Autonome Heizsysteme finden immer mehr Verbreitung in Privathäusern und sogar Stadtwohnungen. Der Kessel einer solchen Anlage wird von einer eingebauten Elektronikeinheit gesteuert, für deren Betrieb eine stabile Netzspannung erforderlich ist. Wohnungseigentümer lösen dieses Problem, indem sie verschiedene Arten von Stabilisatoren verwenden.
Inhalt
- Braucht der Kessel einen Stabilisator?
- Arten von Spannungsstabilisatoren für den Kessel
- Ferro-Resonanz-Stabilisatoren
- Elektromechanische Stabilisatoren
- Relaisschaltungen
- Halbleiterschaltungen (Thyristor und Triac).
- Stabilisatoren mit zwei Gliedern (Wechselrichter).
- Die Wahl des Stabilisators gemäß den Parametern des Kessels
- Oft gefragt
- Videotipps zur Auswahl eines Spannungsstabilisators für einen Gaskessel
Braucht der Kessel einen Stabilisator?
In den Foren gibt es in Themen, in denen ein Spannungsstabilisator für einen Gaskessel diskutiert wird, direkt entgegengesetzte Meinungen:
- Der Stabilisator wird nicht benötigt, der Kessel funktioniert ohne ihn während der gesamten Betriebszeit.
- Der Kessel muss über einen Stabilisator angeschlossen werden, da sonst die Ausfallwahrscheinlichkeit sehr hoch ist.
Beide Ansichten werden durch Fakten gestützt.
Die Bedienungsanleitungen für absolut alle Kessel geben keine besonderen Hinweise Bedarf an die Versorgungsspannung. Sie sagen, dass das Gerät an ein Haushaltsnetz mit 230 (240, je nach Herstellungsland) V, 50 Hz angeschlossen ist.Weitere Bedingungen wie zulässige Spannungs- und Frequenzabweichungen, Gehalt an höheren Harmonischen (nicht sinusförmige Spannung) sind nicht spezifiziert.
Jetzt gibt es im Handel eine ziemlich große Auswahl an Stabilisatoren
Im Allgemeinen bedeutet dies, dass das eingebaute Netzteil der Elektronikeinheit die notwendige Versorgungsspannung für die Schaltung bei einer normgerechten Netzspannung bereitstellt. Gleichzeitig wird auch der normale Betrieb anderer in der Kesselanlage enthaltener elektrischer Geräte gewährleistet, insbesondere einer Pumpe, die einen Überdruck für die erzwungene Zirkulation des Kühlmittels erzeugt.
Die europäische Norm legt einen Nennwert der Netzspannung von 230 V mit einer Toleranz von +/- 5 % für lange Zeit und +/- 10 % für kurze Zeit fest. Diese. Das System funktioniert ohne Ausfälle und Ausfall von Komponenten im Bereich von Netzspannungen von 207-253 V.
Derzeit stimmt die russische Netzspannungsnorm mit der europäischen überein, der Nennwert beträgt 230 V und die zulässigen Abweichungen betragen in keiner Richtung mehr als 10%.
Gleichzeitig betrachten die Hersteller den Ausfall der Kesselausrüstung bei Netzspannungsabweichungen, die größer als die von der Norm festgelegten sind, nicht als Garantiefall. Überschreiten demzufolge Einbrüche oder Überspannungen im Netz die zulässigen Grenzen (Spannung sinkt unter 207 V oder steigt über 253 V), ist eine Stabilisierung erforderlich.
Viele Hersteller von Heizgeräten können ohne Spannungsstabilisator im Heizsystem eine Garantie verweigern.
Daher muss der Benutzer eine Entscheidung zum Kauf eines Stabilisators auf der Grundlage seiner eigenen Daten zur Stabilität des Netzwerks treffen. Natürlich ist es möglich, bei Abweichungen von der Norm Ansprüche gegenüber dem Stromanbieter geltend zu machen, auch vor Gericht, aber dieses Verfahren ist langwierig und trägt nicht dazu bei, den Kessel vor einem Ausfall zu schützen.
Arten von Spannungsstabilisatoren für den Kessel
Wenn Messungen der Netzspannung ergeben haben, dass diese die zulässigen Grenzen überschreiten kann und die Anschaffung eines Stabilisators als notwendig erkannt wird, sollten Sie sich zunächst für den Gerätetyp entscheiden. Derzeit werden mehrere Varianten von Schemata erstellt, von denen jedes seine eigenen Vor- und Nachteile hat.
Ferro-Resonanz-Stabilisatoren
Ferroresonante Geräte sind in Russland seit der Sowjetzeit bekannt. Nach diesem Schema wurden die ersten Stabilisatoren der heimischen Industrie gebaut.
Das Schema eines solchen Stabilisators umfasst 2 Wicklungen, die sich auf einem gemeinsamen Kern befinden - primär und sekundär. Außerdem ist der Abschnitt des Magnetkreises mit der Primärwicklung nicht gesättigt und mit der Sekundärwicklung aufgrund des kleineren Querschnitts im Sättigungsmodus.
Dadurch bleibt bei zunehmenden Spannungsänderungen an der Primärwicklung der magnetische Fluss durch die Sekundärwicklung praktisch unverändert, was für eine Stabilisierung der Ausgangsspannung sorgt. Der Überstrom der Primärwicklung wird über einen magnetischen Shunt geschlossen.
Somit ist die Stabilisatorschaltung:
- Es ist so einfach wie möglich, hat keine komplexen elektronischen Komponenten, was eine hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gewährleistet.
- Bietet eine hohe Genauigkeit der Stabilisierung der Ausgangsspannung und die Erhaltung der Sinusform in einem breiten Bereich von Abweichungen (obwohl die Verzerrung der Form der Ausgangsspannung nicht ausgeschlossen ist).
- Verträgt leicht die meisten äußeren Einflüsse, einschließlich ziemlich hoher Luftfeuchtigkeit und Temperatur, deren Unterschiede.
- Es hat keine Verzögerungen in der Regelung bei Abweichungen der Versorgungsspannung.
Die Vorteile des Schemas werden auch durch die Tatsache bestätigt, dass die meisten Geräte, die in den 50-60er Jahren des letzten Jahrhunderts hergestellt wurden, ihre Leistung und Eigenschaften heute beibehalten.
Allerdings haben solche Stabilisatoren auch einige Nachteile, aufgrund derer sie heute kaum noch zum Einsatz kommen:
Erhebliches Gewicht und Abmessungen.- Geringer Wirkungsgrad und infolgedessen die Freisetzung einer großen Wärmemenge an den Schaltungselementen.
- Geräuschvoller Betrieb, charakteristisch für alle Geräte mit leistungsstarken Wickeleinheiten, ausgelegt für Netzspannung.
- Instabiler Betrieb in den Modi Stromüberlastung und Leerlauf.
- Ein ziemlich enger Bereich von Eingangsspannungsabweichungen, in dem eine Stabilisierung möglich ist.
All dies führte zu einem weit verbreiteten Ersatz von ferroresonanten durch modernere Analoga.
Elektromechanische Stabilisatoren
Die Hauptkomponente elektromechanischer Stabilisatorschaltungen ist ein Autotransformator - ein Gerät, mit dem Sie das Übersetzungsverhältnis ändern können. Dies wird erreicht, indem das Stromsammelelement entlang der Transformatorwicklung bewegt wird - Rollen-, Schleifer- oder Bürstentyp.
Die Bewegung des Kontakts wird von einem Servoantrieb ausgeführt, der von einer elektronischen Schaltung gesteuert wird, die die Eingangsspannung misst und mit dem Sollwert am Ausgang vergleicht.
Zu den Vorteilen eines solchen Schemas gehören:
- Großer Bereich von Eingangsspannungsabweichungen.
- Hohe Genauigkeit der Aufrechterhaltung der Ausgangsspannung.
- Ein Preis, der niedriger ist als bei jedem Stabilisierungsgerät auf dem Markt.
Der Hauptnachteil elektromechanischer Stabilisatoren ist das Auftreten eines Lichtbogens (Funken) während des Betriebs. Es wird durch Unterbrechungen im Stromkreis verursacht, wenn der bewegliche Kontakt entlang der Windungen der Transformatorwicklung bewegt wird. Da die Wicklung eine feste Induktivität hat, verursacht die Unterbrechung des Stroms eine Bogenentladung. Dementsprechend ist es verboten, solche Geräte im selben Raum mit Gasgeräten zu verwenden!
Eine solche Lösung kann jedoch kaum als rational bezeichnet werden, zumal das Schema andere Nachteile hat:
- Die bereits erwähnten Einbrüche der Ausgangsspannung beim Bewegen des Kontaktes.
- Mit der Reaktionszeit des Servos verbundene Trägheit, die es Ihnen nicht ermöglicht, schnell auf Änderungen der Eingangsspannung zu reagieren.
- Erhebliches Gewicht und Abmessungen des Spartransformators.
- Unzureichende Zuverlässigkeit aufgrund des Vorhandenseins eines sich bewegenden Knotens.
- Die Notwendigkeit einer häufigen Wartung des beweglichen Kontakts.
Kurz gesagt, bei der Auswahl eines Stabilisators für einen Kessel wird empfohlen, elektromechanische Geräte von der Betrachtung auszuschließen.
Relaisschaltungen
Relaisschaltungen arbeiten mit einem Spartransformator oder einem Transformator mit mehreren Anzapfungen in der Primär- und/oder Sekundärseite. Die Relais fungieren in diesem Fall als Schalter, die die notwendigen Trafoabgriffe so verbinden, dass am Ausgang des Gerätes eine möglichst nahe an der Sollspannung liegende Spannung zur Verfügung steht.
Tatsächlich ähnelt dieses Funktionsprinzip elektromechanischen Geräten, bei denen die Spannungsstabilisierung auch durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses erfolgt, jedoch nicht durch einen beweglichen Kontakt, sondern durch Schalten einer Taste (Relaiskontaktgruppe).
Dadurch konnte der Hauptnachteil elektromechanischer Stabilisatoren - Funkenbildung - beseitigt werden.
Darüber hinaus zeichnen sich solche Geräte durch weitere Vorteile aus:
- Die Reaktionsgeschwindigkeit auf Änderungen der Eingangsspannung hängt von der Reaktionszeit des Relais ab (sie liegt im Bereich von 10-20 ms, was mit der Zeit von 0,5-1 Periode der Netzspannung vergleichbar ist).
- Einfaches und zuverlässiges Steuerschema.
- Signifikante MTBF abhängig von den verwendeten Relais.
- Wartbarkeit und geringe Kosten für Ersatzkomponenten.
- Geringe Empfindlichkeit gegenüber Stromüberlastungen.
Die Hauptnachteile der Schaltung sind die Stufenspannungsregelung, die die Genauigkeit der Stabilisierung und die Komplexität der Wicklungsanordnung verringert.
Halbleiterschaltungen (Thyristor und Triac).
Geräte mit Halbleiterschaltern - Thyristoren und Triacs können nach zwei Prinzipien aufgebaut werden:
- Ähnlich der Relaisschaltung. Der Unterschied besteht nur in der Verwendung von Halbleiterbauelementen, nicht von Relaiskontakten, als Schlüssel.
- Bei Verwendung eines Transformators am Eingang und Regelung der Ausgangsspannung durch Änderung des Öffnungswinkels der Thyristoren (Triacs).
Der erste Kreis hat ähnliche Eigenschaften wie der Relaiskreis, hat aber eine höhere Geschwindigkeit. Gleichzeitig ist eine komplexere Schaltung erforderlich, um Halbleiterschalter zu steuern, und sie selbst haben höhere Kosten, eine geringere Überlastfähigkeit und MTBF.
Bei einer Schaltung mit Wechselspannungsregler bleibt das Übersetzungsverhältnis unverändert. Der Effektivwert der Spannung wird stabilisiert, indem der Moment des Entriegelns der Tasten gesteuert wird. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Wicklungsanordnung und die Konstruktion insgesamt zu vereinfachen und zu verbilligen.
Diese Regelungsmethode hat jedoch ihre eigenen Nachteile, von denen die Hauptsache die nicht sinusförmige Ausgangsspannung und der hohe Pegel der in das Netzwerk induzierten Störungen sind.
Stabilisatoren mit zwei Gliedern (Wechselrichter).
Solche Schaltungen sind nach der Struktur aufgebaut - ein ungesteuerter Gleichrichter mit Filter - ein Wechselrichter in der Regel mit einem Ausgangstransformator, um die Stabilisierung bei Absenkungen zu gewährleisten.
Die Schaltung hat maximale Geschwindigkeit, bietet hohe Sicherheit in allen Modi und garantiert eine Stabilisierungsgenauigkeit über einen weiten Bereich von Eingangsspannungsabweichungen.
Seine Hauptnachteile:
- Die Komplexität des Steuersystems;
- Hoher Preis.
Darüber hinaus kann die Ausgangsspannung je nach gewählter Methode zur Steuerung der Wechselrichtertasten stark von der Sinusspannung abweichen, was den Betrieb der Pumpe beeinträchtigt.
Im Allgemeinen ist die Wechselrichterschaltung die beste Option für einen Kessel, wenn der Kauf in das Budget des Eigentümers passt.
Die Wahl des Stabilisators gemäß den Parametern des Kessels
Nach der Auswahl eines Stabilisatorkreises muss anhand der elektrischen Parameter des Kessels für ein bestimmtes Modell entschieden werden.
Die einzige Bedingung für die Auswahl ist der Stromverbrauch. Diese finden Sie in den technischen Daten des Kessels. Den Käufer interessiert die elektrische Leistung, nicht die Wärmeleistung des Kessels.
Der Stabilisator muss die angegebene Leistung mit einer Marge von mindestens 25-30% liefern. Die Spanne ergibt sich aus der Berechnung der Anlaufströme der Pumpe, die den Nennwert um ein Vielfaches überschreiten können. Dieser Prozess ist jedoch kurzfristig und die angegebenen 25-30% sind völlig ausreichend.
Oft gefragt
Leistung ist der einzige charakteristische Parameter. Ansonsten sollten Sie auf das Schutzsystem und die Ergonomie des Geräts achten.
Da die Leistung des Kessels gering ist (in der Regel nicht mehr als 500 W), sind die Verluste an den stromführenden Leitern gering, daher kann der Stabilisator in nahezu beliebiger Entfernung vom Kessel innerhalb der Wohnung oder aufgestellt werden Haus.
Viele Hersteller schreiben dies als Voraussetzung vor.
Aus Sicht der Bereitstellung einer stabilen Versorgungsspannung sind diese Möglichkeiten gleichwertig. Die USV ermöglicht es Ihnen jedoch, den Kessel bei einem Stromausfall ordnungsgemäß auszuschalten, im Gegensatz zum Stabilisator, der nicht für einen solchen Modus ausgelegt ist. Gleichzeitig bilden die meisten unterbrechungsfreien Geräte am Ausgang eine Rechteckspannung, was bei weitem nicht die beste Option für eine Pumpe ist.
Seitlich - ein anderer Name für elektromechanische Stabilisatoren, deren Verwendung in Räumen mit Gasgeräten verboten ist.
Ein Stabilisator für einen Gaskessel verhindert einen Geräteausfall bei erheblichen Problemen mit dem Versorgungsnetz. Um maximalen Schutz zu gewährleisten, sollten Sie die optimale Schaltungsimplementierung und Parameter auswählen.
Videotipps zur Auswahl eines Spannungsstabilisators für einen Gaskessel
