Регуляторы температуры в бытовых целях используют довольно широко, а регулируют они температуру буквально везде: от банального паяльника до микроклимата в доме.
Монтаж системы «термореле-пускатель-нагреватель»
Начну объяснение с подключения системы «теплофон» к трехфазной сети по следующей схеме.
Между нулевым проводом сети и первой фазой последовательно включаются терморегулятор Т1 и катушка пускателя К1. Элементы нагревателя R1-R15 подключаются равномерно между нулевым проводом и каждой из фаз сети через нормально разомкнутые контакты пускателя К1.1 — К1.3. Пускатель, в данном случае, был выбран марки АВВ 20-40, 4р.
Работает такая схема так:
Когда температура контролируемого помещения приближается к порогу включения термореле (нижняя уставка), последнее срабатывает и своими контактами подключает к сети питания нагревательные элементы (ТЭНЫ) обогревателя.
После того, как температура помещения достигает верхней уставки, термореле отпускает, отключая питание пускателя, который, в свою очередь, обесточивает нагреватели.
Существует множество всевозможных вариантов исполнения термореле, в том числе и совсем миниатюрные варианты, однако, их максимальная коммутируемая мощность довольно невелика (не более пары киловатт), а подключать к ним напрямую можно и того меньше (из соображения наличия запаса мощности).
Самым идеальным вариантом для управления ТЭНами можно назвать такой вариант, при котором «термушка» будет через небольшой электронный блочок управлять магнитным пускателем (например, типа ПМЕ), который, в свою очередь займется управлением нагревателями, мощность которых может запросто превышать 1500 ватт.
Работает такая схемка следующим образом.
При срабатывании терморегулятора, сигнал от него поступает на мощный транзисторный ключ, выполненный на основе биполярного транзистора, в коллекторную цепь которого подключено электромагнитное реле (к примеру, РЭС-9).
Питается схема от нестабилизированного источника, собранного не трансформаторе Т1 и выпрямителе VD1-VD4.
Реле, срабатывая, подает питание на пускатель ПМЕ, который, в свою очередь, своими нормально открытыми контактами К2.1 и К2.2 подает питание на нагревательные элементы.
Вся схема запитывается через FU1.
После сборки блока регулировки-коммутации необходимо, в первую очередь, проверить правильность монтажа, лишь после этого приступать к настройке всей системы. При безошибочно собранной системе не требуется никаких наладочных работ.
После этого можно начинать настройку его.
Единственное, что надо будет сделать, чтобы правильно настроить систему, выставить уставку опорного напряжения компаратора (устройства сравнения) на выводе 2 устройства, соответствующую необходимой температуре срабатывания. С этой целью придется немного посчитать.
Допустим, что нам необходимо поддерживать температуру помещения в районе +22 градусов Цельсия. В этом случае необходимо перевести значение температуры в шкалу Кельвина, после чего полученное умножить на 0,01 В. В результате этих вычислений и получится значение опорного напряжения, являющееся, одновременно, уставкой температуры (273,15+22)*0,01=2,9515 В.
Надеюсь, моя статья пролила свет на некоторые непонятки этой темы.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад, если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное. Всего доброго.
(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.
- 625 Вт
- 933 Вт
- 1,25 кВт
- 1,6 кВт
- 1,8 кВт
- 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.
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.
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 + R3и т.д.
Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное77,45Ом. 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 значения625 Вт.
В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.
Таблица 1.1
| Кол-воТЭН | 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-воТЭН | 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, мощностью1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно законаОма,пользуясь выше приведенными формулами.
Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) широко используются для нагрева воды, воздуха и других жидкостей и газов в промышленности и в бытовом применении.
ТЭНы обычно подключают с помощью температурного реле для обеспечения автоматического отключения при достижении требуемой температуры.
Рассмотрим подключение трехфазного ТЭНа через магнитный пускатель и тепловое реле.
Рис. 1
ТЭН подключается через один трехфазный с нормально замкнутыми контактами МП(Рис. 1). Управляет пускателем термореле ТР, управляющие контакты которого разомкнуты при температуре на датчике ниже заданной. При подаче трехфазного напряжения контакты пускатели замкнуты и происходит нагрев ТЭНа, нагреватели которого включены по схеме «звезда».
Рис. 2
При достижении заданной температуры, тепловое реле отключает питание нагревателей. Таким образом, реализуется простейший регулятор температуры. Для такого регулятора можно применять термореле РТ2К (Рис. 2), а для пускателя – контактор третьей величины с тремя группами на размыкание.
РТ2К представляет собой двухпозиционное (работающие на включение/отключение) термореле с датчиком из медного провода с диапазоном установления температуры от -40 до +50°С. Конечно, использование одного теплового реле не позволяет достаточно точно поддерживать требуемую температуру. Включение каждый раз всех трех секций ТЭНа приводит к лишним энергопотерям.
Рис. 3
Если реализовать управление каждой секцией нагревателя через отдельный пускатель, связанный со своим термореле (Рис. 3), то можно осуществить более точное поддержание температуры. Итак, имеем три пускателя, которыми управляют три термореле ТР1, ТР2, ТР3. Температуры срабатывания выбраны, допустим как t1
Рис. 4
Реле-датчики температуры обеспечивают коммутацию исполнительной цепи до 6А, при напряжении 250В. Для управления магнитным пускателем таких величин более чем достаточно (Например, ток срабатывания контакторов ПМЕ составляет от 0,1 до 0,9 А при напряжении 127 В). При прохождении переменного тока через катушку якоря возможно низкое гудение промышленной частоты 50 Гц.
Существуют термореле, управляющие токовым выходом с величиной тока от 0 до 20 мА. Также часто тепловые реле питаются от постоянного тока низкого напряжения (24 В). Для согласования такого выходного тока с низковольтными (от 24 до 36 В) катушками якоря пускателя может применяться схема согласования уровней на транзисторе (Рис. 5)
Рис. 5
Данная схема работает в ключевом режиме. При подаче тока через контакты термореле ТР через резистор R1, на базу VT1 происходит усиление тока и включение пускателя МП.
Резистор R1 ограничивает токовый выход теплового реле для предотвращения перегрузки. Транзистор VT1 выбирают исходя из максимального тока коллектора, превышающего ток срабатывания контактора и напряжения на коллекторе.
Произведем расчет резистора R1 на примере.
Допустим для управления якорем пускателя достаточно постоянного тока в 200мА. Коэффициент усиления транзистора по току составляет 20, значит, управляющий ток базы IБ должен поддерживаться в пределах до 200/20 = 10 мА. Тепловое реле выдает максимум 24В при силе тока в 20мА, что вполне достаточно катушке якоря. Для открытия транзистора в ключевом режиме относительно эмиттера должно поддерживаться напряжение на базе в 0,6 В. Примем, что сопротивление перехода эмиттер-база открытого транзистора пренебрежительно мало.
Значит, напряжение на R1 составит 24 – 0,6В = 23,4 В. Исходя из полученного ранее тока базы получаем сопротивление: R1 = UR1/IБ=23,4/0,01 =2,340 Ком. Роль резистора R2 — не допускать включение транзистора от помех при отсутствии управляющего тока. Обычно его выбирают в 5-10 раз больше чем R1, т.е. для нашего примера будет составлять примерно 24 КОм.
Для промышленного использования выпускаются реле-регуляторы, реализующие температуры объекта.
Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.
2017-09-11 Евгений Фоменко
Подключение ТЭНов электрического котла
Первое, на что необходимо обратить внимание — это номинальная мощность ТЭНа. Установив устройство с низкой мощностью, вы будете недополучать тепловую энергию, расходуя при этом большое количество электричества. А установив недопустимо высокую мощность есть большая вероятность постоянного перегрева устройства, а возможен и взрыв.
Что касаемо его расположения, он должен быть полностью погружен в воду, а иначе он будет перегреваться, как правило, его устанавливают в нижней части радиатора. Это дает возможность изолировать его от мест, где скапливается воздух. Для того, чтобы он прослужил дольше и на нем скапливалось меньше налета, который приводит к значительной потери КПД, а также к коррозии, нужно использовать дистиллированную жидкость.
Очень важно, когда вы будете врезать ТЭН или блок ТЭНов в систему отопления, качественно выполнить герметизацию торцевых стыков, поскольку, если жидкость попадет на нагревательный элемент (спираль), возникнет угроза для жителей дома. Рассмотрим вариант подключения к электрическим сетям с различным количеством фаз.
Если у вас одна фаза, зачастую этот вариант наиболее характерен для дач или старых построек, необходимо установить предохранитель. Она характерна наличием двух проводников: фазы и ноля. Существует два метода подключения — параллельно или последовательно, разница состоит в делении исходного напряжения между составляющими.
Чаще подключение выполняют параллельным методом, чтобы минимизировать потери полезной энергии. Последовательная схема используется крайне редко, так как она предполагает потери энергии. Для любой из выбранных схем необходимо выбирать провод с большим сечением, поскольку на него будет большая нагрузка.
Подключение к трем фазам — первый метод это так называемая звезда, предполагает подпитку от сети в 220 В при наличии подведенного из щита нулевого провода. Используется одна перемычка, подключаемая к нулю, а остальные три свободных конца присоединяют к фазам.
Треугольное подключение, приходящее напряжение в данном случае 380 В. Подключив сюда ТЭНы, предусмотренные для использования на 220 В, рискуете их испортить, поскольку они сгорят. Разница между треугольником и звездой заключается в отсутствии нулевого проводника.
Врезка ТЭНов в систему отопления дома
Если вы хотите заменить или найти резервный источник тепла вашему твердотопливному котлу,такому как, например, Дон, Купер, Эван, Бренерам Акватэн либо Теплодар, подобный вариант подойдет отлично, поскольку он не очень трудоемкий и затратный в финансовом плане.
При проведении подобной процедуры соблюдайте меры безопасности, поскольку любые мероприятия с использованием электрической энергии крайне небезопасны.
Рассмотрим более детально, как подключить ТЭНы на котле. При использовании его, как резервного метода нагрева, помните об изменениях уровня напора, для его выравнивания рекомендуется использовать насос.
Рассмотрим поэтапно, как установить подобное устройство:
Воздушная пробка в радиаторе отопления
Затем заполните систему жидкостью, при помощи крана Маевского спустите скопившийся воздух. Используя тестер, проверьте, что ТЭН изолирован от батареи во избежание поражения электрическим током, если все же пробой присутствует, проверьте исправность нагревательного элемента. Если у него нарушена изоляция, нужно поменять ее. Затем выполните установку повторно.
Расчет мощности и разновидности ТЭНов
Существует общепринятая формула, при помощи которой можно правильно рассчитать необходимую мощность, вычисления выполняется оперируя тем, что на обогрев 10 м2 площади комнаты затрачивается 1 Квт энергии... Выглядит она следующим образом:
Р=0,0066*m*(T1-T2)/t, где
m — это объем нагреваемой жидкости,
t1 — конечная температура жидкости, градусы Цельсия,
t2 — начальная температура жидкости,
t — период за который нагревается жидкость, мин.
Р — мощность нагревательного элемента.
Попробуем произвести расчет для алюминиевой батареи из 6 секций, объем вмещаемой жидкости около 4 литров. Необходимо за 15 минут подогреть радиатор с 15 градусов до 60. Выполняем расчет:
Р=0,0066*4 (60-15)/15=0,792, таким образом мощность должна составлять 0,8 кВт.
Видео о подключении ТЭНа к одно- и трехфазной сети:
Так как мощность ТЭН достаточно высокая, очень важно, чтобы соединение питающих проводов с ними было максимально надежным. Поэтому советую строго придерживаться следующей схемы крепления проводов к выводам ТЭН , представленной в инструкции:
При подключении фазных проводов к выводам нагревателей, необходимо сперва накрутить гайку м4, затем кладется шайба, после чего одевается наконечник-кольцо питающего провода, затем снова идёт шайба, после чего пружинная шайба - гровер, и затем все зажимается гайкой М4.
Нулевой провод, затягивается болтом м8, в располагающемся в перемычке между контактами ТЭН отверстии, как показано на изображении ниже:
Теперь, когда к ТЭН электрокотла подключены фазные провода и ноль, осталось заземлить корпус подключённые провода к ТЭНам теплообменника . Для этих целей у котла ZOTA слева у блока нагревателей приварен болт, к которому и подключается заземляющий проводник.
Защитное заземление можно взять с заземляющей клеммы блока управления, либо можно использовать отдельный проводник дополнительной системы уравнивания потенциалов (ДСУП).
На этом подключение ТЭН электрокотла завершено, осталось лишь установить защитный кожух на блок теплообменника.
Еще несколько слов стоит сказать о датчиках температуры воды и воздуха, их назначении и расположении.
На лицевой панели блока управления электрокотла, есть два регулятора с маркировкой- «воздух» и «вода» .
Каждый из них имеет свою градуировку, цифры, обозначенные на ней это температура в градусах Цельсия.
Таким образом, вы можете выставлять требуемую температуру теплоносителя - регулятор «ВОДА» или температуру воздуха в помещении «ВОЗДУХ».
Принцип работы здесь следующий, как только будет достигнут хоть один из установленных этими регуляторами показателей, электрокотел отключится и включится вновь, когда показатели упадут.
Так автоматизируется работа котла, вам достаточно выставить нужные величины и включить его, дальше котел будет работать автономно, поддерживая тепло в доме не требуя при этом вашего участия.
Вот теперь я думаю понятно для чего необходимы датчики температуры. Так, например, датчик температуры воды, устанавливается непосредственно в теплообменник, в котором для такого случая предусмотрено посадочное место.
Либо, как вариант, можно просто прикрепить к трубе отопления :
Теперь температура теплоносителя контролируется с помощью датчика и котел будет работать, пока она не достигнет установленного уровня.
Аналогично работает и датчик температуры воздуха, он устанавливается в помещении и замеряет общую температуру в нем. Электрокотел, будет выполнять нагрев теплоносителя до тех пор, пока температура в помещении, где стоит датчик, не достигнет нужного уровня.
Электрокотлы различных типов, моделей и производителей зачастую отличаются по внутренней компоновке, наличию тех или иных элементов, систем автоматизации и т.д., но при этом общий принцип прокладки электропроводки, выбор типа и сечения кабеля, защитной автоматики , а также подключения остается неизменным.
Надеюсь, эта инструкция по подключению электрокотла к электросети, будет полезна не только при монтаже котлов ZOTA серии «econom», но и любых других.
Обязательно пишите свои вопросы, дополнения и замечания к статье, даже если вы столкнулись с проблемой при подключении к сети электрокотла другой фирмы. Нередко именно ваши комментарии позволяют дополнить статьи, исправить неточности, сделать их полезнее.