Подключение тэна к электрической сети: схема подключения

ТЭНы для отопления

В системах отопления трубчатые электронагреватели могут использоваться в твердотопливных котлах, инфракрасных обогревателях, в радиаторах отопления.

Современные твердотопливные котлы не работают исключительно на твердом топливе. Один из наиболее распространенных видов – это котел на твердом топливе в комплекте с ТЭНом, в котором есть ограничитель температуры и термостат. ТЭН поддерживает невысокую температуру теплоносителя, например, в ночное время, и, запустив котел, легче поднять ее до комфортного состояния. Также поддерживая систему в определенном температурном режиме, он не позволяет ей замерзнуть при полном затухании твердого топлива.

Использование ТЭНов для обогрева дома имеет свои положительные и отрицательные стороны. Главный недостаток – это стоимость электроэнергии, самого дорогого источника тепла. Кроме того, если выходит из строя спираль, электротен приходится менять, ремонту он не подлежит.

К положительным моментам можно отнести:

• автономная установка отопительной системы, если нет доступа к газу или твердому топливу;
• автоматизация процесса отопления при установке нагревательных элементов с терморегулятором;
• экологичность отопительной системы, так как нет попадающих в окружающую среду вредных продуктов горения и топлива, которое нужно хранить;
• компактность и возможность выбора подходящей по условиям эксплуатации модели;
• небольшие расходы на монтаж и его простота.

Подключение ТЭНов через термореле и пускатель

Регуляторы температуры в бытовых целях используют довольно широко, а регулируют они температуру буквально везде: от банального паяльника до микроклимата в доме.

По схематическому решению терморегуляторы (или термореле) бывают самыми различными, а в качестве чувствительного элемента применяются термочувствительные сопротивления, диоды, либо транзисторы (в последнее время, все больше используются микросхемные датчики).

После монтажа, в любом случае, требуется калибровка устройства. Проводится калибровка в два этапа: первый – примерная настройка «на глазок», а второй – точная настройка с использованием измерительных приборов.

В последнее время в быту очень широко стали применяться всевозможные обогревательные устройства совместно с терморегуляторами (термореле).

А, поскольку далеко не всегда мощность обогревателей находится в пределах допустимой мощности регуляторов, то подключать последние к нагревательным элементам приходится через дополнительные устройства (в частности через магнитные пускатели).

Что такое тэн

Тэн – трубчатый электронагреватель – основной элемент водонагревателя, благодаря которому в резервуаре поддерживается необходимая температура воды. В его функции входит преобразование электрической энергии в тепловую. В результате этого происходит нагрев воды нагревательного прибора до нужной температуры, установленной пользователем.

Принцип работы состоит в том, что терморегулятор, принимая электрический ток на клеммы, он пропускает его и передает далее на клеммы нагревателя. Спираль тэна нагревается, передает тепло на оболочку тэна, от которого и производится нагрев воды. В конструкции предусмотрен датчик, измеряющий температуру жидкости.

Как только она набирает установленную величину, терморегулятор отключается. Когда, остывая, вода достигает установленного нижнего температурного предела, терморегулятор включается. Таким образом, нагревательное оборудование работает до тех пор, пока его не отключат от сети.

Разновидности

Тэны бывают различной формы, мощности и среды нагрева.

Наиболее популярные разновидности:

Такая конструкция получила наибольшее распространение в водонагревательных приборах. Стоимость таких элементов довольно высока из-за применяемых в их производстве нержавеющей стали и нихрома.

Данные устройства при качественном изготовлении способны прослужить более 10 000 часов.

Оребрённый

ТЭН по своей конструкции мало отличающийся от трубчатого. Единственным отличием являются перпендикулярно расположенные рёбра из нержавеющей стали, относительно основного нагревательного устройства. Такая конструкция позволяет увеличить мощность ТЭНа за счёт большей площади нагреваемой поверхности.

Блок электронагревателей, которые применяются в установках высокой мощности, например электрических котлах.

Использование таких нагревательных элементов позволяет не опасаться полного выхода нагревательного устройства из строя. В том случае, когда перегорает один нагревательный элемент, котёл только незначительно теряет мощность и продолжает функционировать в таком состоянии до того времени, когда можно будет без угрозы размораживания отопительной системы заменить вышедший из строя ТЭН.

Такой ТЭН удобен тем, что позволяет заменить повреждённый прибор даже в водонагревателе, наполненном жидкостью за считаные минуты без разгерметизации резервуара. Подобно патрону этот элемент вставляется в металлическую оболочку, которая в свою очередь уже контактирует с нагреваемой средой.

Стоимость таких приборов немного выше, по причине более точной обработки нагреваемой поверхности.

ТЭН с терморегулятором

Нагреватели такой конструкции применяются преимущественно для нагрева жидкости. Терморегулятор позволяет не только задать необходимую температуру, но и установленный на максимальный нагрев не позволяет жидкости закипать, исключая возможность взрыва такого нагревателя.

Подключение и проверка ТЭНов

При подключении ТЭНа должен использоваться провод подходящего сечения. Здесь все зависит от тока, протекающего через ТЭН. Чаще всего известны два параметра. Это мощность самого нагревателя и напряжение питания. Для того, чтобы определить ток, достаточно разделить мощность на напряжение питания.

Простой пример. Пусть имеется ТЭН мощностью 1 КВт (1000 Вт) на напряжение питания 220 В. Для такого нагревателя получается, что ток составит

I = P/U = 1000/220 = 4,545A.

Согласно таблицам, размещенным в ПУЭ, такой ток может обеспечить провод сечением 0,5 мм2 (11 А), но с целью обеспечения механической прочности лучше применить провод сечением не менее 2,5 мм2. Как раз таким проводом чаще всего выполняется подвод электричества к розеткам.

Но перед тем, как производить подключение, следует убедиться в исправности даже нового, только что купленного ТЭНа. Прежде всего, надо измерить его сопротивление и проверить целостность изоляции. Сопротивление ТЭНа достаточно просто рассчитать. Для этого надо напряжение питания возвести в квадрат, и поделить на мощность. Например, для нагревателя мощностью 1000 Вт этот расчет выглядит так:

220*220/1000=48,4 Ом.

Такое сопротивление должен показать мультиметр при подключении его к выводам ТЭНа. Если же спираль оборвана, то, естественно, мультиметр покажет обрыв. Если взять ТЭН иной мощности, то сопротивление, естественно, будет другим.

Проверка целостности изоляции

Для проверки целостности изоляции следует измерить сопротивление между любым из выводов и металлическим корпусом ТЭНа. Сопротивление наполнителя-изолятора таково, что на любом пределе измерений мультиметр должен показать обрыв. Если окажется, что сопротивление равно нулю, то спираль имеет контакт с металлическим корпусом нагревателя. Такое может случиться даже с новым, только купленным ТЭНом.

Вообще для проверки изоляции применяется специальный прибор мегаомметр, но не всегда и не у всех он есть под рукой. Так что вполне подойдет и проверка обычным мультиметром. Хотя бы такую проверку надо сделать обязательно.

Как уже было сказано, трубчатые электрические нагревательные элементы можно изгибать даже после наполнения изолятором. Существуют нагреватели самой разнообразной формы: в виде прямой трубки, U-образные, свернутые в кольцо, змейку или спираль. Все зависит от устройства нагревательного прибора, в который предполагается установить ТЭН. Например, в проточном водонагревателе стиральной машины применяются ТЭНы свитые в спираль.

Некоторые трубчатые электрические нагревательные элементы имеют элементы защиты. Самая простая защита это термопредохранитель. Уж если он сгорел, то приходится менять весь ТЭН, но до пожара дело не дойдет. Есть и более сложная система защиты, позволяющая использовать ТЭН после ее срабатывания.

Одной из таких защит является защита на основе биметаллической пластины: тепло от перегретого ТЭНа изгибает биметаллическую пластину, которая размыкает контакт и обесточивает нагревательный элемент. После того, как температура снизится до допустимого значения, биметаллическая пластина разгибается, контакт замыкается и ТЭН снова готов к работе.

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.

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.

Конструкция ТЭНа

Нихромовая спираль помещена внутрь тонкостенной металлической трубки. Спираль изолируется от металла наполнителем с высокой теплопроводностью и высоким электрическим сопротивлением. В качестве наполнителя чаще всего используется периклаз.
После заполнения трубки изолирующим материалом их опрессовывают и под воздействия давления периклаз превращается в монолит. После этого спираль жестко фиксируется, поэтому ее контакт с корпусом  невозможен.

Спираль соединяется с металлическими выводами, которые выходят наружу через изоляторы. Подводящие провода присоединяются к резьбовым концам выводов с помощью гаек и шайб. Крепление ТЭНов в корпусе устройства осуществляется при помощи гаек и шайб, обеспечивающих, при необходимости, герметичность соединения.

При соблюдении правил эксплуатации подобная конструкция достаточно надежна и долговечна, что и послужило широкому применению ТЭНов в нагревательных приборах различного назначения.

По среде применения трубчатые нагреватели делятся на две группы: воздушные и водяные.

Разогрев оболочки воздушного трубчатого нагревателя может достигать 450C и даже более. Поэтому для ее изготовления применяются различные материалы. Это может быть обычная углеродистая сталь, нержавеющая сталь или жаропрочная, жаростойкая сталь.

Для улучшения теплоотдачи некоторые ТЭНы снабжаются ребрами на трубках в виде навитой металлической ленты. Такие нагреватели называются оребренными. Применение таких элементов наиболее целесообразно в движущейся воздушной среде, например, в тепловентиляторах и тепловых пушках.

Водяные ТЭНы также применяются не обязательно в воде, это может быть масло, мазут и даже различные агрессивные жидкости. Данные нагреватели применяются в электрических котлах, дистилляторах, электрических опреснителях морской воды и просто для кипячения питьевой воды.

Теплопроводность и теплоемкость воды намного выше, чем у воздуха и других газовых сред, что обеспечивает, по сравнению с воздушной средой, лучший, более быстрый, отвод тепла от нагревателя. Поэтому при одинаковой электрической мощности водяной нагреватель имеет меньшие геометрические размеры.

Водяные ТЭНы ни в коем случае нельзя применять для работы в воздушной среде. Воздушные же нагреватели для нагрева жидкости использовать можно.

Основной вид нагрева

1. Используются в небольших помещениях с непостоянным пребыванием в них человека, к примеру:

• • подсобные помещения;
  • гаражи;
  • различного рода мастерские.

Совет: при таком варианте использования ТЭН устанавливается в радиатор, заполняемый маслом небольшой вязкости.

Отказ от применения воды в нагревателе обусловлен возможностью ее замерзания при низкой температуре. Такой нагревательный прибор идентичен масляному радиатору и ему не нужно подключение к центральной или локальной отопительной системе. Циркуляция масла происходит исключительно внутри нагревателя.

Универсальный ТЭН для радиаторов отопления с терморегулятором

1. Еще один вариант использования – для эпизодически посещаемых загородных домов или дач. Устройство создается по такому же принципу, как и в первом случае, но самих приборов устанавливается большее количество.
2. В регулярно отапливаемых домах, зданиях, офисах и дачах с отсутствием централизованной системы обогрева. В данном случае основным источником тепла также служит нагревательный прибор с установленным ТЭНом внутри.

Совет: если обогрев помещения производится постоянно, вместо масла внутрь прибора можете залить воду и использовать ТЭН для радиатора с терморегулятором .

Вспомогательный обогрев частного дома

При наличии в доме системы централизованного обогрева, использующей единый водяной контур, трубчатые электронагреватели могут использоваться для вспомогательного нагрева теплоносителя.

Возможные способы применения:

1. С котлами, использующими в качестве основного топливного элемента уголь или дрова, ТЭНами можно осуществлять подогрев теплоносителя. Особенно это актуально в те моменты, когда отсутствует возможность обслуживания котла и заполнения его топливом.

Радиаторный ТЭН со встроенным термостатом для поддержки в помещении заданной температуры

1. В нагревателях, работающих на жидком топливе или сжиженном газе, нагрев теплоносителя ТЭНами не будет обходиться дороже. А в случае установки двухтарифного счетчика на электроэнергию возможна и экономия, ночной тариф обычно значительно дешевле дневного.

Вспомогательный обогрев квартиры

В многоэтажных домах, офисах или различного рода производственно-хозяйственных помещениях с подключенным централизованным отоплением также есть возможность монтажа ТЭНов в батареи. Такой способ нагрева применяется в том случае, если центральное теплоснабжение не может обеспечить нужные параметры теплоносителя в батареях отопления.

Но этот вид монтажа ТЭНов имеет несколько отрицательных моментов:

не представляется возможным законным путем использовать чугунные радиаторы с ТЭНом, подключенные к системе центрального отопления, так как получить подобное разрешение в обслуживающей организации весьма затруднительно;

ТЭН с терморегулятором для чугунного радиатора по длине должен быть чуть меньше отопительного прибора

• большая стоимость работ по переоборудованию отопительной системы;
• экономически нецелесообразно во время эксплуатации, так как дополнительно подогретый теплоноситель будет уходить и обогревать другие квартиры. Если же перекрывать радиатор от поступления теплоносителя из центральной системы отопления, счета за отопления все равно придется оплачивать.

Монтаж ТЭНа в нижнюю часть чугунной батареи

Характеристика приборов

Рассмотрим положительные и отрицательные моменты использования ТЭНов:

1. Устройство ТЕНа
2. Трубчатые электротены
3. ТЭН с электрическим термостатом
4. Когда следует применять электрические ТЕНы?
5. Выбор и использование ТЕНов
6. Лучшие качества ТЭНов
7. Несколько полезных советов

Еще в конце XIX века были изобретены в Америке трубчатые электронагреватели, проще говоря, ТЭНы. Самые первые модели представляли собой спираль, которая была изолирована при помощи керамического материала специального назначения и помещена в металлическую трубу. Эта задумка заняла в то время достойное место, однако прибор был небезопасным. И только спустя более 50 лет электрический ТЕН для батарей отопления был доработан и пущен в массовое производство. За столь долгое время трубчатый электронагреватель сильно видоизменился, однако принцип его работы сохранился.

ТЭН – идеальное «аварийное» приспособление для радиатора

Варианты подключения

1. К системе тёплого пола;
2. К ТЭНу;
3. К обогревателю.

Подключение термостата к системе тёплого пола

Стандартный терморегулятор тёплого пола идёт в комплекте поставки с подробной инструкцией подключения прибора к системе тёплых полов. Можно подключать ТР самостоятельно, пользуясь обозначениями под клеммниками.

Нагревательный мат тёплого пола

На тыльной стороне регулятора расположены три пары клеммных гнёзд для проводов. Первая пара предназначена для подсоединения двужильного сетевого кабеля. Гнездо «L» – фаза, «N» – ноль.

Вторая пара гнёзд предназначена для соединения с выводами тёплого пола – L1 и N1. Пятую и шестую клемму используют для того, чтобы подключаться к датчику температуры.

Подключение терморегулятора

Регуляторы температуры полов могут быть вставленными в подрозетник или закреплёнными на стене. Термодатчик бывает, как встроенным в корпус прибора, так и установленным на конце выносного кабеля.

В первом случае происходит замер температуры воздуха внутри помещения. Во втором варианте датчик измеряет степень нагрева финишного покрытия пола.

Подключение термостата к ТЭНу

Подключение термостата к электрическому нагревателю приходится осуществлять через магнитный пускатель. Это связано с тем, что мощность регулятора далеко несопоставима с мощностью ТЭНов.

Магнитный пускатель (МП) нужен при управлении термостатом сразу несколькими приборами обогрева. МП врезают в фазовый провод параллельно с терморегулятором. Регулировка режимами работы тенов осуществляется термостатом, ток питания проходит через МП. Это даёт возможность использовать трёхфазную электросеть, что позволяет эксплуатировать нагревательные элементы большой мощности.

Многие ТР оснащены электронными микропроцессорами, которые выдают дополнительно показатели уровня влажности, давления и времени, необходимого для достижения величин заданных параметров.

Подсоединение терморегулятора к обогревателю

Термостаты бывают механического и электронного действия. Последнее время вторые модели активно вытесняют своих механических аналогов. Применение современной электроники позволяет более эффективно управлять температурным режимом в заданной среде.

ТР для обогревателей помещений встраивают в корпуса калориферов или выносят на удаление от приборов отопления. Регулятор, прежде всего, подключается к электрической сети, затем через схему управления соединяется непосредственно с термодатчиком.

Дополнительная информация. Инфракрасные обогреватели соединяются с термостатом в большинстве вариантов через магнитный пускатель. Чтобы выполнить правильное подключение прибора, нужно строго следовать пунктам прилагаемой инструкции.

Особенности, как подсоединяют устройства регуляции температурного режима, зависят от вида отопительных приборов. Это может быть одножильное или двужильное подключение ТР тёплых полов. Подключение двухфазного термостата к нагревательным элементам трёхфазного тока осуществляется только через магнитный пускатель. Для водяного отопления терморегулятор врезают прямо в радиатор. В каждом конкретном случае существует своя схема подключения терморегулятора.

Определение потребляемой мощности

Вычисление потребления электроэнергии по мощности можно осуществить несколькими способами. Они описаны далее.

Данные на шильдике

Со временем сложилась общепринятая практика — обозначать технические параметры бытовых приборов на шильдиках. Чтобы узнать потребляемую мощность, достаточно прочитать данные на табличке.

Расчёт по формуле

Зная напряжение в источнике тока (розетка бытовой сети, батарейки или аккумулятор) и ток, который потребляет прибор, нет ничего проще, как определить потребляемую мощность электроприбора. В этом случае формула расчёта будет выглядеть так:

N = VxI. Где N — мощность (Вт); V — напряжение (В); I — сила тока (А).

Например, с помощью мультиметра в режиме амперметра узнают силу тока, на которую рассчитана электропила — 8.2 ампер. Так как оборудование работает от бытовой электросети напряжением 220 вольт, то посчитать расход электроэнергии пилой будет довольно просто: 220×8.2 = 1800 Вт = 1.8 кВт.

Схема измерения силы тока мультиметром:

Измерение ваттметром

Ваттметр — измеритель мощности различных электрических потребителей. Устройство определяет силовую характеристику прибора любого назначения, работающего от бытовой электросети. На его тыльной стороне находится вилка, которую вставляют в розетку. В передней части корпуса под дисплеем расположена своя розетка. К ней подсоединяют испытуемое оборудование.

Использование этого тестера — это один из способов, как рассчитать расход электроэнергии любого бытового электроприбора. Измеритель мощности является своеобразным мостиком, соединяющим через себя потребителя с источником тока. Им производят измерения в течение определённого времени. Потом можно рассчитать, сколько денег «тратит» холодильник или стиральная машина. В тестере есть встроенный аккумулятор, который нужен для запоминания полученных ранее показаний и расчёта денежных затрат за потреблённое электричество. Иными словами, ваттметр можно охарактеризовать как индивидуальный электросчётчик, который обслуживает один электроприбор.

Метод исключения

При таком способе в роли измерителя мощности выступает электросчётчик. Допустим, что в доме работает электрооборудование, на котором нет шильдика, документация на него давно утеряна или её не было вообще. Есть самый простой способ, как рассчитать расход электроэнергии — это метод исключения. Поступают следующим образом: в квартире или доме обесточивают все приборы, гасят освещение, на электросчётчике блочные тумблеры ставят в положение «Выкл.» кроме одного.

Снятие показаний электросчётчика:

Нужный прибор включают на возможно длительное время. Следует зафиксировать количество потреблённого электричества в течение 1 часа. Если обстоятельства не позволяют сделать это, то включение производят в течение временного промежутка, кратного 60 минутам.

Например, если оборудование проработало 10 или 20 минут, то результат соответственно умножают на 6 или 3. Если в течение часа прибор потребил 800 Вт, то это значит, что его мощность равна 0.8 кВт/ч. Если вывести среднее количество часов работы электропотребителя в месяц, то можно определить затраты, которые приносит данное оборудование. Для этого показатель умножают на стоимость 1 кВт/ч.

Калькулятор потребляемой мощности

В качестве измерителя мощности можно использовать онлайн-калькулятор. Один из его вариантов всегда можно найти в интернете. Основное предназначение сетевого сервиса поможет в том, как определить мощность всех потребителей электрического тока, находящихся в доме, квартире или офисе. Полученные результаты носят ориентировочный характер, но с их помощью можно посчитать траты электричества разными типами потребителей.

Трубчатые электронагреватели для радиаторов

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) служат для повышения температуры теплоносителя, яркий пример — нагревательный элемент в стиральной машине, полотенцесушителе или бойлере. ТЭНы могут выступать основным источником тепла при отсутствии других энергоносителей, для этого они достаточно надежны, но следует учитывать большой расход электроэнергии. Поэтому ТЭНы для радиаторов устанавливают прежде всего в качестве вспомогательного устройства, например — для предотвращения замерзания системы отопления в аварийных случаях (как превентивную меру) или при необходимости точеного обогрева в труднодоступных участках. Прибор монтируется в любом месте, вне зависимости от удаленности от котла, но с учетом таких особенностей как вид теплоносителя, материал и длина батареи.

ТЭН представляет собой трубку с внутренней нагреваемой спиралью, края которой соединены специальными крепежами, например, латунной гайкой. Эта часть надежно изолирована от корпуса (заполнена оксидом магния), несмотря на тонкие стенки из титана или стали, ТЭНы для батареи отопления абсолютно безопасны в эксплуатации. Материал спирали выдерживает высокие сопротивления, такие обогреватели вырабатывают до 2,5 кВт тепловой мощности (промышленные даже до 6). В комплект входит термостат для защиты от перегрева, все элементы гальванизированы хромом или никелем.

Устройство подходит для любых радиаторов отопления: алюминиевых, чугунных, металлических, установка несложная, достаточно просто ввернуть его в специальное гнездо и подключить к сети. ТЭН располагают исключительно в нижней зоне батареи, наружный участок спирали используется как входная клемма. Перепады напряжения представляют угрозу, даже для последних моделей, оснащенных специальными датчиками, стоит купить стабилизатор. Заявленной мощности электрообогревателей для батарей хватает для поддержания температуры теплоносителя в пределах от 5 до 65 °C.

Внутреннее устройство электронагревателей

Внутреннее устройство удобно рассматривать на примере трубчатой модели. Электронагреватель представляет собой заполненную термопроводником керамическую или металлическую трубку с расположенной внутри спиралью.

В месте фиксации трубки к фланцу находятся изолирующие втулки, которые делают невозможным контакт токопроводящей спирали с корпусом ТЭНа.

В большинстве моделей ТЕНов используются аналогичные комплектующие, однако их долговечность может отличаться в зависимости от качества сборки

Крепится электронагреватель преимущественно фланцевым соединением, которое позволяет герметизировать внутреннюю среду отопительного прибора от внешнего пространства. Недостатком такой конструкции является невозможность замены спирали при её внутреннем перегорании.

Устройство ТЭНов

Большинство таких элементов состоят из металлической трубки небольшой толщины. В ней размещена спираль, выполненная из проволоки с большой величиной электрического сопротивления. Выводы спирали соединены с контактным стержнем. Посредством наружных выводов стержня осуществляется подключение нагревательного элемента к сети. Материалом трубки чаще всего выступает углеродистая сталь. Из неё изготавливают тены, которые при работе нагреваются не выше 450С. Если нагревательный элемент работает в более высоком температурном режиме или в условиях агрессивной среды, то в этом случае в качестве материала изготовления используется нержавейка.

В конструкции тена главной составляющей является трубка, в которой заключена спираль из нихрома. Другими составляющими конструкции нагревательного элемента являются:

• наполнитель;
• выводная шпилька;
• уплотнительная втулка;
• гайка для крепления;
• выводы.

Для изоляции спирали внутрь трубки засыпают наполнитель, который обладает хорошей теплопроводностью, а наряду с этим имеет высокие свойства в плане электроизоляции. В большинстве ТЭНов в качестве наполнителя выступает периклаз, представляющий собой смесь магния в кристаллической форме. Когда трубка заполнена наполнителем, выполняется её опрессовка. Нагревательный элемент может быть изогнут с целью придания ему необходимой формы. Для изоляции контактных стержней ТЭНов используется специальный материал. Торцы герметизируют кремнийорганическим лаком, который имеет высокую степень защиты от влаги.

ТЭН и его разновидности

Конструктивно трубчатый электрический нагреватель (ТЭН) представляет собой трубку из углеродистой или нержавеющей стали с помещенной внутрь теплопроводящей спиралью из нихрома, материала с высоким сопротивлением. Трубка заполнена специальным теплоносителем периклазом, который является хорошим изолятором и притом обладает высоким показателем теплопроводности, и герметично закрыта. Периклаз, находясь под высоким давлением, фиксирует отцентрированную по оси спираль, поэтому она не смещается, когда ТЭН изгибают и в зависимости от модели придают ему необходимую форму. Снаружи выступают концы спирали, которые служат для подключения к электросети.

Тены для отопления можно разделить на группы по нескольким параметрам:

• По типу нагревательной поверхности они бывают трубчатыми, оребренными, стержневыми, плоскими и ленточными:
  • трубчатые электронагреватели используются во всех электрических отопительных приборах, в которых нагрев теплоносителя происходит в результате преобразования электрической энергии и тепловую. Изготавливаются они из углеродистой и нержавеющей стали, меди, титана длиной обычно от 20 до 600 мм из трубки диаметром от 6 до 18,5 мм любой конфигурации и мощности;
  • трубчатые электронагреватели оребренные используются в тепловых завесах и конвекторах для нагрева газа или воздуха, которым отапливается помещение. Ребра, изготовленные из металлической ленты, крепят к стальной нагревательной трубке специальными крепежными элементами перпендикулярно ее оси. Разветвленная наружная поверхность позволяет при меньшей температуре, массе и габаритных размерах нагревательного элемента увеличить его теплоотдачу;
  • ленточные нагреватели из листового алюминия или нержавеющей стали используют для нагрева плоской поверхности, например, теплого пола, но чаще всего в промышленном производстве;
  • плоские нагреватели производятся со спиралью в керамическом нагревателе для нагрева плоских поверхностей тоже в промышленности;
  • стержневые нагреватели предназначены для работы в отверстиях металлических деталей.
• По типу рабочей среды могут использоваться для нагрева воды, воздуха, газа, металла, масла, различных агрессивных сред в производстве.
• По сфере применения выпускаются бытовые нагревательные элементы для бойлеров, котлов отопления, радиаторов, духовых шкафов и электроплит, стиральных машин и электрических чайников и прочее.

Кроме того, ТЭНы, различающиеся по мощности от 15 до 15000 Вт на единицу поверхности, могут иметь дополнительные опции: терморегуляторы и датчики автоматического отключения в случае перегрева.

Мокрые и сухие нагреватели

Подобный нагреватель находится в непосредственном контакте с водой, поэтому такой ТЭН называют «мокрым». Срок службы «мокрого» ТЭНа находится в пределах 2…5 лет, после чего его приходится менять.

Для увеличения срока службы нагревательного элемента и всего бойлера в целом французской компанией Atlantic в 90-х годах прошлого века была разработана конструкция «сухого» ТЭНа. Если сказать проще, то нагреватель был спрятан в металлическую защитную колбу, исключающую прямой контакт с водой: нагревательный элемент греется внутри колбы, которая передает тепло воде.

Естественно, что температура колбы намного ниже, чем собственно ТЭНа, поэтому образование накипи при той же жесткости воды происходит не столь интенсивно, в воду передается большее количество тепла. Срок службы таких нагревателей достигает 10…15 лет. Сказанное справедливо для хороших условий эксплуатации, прежде всего стабильности напряжения питания. Но даже и в хороших условиях «сухие» трубчатые нареватели тоже вырабатывают свой ресурс, и их приходится менять.

Вот здесь обнаруживается еще одно достоинство технологии «сухого» ТЭНа: при замене нагревателя нет никакой необходимости сливать воду из бойлера, для чего следует отключать его от трубопровода. Достаточно просто вывернуть нагреватель и заменить его на новый.