2 — площадь активной поверхности;
P уд.мах , Вт/см 2 — максимальная удельная мощность.

Таблица 4. P уд.мах для ТЭН промышленного назначения.

Условное обозначение (см. табл. 2)

P уд.мах, Вт/см 2

X

J

P

S

T

O

K

R

N

Z

V

W

L

Y

Таблица 5. P уд.мах для ТЭН бытового назначения.

Читайте также:  Лямблиоз питание при этой болезни

Условное обозначение (см. табл. 3)

P уд.мах, Вт/см 2

Х

Р

П

С

Т

О

Э

И

У-1

У-2

Расчет максимальной мощности P.мах промышленного ТЭН

Пример:

ТЭН150А13/8″Р»220, где:
150 — развернутая длина, см.;

А — (40) — заделка контактного стержня (табл. 1), мм;

13 — диаметр оболочки, мм;

8 — номинальная мощность ТЭН, кВт;

«Р» — обозначение среды и материала оболочки.

В табл. №4 условному обозначению «Р» соответствует значение P уд .мах=15 Вт/см 2

Активная длина ТЭН (см. рис. 1), в см : La = L — 2 x Lk = 150см — 2 х 4см = 142см.
Площадь активной поверхности (см. рис. 1), см 2 : S=( Pi х D) х La = 3,14 х 1,3 х 142 = 579,6 см 2 ,
где: (Pi х D) длина оболочки ТЭН по окружности.

Максимальная мощность Рмах, кВт:

Рмах = Р уд .мах х S = 15Вт/см 2 х 580см 2 = 8700Вт 8,0кВт. (округляем к меньшему значению)
Выбираем номинальную мощность ТЭН меньше максимально-допустимой Pмах : 8кВт

Изготовление ТЭН, мощность которого превышает рекомендуемое максимальное значение мощности, снижает его надежность, долговечность и срок службы.

Рекомендации по выбору ТЭНа

Для выбора ТЭНа необходимо определить количество тепла, необходимое для нагрева среды с учётом всех тепловых потерь. Суммарная мощность электронагревателей определяется из равенства

где Р – мощность, необходимая для нагрева среды с учётом тепловых потерь;

К =1.1-1.3 – коэффициент запаса мощности.

Затем подбирают ТЭН, соответствующий требуемым условиям эксплуатации, т.е. с учётом температуры на оболочке ТЭНа, нагреваемой среды, мощности, напряжения. Выбирают конфигурацию и размеры ТЭНа в зависимости от рабочего пространства комплектуемой установки. Определяют необходимое количество ТЭНов в зависимости от суммарной мощности и мощности одного ТЭНа. Для рационального обеспечения питания установки от трёхфазной электрической сети (исключения перекоса фаз) желательно, чтобы количество ТЭНов было кратно трём. После выбора ТЭНа производят поверочный теплотехнический расчёт с целью определения температуры на оболочке нагревателей, которая зависит от удельной мощности и конкретных условий эксплуатации (условий теплообмена).

Для гарантированного обеспечения заданной температуры оболочки ТЭНа рекомендуется проверять её путём замеров при испытаниях вновь разработанных промышленных установок; при этом установка должна работать в наиболее жёстком режиме. В случае необходимости установка комплектуется терморегулятором. Фактическая температура на оболочке ТЭНа не должна превышать предельно допустимых значений. При этом следует учитывать, что при эксплуатации ТЭНов с меньшими значениями температуры на оболочке их долговечность и надёжность повышаются.

Рекомендации по эксплуатации ТЭН

1. Подготовка электронагревателей к монтажу

Перед монтажом трубчатых электронагревателей необходимо:

1.1. Удалить с оболочки антикоррозионную смазку.

1.2. Очистить поверхность изоляторов и контактных стержней.

1.3. Проверить сопротивление изоляции в холодном состоянии. При падении сопротивления изоляции ниже 0,5 МОм, ТЭН следует просушить при температуре от +120 до +150°С в течение 4-6 часов. Допускается сушка нагревателей путем подключения их на пониженное напряжение или последовательно соединение попарно или по несколько штук.

2. Монтаж электронагревателей

2.1. Монтаж электронагревателей к нагреваемому устройству необходимо осуществлять с помощью крепежной арматуры (штуцеров, зажимов, хомутов, кронштейнов, стяжек, скоб).

2.2. Не допускается крепление нагревателей за контактные стержни.

2.3. При монтаже следует учитывать, что электронагреватели при работе не должны соприкасаться друг с другом, минимально допустимое расстояние между электронагревателями – 5 мм.

2.4. Монтаж электронагревателей работающих в жидких средах осуществляется таким образом, чтобы активная часть нагревателя полностью находилась в жидкости.

2.5. Все токоведущие части следует защитить от случайного прикосновения и от попадания влаги.

2.6. Корпус каждого нагревателя следует надежно заземлить.

2.7. С целью оперативного выявления выхода из строя любого нагревателя, помещенного в агрегат, желательно подключить нагреватели к сети через индивидуальные плавкие вставки, автоматические выключатели, термопредохранители (устройства защитного отключения) для исключения поражения электрическим током при неисправности (нарушении) оболочки ТЭН.

2.8. Все монтажные и демонтажные работы необходимо производить при снятом (отключенном) напряжении.

2.9.При эксплуатации необходимо следить за состоянием контактных стержней и токоподводящих проводов, не допуская ослабления соединений.

3.0.Подтягивать контактные гайки следует осторожно, не допуская проворачивания контактных стержней в корпусе ТЭН.

3.5.Попадание влаги на контактные выводы не допускается.

3.6.Контактные выводы должны хорошо омываться естественным или искусственным потоком холодного воздуха. Высокая температура в зоне герметика торцов нагревателя (свыше 150°С ) снижает срок службы.

3.7.Активная часть ТЭН должна полностью располагаться в рабочей зоне.

3.8.При эксплуатации ТЭН в жидких средах уровень жидкости должен постоянно находиться выше границы активной части нагревателя, а оболочка ТЭН должна периодически очищаться от накипи.

3.9.При нагревании твердых тел (деталей штампов, пресс-форм, литейных форм) должен быть обеспечен надежный тепловой контакт оболочки электронагревателя с нагреваемой средой.

4. Условия транспортировки и хранения

4.1.Транспортирование электронагревателей допускается всеми видами транспорта при условии защиты от влаги и механических повреждений.

Читайте также:  Питание новорожденных по комаровскому

4.2.Хранение ТЭН должно осуществляться в отапливаемых и вентилируемых помещениях. Температура окружающего воздуха – от +5 до +40°С . Среднее значение относительной влажности – до 65% при +20°С.

5. Особые условия

5.1.Требующуюся дополнительную информацию о монтаже и эксплуатации электронагревателей можно получить у специалистов нашего предприятия.

5.2.Гарантийные обязательства изготовителя не распространяются на ТЭНы, монтаж и эксплуатация которых производились без соблюдения требований настоящей инструкции.

Источник

Устройство и схемы подключения ТЭН

05 Дек 2017г | Раздел: Электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Трубчатые электрические нагреватели (ТЭН) предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую. Они применяются в качестве основы в нагревательных устройствах (приборах) промышленного и бытового назначения, осуществляющих нагрев различных сред путем конвекции, теплопроводности или излучения. Трубчатые нагреватели можно размещать непосредственно в нагреваемой среде, поэтому сфера их применения достаточно разнообразна: от утюгов и чайников до печей и реакторов.

1. Устройство ТЭН.

ТЭН представляет собой электрический нагревательный элемент, выполненный из тонкостенной металлической трубки (оболочки), материалом для которой служит медь, латунь, нержавеющая и углеродистая сталь. Внутри трубки расположена спираль из нихромовой проволоки, обладающая большим удельным электрическим сопротивлением. Концы спирали соединены с металлическими выводами, которыми нагреватель подключается к питающему напряжению.

От стенок трубки спираль изолирована спрессованным электроизоляционным наполнителем, который служит для отвода тепловой энергии от спирали и надежно фиксирует ее в центре трубки по всей длине. В качестве наполнителя используется плавленая окись магния, корунд или кварцевый песок. Для защиты наполнителя от проникновения влаги из окружающей среды торцы ТЭНа герметизируют термовлагостойким лаком.

Выводы нагревателя изолированы от стенок трубки и жестко зафиксированы керамическими изоляторами. Питающие провода подключаются к резьбовым концам выводов при помощи гаек и шайб.

Работает ТЭН следующим образом: при прохождении электрического тока по спирали она, нагреваясь, нагревает наполнитель и стенки трубки, через которые тепло излучается в окружающую среду.

При нагреве газообразных сред для увеличения теплоотдачи от ТЭНов применяют их оребрение, выполненное из материала с хорошей теплопроводностью. Как правило, для оребрения используют стальную гофрированную ленту, навитую по спирали на внешнюю оболочку ТЭНа.

Применение такого конструктивного решения способствует уменьшению габаритных размеров и токовой нагрузке нагревателя.

2. Схемы включения ТЭН в однофазную сеть.

Трубчатые электронагреватели рассчитаны на конкретное значение мощности и напряжения, поэтому для обеспечения номинального режима работы их подключают к питающей сети с соответствующим напряжением. Согласно ГОСТ 13268-88 нагреватели изготавливаются на номинальные напряжения: 12, 24, 36, 42, 48, 60, 127, 220, 380 В, однако наибольшее применение нашли ТЭНы рассчитанные на напряжение 127, 220 и 380 В.

Рассмотрим возможные варианты включения ТЭН в однофазную сеть.

2.1. Включение в розетку.

ТЭНы мощностью не более 1кВт (1000 Вт) можно смело включать в розетку через обычную штепсельную вилку, так как такой мощностью обладает основная масса электрических чайников и кипятильников, которыми мы разогреваем воду.

Через обычную вилку можно включить параллельно два ТЭН, но у обоих нагревателей мощность должна быть не более 1 кВт (1000 Вт), так как при параллельном соединении их общая мощность увеличивается до 2 кВт (2000 Вт). Таким образом, можно включить несколько нагревателей, но их общая мощность должна составлять не более 2 кВт, а для включения в розетку необходимо использовать более мощную вилку.

Бывает ситуация, когда дома завалялись несколько нагревателей, рассчитанных на рабочее напряжение 127 В, выкинуть их рука не поднимается, а в домашнюю сеть не включишь. В этом случае нагреватели включаются последовательно, что дает возможность подавать на них повышенное напряжение. При последовательном соединении двух нагревателей с напряжением 127 В их мощность остается прежней, а общее сопротивление увеличивается в два раза. Например, при включении двух нагревателей мощностью по 500 Вт их общая мощность составит 1000 Вт.

Однако в этой схеме есть один недостаток: если выйдет из строя любой из ТЭН, то работать не будут оба, так как разорвется электрическая цепь и прекратится подача питания.

Также надо помнить, что при последовательном соединении двух нагревателей с рабочим напряжением 220 В их общая мощность уменьшается в два раза, так как из-за увеличения общего сопротивления каждый нагреватель будет получать около 110 В вместо положенных 220 В.

2.2. Включение через автоматический выключатель.

Будет на много удобнее, если на ТЭНы подавать напряжение с помощью автоматического выключателя. Для этого необходимо в домовом щитке предусмотреть автомат, или же автомат установить непосредственно рядом с нагревательным устройством. Подача и отключение напряжения будет осуществляться включением/выключением автоматического выключателя.

Следующий вариант включения нагревателей осуществляется двухполюсным выключателем, что является наиболее предпочтительным, так как в этом случае фаза и ноль разрываются одновременно и ТЭН полностью отключается от общей схемы. Напряжение подается на верхние клеммы выключателя, а к нижним подключается нагреватель.

Читайте также:  Куриная голень рецепт правильное питание

Если электрический нагреватель используется для нагрева воды и в доме проведено заземление, то для защиты от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции нагревателя есть смысл установить УЗО или дифавтомат.

В этом случае заземляющий проводник соединяют с корпусом ТЭНа или подключают на специальный винт, закрепленный на корпусе емкости. Рядом с таким винтом изображают знак заземления. Рассмотрим схему с дифавтоматом:

Защита с дифавтоматом работает следующим образом: при пробое изоляции нагревателя на его корпусе появляется фаза, которая используя наименьшее сопротивление «пойдет» по заземляющему проводнику РЕ и создаст ток утечки. Если этот ток превысит уставку, то дифавтомат сработает и отключит подачу напряжения. Если в цепи произойдет короткое замыкание, то и в этом случае сработает дифавтомат и обесточит ТЭН.

При использовании УЗО между ним и нагревателем необходимо установить дополнительный однополюсный автомат, который в случае короткого замыкания отключит подачу напряжения на нагреватель и защитит УЗО от тока короткого замыкания. В случае пробоя изоляции УЗО отключит подачу напряжения.

2.3. Работа ТЭН в схемах регулирования температуры.

В схемах автоматического регулирования температуры питающее напряжение на электрические нагреватели подается через контакты пускателей, контакторов или термореле. В совокупности связка «нагреватель – термореле» или «нагреватель – термореле – контактор» представляет собой самый простой регулятор температуры, который может использоваться для поддержания температурного режима в помещениях или жидких средах. Контактор применяют в схеме для размножения контактов и для коммутации мощной нагрузки, на которую не рассчитаны контакты термореле.

Термореле может работать в режимах «Нагрев» или «Охлаждение», которые выбираются переключателем, расположенном на лицевой стороне реле. Работу ТЭН рассмотрим в режиме «Нагрев», так как именно этот режим используется наиболее часто.

Рассмотрим схему «нагреватель — термореле».

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2 и левым выводом нагревателя.

Фаза соединяется с клеммой термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1 и постоянно присутствует на нем. Правый вывод контакта К1 соединен с правым выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и напряжение на ТЭН не поступает. Как только температура опустится ниже заданного значения, от датчика придет сигнал и реле даст команду на замыкание контакта К1. В этот момент фаза через замкнутый контакт К1 поступит на правый вывод нагревателя и нагреватель начнет нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал и реле разомкнет контакт К1 и обесточит нагреватель.

Рассмотрим схему «нагреватель – термореле — контактор».

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2, выводом А2 катушки контактора и нижним выводом нагревателя.

Фаза подается на клемму термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1, нижний силовой вывод контактора и постоянно присутствует на этих выводах. Правый вывод контакта К1 соединен с выводом А1 катушки контактора. Верхний силовой вывод контактора соединен с верхним выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и на ТЭН напряжение не поступает. При опускании температуры ниже заданного значения от датчика приходит сигнал и реле замыкает контакт К1, по которому фаза поступает на вывод А1 катушки контактора.

При появлении фазы на выводе А1 катушки срабатывает контактор, его силовые контакты замыкаются и фаза попадает на верхний вывод нагревателя и он начинает нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал, реле разомкнет контакт К1 и обесточит контактор, который в свою очередь обесточит нагреватель.

Если возникли вопросы по контакторам, то Вы можете познакомиться с их устройством и работой, а также рассмотреть схемы подключения контакторов.

Вы также можете посмотреть ролик о нагревателях, где рассказывается и показывается работа каждой схемы.

На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим схемы подключения ТЭН к трехфазной сети.
Удачи!

Источник