Теория
Что такое ТЭН в электрическом котле? С точки зрения электротехники это активное сопротивление, которое выделяет тепло при прохождении по нему электрического тока.
По внешнему виду одиночный ТЭН выглядит, как согнутая или завитая трубка. Спирали могут быть самой разной формы, но принцип подключения одинаков, у одиночного ТЭНа два контакта для подключения.
При подключении одиночного ТЭНа к напряжению питания нам нужно просто подсоединить его клеммы к электропитанию. Если ТЭН рассчитан на 220 Вольт, то подключаем его к фазе и рабочему нулю. Если ТЭН на 380 Вольт, то подключает ТЭН к двум фазам.
Но это одиночный ТЭН, который мы можем увидеть в электрочайнике, но не увидим в электрическом котле. ТЭН котла отопления это три одиночных ТЭНа, закрепленные на единой платформе (фланце) с выведенными на ней контактами.
Самый распространённый ТЭН котла состоит из трёх одиночных тэнов закрепленных на общем фланце. На фланце выводится для подключения 6 (шесть) контактов ТЭНа электрического ТЭН котла. Есть котлов с большим количеством одиночных тэнов, например, так:
Схемы подключения ТЭН котла
Вариант 1. Схема подключения к однофазной сети
Обычно, три одиночных Тэна в такой конструкции, размещены так, что контакты от разных тэнов располагаются друг напротив друга.
Чтобы подключить ТЭН на 220 Вольт, нужно соединить три контакта от разных одиночных спиралей перемычкой и подключить их к рабочему нулю.
Три оставшиеся контакта нужно, также соединить и подключить к рабочей фазе. Это обеспечит одновременное включение всех тэнов в нагрев при подаче питания.
Однако так напрямую подключение не делают, и на каждый второй контакт тэна подключают на фазу после своего автомата или, что делается чаще, подключают от своей линии управления (автоматики).
Вариант 2. Трехфазное подключение
Если мы посмотрим на продающиеся тэны для котлов, то увидим, что почти все маркируются, как Тэны 220/380 Вольт.
Если у вас такой вариант тэна, и вы имеете возможность подключиться к трехфазному питанию 220 Вольт или 380 Вольт, то нужно использовать схемы подключения называемые «звезда» и «треугольник».
По схеме «звезда» 220 Вольт три фазы, нужно пермячкой соединить три контакта одиночных тэнов и подключить их рабочему нулю. На вторые свободные контакты подать по фазному проводу. Каждый одиночный тэн будет работать от 220 Вольт, независимо друг от друга.
По схеме «треугольник» 380 Вольт, нужно перемычками соединять контакты 1-6, 2-3, 4-5, у одиночных тэнов 1-2,3-4,5-6 и подавать на них фазные провода. Каждый одиночный тэн будет работать от 380 Вольт, независимо друг от друга.
Вывод
Как видим электрические ТЭН котлы просты в подключении и само подключение ТЭНа не вызывает проблем. Более сложный вопрос подключения автоматики и датчика температур. Об этом в следующих статьях.
Что такое ГОСТ? (и как его расшифровать)
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.
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.
Рассчитать можно по следующей формуле.
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.
ГдеI- 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
Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.
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.
Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов
Rобщ = R1+ R2 + R3и т.д.
Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное77,45Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.
P- мощность в ваттах
U2- напряжение в квадрате, в вольтах
R- общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов
P = 624,919 Вт, округляем до значения625 Вт.
Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.
В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.
| 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.
| 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, мощностью1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно законаОма,пользуясь выше приведенными формулами.
Терморегулятор предназначен для поддержания заданной температуры путём управления нагревательными (охладительными) элементами.
Данные устройства бывают нескольких видов, начиная простыми механическими и заканчивая электронными многофункциональными и даже интеллектуальными устройствами.
Принцип работы состоит в том, что в устройстве есть выносной термодатчик, который сообщает устройству температуру окружающей среды. Для поддержания и регулировки заданного предела как раз и используется терморегулятор. Применяются для поддержания в различных устройствах, таких как: холодильник, тёплый пол, водяное отопление или нагреватели, инкубатор, теплицы и т.п.
Подключение ТЭНа с терморегулятором
Рассмотрим принцип работы и схему включения.
Они используются для бойлеров и котлов отопления. Берём универсальный на 220В и 2-4,5кВт, обычный, с чувствительным элементом в виде трубочки, помещается он внутрь ТЭНа, в котором есть специальное отверстие.
Тут видим 3 пары нагревательных элементов, итого шесть, подключать нужно следующим образом: на три садим ноль и на другие 3 – фазу. В разрыв цепи вставляем как раз наше устройство. Он имеет три контакта, на фото ниже видно один по центру сверху и два снизу. Верхний используется для включения к нулю, а какой из нижних к фазе надо проверить тестером.
Ставим регулятор на минимум – звоним тестером в левый нижний с верхним – есть звуковой сигнал, а на втором нет, теперь увеличим градус и тестер звонит уже правый нижний с нулём. Значит питание приходит на ноль (верхний) и с него идёт на ТЭНы, т.е. запитываются. А левый нижний вывод можно использовать для индикатора, чтобы индицировалось, когда отключён ТЭН.