Подключение ТЭН 380В без нуля: схема треугольник, расчёт

В промышленных щитках нулевой провод бывает не всегда — три фазы есть, а нуля нет. Ситуация типичная для старых цеховых разводок, где питание шло от трансформатора с изолированной нейтралью. Три ТЭНа по 3 кВт в такой сети можно собрать треугольником и получить 9 кВт без единого нулевого провода. Ниже — полный расчёт, схема и разбор аварийных ситуаций.
Принцип треугольника
Три ТЭНа соединяются в замкнутый контур. Каждый ТЭН подключён между двумя фазами:
ТЭН-2: L2 ---- [3 кВт / 380В] ---- L3
ТЭН-3: L3 ---- [3 кВт / 380В] ---- L1
Напряжение между любыми двумя фазами = 380В (линейное). Каждый ТЭН получает ровно то напряжение, на которое рассчитан. Нулевой провод в этой схеме отсутствует — он попросту не нужен, потому что токи трёх ТЭНов балансируют друг друга в узлах соединения.
Расчёт мощности и тока
Суммарная мощность треугольника:
Фазный ток (ток через один ТЭН):
Линейный ток (ток в подводящем проводе каждой фазы). В треугольнике линейный ток больше фазного в корень из 3:
Либо считаем напрямую:
Конкретный пример: 3 ТЭНа по 3 кВт / 380В
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Мощность каждого ТЭНа | 3 кВт |
| Напряжение на ТЭНе | 380В |
| Сопротивление ТЭНа (R = U²/P) | 48.1 Ом |
| Ток через ТЭН (фазный) | 7.9 А |
| Линейный ток | 13.7 А |
| Суммарная мощность | 9 кВт |
| Автомат | 3P, 16А, характеристика C |
| Кабель | 4x2.5 мм² (3 фазы + PE) |
Обрыв фазы: что происходит в треугольнике
Допустим, пропала фаза L3. Смотрим, что изменилось:
ТЭН-2 (между L2 и L3) — обесточен. ТЭН-3 (между L3 и L1) — обесточен. Эти два ТЭНа выпали из работы, потому что одна из их клемм висит в воздухе.
Но не совсем. На самом деле ТЭН-2 и ТЭН-3 оказались соединены последовательно между фазами L1 и L2 (через точку, где раньше была L3). Напряжение 380В делится пополам: по 190В на каждый.
ТЭН-1 (между L1 и L2) продолжает работать нормально на 3 кВт.
Итого при обрыве одной фазы: 3000 + 750 + 750 = 4500 Вт вместо 9000 Вт. Мощность падает вдвое. Нагрев замедляется, но оборудование не выходит из строя — ни один ТЭН не перегружен.
Защита: автоматы, УЗО, заземление
Автоматический выключатель
Трёхполюсный, номинал по линейному току. Для 9 кВт (13.7А) — автомат на 16А, характеристика C. Если суммарная мощность 6 кВт (3 ТЭНа по 2 кВт) — линейный ток 9.1А, автомат на 10А.
УЗО или дифавтомат
Четырёхполюсное УЗО на 30 мА, номинальный ток не менее номинала автомата. Для 9 кВт — УЗО 4P 25А/30мА. Ставится перед автоматом (ближе к вводу).
Проблема: в сети без нуля стандартное четырёхполюсное УЗО может не работать корректно — ему нужен ноль для питания внутренней электроники. Решение: использовать электромеханическое УЗО (не электронное). Электромеханическое срабатывает от дифференциального тока без внешнего питания.
Заземление
Корпус нагревателя (бак, рама, кожух) соединяется с шиной PE отдельным проводом. Сечение — не менее сечения фазного провода, то есть 2.5 мм² для нашего примера. Провод жёлто-зелёный, подключён под болт к зачищенному месту на корпусе.
Полная схема подключения
↓
УЗО 4P 25А/30мА (электромеханическое)
↓
Автомат 3P 16А/C
↓
--- L1 ---+--- ТЭН-1 (3кВт/380В) ---+--- L2 ---
| |
--- L3 ---+--- ТЭН-3 (3кВт/380В) ---+ |
|
+--- ТЭН-2 (3кВт/380В) ---+
Корпус нагревателя --- PE (жёлто-зелёный) --- шина PE в щитке
Другие варианты мощности
| ТЭНы | Мощность | Линейный ток | Автомат | Кабель |
|---|---|---|---|---|
| 3 x 1.5 кВт / 380В | 4.5 кВт | 6.8 А | 3P 10А | 4x1.5 мм² |
| 3 x 2 кВт / 380В | 6 кВт | 9.1 А | 3P 10А | 4x1.5 мм² |
| 3 x 3 кВт / 380В | 9 кВт | 13.7 А | 3P 16А | 4x2.5 мм² |
| 3 x 4 кВт / 380В | 12 кВт | 18.2 А | 3P 20А | 4x4 мм² |
| 3 x 5 кВт / 380В | 15 кВт | 22.8 А | 3P 25А | 4x4 мм² |
| 3 x 6 кВт / 380В | 18 кВт | 27.4 А | 3P 32А | 4x6 мм² |
Когда треугольник — не вариант
Если нужна регулировка мощности ступенями, треугольник неудобен. Отключение одного ТЭНа в треугольнике меняет режим работы двух оставшихся (они оказываются последовательно). Для ступенчатой регулировки лучше подходит звезда с нулём, где каждый ТЭН работает независимо.
Если ТЭНы разной мощности — треугольник будет несимметричным, токи по фазам разные. Автомат сработает по самой нагруженной фазе. Это не аварийно, но неоптимально. Старайтесь ставить одинаковые ТЭНы.
Подберём ТЭНы под вашу схему подключения. Изготовим на 380В нужной мощности и длины, от 1 штуки, срок 3-5 дней.
Прислать чертёж — расчёт за 10 минут Написать в MAX за 1 кликПришлите параметры вашего оборудования — объём бака, текущую мощность, доступное напряжение. Рассчитаем схему и подберём ТЭНы: +7(919)405-21-39 или ten-miass@mail.ru.