Как работает терморегулятор?
Терморегулятор используется для поддержания стабильной температуры в «теплой» системе, а также для включения и выключения нагревательных матов (пленки). Прибор «считывает» показания датчика температуры и автоматически отключает электропитание, как только пол нагреется до необходимого предела. При этом сам остается в рабочем режиме и продолжает контролировать ситуацию. Если датчик известит об отклонениях в температурном режиме, терморегулятор опять запустит электричество в систему и пол начнет нагреваться.
Самые популярные и надежные термостаты – механические и обычные электронные. Более сложные – электронные программируемые. Несмотря на значительную разницу в своей «начинке», принцип подключения терморегуляторов очень похож.
В комплект к терморегулятору входит датчик температуры, монтажная коробка, клеммы, инструкция по монтажу и эксплуатации
Основные типы ТЭНов и их назначение
Тэны чаще всего классифицируются по виду и основному применению, различают:
1. ТЭН для обогрева воздуха
Температура таких ТЭНов достигает 450 градусов по Цельсию. Такие трубчатые электронагреватели используются для обогрева воздуха промышленных и бытовых помещений.
Они являются основой конвекторов, воздушных тепловых завес, различных сушильных камер. Подобные электронагреватели изготавливаются с гладкими трубками и с трубками, у которых есть ребра.
Ребра у таких тепло электронагревателей производятся из стальной ленты, крепящейся к трубке по спирали. Применение ребер увеличивает площадь поверхности ТЭН и поэтому нагрузка на нить нагрева ТЭН снижается почти в три раза, что в свою очередь, увеличивает срок службы.
2. ТЭН для воды
Такие тепло электронагреватели используются в бойлерах, стиральных машинах. В таких агрегатах вода может нагреваться до ста градусов по Цельсию.
Для больших объемов воды, где требуется большая мощность нагрева, применяют блочные ТЭН.
Кстати, довольно подробно мы уже описывали как подключать ТЭНы электрокотла.
Часто в электронагревателях используют терморегулятор. Он отключает электронагреватель от сети питания при нагреве воды до нужной температуры. При остывании воды терморегулятор снова подключает электропитание ТЭН для нагрева.
3. Гибкие ТЭНы
Они находят применение в пресс-формах и горячеканальных системах. Они очень удобны, когда требуется придать форму контура горячеканальных систем. Изготавливаются такие электронагреватели любых размеров.
Разновидностью гибкого электронагревателя, знакомого нам в быту, является саморегулирующийся кабель для системы «теплых полов». Такой кабель используется для отопления помещений.
4. Патронные ТЭНП
К отдельному виду можно отнести патронные ТЭНы, выводы для подключения электропитания у них расположены, чаще всего, с одной стороны. Размер таких нагревателей может достигать 350 сантиметров. Главное их отличие от остальных типов — компактный корпус, чаще всего они представляют собой гильзу их нержавеющей стали с электровыводами.
Данный тип выделяется большой удельной мощностью. Тепло от нагревателя передается как контактным методом, так и путем конвекции.
Эти тепло электронагреватели широко применяются в промышленности для разогрева масел, для нагрева различных металлических форм, смонтировав их в высверленном отверстии. Ими оборудуются агрегаты в обувной отрасли, литейном производстве, автомобильной промышленности.
Виды
Современные бойлеры, как правило, уже оборудованы термостатами, среди которых выделяют стержневые, электронные, биметаллические и капиллярные модели.
Стержневой термостат является самым распространённым типом бытовых терморегуляторов и представлен в виде небольшой трубки, линейно расширяющейся при повышении температуры и давящей при этом на реле выключателя. Обратный процесс с включением ТЕНов происходит при остывании воды в баке и понижении её температуры ниже заданных значений.
Среди достоинств моделей данного вида можно отметить невысокую стоимость приборов, к минусам относят некоторую неточность в работе, связанную с близким расположением устройства к системе подвода холодной воды, из-за чего работа термостата часто бывает не вполне корректной. В виду постоянного охлаждения прибор не успевает своевременно среагировать на нагрев жидкости и не отключает ТЭН. Поэтому температура воды из бойлеров, оборудованных стержневыми термостатами, часто превышает заданные значения.
Капиллярный термостат является наиболее современным образцом терморегулятора и представляет собой трубку, внутри которой размещена капсула, содержащая контрастную жидкость. При повышении температуры вода оказывает давление на мембрану, которая, в свою очередь, размыкает контакты нагревательного элемента. Данный вид термостатов отличается повышенной точностью и долгим сроком службы. Трубка, содержащая баллон, выполнена из антикоррозийных сплавов, в связи с чем агрегат не подвержен появлению ржавчины и окислению. Температурная погрешность капиллярных термостатов не превышает 3 градусов.
Электронный термостат снабжен защитным реле, останавливающим работу ТЕНа при пустом баке. Стоимость таких моделей несколько превышает цену более простых аналогов. Терморегуляторы данного типа устанавливаются на бойлеры известных мировых брендов, и отличаются высокой точностью, надёжностью и простотой в использовании. Особо технологичные модели имеют функцию программирования температуры и времени включения.
Биметаллические. Если в стержневых и капиллярных моделях индикатором изменения температуры является жидкость, находящаяся в запаянной трубке, то в термостатах этого вида роль жидкости выполняют металлические пластинки. При изменении температурного режима пластины изменяют своё расположение и размыкают или замыкают электрическую цепь.
По предназначению терморегуляторы подразделяются на регулируемые, защитные и регулируемо-защитные. Первые поддерживают температуру нагреваемой жидкости в определённом диапазоне и работают в автоматическом режиме. Достигая верхнего предела заданного значения, реле размыкает контакты, и нагрев воды прекращается. По достижении нижнего предела заданного температурного режима, реле замыкает цепь, и работа керамического или стального ТЭНа возобновляется.
Защитные термостаты предназначены для принудительного отключения нагревательного элемента по достижении заданных параметров нагрева. Включить нагреватель после такого отключения можно только вручную. Обычно такие термостаты ставят в качестве второго дополнительного прибора, предназначенного для отключения ТЭНа в случае отказа основного терморегулятора. Температура в защитных приборах устанавливается на отметке 95 градусов, что предотвращает закипание воды и возможный взрыв бойлера. Третий тип – регулируемо-защитный – является устройством, сочетающим в себе свойства первого и второго видов, и считается наиболее универсальным прибором.
По способу крепления термостаты для водонагревателей можно разделить на врезные и накладные модели. Первые используются при механическом управлении, вторые – при электронном.
Установка и подключение термостата
Термостат обычно монтируется в стену, как обычный выключатель. Для него выбирается место вблизи имеющейся электропроводки, например, возле розетки. Вначале в стене делается углубление, туда устанавливается монтажная коробка термостата, к ней подводятся провода (фаза и ноль) питающей сети и термодатчика. Следующий шаг – подключение термостата.
С боковой стороны терморегулятора располагаются «гнезда». Сюда подводятся провода сети (220В), датчика и нагревательного кабеля.
Общая схема подключения термостата
Полезно знать, что провода, которые подключают при установке термостата, отличаются цветовой маркировкой:
- белый (черный, коричневый) провод – L фаза;
- синий провод – N ноль;
- желто-зеленый провод — земля.
Подключение теплого пола к электричеству выполняют в следующем порядке:
- К «гнездам» 1 и 2 подключают сетевые провода с напряжением 220В. Строго соблюдают полярность: к контакту 1 подводится провод L (фаза), к контакту 2 – провод N (ноль).
- На контакты 3 и 4 заводится нагревательный кабель теплого пола по принципу: 3 контакт – провод N (ноль), 4 контакт — провод L (фаза).
- Провода температурного датчика (обычно, встроенного в пол, то есть определяющего температуру в толще пола) подключаются к «гнездам» 6 и 7. Принципы полярности здесь соблюдать не нужно.
- Проверяют исправность термостата. Для этого включают питание -220В, устанавливают на приборе минимальную температуру и включают систему нагревательных элементов (путем поворота ручки или нажатия кнопки). После этого меняют режим обогрева на максимальный, то есть «программируют» термостат на самую высокую температуру, которая для него возможна. Правильная работа прибора доложит о себе щелчком, который укажет на замыкание цепи обогрева.
Схемы подключения могут несколько различаться, в зависимости от видов и моделей термостатов. Поэтому, чтобы пользователь не ошибся, на корпусе прибора, как правило, прописываются все контакты.
Подключая термостат, руководствуйтесь схемой подключения, изображенной на корпусе прибора
Небольшие различия в подключении диктуют и особенности нагревательных кабелей теплого пола. По своему строению и количеству жил, они делятся на одножильные и двужильные. Соответственно, в схемах их подключения есть некоторые нюансы.
Подключение к термостату двужильного кабеля
Двужильный нагревательный кабель имеет под защитной оболочкой два токоведущих проводника. Этот вид кабеля более удобен, чем одножильная конструкция, так как к терморегулятору он подключается только с одного конца. Рассмотрим типичную схему подключения:
Схема подключения двужильного кабеля к термостату
Мы видим, что в одном двужильном кабеле соседствуют 3 провода: 2 из них – токоведущие (коричневый и синий), 1 – заземление (желто-зеленый). На контакт 3 подключается коричневый провод (фаза), на контакт 4 – синий (ноль), на контакт 5 – зеленый (заземление).
В комплект к терморегулятору, схему которой мы только что рассмотрели, не входит клемма заземления. При наличии клеммы заземления монтаж намного упрощается.
Два светло-зеленых провода через клемму РЕ соединяются с контуром заземления
Подключение одножильного кабеля
В одножильном кабеле только один токоведущий проводник, обычно он белого цвета. Второй провод – зеленый – это заземление экрана РЕ. Схема подключения может быть такой:
Схема подключения одножильного кабеля к термостату
На контакты термостата 3 и 4 подводятся белые провода (оба конца одножильного кабеля), на контакт 5 – зеленый провод заземления.
Виды комнатных термостатов
Существует три вида терморегуляторов для жилых помещений:
- Электронное устройство состоит из датчика температур, передатчика сигнала и термореле. Плюс этого прибора заключается в точном определении и последующем изменении температуры в комнате. При этом удаленное управление довольно легкое и термостат может быть использован в системе «Смарт Хаус».
- Электромеханический терморегулятор имеет более упрощенное внутреннее устройство, чем электронный. Реле – основной элемент в конструкции, имеющий форму трубочки, полость которой наполнена реагирующим на изменения температурного режима веществом. Во время нагревания котельного оборудования это вещество расширяется, во время остывания, наоборот, сужается. Все скачки испытывает на себе привод, регулирующий температуру посредством электрической цепочки.
- Механический агрегат не содержит в себе электронику. Основа работы этого термостата – изменение свойств материала под воздействием температурного режима. Изменения в температуре заполняющего газовую мембрану вещества провоцируют замыкание или размыкание электрической цепочки, тем самым запуская механизмы терморегулятора.
Тэн с терморегулятором для водонагревателя
С проблемой отсутствия горячего водоснабжения сегодня успешно справляются современные бытовые водонагреватели. В конструкцию любого такого прибора обязательно входит тэн – трубчатый металлический стержень. Именно он преобразует электрическую энергию в тепловую и затем отдает ее воде, подогревая ее до нужной температуры. Задавать степень нагрева воды позволяет встроенный в тэн терморегулятор.
Нагревательный тэн с терморегулятором – это прибор несложной конструкции. Он состоит из нескольких элементов, а именно:
Металлическая трубка, материалом изготовления которой может служить титан, сталь, латунь или медь с защитным покрытием против коррозии.
Внутри трубки расположена спираль из проволоки, которая обладает большим удельным сопротивлением, а значит, при прохождении через нее электрического тока она способна сильно разогреваться.
Изолирующий наполнитель – материал, который призван не допустить соприкосновение спирали со стенками трубки.
Контактный стержень, который служит для подключения тэна к электрической сети;
Фарфоровые изоляторы, расположенные в торцах трубки;
Термодатчик (терморегулятор), который при достижении заданной температуры отключается, и снова включается, когда вода остывает до нижней отметки и так все время, пока водонагреватель находится в режиме включения.
Тэн водонагревательный с терморегулятором – это существенные преимущества, которые в итоге помогут оптимизировать процесс нагрева воды с точки зрения финансов:
- Терморегуляторы для тэнов позволяют рационально использовать ресурсы. Когда вода в водонагревателе достигает заданной температуры, тэн отключается и включается тогда, когда вода существенно остынет.
- Простота и надежность конструкции. водонагревательный тэн с терморегулятором рассчитан на постоянную работу в течение нескольких лет.
- Несложный монтаж. В каждой модели водонагревателя имеется специальное крепление для тэна. В некоторых моделях предусмотрена возможность использовать несколько тэнов одновременно.
- Невысокая цена тэна с терморегулятором делает его оптимальным решением.
У трубчатых металлических тэнов есть только несколько существенных недостатков. Один из них состоит в том, что при перегорании спирали тэн не подлежит ремонту, его придется полностью заменить. Кроме этого, при постоянном соприкосновении с водой на металлической поверхности тэна образуется накипь, она снижает эффективность теплоотдачи. Также такие тэны часто страдают от перепадов напряжения.
Терморегуляторы для тэнов могут быть нескольких разновидностей. В первую очередь они делятся на механические, их действие основывается на свойствах различных металлов при нагревании и электронные, имеющие в своей основе датчик.
Тэны для воды с терморегулятором также выпускаются различной конструкции, отличаются друг от друга материалом изготовления и способом монтажа на водонагреватель.
Купить тэн с терморегулятором в Москве для установки в водонагреватели и другие бытовые приборы вы сможете в компании «ПрофЭлектроСнаб». У нас в каталоге вы найдете разные модели тэнов, которые подойдут ко всем видам современных водонагревателей, котлов, бачков стиральных машин, баков и т.п.
Мы осуществляем поставки тэнов напрямую от производителя, что позволяет нам держать низкие цены, иметь возможность в короткие сроки поставить нужные приборы в необходимом количестве. Каждый крупный заказчик может рассчитывать на индивидуальные условия расчета стоимости.
Юр. адрес: 117105,г.Москва,Варшавское шоссе,д.26,стр.2,эт.2,офис 86
Монтаж системы «термореле-пускатель-нагреватель»
Начну объяснение с подключения системы «теплофон» к трехфазной сети по следующей схеме.
Между нулевым проводом сети и первой фазой последовательно включаются терморегулятор Т1 и катушка пускателя К1. Элементы нагревателя R1-R15 подключаются равномерно между нулевым проводом и каждой из фаз сети через нормально разомкнутые контакты пускателя К1.1 — К1.3. Пускатель, в данном случае, был выбран марки АВВ 20-40, 4р.
Работает такая схема так:
Когда температура контролируемого помещения приближается к порогу включения термореле (нижняя уставка), последнее срабатывает и своими контактами подключает к сети питания нагревательные элементы (ТЭНЫ) обогревателя.
После того, как температура помещения достигает верхней уставки, термореле отпускает, отключая питание пускателя, который, в свою очередь, обесточивает нагреватели.
Существует множество всевозможных вариантов исполнения термореле, в том числе и совсем миниатюрные варианты, однако, их максимальная коммутируемая мощность довольно невелика (не более пары киловатт), а подключать к ним напрямую можно и того меньше (из соображения наличия запаса мощности).
Самым идеальным вариантом для управления ТЭНами можно назвать такой вариант, при котором «термушка» будет через небольшой электронный блочок управлять магнитным пускателем (например, типа ПМЕ), который, в свою очередь займется управлением нагревателями, мощность которых может запросто превышать 1500 ватт.
Работает такая схемка следующим образом.
При срабатывании терморегулятора, сигнал от него поступает на мощный транзисторный ключ, выполненный на основе биполярного транзистора, в коллекторную цепь которого подключено электромагнитное реле (к примеру, РЭС-9).
Питается схема от нестабилизированного источника, собранного не трансформаторе Т1 и выпрямителе VD1-VD4.
Реле, срабатывая, подает питание на пускатель ПМЕ, который, в свою очередь, своими нормально открытыми контактами К2.1 и К2.2 подает питание на нагревательные элементы.
Вся схема запитывается через плавкий предохранитель FU1.
После сборки блока регулировки-коммутации необходимо, в первую очередь, проверить правильность монтажа, лишь после этого приступать к настройке всей системы. При безошибочно собранной системе не требуется никаких наладочных работ.
После этого можно начинать настройку его.
Единственное, что надо будет сделать, чтобы правильно настроить систему, выставить уставку опорного напряжения компаратора (устройства сравнения) на выводе 2 устройства, соответствующую необходимой температуре срабатывания. С этой целью придется немного посчитать.
Допустим, что нам необходимо поддерживать температуру помещения в районе +22 градусов Цельсия. В этом случае необходимо перевести значение температуры в шкалу Кельвина, после чего полученное умножить на 0,01 В. В результате этих вычислений и получится значение опорного напряжения, являющееся, одновременно, уставкой температуры (273,15+22)*0,01=2,9515 В.
Надеюсь, моя статья пролила свет на некоторые непонятки этой темы.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.
Подключение терморегулятора
Так как терморегуляторы можно использовать как для контроля нагревательных элементов, так и управления охладителем, в конструкции прибора имеется два типа контактов и клемм. Во время самостоятельного подключения устройства в систему необходимо строго соблюдать полярность контактов и не допускать противоречий в схеме.
Для подсоединения механического термостата не требуется подводки электричества, так как все управление и размыкание выключателя осуществляется путем физического изменения характеристик нагревающейся пластины. Для подключения данного прибора нужно следовать приведенному ниже алгоритму:
- В документациях к приборам имеется обозначение клемм по номерам, в соответствии с этими показателями необходимо осуществлять сборку системы. В первую очередь, нужно подсоединить нулевой кабель к электродам коробки и отвести его сразу на потребляемые нагревательные элементы, например, теплый пол;
- Фаза заводится в контроллер напрямую, без подключения к бытовым приборам. Коробка сама будет распределять электричество в момент включения контактов. В некоторых устройствах необходимо проложить перемычку внутри термостата от плюсового провода на индикатор работы, который показывает сигнал в момент включения нагревателя и на протяжении всего периода работы;
- В управляющем устройстве расположены клеммы для подключения охладительного нагревательного элемента, а также для внешнего датчика температуры. Все устройства должны подсоединяться последовательно, ток при этом должен быть отключен полностью. Это типичная схема подключения терморегулятора, которая наиболее распространена в системах теплого пола или инфракрасного отопления помещения;
- Датчик температуры присоединяется в последнюю очередь, после чего выполняется тестовый запуск системы и проверка напряжения на всех элементах.
Существует также схема подключения термостата с использованием магнитного автоматического выключателя, чаще всего данную схему применяют при наличии нескольких управляемых устройств, требующих для работы ток с высоким напряжением. При этом автомат подключается в разомкнутую сеть плюсового кабеля параллельно с термостатом, дополнительно имеется связующий кабель с устройством управления. Ток на потребляющие приборы подается через автоматический выключатель, но управление им осуществляет термостат. Нагревательные элементы связаны с контролером только на параллельной линии и через автомат, это позволяет эксплуатировать систему с высоким напряжением без перебоев и в безопасном режиме. В случае возникновения аварийной ситуации сработает выключатель и полностью обесточит все устройства.
Таким образом, из схемы видно, что терморегулятор подключается к нагревательным или охладительным приборам непосредственно перед подачей на них напряжения, то есть контролер будет первым элементом в системе. Многие термостаты оборудованы электронной микросхемой и процессором, которые, кроме показателей температуры, дают дополнительные данные о различных показателях, таких как состояние влажности в помещении, давление и время, необходимое для достижения заданных параметров. Такие устройства имеют стоимость гораздо выше, чем механические терморегуляторы бытового назначения.
Виды и конструкция, а также о функционировании
Конструктивно ТЭН для отопления дома представляет собой металлическую трубку с проволочной спиралью внутри, сделанной из материала с высоким электрическим сопротивлением. При подаче энергии от сети спираль нагревается и отдает тепло оболочке ТЭНа, которая уже в свою очередь нагревает теплоноситель в радиаторе.
Монтаж ТЭНа производится в специализированное гнездо батареи отопления, будь то алюминиевый, металлический или чугунный вариант. Применяется ТЭН и в качестве основного нагревательного элемента в электрокотлах.
В большинстве трубок используется нержавейка или углеродистая сталь. Если на производстве использовалась некачественный металл, то ТЭН может быстро «прогореть». Мощность спирали и форма трубок обусловлена предназначением устройства, в каком именно радиаторе или котле он будет применяться.
Выпускаются модели с оребрением, наличием вокруг трубки дополнительных пластин для повышения теплообмена. Ребра значительно повышают габариты изделия, поэтому не во всех случаях их можно использовать.
Терморегулятор, имеющийся в составе ТЭНа, измеряет температуру окружающего теплоносителя в радиаторе и при необходимости подает электропитание на спираль. После достижения заданных температурных параметров он разрывает цепь. А по мере остывания воды снова подключает спираль к сети и нагревает воду. Наличие термостата позволяет настраивать температурные параметры, такие которые наиболее комфортны для присутствующих в помещении. При его отсутствии ТЭН будет функционировать на максимальной мощности, постоянно потребляя электроэнергию, что резко увеличит счета за оную.
Некоторые модели электрических ТЭНов для отопления дома оснащаются дополнительными функциями: «турборежим» (на короткое время включает устройство на максимальную мощность) и «антизамерзание» (не допускает замерзание теплоносителя, поддерживая его температуру на минимальных показателях).
