Параллельное и последовательное подключение ТЭНов

Параллельное и последовательное подключение ТЭНов

Данная задача часто возникает в условиях, когда к одному источнику питания нужно подсоединить сразу несколько единиц нагревателя. Параллельным методом можно подключить неограниченное число нагревательных элементов, а вот последовательным в основном подключают лишь два нагревательных элемента. Создать надежное подключение электронагревателей последовательным методом задача довольно-таки непростая. При последовательном подключении есть такая особенность, что выход из строя одного нагревательного элемента приведет к остановке работы всей цепочки. А вот в случае параллельного подключения поломка отдельного нагревателя не повлияет на работу остальных элементов нагрева.

В основном для подключения необходимо наличие двух ТЭНов. В случае их соединения в последовательном порядке напряжение каждого отдельного нагревателя должно равняться половине общедоступного напряжения. К примеру, два трубчатых нагревателя рассчитанных на 240 Вольт подключаются к питанию 480 Вольт. При этом каждый нагреватель должен обладать одинаковой мощностью. В случае разной мощности и напряжения нагревательные устройства общее напряжение будут получать не в равном количестве. В случае подключения двух нагревателей методом параллельного соединения, напряжение каждого из нагревателей должно равняться напряжению питания.

Ниже предложено несколько расчетов подключения трубчатых электронагревателей

Сила тока (Ампер)

Представим несколько нагревателей с одинаковыми характеристиками, которые будут подключены параллельно или последовательно по разным схемам соединения. В расчётах нам нужно будет учитывать следующие характеристики:

R = полное сопротивление

P = общий показатель мощности

U и I соответственно напряжение и сила ток

Параллельное соединение

Число нагревателей при этом типе соединения может равняться от 2 и более единиц греющих элементов. Показатель общего сопротивления в таком случае будет равен:

R = r / 2 либо R = r / 3 либо R = r / x, где r — сопротивление одного ТЭНа.

Общая мощность будет определяться по следующей формуле:

P = 2*p либо P = 3*.p либо P = x*p, где р – мощность одного элемента нагрева

Два нагревательных элемента с параллельным подключением рассчитанных на 1000 Вт 230 В и работающих от 230В, способны генерировать 2000 Вт при 230 В с R = 26,45 Ом

Три нагревателя с параллельным соединением с показателями на 1000 Вт 230 В, работающие от 230 В, генерируют 3000 Вт при 230 В с R = 17,63 Ом и

Последовательное подключение трубчатых электронагревателей

По аналогии с предыдущим методом берем 2, 3 или более одинаковых электронагревателей. Каждый из нагревателей обладает сопротивлением r и мощностью р. При последовательном подключении складываем их значения и вычисляем:

R = 2*r либо R = 3*r либо R = x*r

P = p / 2 либо P = p / 3

Два электронагревателя с последовательным подключением обладающие мощностью 1000 Вт 230 В, работают от 230 В, способны генерировать 500 Вт при 230 В с R = 105,87 Ом (уровень мощности, создаваемый нагревателями, в 4 раза меньше).

Подключение нагревателей к трехфазной сети

Соединение по схеме «треугольник»

Номинальное напряжение каждого из нагревателей будет идентичным напряжению между фазами при соединении треугольником.

Соединение по типу «звезда»

Номинальное напряжение нагревателей в данном случае будет равно напряжению между фазами трехфазной проводки, разделённому на корень из 3 или 1,732

Три нагревателя с показателем мощности1000 Вт 230 В, которые подключены к трехфазной сети 400 В, способны генерировать 3000 Вт.

Три нагревателя с показателем мощности 1000 Вт 400 В, подсоединенные к трехфазному питанию 400 В, вырабатывают 1000 Вт.

Более подробно рассмотреть подключение нагревателей к трехфазной сети, вы можете на сайте «ТЭН24» в разделе статьи — подключение ТЭН по типу «звезда» и «треугольник».

Выводы

При выборе параллельного подключения напряжение каждого нагревателя будет одинаковым. Показатель общей мощности будет равен сумме общей мощности всех нагревательных элементов. При этом поломка одного из нагревателей не приведет к выходу из строя всей цели нагревательных элементов.

В случае последовательного подключения ТЭН общий показатель сопротивления будет состоять из общих значений сопротивления каждого греющего элемента. Напряжение на каждом отдельном нагревателе будет рассчитываться на основе следующей формулы: Uобщ/число нагревательных элементов (для одинаковых ТЭН). В соответствии с этим общий показатель мощности снизится на столько, сколько нагревателей есть всего в системе.

Некоторые нагревательные устройства не способны выполнять свою работу надежно при одинаковом напряжении. Это зависит от физических размеров нагревательных элементов. В связи с этим желательно подбирать нагревательные элементы, у которых будет оптимальные размеры спирали. В данном случае необходимость последовательного подключения отпадет. Важно понимать, что нагреватели с параллельным подключением должны иметь одинаковое напряжение. Устройства с параллельным подключением в свою очередь будут одинаковый ток. Подключать ТЭНы в последовательном порядке целесообразно только тогда, когда имеется два нагревательных элемента с одинаковой мощностью и напряжением. В данном случае их сумма мощности будет ниже. В основном трубчатые элементы нагрева соединяются в параллельном порядке.

Если после прочтения данной статьи у вас остались вопросы по подключению ТЭН вы можете в любое время обратиться к нашим консультантам по обратной связи сайта или воспользовавшись предложенной контактной информацией. «ТЭН24» с удовольствием подскажет, как подключать ТЭНы и подберет самый подходящий вариант нагревателей для решения ваших задач. У нас вы можете выбрать стандартные устройства нагрева различного направления работы и комплектующие к ним. При необходимости мы можем предложить нагреватели индивидуальной сборки с максимально подходящими характеристиками под ваше оборудование.

Трубчатые нагреватели — самые универсальные из всех электронагревательных элементов. Им можно придать практически любую конфигурацию. Трубчатые нагревательные элементы обеспечивают исключительную теплопередачу за счет теплопроводности, конвекции и излучения для нагрева жидкостей, воздуха, газов и поверхностей.

Типовые установки и использование трубчатых нагревателей

В свободном воздухе

Для таких применений, как духовки и сушильные шкафы, трубчатые нагревательные элементы представляют собой компактные надежные источники тепла. Их формуемость позволяет размещать их вокруг других компонентов печи и рабочих выступов, концентрируя тепло в любой точке.

В циркулирующем воздухе

Компрессионные фитинги, заводские фитинги или кронштейны служат для крепления трубчатого элемента в воздуховоде или камере нагрева воздуха.

В резервуары с жидкостями

Трубчатые нагреватели могут быть установлены через боковую стенку резервуара с помощью компрессионных фитингов или заводских фитингов.

Передача тепла металлическим частям

Доступные диаметры, длины, номинальные характеристики, удельная мощность, поперечное сечение и максимальные температуры обеспечивают решение для данной работы.

Погружение в жидкостной нагрев

Обычно воду и водные растворы можно нагревать до любой желаемой температуры. Если жидкость находится под давлением, температура не должна превышать максимальную температуру оболочки элемента.

Масляное отопление

Элементы стальной оболочки могут использоваться для жидкого топлива, теплоносителя и других растворов, не вызывающих коррозию стальной оболочки.

Воздушное и газовое отопление

Используйте удельную мощность, совместимую с рабочими температурами. Обогреватели, установленные горизонтально, необходимо поддерживать во избежание провисания при высоких температурах.

Правильное расстояние между опорами может варьироваться в зависимости от температуры применения, диаметра элемента и материала оболочки. Обычно достаточно расстояния между опорами от 12 до 18 дюймов.

Если воздух, проходящий через элементы, позволяет использовать более высокие удельные мощности, убедитесь, что воздушный поток распределяется равномерно. Допускается приблизительно 1/8 дюйма на фут длины элемента для расширения и сжатия элементов.

Накладной нагрев

Используйте удельную мощность, совместимую с рабочими температурами. См. Руководство по применению трубчатого нагрева твердых тел, жидкостей, воздуха и газа или используйте кривую G-175S в техническом разделе. Нагреватели должны быть плотно зажаты для обеспечения хорошей теплопередачи, но должны иметь возможность расширяться по мере нагрева. Слишком плотно зажатые нагреватели будут отклоняться от нагреваемой поверхности, что приведет к низкой эффективности нагрева и возможному выходу нагревателя из строя. Обычно лучше сначала затянуть средний зажим, чтобы удерживать элемент. Другие зажимы следует затянуть достаточно, чтобы удерживать, но поверните их на пол-оборота, чтобы обеспечить расширение и сжатие.

В зависимости от характеристик, оболочки и формы электрические трубчатые нагреватели «ТЭН24» используются в различных областях промышленного нагрева (кондуктивный, конвекционный, радиационный), которые требуют рабочих температур до 750 ° C (1382 ° F) для нагрева жидкостей, газов и твердых веществ. Доступны различные диаметры, позволяющие отрегулировать удельную мощность в вашем приложении и спроектировать промышленное отопительное оборудования для обеспечения максимальной производительности и длительного срока службы. Стандартные и изготовленные на заказ клеммные штыри упрощают установку и обслуживание. «ТЭН24» использует высококачественный оксид магния, чтобы обеспечить эффективную передачу тепла от резистивной катушки к теплоносителю, будь то воздух, жидкость или твердое тело. Радиусы изгиба разработаны с тщательной экспертизой, чтобы обеспечить оптимальную производительность при соблюдении «формы и функции» в вашем приложении.

Получите расценки на трубчатый нагреватель сегодня. «ТЭН24» также производит другие решения для промышленного обогрева, такие как инфракрасные обогреватели, погружные обогреватели, циркуляционные обогреватели и многое другое.

Обзор схем подключения люминесцентных ламп

Конструкция люминесцентной лампы, со времени своего изобретения в 19 веке, практически не претерпела изменений. Изменялись и совершенствовались приборы и схемы для их подключения в сеть. В настоящее время актуальны и надежно работают электромагнитные и электронные устройства для люминесцентных светильников. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

Варианты соединения светильника дневного света

Люминесцентная лампа (дневного света) представляет собой герметичный сосуд наполненный газом. С двух сторон в него впаяны электроды с вольфрамовыми нитями. Свечение газа под воздействием электричества и позволяет получить освещение.

Чтобы газ в колбе начал светиться, на электроды подается и кратковременно поддерживается высокое напряжение.

Вольфрамовые нити разогревают газ, и он начинает светиться. Когда газ разгорится и начнет источать свет, напряжение спадает и поддерживается в так называемом, тлеющем режиме.

Для запуска и поддержания свечения в люминесцентных лампах были разработаны несколько схем подключения к электрической сети:

1. С использованием классического электромагнитного балласта (ЭмПРА) – одна лампа и один дроссель.
2. Две трубки и два дросселя.
3. Подключения двух ламп от одного дросселя.
4. Электронный балласт.
5. Используя умножитель напряжения.

Использование электромагнитного балласта (ЭмПРА)

Стандартная схема с использованием электромагнитного балласта была придумана в 1934 году американцами, и в 1938 уже повсеместно использовалась в США. Она проста и включает в себя помимо лампы дроссель, стартер и конденсатор.

Одна лампа и один дроссель

Дроссель представляет собой индуктивное сопротивление и может накапливать ЭДС самоиндукции. Стартер — это небольшая неоновая лампочка, имеющая биметаллический контакт и конденсатор. Конденсатор стартера служит для подавления радиопомех, а параллельный дросселю для коррекции мощности.

После включения в сеть ток течет через дроссель на спираль лампы, потом через стартер на вторую спираль. Дроссель начинает накапливать электрический заряд. По схеме вначале течет слабый ток, ограниченный сопротивлением стартера. Контакты стартера нагреваются и замыкаются. Ток в схеме резко возрастает, но его безопасную величину обеспечивает дроссель.

Поэтому дроссель и называют – пускорегулирующий аппарат. Большой ток позволяет спиралям разогреть газ в колбе. В это время, контакты стартера остывают и размыкаются, через стартер ток уже не течет. Но дроссель успел накопить энергию и уже отдает ее на спирали лампы. Она начинает светиться. Дроссель, отдав накопленный заряд, в дальнейшем выступает как сопротивление. Поддерживает только тлеющий разряд, позволяя лампе гореть. Стартер уже выключен из схемы и не работает до следующего пуска.

Процесс пуска занимает доли секунды, но может незаметно для глаз, повторится несколько раз.

Достоинства и недостатки

Схема обладает рядом достоинств:

• Дешевые и доступные комплектующие.
• Достаточно проста.
• Надежна.

По сравнению с современным электронным, дроссельное устройство имеет весомые недостатки:

• Избыточный вес.
• довольно продолжительное время запуска.
• Небольшую надежность при низкой температуре.
• Большее потребление энергии.
• Шумный дроссель.
• Нестабильный световой поток.

Две трубки и два дросселя

Применение в одном светильнике двух пар дросселей и ламп ведет к утяжелению и увеличению конструкции. Каждая из пар, имеет свой стартер. Мощность дросселя и лампы в этом случае совпадает, стартер применяется на 220 вольт.

Две схемы с использованием электромагнитного балласта работают в таком случае параллельно.

Достоинством этого варианта является его надежность. Выход из строя одной из веток не влияет на работу другой. Светильник будет работать, хотя бы и наполовину мощности.

Главный недостаток – очень громоздкая конструкция.

В остальном, имеет такие же плюсы и минусы, как и все ЭмПРА.

Включение двух ламп от одного дросселя

Дроссель является самой дорогостоящей деталью люминесцентного светильника. В целях экономии, иногда используется схема подключения двух ламп от одного дросселя.

Две лампы от одного дросселя можно запитать двумя способами:

1. Последовательно.
2. Параллельно.

Последовательное соединение двух ламп

Копируется схема стандартного подключения с использованием электромагнитного балласта.

Вторая лампа со своим стартером подключается последовательно первой. Светильник получается дешевле. Но, возникает несколько конструктивных и эксплуатационных проблем.

• Мощность дросселя должна соответствовать суммарной мощности ламп.
• Стартеры должны быть однотипными, рассчитанными на пониженное напряжение.

• При выходе из строя одной из ламп или стартеров не будет работать весь светильник.
• Усложняется поиск неисправности.

Конструктивные проблемы решаются просто. Необходимо только подобрать из имеющихся в наличии или приобрести подходящие по характеристикам комплектующие.

Кроме удешевления конструкции, последовательное соединение имеет те же достоинства и недостатки, что и классическое ЭмПРА подключение.

Параллельное соединение

Такую схему собрать несложно. Вторая лампа подключается параллельно и имеет отдельный стартер. К одной из ламп, при таком соединении, целесообразно подсоединить фазосдвигающий конденсатор. Это позволит нивелировать один из недостатков схем ЭмПРА – мерцание. Конденсатор сдвинет фазу одной лампы, сгладит общий световой поток и сделает его приятнее для зрения.

К плюсам электромагнитных схем, параллельное соединение добавляет еще два:

1. Экономия средств на одном дросселе.
2. Сглаженный световой поток.

Электронный балласт

Электронный запуск и поддержание горения люминесцентных ламп разработали еще в восьмидесятые и начали применять в начале девяностых годов ХХ века. Использование электронного балласта позволило сделать люминесцентное освещение на 20% экономичнее.

При этом сохранились и улучшились все характеристики светового потока. Равномерное, без характерного мерцания освещение стабильно даже при колебаниях напряжения в сети.

Этого удалось достичь благодаря повышенной частоте тока, подаваемого на лампы и большим коэффициентом полезного действия электронных устройств.

Плавный запуск и мягкий рабочий режим позволили почти вдвое увеличить срок эксплуатации ламп. Дополнительно появилась возможность плавного управления яркостью светильника. Необходимость использования стартеров исчезла. С ними пропали и радиопомехи.

Принцип работы электронного балласта отличается от электромагнитного. При этом, выполняет те же функции: разогрев газа, розжиг и поддержание горения. Но, делает это точнее и мягче. В различных схемах используются полупроводники, конденсаторы, сопротивления и трансформатор.

Электронные балласты могут иметь разные схематические исполнения в зависимости от применяемых компонентов. Упрощенно, прохождение тока по схеме можно описать следующим алгоритмом:

1. Напряжение поступает на выпрямитель.
2. Выпрямленный ток обрабатывается электронным преобразователем, посредством микросхемы или автогенератора.
3. Далее напряжение регулируется тиристорными ключами.
4. Впоследствии один канал фильтруется дросселем, другой конденсатором.
5. И по двум проводам напряжение поступает на пару контактов лампы.
6. Другая пара контактов лампы замкнута через конденсатор.

Выгодным отличием электронных систем является то, что напряжение, поступающее на контакты ламп имеет большую, чем у электромагнитных, частоту. Она варьируется от 25 до 140 кГц. Именно поэтому в системах ЭПРА мерцание светильников сведено к минимуму и их свет менее утомителен для человеческих глаз.

Схемы подключения ламп к ЭПРА и их мощность, большинство производителей указывают на верхней стороне устройства. Поэтому потребители имеют наглядный пример, как правильно собрать и подключить прибор в сеть.

В электронных балластах предусмотрено различное количество подключаемых ламп разной мощности, например:

• К дросселям Philips серии HF-P можно подключить от 1 до 4 трубок, мощностью от 14 до 40 Вт.
• Дроссели Helvar серии EL предусмотрены для одной – четырех ламп, мощностью от 14 до 58 Вт.
• QUICKTRONIC торговой марки Osram типа QTР5 также имеют возможность управлять одной – четырьмя лампами, мощностью 14 – 58 Вт.

Электронные приборы имеют массу достоинств, из которых можно выделить следующие:

• небольшой вес и малую величину устройства;
• быстрое и сберегающее люминесцентную лампу, плавное включение;
• отсутствует видимое глазу мерцание света;
• большой коэффициент мощности, примерно 0,95;
• прибор не греется;
• экономия электроэнергии в размере 20%;
• высокий уровень пожарной безопасности и отсутствие рисков в процессе работы;
• большой срок службы люминесцентов;
• отсутствие высоких требований к температуре окружающей среды;
• способность автоматической подстройки к параметрам колбы;
• отсутствие шумов во время работы;
• возможность плавной регулировки светового потока.

Отмечаемый многими, единственный минус электронных систем это их цена. Но она оправдывается достоинствами.

Последовательное и параллельное соединение проводников

2015-06-26 Теория Комментариев нет

В электротехнике существует два основных способа соединения проводников в электрической цепи — последовательное и параллельное. Различные комбинации последовательного и параллельного соединений называются смешанным соединением.

Последовательное соединение

Последовательным называется такое соединение, при котором конец одного проводника соединяется с началом другого. Типичным примером такого подключения можно назвать елочную гирлянду.

При таком соединении сила тока на любом участке электрической цепи одинакова.

Напряжение цепи при последовательном соединении будет равным сумме напряжений на отдельных участках цепи.

Применяя закон Ома для каждого участка цепи, получим:

где R — общее сопротивление последовательно соединенной цепи.

Т.е при последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Главным недостатком последовательного соединения цепи является то, что если один элемент в цепи выходит из строя, то вся цепь становится нерабочей.

Параллельное соединение

Параллельным называют такое соединение участков цепи, при котором начала проводников соединяются вместе в одной точке и концы всех проводников соединяются вместе в другой точке.

При параллельном соединении напряжение в каждой отдельной ветви цепи будет равно общему напряжению в цепи:

Сила тока в неразветвленной цепи будет равна сумме токов всех отдельных ветвей.

Применяя закон Ома получаем:

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

При параллельном соединении справедливо соотношение:

т.е. силы токов в ветвях параллельно соединенной цепи обратно пропорциональны сопротивлениям ветвей.

Достоинством параллельного подключения является то, что при выходе из строя одного из элементов, остальная цепь продолжает нормально функционировать.

Последовательное и параллельное соединение резисторов.

Как я и обещал в статье про переменные резисторы (ссылка), сегодня речь пойдет о возможных способах соединения, в частности о последовательном соединении резисторов и о параллельном.

Последовательное соединение резисторов.

Давайте начнем с рассмотрения цепей, элементы которой соединены последовательно. И хоть мы и будем рассматривать только резисторы в качестве элементов цепи в данной статье, но правила, касающиеся напряжений и токов при разных соединениях будут справедливы и для других элементов. Итак, первая цепь, которую мы будем разбирать выглядит следующим образом:

Здесь у нас классический случай последовательного соединения — два последовательно включенных резистора. Но не будем забегать вперед и рассчитывать общее сопротивление цепи, а для начала рассмотрим все напряжения и токи. Итак, первое правило заключается в том, что протекающие по всем проводникам токи при последовательном соединении равны между собой:

А для определения общего напряжения при последовательном соединении, напряжения на отдельных элементах необходимо просуммировать:

В то же время, по закону Ома для напряжений, сопротивлений и токов в данной цепи справедливы следующие соотношения:

Тогда для вычисления общего напряжения можно будет использовать следующее выражение:

Но для общего напряжение также справедлив закон Ома:

Здесь R_0 — это общее сопротивление цепи, которое исходя из двух формул для общего напряжения равно:

Таким образом, при последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет равно сумме сопротивлений всех проводников.

Например для следующей цепи:

Общее сопротивление будет равно:

Количество элементов значения не имеет, правило, по которому мы определяем общее сопротивление будем работать в любом случае А если при последовательном соединении все сопротивления равны ( R_1 = R_2 = . = R ), то общее сопротивление цепи составит:

В данной формуле n равно количеству элементов цепи. С последовательным соединением резисторов мы разобрались, давайте перейдем к параллельному.

Параллельное соединение резисторов.

При параллельном соединении напряжения на проводниках равны:

А для токов справедливо следующее выражение:

То есть общий ток разветвляется на две составляющие, а его значение равно сумме всех составляющих. По закону Ома:

Подставим эти выражения в формулу общего тока:

А по закону Ома ток:

Приравниваем эти выражения и получаем формулу для общего сопротивления цепи:

Данную формулу можно записать и несколько иначе:

Таким образом, при параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Аналогичная ситуация будет наблюдаться и при большем количестве проводников, соединенных параллельно:

Смешанное соединение резисторов.

Помимо параллельного и последовательного соединений резисторов существует еще смешанное соединение. Из названия уже понятно, что при таком соединении в цепи присутствуют резисторы, соединенные как параллельно, так и последовательно. Вот пример такой цепи:

Давайте рассчитаем общее сопротивление цепи. Начнем с резисторов R_1 и R_2 — они соединены параллельно. Мы можем рассчитать общее сопротивление для этих резисторов и заменить их в схеме одним единственным резистором R_ <1-2>:

Теперь у нас образовались две группы последовательно соединенных резисторов:

• R_ <1-2>и R_3
• R_4 и R_5

Заменим эти две группы двумя резисторами, сопротивление которых равно:

Как видите, схема стала уже совсем простой Заменим группу параллельно соединенных резисторов R_ <1-2-3>и R_ <4-5>одним резистором R_ <1-2-3-4-5>:

И в итоге у нас на схеме осталось только два резистора соединенных последовательно:

Общее сопротивление цепи получилось равным:

Таким вот образом достаточно большая схема свелась к простейшему последовательному соединению двух резисторов!

Тут стоит отметить, что некоторые схемы невозможно так просто преобразовать и определить общее сопротивление — для таких схем нужно использовать правила Кирхгофа, о которых мы обязательно поговорим в будущих статьях. А сегодняшняя статья на этом подошла к концу, до скорых встреч на нашем сайте!