Стабилизаторы напряжения в Москве
8 (800) 700-53-01
8 (960) 617-53-01

Способы защиты электрозависимых систем отопления

За окном ХХI век, жизнь не просто течет, она стремительно бежит, и это не в последнюю очередь, резкий рост потребления электроэнергии. Совсем недавно для наших жилищ было достаточно телевизора, холодильника и стиральной машины, а сейчас для нас невозможно существование без компьютера, микроволновой печи, бытового комбайна, электрочайника, пылесоса, кондиционера, разнообразного электроинструмента.

Витрина стабилизаторов

 

Нагрузка на сети постоянно растет, при этом состояние энергосистемы страны сохраняется на уровне советских времен. Наиболее сложной становится ситуация в пригородах больших городов, где бум индивидуального строительства вкупе с выносом за черту города производственных мощностей никак не соответствует состоянию подводящих электросетей. Параметры качества электрической энергии, регламентируемые ГОСТ 13109-97, где предельно допустимое отклонение напряжения от номинального составляет ± 10% (198÷242 В) для множества владельцев собственных домов сегодня являются неосуществимой мечтой.

Низкое качество электроэнергии является важной составляющей при решении вопроса построения современных систем отопления, где основным источником энергии является природный газ, но вся система в целом является электрозависимой. В состав системы отопления входит группа автоматики и один (несколько) циркуляционных насосов. Автоматика котла сама по себе не критична к форме питающего ее напряжения. Однако в силу того, что производится контроль работы системы в целом, именно она может отключить систему отопления, если величина напряжения на входе не достаточна для нормальной работы приточно-вытяжной вентиляции, циркуляционного насоса или нарушение теплового режима теплообменника. (колеблется для разных производителей от 170 до 190 В), поэтому для корректной работы любого котла необходимо обеспечить Uвх ≥ 190В.

Циркуляционный насос по своей сути является асинхронным двигателем и для его нормальной работы необходимо, чтобы питающее напряжение было синусоидальной формы, ограничением по величине опятьтаки выступают 190 В.

В силу своей высокой инерционности система отопления не критична к кратковременному отключению электроэнергии, тогда как чрезмерно высокое напряжение может привести к выходу из строя группы автоматики. Ремонт котла достаточно дорогостоящий, а остаться без тепла в отопительный сезон может быть просто губительно. Можно смело утверждать, что кратковременное отключение котла лучше некачественного питания, таким образом, электропитание системы отопления должно быть стабилизированным и «по возможности» бесперебойным.

Для защиты системы отопления от некачественного электропитания или пропадания сети может быть использовано следующее оборудование:

  • источники бесперебойного питания (ИБП) переменного напряжения;
  • инверторы DC/AC;
  • стабилизаторы напряжения.

ИБП максимально способен защищать систему отопления, при этом он должен соответствовать ряду специальных требований:

  • обеспечивать синусоидальную форму выходного напряжения;
  • генерировать виртуальные «ФАЗУ», «НОЛЬ» для корректной работы группы автоматики котла, работать от аккумуляторных батарей в течение длительного времени (6÷8 часов).

Выполнение этих условий ведет к значительному удорожанию ИБП по сравнению с источниками питания аналогичной мощности, например, используемыми для защиты компьютеров, что сужает возможную область их применения.

Инвертор – это устройство, преобразующее постоянное напряжение в переменное. В зависимости от используемого принципа преобразования различают три основных типа инверторов (см. рис. 1):

  • инверторы, генерирующие напряжение прямоугольной формы;
  • инверторы со ступенчатой аппроксимацией;
  • инверторы с высокочастотной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Инверторы выполненные по схеме ШИМ обеспечивают наиболее близкую к синусоидальной форму выходного напряжения, что необходимо для корректной работы отопительного оборудования, попытка использовать инверторы с выходным напряжением отличным от синусоидального, приведет к отказу группы автоматики котла.

Запуск котла в случае применения инверторов осуществляется в ручном режиме, что сужает возможность их применения.

Наиболее широкое распространение для защиты систем отопления получили стабилизаторы напряжения, которые позволяют эффективно справиться с подавляющим большинством проблем, возникающих в электросетях, как-то: длительное понижение (повышение) напряжения, кратковременный «скачок» напряжения, короткое замыкание, обрыв «нуля».

Большинство представленных на рынке стабилизаторов можно разделить на три основные группы.

Первая - это феррорезонансные стабилизаторы, которые при своих неоспоримых достоинствах: высокое быстродействие, непрерывное регулирование напряжения, высокая точность стабилизации находят ограниченное применение, т.к. имеют узкий диапазон входных напряжений, высокий уровень шума, вносят искажения в синусоидальность выходного напряжения, не могут работать на холостом ходу.

Вторую группу составляют электромеханические стабилизаторы (как правило, производства КНР), которые представляют собой следящую систему с использованием электродвигателя, автотрансформатора и системы управления двигателем. При перемещении подвижного контакта по обмотке автотрансформатора происходит изменение коэффициента трансформации, таким образом, и обеспечивается регулирование выходного напряжения. Их достоинством являются широкий диапазон входных напряжений, высокая точность поддержания выходного напряжения, отсутствие искажения синусоидальности. Для защиты систем отопления не вполне эффективны из-за невысокой скорости регулирования выходного сигнала, наличия узла механического контакта, чем ограничивается ресурс работы при наличии требования по проведению профилактических регламентных работ, существенные ограничения по возможной среде использования (чувствительность к повышенной влажности, содержанию пыли).

Третью, наиболее широко распространенную группу, составляют ступенчатые корректоры напряжения. Принцип стабилизации основан на автоматической коммутации (переключением) секций автотрансформатора с помощью силовых ключей (реле, симисторы, тиристоры). В силу своих преимуществ:

  • простота реализации;
  • высокое быстродействие, широкий диапазон входных напряжений, возможность работы на холостом ходу, отсутствия искажения синусоидальности, высокая перегрузочная способность, получили широкое распространение на российском рынке и наиболее подходят для применения в условиях высокой динамики питающей сети. Их основной недостаток дискретность регулирования, что проявляется, например, в виде мигания лампочек накаливания (не принципиально для систем отопления).
  • ЗАО «Тэнси-Техно» выпускает широкую номенклатуру стабилизаторов, способных удовлетворить самого взыскательного потребителя (от кассового аппарата до небольшого предприятия). Однофазные стабилизаторы выпускаются от 110ВА до 33000ВА, а трехфазные модели от 3600ВА до 100000ВА. Стабилизаторы напряжения для защиты систем отопления (серии «Т» и «ST») выпускаются мощностью от 250ВА до 800ВА только в настенном исполнении.

Они строятся по схеме ступенчатых корректоров и отличаются от обыкновенных бытовых стабилизаторов рядом функциональных особенностей. Наиболее широко данная группа представлена в линейке стабилизаторов «Штиль» (производитель ЗАО «Тэнси-Техно», г. Тула, рис. 2).

Их отличительные особенности:

  • зауженный диапазон выходных напряжений (190÷242В), что позволяет обеспечить корректную работу автоматики котла во всех режимах;
  • высокая скорость регулирования выходного сигнала (до 300 В/С);
  • надежная защита от появления в сети напряжения 380 В (в виде отключения силового трансформатора);
  • защита от резких скачков напряжения в сети, в случае если перепад напряжения превышает 30 В, то
  • стабилизатор сначала отключит нагрузку, а потом осуществит регулирование напряжения в сети;
  • возможность настенного крепления, что особенно актуально для квартир с индивидуальным отоплением;
  • реализована опция однократного автоматического включения при отключении по перегрузке;
  • интегрированные входной и выходной сетевые фильтры, защищающие от высокочастотных помех.

Защита системы отопления в целом является сложным вопросом, не всегда имеющим однозначное решение, но можно сказать, что наиболее надежным решением, защищающим от подавляющего большинства проблем, возникающих в электросетях, является применение стабилизаторов напряжения.

Валерий Андрюшков,
заместитель главного инженера ООО «Тэнси-Техно»