ДБЖ (UPS) для котла: on-line і off-line, які краще для котла

Сучасні котли для опалення – це вже не просто агрегат для спалювання палива. Це досить складні і технологічні системи, більша частина яких може працювати тільки при наявності харчування в електромережі. І справа не тільки в тому, що циркуляція води в системі забезпечується насосами, а й в тому, що в котлах є автоматика, керуючі пристрої, які не просто споживають електрику (нехай і небагато), але і дуже вимогливі до його «якості».

Щоб не залежати від наявності електрики є кілька шляхів:

  • Зробити систему опалення енергонезалежною. Чи не найпривабливіший варіант в тому сенсі, що такі системи недостатньо ефективні і споживають більше палива, ніж аналоги з автоматикою.
  • Мати дві системи опалення: одну з автоматикою, і як резервну – незалежну. Ідея хороша, але дорога – одна система коштує грошей чималих, а дві – і того більше. Але в деяких випадках – при жорстокої зими і частих і тривалих відключеннях електроживлення це, може, і єдиний вихід.
  • Зробити свою власну систему більш енергонезалежною за допомогою джерел безперебійного живлення – ДБЖ (або UPS в англомовному варіанті).

Багатьом знайомі ці пристрої: практично у всіх власників стаціонарних комп’ютерів є такі блоки безперебійного живлення, але для котлів вони не зовсім підходять. Завдання у них різні: для комп’ютерного бесперебойніка головне завдання – забезпечити вам час на правильне вимкнення системи. Це максимум 5-15 хвилин. Для котлів ситуація інша – потрібно працездатність на тривалий час – до відновлення подачі електроживлення.

Відрізняються і вимоги до форми харчування: ДБЖ для комп’ютерів часто видають не синусоїду (яка потрібна автоматиці котла), а імпульси із зрізаною верхівкою, що більше нагадують прямокутні. Для роботи автоматики котла важлива саме правильна синусоїдальна форма. Потрібно ще збіг по фазі, що неважливо для комп’ютера. Тільки при наявності такого харчування автоматика і сам котел функціонуватимуть довго. У всякому разі, так заявляють виробники. Досвід експлуатації це підтверджує. Загалом, як аварійний вихід бесперебойник для комп’ютера підходить, як постійний – навряд чи.

Які бувають ДБЖ

Джерела безперебійного живлення діляться на два класи: on-line і off-line. Дешевші ДБЖ off-line класу, так як через особливості роботи вони конструктивно простіше: поки напруга в мережі присутній і не дуже відрізняється від заданих параметрів, вони пропускають електроживлення транзитом. При зникненні напруги або при досягненні одним з параметрів порогового значення, мережа відключається, підключаються акумуляторні батареї. У чому недолік? У тому, що на вхід автоматики подається напруга не ідеальна ні за формою, ні за номіналом. Це, звичайно, краще, ніж нічого, але не дає гарантії безаварійної роботи.

Бесперебойники для котла класу on-line підключені постійно, в них відбувається постійне перетворення мережевої напруги і «вирівнювання» характеристик. Для цього напруга перетвориться двічі:

  1. вхідна напруга мережі трансформують в постійне – 12 В,
  2. потім його знову перетворять в змінне 220 Вольт і частотою 50 Гц.

Це двоступенева перетворення необхідно для стабілізації параметрів електроживлення: на виході такого ДБЖ завжди напруга 220 В, частота 50 Гц і ідеальна синусоїда. Крім того, в цих пристроях акумулятори підключені в буферному режимі (постійно заряджаються).

Який краще для котла

Використовувати джерела безперебійного живлення потрібно не тільки для роботи системи на час зникнення електроенергії. За запевненнями організацій, які обслуговують котли опалення, найчастішою поломкою є саме вихід з ладу автоматики через збої електроживлення. Причому пошкодження такі, що або вимагають повної заміни (а це як мінімум 100-150 $) або заміни мікропроцесорів, що за ціною може бути навіть більше (разом з роботою по заміни).

Для продовження терміну безперебійної роботи автоматики і котла в цілому, потрібно стабільну напругу, близьке за формою до ідеальної синусоїди. На жаль наші електромережі видають такі характеристики, що більша частина обладнання швидко починає давати збої і виходити з ладу. Тому використання ІБП для котла, що має автоматичне керування, вкрай бажано. Необхідні параметри електроживлення забезпечує саме on-line клас, тому такий варіант можна визнати найкращим, як для газових котлів, так і для автоматизованих твердопаливних, дизельних або електричних.

Купити UPS для котла класу off-line доцільно в тому випадку, якщо у вас є загальний стабілізатор електроживлення на будинок, або буде встановлено портативний безпосередньо перед бесперебойніка. Тоді напруга «вирівнюється» на стабілізаторі, а потім транслюється через ДБЖ, який при необхідності підключить електроживлення від АКБ.

Визначаємо потужність ДБЖ і ємність акумуляторів

Вибір ДБЖ для газового котла не закінчується з визначенням класу пристрою. Необхідно підібрати ще потужність. Для цього необхідно підсумувати потужність всіх пристроїв, які забезпечують працездатність системи опалення (насоси, автоматика і турбіни газовидалення, якщо такі є). В принципі, це і є шукана потужність, але для пікових навантажень під час пуску системи потрібно запас близько 20-30% і більше.

Хоч котли для опалення обладнання та енергозалежна, але споживають зовсім небагато електрики: середня споживана потужність котла з насосом – до 150 Вт. Для забезпечення роботи такого котла з одним насосом потрібно ДБЖ потужністю в 300 Вт. Якщо насоса в системі два – потрібен вже прилад на 400-500 Вт.

Для забезпечення тривалої роботи котла при аварії на лінії електропередач (1-2 години) потрібна деяка кількість акумуляторних батарей. Зрозуміло, що чим більше ємність батареї, тим тривалішим гарантований час роботи. Але на вибір ємності акумулятора впливає такий параметр ІБП, як потужність зарядного пристрою. Щоб визначити, який ємності батарею зарядить ваш бесперебойник, струм заряду помножте на 10. Якщо струм заряду 7,5 А, то ємність батарей для зарядки може бути 75 А / ч.

Заряджати можна і великі батареї, але тоді їх заряд буде неповним, що призведе до більш швидкого виходу їх з ладу. Зарядка менш потужних батарей великими струмами також небажана: скорочується термін їх служби. Тому використання батарей великих ємностей не завжди дає хороший результат: може навіть виникнути ситуація, коли котел від бесперебойніка не працює. Швидше за все, через недостатнє струму зарядки, акумулятор більше не заряджається, отже, харчування не подається.

З чим ще потрібно визначитися – з типом акумулятора. Вони можуть бути гелієві або рідинні (звичайні). Гелієві – більш надійні і довговічні, але коштують рази в 2-3 дорожче (термін служби і надійність далеко не пропорційні ціні). Незалежно від типу вони повинні бути герметичними обслуговуються, так як використовуватися будуть в житловому приміщенні або поблизу від нього. В принципі, більш доцільно купувати звичайні автомобільні що не обслуговуються акумулятори – це набагато дешевше навіть з урахуванням їх більш частої заміни (в порівнянні з гелієвими).

Щоб легше було визначити, на який час буде гарантована робота обладнання в залежності від споживаної потужності, ємності батарей і їх кількості, дивіться таблицю.

Кількість \ потужність навантаження 90 Вт 200 Вт 300 Вт 400 Вт 500 Вт
12 В 60 А / ч 1 шт 4 ч 3 ч 2 ч 1,4 ч 1 ч
2 шт 8,9 ч 6 ч 4 ч 2,8 ч 2 ч
12 В 75 А / ч 1 шт 5,2 ч 3,5 ч 2,5 ч 1,8 ч 1,3 ч
2 шт 10,6 ч 7,2 ч 5 ч 3,5 ч 2,6 ч
12 В 100 А / ч 1 шт 6,7 ч 4,9 ч 3 ч 2,4 ч 1,5 ч
2 шт 13,4 ч 9,8 ч 6,6 ч 4,8 ч 3 ч

Деякі моделі ДБЖ і їх відмінності

 ДБЖ «Фантом» або Phantom для котлів опалення – виріб української фірми. Відноситься до класу on-line пристроїв. Має нечасто зустрічається, але корисну функцію – економний режим роботи «Еко», який дозволяє продовжити роботу акумуляторної батареї без дозарядки. Заявляється також про наявність інтелектуального зарядного пристрою, який продовжує експлуатаційний період АКБ.

Інвертор «Штиль» PS12-300A – має дуже великий термін служби – 30 років, може заряджати велику кількість батарей, забезпечує безпечне і надійне підключення АКБ. Це пристрій розроблявся для автомобілів, але параметри на виході досить стабільні, щоб забезпечити працездатність чутливої ??до харчування техніки.

випускає «Штиль» і джерела безперебійного живлення on-line типу, але називає їх АБП – агрегати безперебійного живлення. Потужність агрегатів – 150-400 Вт, опціонально поставляються дві батареї на 12 В. Є у цього приладу одна дуже цікава функція – перехід в режим «байпас» при перевантаженні.

ДБЖ «Бастіон» – пристрої on-line класу, забезпечують стабільну синусоїду на виході (спотворення менше 5%), випускаються потужністю 500-800 Вт. Мають непогані відгуки, відрізняються підвищеною надійністю.

ДБЖ «Люксеон» для котла. Модель Luxeon UPS-500LU – відгуки коротко такі: після відключення і перезарядки не “пам’ятає» попереднього стану і включається мимовільно, що призведе, врешті-решт, до виходу з ладу котла. Ще один недолік – писк під час роботи від АКБ, крім того, при перемиканні на роботу від акумулятора і назад котел часто видає помилку і не працює. Про інших моделях ДБЖ цього виробника відгуків не знайшлося, але конкретно цю модель навряд чи можна рекомендувати для використання.

У цьому відео ви побачите тест деяких ДБЖ, які недавно з’явилися на ринку. Цей матеріал дозволяє об’єктивно оцінити наскільки реальні характеристики відповідають заявленим.

Як зробити бесперебойник для котла

Чи варто збирати ДБЖ своїми руками? Можливо. Все залежить від того, наскільки ви розбираєтесь в електротехніці. Але навіть найкращі пристрої, зібрані своїми руками, дуже часто поступаються по надійності і якісними показниками промисловим аналогам. Який може бути економія? Якщо збирати ДБЖ з готових блоків, то заощадити вдасться близько 30% вартості, якщо робити все самому – близько 60-70%.

Наведемо приклад саморобного UPS великої потужності, який може забезпечувати безперебійну роботу великої кількості електроніки і побутових приладів. Максимальна потужність всіх приладів – 1 кВт, принцип дії – on-line, тобто включений постійно, форма вихідної напруги – синусоїда.

Що необхідно для ДБЖ

  • Імпульсний блок живлення з високим ККД і потужністю, саме 28,8 В на 50 А. Така напруга дає можливість підключити акумулятори безпосередньо без перехідників і забезпечити їх повний і постійний заряд (схема працює вже 8 років і ніяких проблем не виникло).
  • Два свинцевих автомобільних акумулятора на 12 В і 200 А / ч.
  • Інвертор, який на виході дає меандр 310 В і коефіцієнт заповнення 1.
  • Силовий резонансний фільтр вищих гармонік. Його доведеться виготовити самостійно.

Всі складові купуєте на ринку чи в магазинах, сполучаєте, як показано на схемі, і ДБЖ своїми руками готовий, причому підтримує він роботу не тільки котла і насоса, а також комп’ютера, освітлення, роботу насоса водопостачання і т.д. Головне, щоб сумарна потужність не перевищувала гранично допустиму. Але, зрозуміло, чим менша буде навантаження, тим довше будуть працювати прилади. Хоча, при низьких навантаженнях саме цей ДБЖ має низький ККД: на холостому ходу він садить батареї за 35 годин.

Поради по збірці фільтра вищих гармонік

Головні труднощі у всій схемі – зібрати резонансний фільтр вищих гармонік, які дозволить на виході отримати змінну напругу в 50 Гц і формою, близькою до синусоїді. Схема його проста. Основне – розрахунок параметрів. Елементи контурів розраховуються і виготовляються однаково, збираються тільки потім по-різному – один контур послідовний, другий – паралельний, але обидва налаштовані на частоту 50 Гц.

Конденсатори були взяті не полярні на мкФ. Можна зібрати з двох фазосдвигающих по 50 мкФ, з’єднавши їх паралельно.

Далі потрібно провести розрахунок параметрів котушок індуктивності під той сердечник, який є у вас в наявності. Щоб вийшов потрібний дросель, в осерді потрібно буде зробити зазор (якщо потрібен зазор в 1 мм, прокладка в Ш-подібному сердечнику повинна бути в два рази тонше – 0,5 мм).

Ось формули для розрахунку параметрів:

  • {Зазор, мм} = 1.257E-3 * {Максимально можлива сила струму, А} * {Кількість витків}
  • {Кількість витків} = 1.257E6 * {Максимально можлива сила струму, А} * {Індуктивність дроселя, Гн} / {Площа перетину сердечника, мм2} – отримане значення округляємо в більшу сторону
  • Для паралельного контуру {Максимально можлива сила струму, А} = 1.4 * 220 В / 28 * {Частота сигналу, Гц – 50Гц} * {Індуктивність дроселя, Гн}
  • Для послідовного контуру: {Максимально можлива сила струму, А} = 1.4 * {Потужність навантаження, Вт} / 220 В.

Приклад розрахунку наведено нижче

 Поради по збірці ДБЖ своїми руками

Акумулятори повинні бути підключені паралельно на невеликій відстані від бесперебойніка – щоб зменшити зниження напруги при роботі під навантаженням. Всі з’єднання робити товстим багатожильним мідним дротом, так як пікові значення сили струму можуть бути до 100 А. З’єднання робити максимально надійними, особливу увагу приділяти місцям з’єднання проводів з клемами акумуляторів. Ці сполуки потрібно періодично перевіряти, так як вони часто окислюються, підвищуючи опір і погіршуючи роботу системи. З технічного обслуговування знадобитися ще тільки регулярне відстеження рівня електроліту в АКБ.

Ссылка на основную публикацию