Из статьи вы узнаете, что такое ТЭН, для каких целей он используется, как подключается. Также узнаете о том, какую он имеет конструкцию. Если вкратце, то это электронагревательный прибор, а сама аббревиатура расшифровывается довольно просто. Это трубчатый электрический нагреватель. Носит он такое название по той причине, что зачастую эти элементы изготавливаются в виде керамических, стеклянных или металлических трубок. А теперь давайте рассмотрим подробнее все компоненты этого электрического прибора.
Конструкция элемента
В статье приведена схема нагревательного элемента. Самый главный компонент любого ТЭНа – это непосредственно нагреватель, изготовленный из нихромовой нити, которая расположена внутри трубки по всей длине. Края нити закреплены на выходных шпильках. У нихромовой нити определенное сопротивление, когда по ней начинает протекать ток, она нагревается, а тепло отдает металлической или керамической обойме.
Нужно отметить, что материал, из которого сделана трубка, должен иметь большое сопротивление по току. Поэтому он изготавливается из сплавов, в состав которых входит константан или нихром. Сопротивление нагревательного элемента зависит от того, какую необходимо развить мощность прибору.
Расчет параметров нагревателя
По закону Ома рассчитывается мощность, которая равна произведению силы тока на напряжение электрической сети. Другими словами, чтобы у ТЭНа была мощность 1000 Вт, необходимо сначала вычислить силу тока. Есть два известных параметра – мощность и напряжение (в бытовой сети - 220 вольт). Ток будет равен мощности, разделенной на напряжение. Если 1000/220, получим силу тока, равную 4,55 А.
Для того чтобы определить сопротивление нити, необходимо напряжение разделить на силу тока. В итоге мы получим сопротивление обмотки ТЭНа, выраженную в омах. А если точнее, то разделим 220 на 4,55 и получим, что сопротивление нити из нихрома должно быть равно 48,4 Ом.
Нужно отметить, что сопротивление прямо влияет на мощность нагревательного элемента. Чем меньше значение сопротивления, тем больше мощность нагревательного элемента. Нужно обратить внимание на то, что практически вся мощность будет расходоваться на нагрев нити. Поэтому коэффициент полезного действия у большинства ТЭНов практически равен 100%. Другими словами, чем мощнее нагревательный прибор, тем быстрее и больше он прогревается.
Изолятор и материал для трубок
Между трубкой и нихромовой нитью находится изолятор, который способен выдерживать очень высокие температуры. Для того чтобы изготовить трубку для ТЭНа, необходимо выбирать материалы, которые не подвергаются коррозии. Именно такие трубчатые электронагреватели чаще всего используются в промышленности и быту.
Заключенные в стеклянной трубке применяются, как правило, в очень агрессивных средах, например, в химических лабораториях, в которых необходимо нагревать различные смеси. Но можно встретить их и в бытовых нагревателях. Как правило, они используется в приборах, использующих излучение инфракрасного типа. Трубки из керамики в нагревателях используются на сегодняшний день очень редко.
Диаметр трубок
У трубок диаметр может быть любым, но большое распространение нашли элементы, диаметр которых лежит в диапазоне 6-24 мм. Кроме того, что у изолятора должны быть высокие изоляционные свойства, необходимо, чтобы он эффективно передавал тепло от нагревательной спирали к трубке. А теперь поговорим о том, что такое ТЭН и как он работает.
Электропитание на ТЭН подается при помощи клемм, которые расположены на вставках с изоляторами. Клеммы могут располагаться как на одном конце, так и на обоих. Существуют разновидности трубчатых электронагревателей, которые оснащаются встроенной защитой в виде предохранителя. Как правило, такие элементы устанавливаются в посудомоечных или стиральных машинках.
Для обогрева воздуха
У таких нагревательных элементов температура может достигать 450 градусов. Эти трубчатые приборы применяются для того, чтобы обогревать воздух в бытовых и промышленных помещениях. Такие ТЭНы являются основой при изготовлении конвекторов, различных конструкций сушильных камер, воздушных тепловых завес. У этих нагревателей гладкие или ребристые трубки. Что такое ТЭН для обогрева воздуха, рассмотрим далее.
Ребра этих нагревателей изготавливаются из стальных лент, которые крепятся к трубке. Благодаря использованию ребер можно увеличить площадь поверхности элемента, поэтому значительно снижается нагрузка на нихромовую нить, а также увеличивается ресурс элемента. Теплоотдача при этом существенно увеличивается.
Нагреватели для воды
При замене ТЭНа стиральной машинки можно увидеть, что у него конструкция полностью герметичная. Очень часто такие нагревательные элементы можно встретить как в стиральных машинах, так и в бойлерах, отопительных приборах. Вода может прогреваться в них до температуры кипения, а это 100 градусов по Цельсию. Если объем воды очень большой, используются приборы блочного типа. Достаточно часто вместе с ТЭН для бойлера ставится регулятор температуры.
С помощью терморегулятора получается отключить нагревательный элемент от питания при достижении жидкостью необходимой температуры. Как только вода остынет, терморегулятор заново включает питание, и спираль начинает прогреваться. Используются такие ТЭНы для котлов отопления, бойлеров, в стиральных машинках.
Приборы гибкого типа
Такие конструкции нашли применение в системах с горячих каналов, в пресс-формах. Они удобны в тех случаях, когда нужно контуру в горячей канальной системе придать определенную форму. Размеры электронагревательных элементов могут быть любые. Разновидность гибкого электронагревательного элемента, который знаком практически каждому домовладельцу – это кабель саморегулирующийся для теплого пола. Такой нагревательный ТЭН очень часто используется при изготовлении системы отопления помещений.
Отдельный вид прибора – это патронный, в котором выводы для соединения с источником питания находятся на одной стороне. Длина нагревательного элемента может быть максимум 3,5 м. Основное отличие от всех остальных разновидностей приборов заключается в том, что у него компактный корпус, чаще всего изготовленный из нержавеющей стали с выводами.
У патронных ТЭНов очень высокая удельная мощность, тепло от нагревательного элемента передается как конвекционным, так и контактным путем. Как правило, такие нагреватели часто используются в промышленности при нагреве масла, различных форм, изготовленных из металла. Достаточно часто приборы можно встретить автомобильной промышленности, обувной, пищевой, в литейном производстве.
Подключение приборов
Для того чтобы подключить прибор к сети переменного напряжения, необходимо воспользоваться схемами, приведенными в статье. Обязательно устанавливаете защиту – автоматический выключатель. Кроме того, можно ставить магнитный пускатель для коммутации цепи или же электромагнитное реле. Если нужно производить регулировку температуры, устанавливайте специальный регулятор – допускается использовать как электронный, так и механический, работающий по принципу термостата. Теперь вы знаете, что такое ТЭН и каковы его разновидности, а самое главное – ознакомились со схемами подключения.
