Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) широко используются для нагрева воды, воздуха и других жидкостей и газов в промышленности и в бытовом применении.
ТЭНы обычно подключают с помощью температурного реле для обеспечения автоматического отключения при достижении требуемой температуры.
Рассмотрим подключение трехфазного ТЭНа через магнитный пускатель и тепловое реле.
Рис. 1
ТЭН подключается через один трехфазный контактор с нормально замкнутыми контактами МП(Рис. 1). Управляет пускателем термореле ТР, управляющие контакты которого разомкнуты при температуре на датчике ниже заданной. При подаче трехфазного напряжения контакты пускатели замкнуты и происходит нагрев ТЭНа, нагреватели которого включены по схеме «звезда».
Рис. 2
При достижении заданной температуры, тепловое реле отключает питание нагревателей. Таким образом, реализуется простейший регулятор температуры. Для такого регулятора можно применять термореле РТ2К (Рис. 2), а для пускателя – контактор третьей величины с тремя группами на размыкание.
РТ2К представляет со бой двухпозиционное (работающие на включение/отключение) термореле с датчиком из медного провода с диапазоном установления температуры от -40 до +50°С. Конечно, использование одного теплового реле не позволяет достаточно точно поддерживать требуемую температуру. Включение каждый раз всех трех секций ТЭНа приводит к лишним энергопотерям.
Рис. 3
Если реализовать управление каждой секцией нагревателя через отдельный пускатель, связанный со своим термореле (Рис. 3), то можно осуществить более точное поддержание температуры. Итак, имеем три пускателя, которыми управляют три термореле ТР1, ТР2, ТР3. Температуры срабатывания выбраны, допустим как t1<t2
Рис. 4
Реле-датчики температуры обеспечивают коммутацию исполнительной цепи до 6А, при напряжении 250В. Для управления магнитным пускателем таких величин более чем достаточно (Например, ток срабатывания контакторов ПМЕ составляет от 0,1 до 0,9 А при напряжении 127 В). При прохождении переменного тока через катушку якоря возможно низкое гудение промышленной частоты 50 Гц.
Существуют термореле, управляющие токовым выходом с величиной тока от 0 до 20 мА. Также часто тепловые реле питаются от постоянного тока низкого напряжения (24 В). Для согласования такого выходного тока с низковольтными (от 24 до 36 В) катушками якоря пускателя может применяться схема согласования уровней на транзисторе (Рис. 5)
Рис. 5
Данная схема работает в ключевом режиме. При подаче тока через контакты термореле ТР через резистор R1, на базу VT1 происходит усиление тока и включение пускателя МП.
Резистор R1 ограничивает токовый выход теплового реле для предотвращения перегрузки. Транзистор VT1 выбирают исходя из максимального тока коллектора, превышающего ток срабатывания контактора и напряжения на коллекторе.
Произведем расчет резистора R1 на примере.
Допустим для управления якорем пускателя достаточно постоянного тока в 200мА. Коэффициент усиления транзистора по току составляет 20, значит, управляющий ток базы IБ должен поддерживаться в пределах до 200/20 = 10 мА. Тепловое реле выдает максимум 24В при силе тока в 20мА, что вполне достаточно катушке якоря. Для открытия транзистора в ключевом режиме относительно эмиттера должно поддерживаться напряжение на базе в 0,6 В. Примем, что сопротивление перехода эмиттер-база открытого транзистора пренебрежительно мало.
Значит, напряжение на R1 составит 24 – 0,6В = 23,4 В. Исходя из полученного ранее тока базы получаем сопротивление: R1 = UR1/IБ=23,4/0,01 =2,340 Ком. Роль резистора R2 - не допускать включение транзистора от помех при отсутствии управляющего тока. Обычно его выбирают в 5-10 раз больше чем R1, т.е. для нашего примера будет составлять примерно 24 КОм.
Для промышленного использования выпускаются реле-регуляторы, реализующие ПИД-регулирование температуры объекта.
Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.