RuslanG (пишу когда есть время 🙂

Пишу потому что. Чтобы самому не забыть. Делайте что хотите :). Не бойтесь начинать, откроете что-то и узнаете новое.

воскресенье, 1 февраля 2015 г.

Электрокотел своими руками (усовершенствование №2)

Итак использование электрокотла Элитан (12 кВт) выявило недостатки:

Контакты у реле залипли (на фото справа.)

Вдоволь «наматерившись» приступаю к второй модернизации.

Закупил твердотельные реле на 220В (управление 90. 240В переменка) на ток 40А (были на 25А, но взял с запасом), по цене около 500 руб за штуку. В магазине было трехфазное реле что-то по цене порядка 1800 руб на ток 40 и 80А, но во первых габарит, во вторых нужен радиатор и вентилятор. Пришлось маркитанить с радиатором для трех реле.Изначально неизвестно мощность нагрева самого реле, и падение напряжения на самом реле, придется опытным путем искать. Итак взял алюминиевую полосу толщиной 2мм шириной 3. 4см и согнул из двух полос радиатор («горки») под него прикрутил два П образных профиля 20мм на 20мм толщиной 1мм. В сумме площадь теплообмена с воздухом порядка 600+180=780 кв.см.

Реле или симисторы в электрических котлах отопления на основе ТЭНов

В данной статье мы рассмотрим вопрос о применении в электрических водонагревателях радиокомпонентов, обеспечивающих включение/выключение нагревательных элементов – ТЭНов.

Особенности электрических водонагревателей на основе ТЭНов

Больше всего электрических водонагревателей (80%) выпускается на основе ТЭНов. Это, по сути, просто чайники, в которых нагрев теплоносителя происходит по всем известному из школьного курса физики принципу – нихромовая спираль разогревается под действием электрического тока и передаёт тепло теплоносителю. А дальше нагретый теплоноситель применяется либо как вода для бытовых нужд, либо для нагрева батарей отопления. Вот собственно и вся «физика». Однако не всё так просто…

Для того чтобы сделать воду в душе нужной температуры или радиаторы отопления разогреть до комфортного уровня, нам необходимо периодически включать и выключать ТЭНы. А как это сделать? Для этого и применяются в электрических водонагревателях элементы, которые то включают, то выключают нагреватели (ТЭНы).

Особенность эксплуатации водонагревателей состоит в том, что эти выключатели должны быть рассчитаны на большое количество срабатываний. Это не просто выключатели света в комнате, которыми мы пользуемся 3-5 раза в день, когда приходим вечером. Выключатели ТЭНов должны быть рассчитаны на количество включений в 10-100 и даже 1000 раз больше. И вот мы подошли к самому главному – какие это должны быть выключатели, чтобы электро-водонагреватель (котёл) работал долго и не доставлял хлопот? Как правило, для управления ТЭНами применяются реле или симисторы.

Реле

Реле – это те же выключатели, аналогичные бытовым, которыми мы пользуемся для управления освещением в квартире. Размыкая или замыкая контакты реле под управлением регулятора температуры, мы включаем или выключаем нагрев котла. Реле есть везде, где требуется что-то включить или выключить.

Релейный способ переключения самый распространённый и дешёвый для замыкания/размыкания цепи.

Именно поэтому такой способ управления ТЭНами применяется в большинстве электрических водонагревателей. Способ, как было сказано выше, достаточно простой и дешевый, НО…

Как у любой медали есть две стороны, так и в рассматриваемом нами вопросе есть свои плюсы и минусы. И, зная их, вы сможете правильно выбрать водонагреватель.

Релейные котлы более традиционны, имеют невысокую стоимость, достаточно легко ремонтируются, однако и обладают всеми недостатками, присущими реле как способу переключения, а именно:

• ограниченное количество переключений;
• опасность подгорания контактов;
• износ механических частей реле;
• переключение сопровождается слышимым щелчком.

Поэтому выбирая котёл, где в качестве управления ТЭНами используются реле, вы должны быть готовы к возможным неприятным сюрпризам.

Симисторы

Симисторы – это электронные выключатели, т.е. замыкание цепи происходит не с помощью физического контакта, а электронно. В основе принципа действия симисторных устройств замыкания/размыкания электрической цепи лежит свойство полупроводниковых материалов пропускать электрический ток при подаче управляющего напряжения на один из элементов симистора. В этих устройствах отсутствует механическая часть и контакты, поэтому нет негативных последствий, присущих релейным устройствам.

Преимущества симисторных приборов:

• переключение происходит абсолютно бесшумно;
• отсутствуют контакты, соответственно не может быть подгорания;
• отсутствуют механические части и как следствие их износ:
• неограниченный срок службы.

Минусы:

• более высокая стоимость, чем у релейных;
• меньшее распространение;
• устройства, в состав которых входят симисторы сложнее и стоят дороже, чем релейные.

Решение от компании БАСТИОН – электрический котёл револьверного типа с симисторным управлением и модуляцией мощности Teplodom i—TRM Silver

В компании БАСТИОН реализован инновационный подход к управлению ТЭНами в электрических котлах. В качестве устройства включения/отключения применяются симисторы, управляемые с помощью микропроцессора.

Такое сочетание даёт возможность не только максимально использовать все преимущества симисторного управления, но и за счёт применённых математических алгоритмов сделать электрический котёл по-настоящему интеллектуальным.

В котлах Teplodom i—TRM Silver в полной мере используются возможности электронного симисторного управления ТЭНами. Важным преимуществом симистора является короткое время включения/выключения – оно может достигать долей секунды, за счёт этого обеспечивается постепенный прогрев ТЭНов перед выводом их на максимальную мощность.

Симисторные устройства имеют неограниченный период эксплуатации и практически не имеют недостатков.

Симисторные устройства управления мощностью, наряду с другими инновациями, применяемыми в бытовых котлах серии Teplodom i-TRM, сделали продукцию компании БАСТИОН вне конкуренции на рынке отопительных приборов нового поколения.

3 схемы подключения автоматики электрического отопления.

Практически любой электрический котел требует обязательного наличия автоматики управления.

Вы не можете установить один единственный выключатель на вводе, которым будете запускать и отключать обогрев.

При этом остановимся на самых минималистичных и простейших вариантах, которые вы сможете собрать самостоятельно своими руками.Ведь как известно, чем меньше элементов, тем больше надежность всей системы. Поэтому самые простые варианты и работают дольше и надежнее остальных.

Принципиальная схема автоматики электрокотла всегда начинается с подачи напряжения через вводной автомат.

Электрическое отопление подразумевает, как правило, наличие трехфазного ввода 380В. Значит и автомат должен быть трехполюсным.

Обратите особое внимание, это должен быть именно один трехполюсный выключатель, а не три отдельных однополюсных.

При КЗ и повреждении греющего элемента любой фазы, защита должна прекращать подачу напряжения по всем фазам.

После вводного автомата фазные проводники нужно разделить.

Делается это на электромагнитных пускателях.

Именно на них и ложится основная работа по автоматической коммутации эл.сети. Автомат то вы включаете и выключаете ручками, а пускатель будет это делать без вашего участия, на основе подачи управляющего напряжения от соответствующих датчиков.

При этом в отличие от автомата, покупайте три отдельных однофазных модульных пускателя. Старые модели типа ПМЛ, ПМА, КМИ здесь не подойдут. И дело вовсе не в их шумной работе и громких щелчках.

Модульный трехфазный экземпляр в едином корпусе, тоже будет не пригоден для нашей схемы.

Самое главное преимущество однофазных – возможность ручной и очень простой регулировки мощности электрокотла. Подробнее об этом будет сказано ниже.

К силовым клеммам каждого контактора, как раз-таки и подключаются нагревательные элементы (ТЭН, электроды) котла отопления.

Замкнутое или разомкнутое положение контактов зависит от того, подано или снято напряжение с его катушки управления. Получается, чтобы собрать автоматику, на клеммы этих самых катушек мы должны через какие-то другие элементы подавать управляющие сигналы (напряжение).

Катушка имеет два контакта А1, А2.

При покупке обращайте внимание, пускатели могут идти с катушками на 380В и 220В. Лучше брать последний вариант.

В этом случае на один из контактов вы напрямую подключаете нулевой проводник, а в разрыв второго устанавливаете кнопки-микровыключатели.

Для чего они нужны? Благодаря им, у вас появляется возможность включать поочередно 1,2 или 3 тэна, тем самым увеличивая или уменьшая мощность отопления.

К примеру, на улице за окном температура -5С. Нажимаете одну кнопку и запускаете в работу всего один ТЭН мощностью 2квт. Ударили морозы -25С, нажимаете все три кнопки и повышаете мощность в три раза.

При этом количество ступеней обогрева будет зависеть от номинальной мощности каждого нагревательного элемента. Если они все будут по 2квт – это всего три ступени.

А вот если один будет 2квт, второй 3квт, а третий 4квт, то количество ступеней автоматически возрастает до семи!

Все будет зависеть от того, какие фазы (тэны) и в какой последовательности подключать.

по отдельности 2квт – 3квт – 4квт

Ток в цепях управления катушек очень небольшой (несколько миллиампер). Соответственно ставить сюда полноценные выключатели не нужно.

На все эти три микровыключателя должна быть подана одна фаза. Допустим фаза С. Берете ее с нижних контактов вводного автомата.

Вот именно из этой точки и начинается вся дальнейшая схема автоматики.

Обязательный элемент такой схемы – предельный термостат.

Это защитное устройство, которое отключит ваш электрокотел, если он пошел, что называется в разнос.

Например, перестал работать циркуляционный насос или где-то образовался засор. В результате этого температура начала резко возрастать и превысила допустимые значения.

Данную температуру вы устанавливаете самостоятельно при помощи ручного регулятора.

Так как это защитный элемент, который должен полностью “гасить” котел, подключать его нужно последовательно в разрыв управляющей фазы, как на рисунке внизу.

Помимо безопасности, нам потребуется еще один элемент. Элемент управления, который будет его периодически включать и выключать для поддержания заданной температуры воды.

Этим устройством является рабочий термостат.

Не путайте его с предельным. В предельном имеется взводимая вручную кнопка, которая при срабатывании препятствует самостоятельному включению датчика.

То есть, когда он сработал один раз, вам потребуется осмотреть всю систему и схему, дабы разобраться в причине срабатывания. И только после этого, нажав эту кнопочку, отопление можно будет запустить заново.

Данный термостат монтируется после предельного, опять же в разрыв цепи.

Таким образом мы получили элемент защиты и элемент управления. В принципе, это и есть самая примитивная схема №1 для автоматики электрического отопления.

Чтобы получить более функциональный вариант, добавим сюда прибор для отслеживания температуры воздуха в помещении – комнатный термостат.

Ему не важно какая будет температура котловой воды, он реагирует именно на комфортную температуру воздуха в вашем доме.

По аналогии с предыдущими элементами монтируете его в разрыв, перед рабочим термостатом. Вторая простейшая схема готова.

Но человек всегда стремится к большему и помимо комфорта при электрическом отоплении, всегда хочется еще и сэкономить. Все таки электроотопление за редким исключением, в наших реалиях не совсем дешевая штука.

Как это сделать, усовершенствовав вышеприведённую схему подключения? Для этого дела существует ночной тариф.

Чтобы им воспользоваться в полной мере, нам потребуется реле времени.

Оно будет запускать электроотопление только в заданный промежуток суток. Размещайте его в схеме перед комнатным термостатом.

Однако при этом обратите внимание на один нюанс. При наличии в схеме такого устройства, обязательно параллельно ему монтируется термостат минимальной температуры воздуха.

Днем в ваше отсутствие, температура на улице может резко упасть. Уезжали при -5С, приехали вечером — за окном минус 25С. Соответственно и дома существенно похолодает.

Она запустит отопление, как только температура в доме упадет ниже минимального порога. В итоге не даст дому остыть, а системе разморозиться.

Чтобы визуально наблюдать включены датчики или выключены в данный момент, можно подключить в общую точку перед микровыключателями сигнальную лампочку и вывести ее на видное место.

Особенно это полезно при нахождении щитка управления и самого котла в подвале дома или в соседней пристройке.

Большинство заводских электрокотлов отопления построено именно на таких принципиальных схемах управления. Есть одна питающая линия (фаза), подающая сигнал на катушку прибора с силовыми элементами, а все дополнительное оборудование, датчики и релюшки, как раз-таки и “навешиваются” на эту самую линию, выполняя защитную и контролирующую функции.

Как видите, ничего сложного и замысловатого здесь нет.