Последовательное соединение тэнов. Расчет мощьности ТЭНов - Нагревательных элементов

Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений - до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

  1. 625 Вт
  2. 933 Вт
  3. 1,25 кВт
  4. 1,6 кВт
  5. 1,8 кВт
  6. 2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I - сила тока в амперах.

P - мощность в ваттах.

U - напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

R = U / I, где

R - сопротивление в Омах

U - напряжение в вольтах

I - сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U2 / R где,

P - мощность в ваттах

R - общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Таблица 1.1

Кол-во ТЭН

Мощность (Вт)

Сопротивление (Ом)

Напряжение (В)

Сила тока (А)

Последовательное соединение

2 ТЭН = 77,45

3 ТЭН =1 16,175

5 ТЭН=193,625

7 ТЭН=271,075

В таблице 1.2 приведены значения для параллельного соединения ТЭНов.

Таблица 1.2

Кол-во ТЭН

Мощность (Вт)

Сопротивление (Ом)

Напряжение (В)

Сила тока (А)

Параллельное соединение

2 ТЭН=19,3625

3 ТЭН=12,9083

4 ТЭН=9,68125

6 ТЭН=6,45415

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами


Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений - до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

  1. 625 Вт
  2. 933 Вт
  3. 1,25 кВт
  4. 1,6 кВт
  5. 1,8 кВт
  6. 2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I - сила тока в амперах.

P - мощность в ваттах.

U - напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

R = U / I, где

R - сопротивление в Омах

U - напряжение в вольтах

I - сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U2 / R где,

P - мощность в ваттах

R - общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Таблица 1.1

Кол-во ТЭН Мощность (Вт) Сопротивление (Ом) Напряжение (В) Сила тока (А)
1 1250,000 38,725 220 5,68
Последовательное соединение
2 625 2 ТЭН = 77,45 220 2,84
3 416 3 ТЭН =1 16,175 220 1,89
4 312 4 ТЭН=154,9 220 1,42
5 250 5 ТЭН=193,625 220 1,13
6 208 6 ТЭН=232,35 220 0,94
7 178 7 ТЭН=271,075 220 0,81
8 156 8 ТЭН=309,8 220 0,71

В таблице 1.2 приведены значения для параллельного соединения ТЭНов.

Таблица 1.2

Кол-во ТЭН Мощность (Вт) Сопротивление (Ом) Напряжение (В) Сила тока (А)
Параллельное соединение
2 2500 2 ТЭН=19,3625 220 11,36
3 3750 3 ТЭН=12,9083 220 17,04
4 5000 4 ТЭН=9,68125 220 22,72
5 6250 5 ТЭН=7,7450 220 28,40
6 7500 6 ТЭН=6,45415 220 34,08
7 8750 7 ТЭН=5,5321 220 39,76
8 10000 8 ТЭН=4,840 220 45,45

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.

Приветствую вас, мои читатели! Этот пост я решил написать для тех, кто пытается разобраться с подключением электрического котла к проводке. Статья посвящена отопительным аппаратам, использующим ТЭНы в качестве нагревательных элементов. Про я напишу отдельно. Есть несколько вариантов выполнения этой операции и о них я расскажу ниже по очереди. Начинаем, как вы уже могли привыкнуть, от простого к сложному.

ТЭН и однофазная сеть. Что к чему прикрутить?

Этот случай характерен для дач и деревенских домов старой постройки. Для начала нужно вообще понять о чем идет речь и проще всего это сделать, смотря на следующий рисунок:

Итак, у однофазной электрической сети имеется два проводника – ноль и фаза. На самой же картинке изображено два способа включения нагрузки – параллельный и последовательный. Разнятся эти способы тем, как делится исходное напряжение между элементами. В большинстве случаев ТЭНы включают параллельно, чтобы не терять полезной мощности, последовательная схема подходит только для различных специфических случаев. Блок, подготовленный для подключения к одной фазе будет выглядеть так:

Еще стоит обратить внимание на выбор кабеля, но этого момента мы коснемся чуть позже, а теперь давайте переходить к трем фазам.

Два способа подключить ТЭН к трем фазам.

“Трехфазка” раньше была чем-то не очень нужным и понятным для простого обывателя, но в наше время она стала необходимостью для частного дома. Нужна она прежде всего для отопления электричеством. Поскольку электрический котел имеет большую мощность (в большинстве случаев больше 6 кВт), то при использовании одной фазы вам понадобится прокладывать проводку кабелем с большим сечением проводников. А это будет дорого стоить, особенно если жилы кабеля сделаны из меди. В трехфазной сети сечения проводников будут заметно меньше, по этой причине большинство современных электрических котлов подключаются к “трехфазке”. Теперь давайте поговорим про основные схемы подключения ТЭНов к такой сети.

Звезда.

Такой способ используется в том случае, если нагревательный элемент рассчитан на 220 В. Кроме этого, “звезда” требует, чтобы с щитка был заведен нулевой провод. Для пояснения рассмотрим следующий рисунок:

В данном случае, вместо двух перемычек будет одна. И подключаться она будет к нулю, а три оставшихся свободных конца будут подключены к соответствующим фазам. Если смотреть на гайку блока сверху, то выглядеть это все будет следующим образом:

Треугольник.

Используется такой способ для подключения нагревательных элементов, рассчитанных на 380 В. Если вдруг вы решите ставить “треугольником” ТЭНы, рассчитанные на 220 В, то они просто сгорят. Не упустите этот важный момент. Главным отличием “треугольника” от “звезды” является отсутствие нулевого проводника. Тут есть только 3 фазы и больше ничего. Чтобы лучше понимать о чем идет речь, смотрим ниже:

На картинке все выглядит просто и понятно, а вот если начать соединять контакты на гайке блока, получится следующее:

Выглядит сложновато, но на самом деле не отличается ничем от верхнего рисунка. Цветными линиями и цифрами здесь обозначены фазы, а буквами нагревательные элементы блока.

Итоги статьи.

Подключение мощных электрических нагревательных приборов, таких как электрический котел, дело ответственное. Ошибки могут привести к тяжелым последствиям. Вплоть до выгорания проводки или пожара . Поэтому, если у вас нет соответствующих навыков, то вам лучше обратиться к электрику имеющему соответствующую группу допуска . Все действия, которые вы собираетесь делать, вы делаете на свой страх и риск. Помните об этом. На этом все, пишите вопросы в комментариях.

Сейчас никто не хочет зависеть от качества работы коммунальных служб, от внезапного отключения горячей воды или технических особенностей здания. Не редкость становится установка водонагревательных приборов, которые и решают вопросы с горячей водой. Важной составной частью таких устройств является его система нагрева или ТЭН.

Основные виды ТЭНов

Именно на технические показатели ТЭН для водонагревателя обращают внимание в первую очередь, когда хотят приобрести прибор для электрического нагрева воды. Сам ТЕН — медная или из нержавеющей стали трубка, прямая или изогнутая, заполненная веществом, у которого высокий показатель теплопроводности. В качетве наполнителя используют оксид магния или кварцевый песок. Внутри трубки и наполнителя вмонтирована нихромовая спираль/нить. Вся конструкция на концах имеет фланцы. Этот элемент бывает двух типов:

  • погружной или «мокрый», который непосредственно контактирует с водой;
  • сухой, имеющий защиту в виде стеатитовой колбы.

Первый тип нагревает только своей поверхностью и стоимость его небольшая. Такие ТЭНы быстро покрываются накипью и выходят из строя. Сухие ТЭНы для водонагревателей стоят дороже, но имеют лучшие эксплуатационные показатели:

  • нет прямого контакта с водой, что повышает электробезопасность;
  • большая площадь теплоотдачи, так как греется колба, позволяющая более быстро греть жидкость;
  • меньшее количество накипи в баке;
  • сключает возникновение воздушных пробок;
  • простота смены в случае поломки.

Чтобы снизить коррозийное воздействие на все элементы водонагревательного бака, устанавливают магниевый анод. Именно он и подвергается коррозии, постепенно разрушаясь.

Лидер рынка нагревательных систем

Каждый производитель предлагает не один тип ТЭНа, но существует правило, по которому марка водонагревателя требует нагревательный элемент той же марки. Один из крупнейших представителей бытовой техники Аriston большое внимание уделяет комплектации водонагревателей.

По техническим и эксплуатационным характеристикам различают несколько видов ТЭН для водонагревателя Аriston. Основное отличие этих элементов друг от друга такое:

  • по конструктивным особенностям. Выпускают устройства прямой формы, используемые в вертикальных баках, и изогнутой, которые применяют в горизонтальных бойлерах;
  • по способу крепления. В качестве крепёжной детали выступает гайка (1 или ¼) или фланец (диаметр 42, 48, 63, 72 мм);
  • по мощности. Рабочая мощность колеблется от 1 до 4 кВт;
  • по принципу функционирования. В основном это погружные ТЭН, но применяются и сухие.

У всех моделей водонагревателей Аriston ТЭНы имеют встроенные термостаты, позволяющие регулировать нагрев воды в заданном диапазоне.

Весь сортамент компании делится на 7 серий, каждая из которых имеет свои конструктивные особенности:

  • RCA, изготовлены из меди с фланцевым типом крепления и рабочей мощность 1,5 кВт;
  • RCT, изготовлены из меди, изогнутые, с латунным основанием. Есть модификации с гайкой и фланцем. Рабочая мощность — 1,% кВт;
  • RCF для горизонтальных бойлеров с показателем мощности 2 кВт;
  • RDT прямые, медные, гаечным креплением. Мощность колеблется от 1,2 кВт до 2 кВт;
  • RTF отличает повышенной мощностью до 4 кВт, за счёт чего быстро прогревает большой объём воды;
  • RNCA из нержавейки, имеют изогнутую форму. Используется для небольших по объёму водонагревателей и обеспечивают мощность 1,2 кВт;
  • STEA MO относится к сухому типу. Его мощность не более 1,2 кВт.

Многие потребители продукции Аriston выделяют их плюсы, по сравнению с другими марками:

  • высокое значение силы тока (25А) за счёт серебряного напыления;
  • быстрый нагрев из-за высокой теплоотдачи;
  • компактный размер;
  • срок эксплуатации до 5 лет при соблюдений требований ухода;
  • небольшая масса;
  • простота монтажа.

Главным недостатком считается высокая цена и невозможность ремонта в случае поломки.

Способы соединения нагревательных элементов

В водонагревателях используют как один, так и несколько ТЭНов. Чем их больше, тем больше мощность прибора. Но мощность зависит от типа соединения отдельных элементов. Они могут иметь однофазное и трёх фазное подключение. В квартирной, однофазной, сети подключают ТЭНы последовательно, параллельно и комбинированным способом.

Параллельный способ соединения действует по таким правилам:

  • напряжение всех элементов и сети одинаково;
  • поломка одного ТЭНа не выводит из строя всю цепь. В этом случае заменяется только поломанный;
  • мощности всех элементов суммируются и составляют общую мощность всего водонагревателя.

Последовательный способ соединения работает таким образом:

  • поломка одного элемента требует прерывает работу всей цепи;
  • общее напряжение не превышает сумму напряжений всех ТЭНов;
  • общее сопротивление складывается из всех сопротивлений цепм.

Совет мастера! Суммарную мощность можно рассчитать, если разделить напряжение на общее сопротивление цепи. Общее сопротивление вычисляется по стандартной формуле для последовательного соединения сопротивлений.


Схема подключения ТЭНа водонагревателя комбинированным способом предполагаетиспользование различных способов подключения для нескольких участков. Обычно такой способ применят в том случае, если нет возможности приобрести ТЭНы, требуемой мощности. При варьировании последовательного и параллельного соединения, добиваются искомого значения.

Способы определения поломки ТЭНа

Замена ТЭНов возможна самостоятельно, но для выяснения объёма ремонтных работ, элементы проверяют на вид поломки. Что может поломаться? Часто в ТЭНах перегорает нихромовая нить. Теплоотдача резко уменьшается или вообще может отсутствовать при большом слое накипи. Ну и самая опасная поломка происходит тогда, когда провод накаливания замыкается на корпус электронагревателя.

Существует несколько подходов к тому, как проверить ТЭН водонагревателя. Первоначально элемент демонтируется из водонагревателя и проверяется его внешняя целостность. При малейшем повреждении или вздутии внешней части, элемент требует замены.

Если с целостностью всё в порядке, тестером проверяют работоспособность внутренней нити. Так же тестером проверяется и вероятность замыкания:

  • клемма тестера подсоединяется к одной из клемм ТЭНа;
  • вторая клемма приводится в контакт с корпусом электронагревателя;
  • при показании «цепь» определяют замыкание и ТЭН меняют.

Для проверки на пробой можно использовать мегомметр. При исправном водонагревателе показания прибора должны быть около 0,5 Мом.