Как правильно подключать нагреватели: параллельно или последовательно?
Итак, следует ли подключать нагреватели параллельно или последовательно? Этот вопрос возникает, когда к источнику питания необходимо подключить более одного нагревателя. Любое количество нагревателей может быть подключено параллельно, но обычно только два нагревателя подключаются последовательно. Надежное последовательное подключение более двух нагревателей является сложной задачей. Если нагреватели соединены последовательно, отказ одного нагревателя останавливает работу всех ТЭНов в цепочке. При параллельном подключении нагревателей отказ одного ТЭНа обычно не влияет на другие нагреватели.
Чаще всего при подключении используется два ТЭНа. В этом случае, если нагреватели соединены последовательно, напряжение каждого ТЭНа должно быть равно половине общего доступного напряжения. Например, два нагревателя на 240 вольт, подключенные последовательно к источнику питания на 480 вольт. Также мощность каждого нагревателя должна быть одинаковой. (Если мощность и напряжение каждого нагревателя не равны, нагреватели не будут делить общее напряжение поровну.) Если два нагревателя подключены параллельно, напряжение каждого нагревателя должно быть таким же, как напряжение питания.
Давайте рассмотрим немного расчетов по подключению ТЭНов.
Общие формулы
|
Мощность (Ватт) |
|
|
|
|
Напряжение (Вольт) |
|
|
|
|
Сила тока (Ампер) |
|
|
|
|
Сопротивление (Ом) |
|
|
|
Рассмотрим последовательное или параллельное подключение нескольких одинаковых нагревательных элементов с различными схемами соединения. Для произведения расчетов нам понадобятся такие характеристики:
R = полное сопротивление
P = общая мощность
U и I соответственно напряжение и сила тока
Параллельное соединение
Количество нагревательных элементов может быть 2, 3 или любое другое число (x). Тогда общее сопротивление равно:
R = r / 2 либо R = r / 3 либо R = r / x, где r — сопротивление одного нагревателя
Мощность общую вычислим по формуле:
P = 2*p либо P = 3*.p либо P = x*p, где р – мощность одного ТЭНа
Например:
2 параллельно подключенных нагревательных элемента на 1000 Вт 230 В, работающие от 230 В, генерируют 2000 Вт при 230 В с R = 26,45 Ом
3 параллельно подключенных нагревательных элемента на 1000 Вт 230 В, работающие от 230 В, генерируют 3000 Вт при 230 В с R = 17,63 Ом и
т. д.
Последовательное подключение ТЭНов
Аналогично предыдущему случаю возьмем 2, 3 или х одинаковых ТЭНов, каждый из которых имеет сопротивление r и мощность р. Для последовательного подключения значения сопротивления складываются, в итоге вычислений имеем:
R = 2*r либо R = 3*r либо R = x*r
P = p / 2 либо P = p / 3
Например:
2 последовательно подключенных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 230 В, работающих от 230 В, генерируют 500 Вт при 230 В с R = 105,87 Ом (мощность, создаваемая нагревательными элементами, в 4 раза меньше)
3 последовательно подключенных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 230 В, работающих с 230 В генерируют 333 Вт при 230 В с сопротивлением R = 158,7 Ом (мощность, создаваемая нагревательными элементами, в 9 раз меньше) и
т. д.
Трехфазное подключение нагревателей
Соединение треугольником
Номинальное напряжение каждого нагревательного элемента идентично напряжению между фазами при соединении треугольником.
Соединение звездой
Номинальное напряжение нагревательных элементов равно напряжению между фазами трехфазной проводки, деленному на корень из 3 или 1,732
Пример подключения:
3 нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 230 В, подключенные к трехфазной сети 400 В, генерируют 3000 Вт.
3 нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 400 В, подключенные к трехфазному источнику питания 400 В, генерируют 1000 Вт.
Подробнее про трехфазное подключение ТЭНов читайте в нашей статье — треугольник или звезда для подключения нагревателей
Выводы
При параллельном подключении ТЭНов напряжение на каждом нагревателе будет одинаковое, общая мощность равна сумме мощностей отдельных нагревателей и выход одного ТЭНа из строя не нарушит работы остальных.
При последовательном подключении нагревателей общее сопротивление будет складываться из значений сопротивления каждого отдельного ТЭНа, напряжение на каждый отдельный нагреватель будет рассчитываться по формуле Uобщ/количество нагревателей (для одинаковых ТЭНов), соответственно общая мощность уменьшается во столько раз, сколько ТЭНов в системе.
Одна из причин однозначного выбора заключается в том, что некоторые нагреватели не могут надежно работать при одном напряжении. Это связано с физическими размерами нагревателя, а также с параметрами мощности и напряжения. В основном нужно подбирать ТЭНы с оптимальным размером греющей спирали, чтобы не было необходимости в последовательном подключении нескольких нагревателей. Помните, что параллельно все нагреватели имеют одинаковое напряжение, но последовательно каждый нагреватель имеет одинаковый ток. По сути, вы можете подключить ТЭНы последовательно только тогда, когда у вас есть два нагревателя одинаковой мощности и напряжения, при этом их суммарная мощность будет меньше. В большинстве случаев ТЭНы подключаются параллельно.
Если у Вас остались вопросы, обращайтесь к нам по телефону или по электронной почте. Наши специалисты помогут вам с выбором нагревательных элементов и проконсультируют по вопросам их подключения. Мы производим промышленные нагреватели, ик излучатели а также комплектующие материалы к системам нагрева.
Трубчатые электронагреватели отличаются высокой эффективностью и широко применяются в промышленности и быту. Тип электрической схемы подключения ТЭНов зависит от их предназначения и необходимости получить заданные параметры тепловыделения. Если два ТЭНА соединить последовательно, то сила тока, проходящего по ним, уменьшится в несколько раз. Это обеспечит более долгий срок службы электронагревателей.
Виды подключений
Виды подключения к сети нескольких электронагревателей (R1, R2, R3, R4, R5 и R6):
а — последовательное, б — параллельное, в — комбинированное,
которое содержит в себе элементы последовательного и параллельного
Нередко возникают ситуации, когда к одному источнику питания подключают два и более нагревателя, с одинаковой или разной мощностью. Может применяться параллельное либо последовательное соединение ТЭНов 220В, а также комбинированный вариант.
Перед выбором окончательного варианта необходимо выполнить необходимые расчеты и учитывать различные особенности, например, то, что если последовательно подключить нагреватели, то выход из строя одного из них приведет к остановке всей системы.
Выбор последовательного подключения актуален при использовании двух нагревателей. Для большего количества приборов чаще используют параллельные или комбинированные схемы, которые являются более надежными. В случае промышленных систем должна разрабатываться специальная проектно-техническая документация, которая проходит проверку и согласования.
Основные формулы, которые могут понадобиться для выполнения расчетов:
где P — мощность (измеряется в ваттах, Вт), U — напряжение (измеряется в вольтах, В),
I — сила тока (измеряется в амперах, А), R — сопротивление, измеряется в омах, Ом)
Расчет необходимых значений мощности, напряжения, силы тока и сопротивления осуществляется с помощью формул, исходящих из трех составляющих закона Ома. Удобство этого метода позволяет вычислить необходимую величину, зная лишь две других. Например, мощность можно определить следующими способами:
- умножить напряжение на силу тока;
- умножить напряжение на квадрат силы тока;
- разделить возведенное в квадрат напряжение на сопротивление в цепи.
Аналогичными способами можно узнать прочие нужные значения.
Все формулы для расчетов являются общеприменимыми для последовательных и параллельных, а также комбинированных подключений. Используйте их для расчета всех параметров сети и выбора необходимого оборудования.
Особенности последовательного соединения
Каждый из приборов рассчитан на определенную мощность и напряжение от 12 до 380 В. Последовательно соединенные ТЭНЫ 220 В можно подключить даже к бытовой электросети, соблюдая при этом ряд ограничений. Так, через вилку можно подключать оборудование или последовательность приборов, общая мощность которых не превосходит 3.5 кВт, а сила тока — 16 А. Значения могут быть и меньше: эту информацию рекомендуется узнавать из технического паспорта используемого оборудования. Преимуществом последовательного соединения является то, что можно собрать цепь из нескольких приборов, каждый их которых по отдельности рассчитан на меньшее напряжение, чем в сети. Так можно использовать два нагревателя, которые рассчитаны на 127 В, подключив их последовательно в сеть 220 В.
Формула расчета мощности при последовательном подключении базируется на подсчете сопротивления каждого из элементов цепи, а также их общей суммы.
Законы последовательного подключения нагревателей:
- общее сопротивление системы складывается из суммы сопротивлений отдельных элементов
- напряжение на каждый отдельный ТЭН вычисляется по формуле Общее напряжение/Количество ТЭНов (для одинаковых по характеристикам моделей
Последовательное соединение ТЭНов разной мощности также не представляет проблемы, однако необходимо учитывать снижение напряжения на каждом из них, пропорциональное количеству электронагревателей в цепочке.
Пример последовательного соединения электронагревателей в цепи
Комбинированное подключение (последовательно-параллельное)
В ряде случаев применяется последовательно-параллельное, или смешанное, соединение нескольких элементов. Этот тип соединения обеспечивает стабильную работу системы, чтобы она не выходила из строя при отказе одного из нагревателей.
При расчетах мощности и других параметров таких соединений должен применяться поэтапный подход, с первоначальным преобразованием параллельных участков в последовательные, и последующим вычислением суммарных показателей.
Лучшим вариантом будет подача напряжения питания через автоматический выключатель, который устанавливается в щитке, либо в непосредственной близости от нагревательного прибора или иного оборудования. Также необходимо обеспечить надежное заземление и установить УЗО.
Ограничения и преимущества последовательного подключения:
- два ТЭНа соединить последовательно можно с подключением к розетке или через автомат;
- при последовательном соединении можно использовать любое количество нагревателей;
- поломка одного ТЭНа выведет из строя всю цепочку;
- повысить устойчивость системы поможет комбинированное подключение (параллельно-последовательное).
Итоги
Выполнять подключение нагревателей следует с соблюдением всех нормативных правил и требований, техники безопасности. Предварительно следует выполнить тщательный расчет с учетом всех параметров по указанным выше формулам. Для того чтобы все данные были учтены верно, следует обращаться к квалифицированным специалистам из производственной компании «Марион». Вы сможете доверить нам выбор подходящих ТЭНов для конкретных задач и условий эксплуатации, выполнение нужных расчетов и составление оптимальной схемы подключения.
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.
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.
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
Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.
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.
Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов
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
U2 — напряжение в квадрате, в вольтах
R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов
P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.
Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.
Таблица 1.1. Значения для последовательного соединения ТЭНов при напряжении 220В.
| Кол-во ТЭН | Мощность (Вт) | Сопротивление (Ом) | Сила тока (А) |
| 1 | 1250 | 38,8 | 5,7 |
| 2 | 625 | 77,5 | 2,8 |
| 3 | 416 | 116,2 | 1,9 |
| 4 | 312 | 154,9 | 1,4 |
| 5 | 250 | 193,6 | 1,1 |
| 6 | 208 | 232,4 | 0,9 |
| 7 | 178 | 271 | 0,8 |
| 8 | 156 | 309,8 | 0,7 |
Таблица 1.2. Значения для параллельного соединения ТЭНов при напряжении 220В.
| Кол-во ТЭН | Мощность (Вт) | Сопротивление (Ом) | Сила тока (А) |
| 2 | 2500 | 19,4 | 11,4 |
| 3 | 3750 | 12,9 | 17 |
| 4 | 5000 | 9,7 | 22,7 |
| 5 | 6250 | 7,7 | 28,4 |
| 6 | 7500 | 6,5 | 34 |
| 7 | 8750 | 5,5 | 39,8 |
| 8 | 10000 | 4,8 | 45,5 |
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.
По мере увеличения спроса на более эффективные и экономичные решения для нагрева использование электрических нагревательных элементов становится все более популярным в различных отраслях промышленности. Эти нагревательные элементы предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую, которая затем используется для нагрева определенного участка или объекта. Однако эффективность электрических нагревательных элементов в значительной степени зависит от используемых методов подключения.
В этой статье мы обсудим различные способы подключения нагревательных элементов и предоставим исчерпывающее руководство по выбору правильного метода подключения для вашего нагревательного элемента.
В мире промышленных систем нагрева обычно используется несколько нагревательных элементов вместе. В связи с этим возникает вопрос, как соединить эти нагреватели, чтобы добиться желаемого результата.
При подключении нагревательных элементов необходимо помнить о двух ключевых моментах:
-
Полярность не имеет значения.
Основным компонентом электрического нагревателя является проволока сопротивления, которая обычно изготавливается из нихромового сплава (Ni80Cr20). В качестве резистивного элемента нет разницы между положительным и отрицательным полюсами. -
Сопротивление нагревательного элемента фиксировано.
Сопротивление нагревательного элемента можно рассчитать по формуле:
Значение сопротивления = Номинальное напряжение * Номинальное напряжение / Номинальная мощность
Поскольку номинальное напряжение и мощность известны, можно определить значение сопротивления. Фактическую мощность, производимую нагревательным элементом, можно рассчитать по формуле:
Фактическая мощность = Рабочее напряжение * Рабочее напряжение / Значение сопротивления.
Важно отметить, что работа нагревателя при напряжении, отличном от номинального, может привести к неправильной выходной мощности и потенциально привести к повреждению или проблемам с безопасностью. Поэтому очень важно всегда использовать номинальное напряжение при эксплуатации нагревательных элементов.
Варианты подключения
Существует несколько способов подключения нагревательных элементов, в том числе:
-
Параллельное подключение ТЭНов
-
Последовательное подключение ТЭНов
-
Подключение нагревателей Треугольник
-
Подключение нагревателей Звезда
-
Комбинированное подключение
Параллельное подключение нагревательных элементов
При параллельном подключении каждый нагревательный элемент подключается к своему отдельному контуру, который затем подключается к общей точке. Этот тип конфигурации подключения часто используется для нагревательных элементов, которым требуется большой ток для работы, например, в крупных промышленных технологических процессах нагрева. В конфигурации с параллельным подключением нагревательные элементы подключаются параллельно к источнику питания, и каждый нагревательный элемент имеет собственное отдельное подключение питания.
Одним из преимуществ параллельного подключения является то, что оно позволяет питать несколько нагревательных элементов от одного и того же источника питания. Это полезно в случаях, где невозможно или нецелесообразно иметь несколько источников питания. Кроме того, параллельное подключение также позволяет изолировать отдельные нагревательные элементы в случае отказа, так как остальные нагревательные элементы могут продолжать работать в обычном режиме.
Еще одним преимуществом параллельного подключения является то, что оно обеспечивает повышенную гибкость и контроль над нагревательными элементами. В конфигурации с параллельным подключением нагревательные элементы могут включаться и выключаться независимо друг от друга, что позволяет точно контролировать процесс нагрева. Это может быть особенно полезно в случаях, где необходимо точно контролировать температуру нагревательных элементов.
Важно отметить, что при использовании параллельного подключения ТЭНы должны быть одинакового сопротивления, чтобы распределять мощность равномерно. Если нагревательные элементы имеют разные значения сопротивления, элементы с более низким сопротивлением будут потреблять больше энергии и потенциально перегреваться, что приведет к повреждению нагревательного элемента и, возможно, блока питания.
Параллельное подключение нагревателей является популярным методом подключения нагревательных элементов в крупных промышленных установках. Этот тип подключения обеспечивает повышенную гибкость, контроль и позволяет изолировать отдельные нагревательные элементы в случае отказа. Чтобы обеспечить эффективность параллельного подключения, важно убедиться, что нагревательные элементы имеют одинаковое сопротивление для равномерного распределения мощности.
Расчет суммарной мощности одинаковых ТЭНов при параллельном включении
Когда вы знаете, что мощность одного нагревательного элемента и все нагревательные элементы в конфигурации с параллельным подключением идентичны, можно легко рассчитать общую мощность всех нагревательных элементов в цепи.
В конфигурации с параллельным подключением напряжение источника питания делится поровну между всеми нагревательными элементами, и каждый нагревательный элемент несет равную долю общего тока в цепи. Это означает, что каждый нагревательный элемент будет иметь одинаковый ток и одинаковую мощность.
Чтобы рассчитать суммарную мощность всех ТЭНов при параллельной схеме подключения, можно просто умножить мощность одного ТЭНа на количество ТЭНов в цепи.
P = n * P1
где P— общая мощность, n — количество нагревательных элементов в цепи, а P1 — мощность одного нагревательного элемента.
Общее сопротивление ТЭНов при параллельном подключении
Общее сопротивление нагревательных элементов при параллельной схеме подключения равно обратной сумме обратных величин сопротивлений отдельных нагревательных элементов.
Для расчета общего сопротивления ТЭНов при параллельной схеме подключения потребуется определить сопротивление каждого отдельного ТЭНа. Получив эту информацию, вы можете использовать следующую формулу для расчета общего сопротивления:
R = 1 / (1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn)
где R — общее сопротивление, R1, R2, …, Rn — сопротивления отдельных нагревательных элементов.
Если ТЭНы одинаковые, то значение сопротивления одного просто делится на количество нагревателей в цепи.
R = R / n
Последовательное подключение нагревателей
В конфигурации последовательного подключения нагревательные элементы соединяются встык, при этом ток протекает через один нагревательный элемент, а затем через следующий. При последовательном подключении один и тот же ток протекает через все нагревательные элементы, но напряжение на каждом нагревательном элементе пропорционально его сопротивлению.
Расчет сопротивления и мощности нагревательных элементов при последовательном включении
Общее сопротивление нагревательных элементов при последовательном подключении равно сумме сопротивлений всех нагревательных элементов. Это связано с тем, что ток, протекающий по цепи, встречает сопротивление каждого нагревательного элемента по очереди, а общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех нагревательных элементов.
R = R1 + R2 + … + Rn
При использовании одинаковых нагревательных элементов в конфигурации последовательного подключения расчет общего сопротивления и мощности системы отопления не представляет сложности.
Общее сопротивление: Общее сопротивление нагревательных элементов при последовательном подключении равно сопротивлению одного нагревательного элемента, умноженному на количество нагревательных элементов в цепи.
R = R1 * n
Например, если каждый нагревательный элемент имеет сопротивление 10 Ом, а в цепи три нагревательных элемента, то общее сопротивление цепи составит 10 Ом * 3 = 30 Ом.
Суммарная мощность: Суммарная мощность нагревательных элементов при последовательном подключении равна мощности одного нагревательного элемента, поскольку через все нагревательные элементы в последовательной цепи протекает одинаковый ток.
Например, если каждый нагревательный элемент имеет мощность 1000 Вт, общая мощность контура составит 1000 Вт.
Так что расчет общего сопротивления и мощности одинаковых нагревательных элементов при последовательном соединении не представляет сложности и требует знания только сопротивления и мощности одного нагревательного элемента.
Соединение ТЭНов типа Треугольник
Соединение треугольником — это соединение, используемое в трехфазном источнике переменного тока. В схеме соединения треугольником нагревательные элементы соединяются с каждого конца, образуя треугольную цепь. Ток, протекающий по цепи, делится на каждом соединении, при этом часть тока проходит через каждый нагревательный элемент. Напряжение на каждом нагревательном элементе при схеме соединения треугольником одинаково.
При использовании одинаковых нагревательных элементов в схеме подключения треугольником расчет общего сопротивления и мощности системы отопления не представляет сложности.
Общее сопротивление: Общее сопротивление нагревательных элементов при схеме соединения треугольником равно сопротивлению одного нагревательного элемента, деленному на корень из числа нагревательных элементов в цепи.
R = R / √n
Например, если каждый нагревательный элемент имеет сопротивление 10 Ом, а в цепи три нагревательных элемента, то общее сопротивление цепи составляет 10 Ом / √3 = 5,77 Ом.
Суммарная мощность: Суммарная мощность нагревательных элементов при подключении треугольником равна мощности одного нагревательного элемента, умноженной на корень из числа нагревательных элементов в контуре.
P = P1 * √n
Например, если каждый нагревательный элемент имеет мощность 1000 Вт, а в цепи три нагревательных элемента, то общая мощность цепи составит 1000 Вт * √3 = 1732 Вт.
Расчет общего сопротивления и мощности одинаковых ТЭНов при схеме подключения треугольником требует знания сопротивления и мощности одного ТЭНа, а также количества ТЭНов в цепи. Важно отметить, что общее сопротивление и мощность нагревательных элементов в схеме соединения треугольником зависят от количества нагревательных элементов в цепи, в отличие от конфигурации последовательного соединения, где общее сопротивление и мощность являются постоянными.
Подключение нагревателей по схеме Звезда
Соединение звездой также используется в трехфазном питании переменного тока. При разводке по данному типу нагревательные элементы соединяются в Y-образной конфигурации, образуя схему «звезда». Этот метод подключения обычно используется для нагревательных элементов, которым требуется низкое напряжение и малый ток.
В схеме соединения звездой нагревательные элементы одним концом подключаются к общему узлу, а другой конец каждого нагревательного элемента подключается к отдельному узлу. Напряжение на каждом нагревательном элементе в схеме соединения звездой неодинаково, при этом напряжение на каждом нагревательном элементе пропорционально сопротивлению нагревательного элемента.
Расчет сопротивления и мощности нагревательных элементов в схеме «звезда»
Общее сопротивление нагревательных элементов при схеме соединения звездой равно сопротивлению одного нагревательного элемента, умноженному на количество нагревательных элементов в цепи. Это связано с тем, что ток, протекающий по цепи, делится между нагревательными элементами в общем соединении, при этом сопротивление каждого нагревательного элемента влияет на общее сопротивление цепи.
При использовании одинаковых нагревательных элементов в схеме разводки звездой расчет общего сопротивления и мощности системы отопления не представляет сложности.
Общее сопротивление: Общее сопротивление нагревательных элементов в схеме соединения звездой равно сопротивлению одного нагревательного элемента, умноженному на количество нагревательных элементов в цепи.
R = R1 * n
Например, если каждый нагревательный элемент имеет сопротивление 10 Ом, а в цепи три нагревательных элемента, то общее сопротивление цепи составит 10 Ом * 3 = 30 Ом.
Суммарная мощность: Суммарная мощность нагревательных элементов при подключении звездой равна мощности одного нагревательного элемента, деленной на количество нагревательных элементов в контуре.
P = P1 / n
Например, если каждый нагревательный элемент имеет мощность 1000 Вт, а в цепи три нагревательных элемента, то общая мощность цепи составляет 1000 Вт / 3 = 333,33 Вт.
Комбинированная схема подключения
Комбинированная схема представляет собой комбинацию способов подключения, при которых ТЭНы могут подключаться последовательно и параллельно. Примером такого варианта подключения могут быть группы по 2 ТЭНа с последовательным соединением, соединенные параллельно.
Выбор правильного метода подключения
Выбор правильного метода подключения нагревательного элемента зависит от нескольких факторов, в том числе:
-
Требования к напряжению и току нагревательного элемента
-
Требования к температуре нагревательного элемента
-
Длина нагревательного элемента
-
Необходимое количество нагревательных элементов
-
Требования к управлению нагревательным элементом
Чтобы выбрать правильный метод подключения, необходимо учесть все эти факторы и выбрать метод подключения, отвечающий вашим конкретным требованиям.
Перед установкой нагревателей обратите внимание на номинальное напряжение нагревателя. Например, в России стандартное трехфазное напряжение составляет 380 В. Если номинальное напряжение нагревательных элементов 380В, то нагреватели должны быть подключены треугольником. Если номинальное напряжение 220 В, то это должно быть соединение Y (соединение звездой).
Заключение
Методы подключения играют решающую роль в эффективности и действенности нагревательных элементов. Важно выбрать правильный метод подключения нагревательного элемента, чтобы обеспечить его максимальную производительность. В этой статье представлено подробное руководство по различным методам подключения нагревательных элементов, включая параллельное, последовательное, треугольник, соединение по схеме «звезда» и комбинированное подключение. Кроме того, в этой статье описываются факторы, которые следует учитывать при выборе правильного метода подключения нагревательного элемента.
В заключение, следуя рекомендациям, обсуждаемым в этой статье, вы сможете выбрать правильный метод подключения вашего нагревательного элемента и убедиться, что он работает в полную силу. При правильном способе подключения вы сможете воспользоваться преимуществами эффективного и экономичного решения для нагрева. Если у вас остаются вопросы — задайте их нашим специалистам по телефону или через форму на сайте.
25 задание ОГЭ 2020 физика
Имеются два одинаковых электрических нагревателя. Если их соединить последовательно, то они нагревают 0,5 кг воды на 80 °С за 7 мин. Чему равна мощность одного нагревателя при включении в ту же электросеть? Потерями энергии пренебречь.
Разбор задания
Дано:
τ = 7 мин = 420 с
m = 0,5 кг
c = 4200 Дж/(кг·°С)
Δt = 80 °С
Найти:
P = ?
Решение:
Для одного нагревателя
P = U2/R
R = U2/P
При последовательном соединении двух одинаковых нагревателей
Pобщ = U2/2R = P/2
Pобщ · τ = cmΔt
P = 2 · Pобщ = 2 · cmΔt/τ
P = 2 · 4200 Дж/(кг·°С) · 0,5 кг · 80 °С/420 с = 800 Вт
Ответ:
800 Вт
Опубликовано: 15.03.2020
Обновлено: 15.03.2020