Релейная схема управления котлом

Обновлено: 16.05.2024

Управления нагрузкой электрических котлов отопления: реле нагрузки, реле приоритета, переключатели нагрузок

Электрические котлы отопления энергоёмки и значительно влияют на потребляемую мощность всей квартиры или дома. Чтобы работа котла не нарушила работу других бытовых приборов и не превысила максимальную выделенную мощность дома, существуют специальные приборы управления нагрузкой электрических котлов отопления.

Общий принцип работы управления нагрузкой электрических котлов отопления

Стандартная выделяемая мощность для частного дома, редко превышает 5-5,5 кВт. Этого достаточно для работы стандартных бытовых приборов (чайника, стиральной машины, электроплиты и т.д.), но будет недостаточным, если для отопления использовать электрический котел.

Однако, во-первых, котел отопления работает не круглый год, во-вторых, большинство энергоёмких бытовых приборов работают непродолжительное время. Всё это позволяет предположить, что разумное управление нагрузкой позволит использовать электрокотел отопления без выделения дополнительных мощностей.

Для управления нагрузкой электрических котлов отопления выпускается ряд приборов, которые в автоматическом режиме позволяют организовать работу электрической сети дома (квартиры).

Типы приборов для управления нагрузкой

Приборы для управления нагрузкой, в частности в доме с электрическим котлом отопления, можно разделить на следующие группы:

Реле управления нагрузок;
Переключатели по приоритету;
Реле нагрузки электрических котлов.

Реле управления нагрузками

Данный тип прибора ставится между вводным автоматом защиты и нагрузкой. В постоянном режиме прибор следит за общей нагрузкой сети, сравнивая её с установленным максимумом. Если нагрузка превышает допустимое значение, прибор самостоятельно отключает менее приоритетные электрические цепи, оставляя работать цепи более приоритетные.

Простой пример. В доме три групповые цепи:

Группа 1 силовых розеток в комнатах и свет;
Группа 2, розетки силовой нагрузки электрическая плита, чайники, утюг, может быть бойлер кухни, а также розетки подсобных помещений;
Группа 3, котел отопления.

Каждая группа электропроводки становится приоритетом в любом выбранном порядке. Далее, каждая группа подключается к клеммам реле управления нагрузками в порядке выбранного приоритета. Если общая мощность подключенных приборов превысит максимально допустимую, то реле отключит менее приоритетную группу и позволит работать более приоритетной.

Примерами реле управления нагрузок:

Реле управления нагрузкой ABB LSS1/2,
Реле откл. не приоритетных нагрузок Legrand0038,
Реле нагрузок CDS Schneider Electric;
РПН-1 компании Меандр.

Переключатели по приоритету

Данные приборы НЕ следят за суммарной мощностью сети. Они просто, отключают неприоритетные цепи, когда включаются приоритетные. Например, если котел отопления приоритетная цепь, при его включении отключатся силовые розетки комнат или кухни.

Примеры переключателей по приоритету:

Siemens N5TT6 101- 103,
ABB E450,
Stiebel Eltron LR1-A.

Реле нагрузки электрических котлов

Это специальные устройства выпускаемые производителями котлов отопления для своих котлов. Например, реле HJ 103Т для котлов Therm. Это реле следит за общей мощностью сети дома, и в случае её завышения, Не отключает приоритетные цепи, а регулирует мощность котла отопления, обычно ступенями.

Еще раз повторюсь, эти реле работают только со «своими» котлами отопления, на которых есть клеммы для их подключения.

Общий принцип подключения приборов управления нагрузкой

Реле, следящие за общей нагрузкой сети, подключатся после вводного автомата защиты и нагрузками.

Переключатели по приоритету включаются между основной и неосновной нагрузками.

Реле HJ 103Т котлов Therm монтируется на ДИН-рейку. По ширине это 6 модулей. Ставится реле после входного автомата защиты. Для подключения есть клеммы L1, L2 и L3. На котле есть контакты 5, 6, 7.

Контакты котла 3 и 4 подключаются к пусковому реле, отключающему еще одну нагрузку, работающую с котлом, например, бойлер. Контакты 1, 2 это фаза и ноль, идущие от вводного автомата.

Автоматика управления отоплением дома своими руками. Часть 1

Многофункциональные устройства BM8036 и NM8036 производства Мастер Кит могут быть использованы в качестве центральной части системы управления отоплением, охлаждением, вентиляцией и т.п. На основе NM8036 один из наших покупателей решил сделать автоматику управления отоплением дома и подробно описал процесс реализации своей идеи:

«Я в статье Автоматика отопления для дома писал о том, какая нужна автоматика для системы отопления с водяным тепловым аккумулятором (ВТА). Исходя из желаемого алгоритма и особенностей работы системы отопления такого рода я пришел к выводу, что нужен программируемый блок управления, выполняющий не только функции терморегулятора, но и таймера с календарем.

В принципе, можно просто взять старый компьютер, какой-нибудь пентиум 2-й, написать для него программу, которая будет выполнять все желаемые функции — да и делу конец. Признаюсь, у меня до сих пор еще не пропало такое настроение. Однако я вдруг вспомнил о такой фирме, где можно купить массу разных комплектов для самых разнообразных задач. Это Мастер Кит.

А надо сказать, что эта фирма поставляет разные комплекты для сборки радиоэлектронных устройств. Что такое комплект? Это, как правило, печатная плата и набор деталей для сборки. Правда, есть и уже собранные, готовые приборы. Я, собственно, раньше пользовался этим сервисом, что-то собирал… И вот, совсем немного порывшись в его каталоге, я обнаружил устройство, которое в общем и целом вполне соответствует моим требованиям. Это 4-х канальный таймер-термостат NM8036.

Есть там в каталоге и аналог такого термостата, но уже на 8 каналов: BM8036.

Если поближе познакомиться с тем и другим вариантом, то лично мой выбор: 4-х канальный. Почему? Его легко расширить до 12 каналов. Точнее, оба устройства можно переделать в 12-канальный вариант. То есть, установить под его управление 12 устройств. И это не мое изобретение, на сайте Мастер Кит обо всем этом говорится. Мой выбор пал на NM8036, так как он дешевле. Однако использование того или иного варианта зависит от задач, умения паять и т.д. (кому то будет проще и удобнее использовать готовое устройство).

Какие это могут быть устройства? Ну, например, электроклапаны системы отопления, циркуляционные насосы, электротэны, вентиляторы, электрически управляемые задвижки… Эка меня разнесло. Задвижки, вентиляторы… Дык, это я уже прикидываю, что термостат сей будет не только системой отопления управлять, но и поддерживать оптимальную для овощей температуру хранения в подвале.

Не лишне заметить при этом, что ко входам этого аппарата можно подключить просто огромное количество датчиков температуры. Цифровых датчиков, обладающих высокой точностью. А для гурманов от электроники еще предусмотрена возможность подключения и еще пары аналоговых датчиков ко входам АЦП.

Но что мне особенно понравилось, так это то, что этот аппарат можно подключить к компьютеру и изгаляться над ним уже не с помощью его штатных кнопок, а с клавиатуры компьютера. Просматривать программу, изменять ее, заливать новые версии прошивок… Сложно, Мастер? Не знаю, мне так не кажется. Сегодня век такой, что 12-летние внуки, вон, уже не глядя на кнопки по клавиатуре лупят. А я что ж, тупее их, что ли? Дудки, нас не догонят!

Ну, короче, я этот аппарат собрал, отладил. Теперь осталась мелочь: расставить по местам датчики температуры и создавать программу по тому алгоритму, который мне необходим для работы системы. И это вовсе не является несбыточным делом. Посмотри, Мастер, почитай, сколько людей уже пользуются этим термостатом. Я никакого открытия тут не сделал, просто нашел то, что мне нужно, и по приемлемой цене.

Ну так а что же требуется для полной сборки моего блока управления? Я так прикинул на свои хотелки-мотелки и решил задействовать сразу все 12 каналов. Может быть, не сразу, но блок управления надо собрать полный. Поэтому:

1. Таймер-термостат NM8036 1 шт
2. Блок исполнительных реле NM4411 3 шт
3. Блок питания PW1220D 1 шт
4. Датчик температуры цифровой DS1822 4 шт

Это все я купил в интернет-магазине. Датчики температуры, собственно, идут в комплекте с таймером, там их уже 4 штуки. Но я на расширение еще взял 4. Лишними не будут. А еще в местном магазине присмотрел корпус для блока управления, куда можно воткнуть все эти компоненты.

Сам Мастер Кит торговлей не занимается, это делают различные дилеры-магазины, в том числе и интернет-магазины. В моем поселке нет супермаркетов, потому я пользуюсь интернет-магазинами.

Вот процесс сборки

Теперь поговорим о самой сборке и запуске блока управления отоплением на основе NM8036.

У Мастер Кита имеется очень хорошая инструкция для работы с набором. На странице описания набора в конце есть на нее ссылка.

Но сегодня я не для того рассказ затеял, чтобы инструкцию эту повторять. Есть разные подводные камешки и булыжники, о которых в инструкции не говорится, а я по практике своей или натыкался, или чудесным образом избежал такового, но мог наткнуться. Вот об этом и речь поведу.

Я не буду рассказывать и показывать, как припаивать элементы к печатной плате. Разумеется, это делается не с помощью паяльной лампы и определенный минимальный навык, конечно же, весьма желателен. Тут правила простые: аккуратность и внимательность, выводы и контактные площадки стараться не перегревать.

Схемы с наборами имеются, перечни элементов вложены, наименования на элементах написаны — имей, как говорится, глаза и руки. Но об одном хочу напомнить: после сборки, очистки и промывки не спеши сразу включать. Возьми, Мастер, лупу покрупнее и самым тщательным образом проверь каждую пайку. КАЖДУЮ! Чтобы кружочек был ровненьким, чтобы от него не тянулись замыкающие сопли припоя на другие контакты. Львиная доля неисправностей возникает именно от некачественной пайки.

Правильно вставь в разъем процессор (контроллер). Это самая большая микросхема, у нее есть на торце выемка, обозначающая начало выводов. На монтажной схеме нарисовано, куда должна смотреть эта выемка.

Собрал? Проверил? Теперь еще раз проверь. Контрольный выстрел перед запуском. Стрельнул? Ну что ж, перекрестись на образа и тычь разъем питания. Только учти, что если не туда вставишь, удовольствие будет сомнительное, да и результат не тот.

Смотри, около разъема СОМ два разъемчика поменьше — справа и слева. Тот, что справа — это разъем для подключения датчиков. А разъем питания — это тот, что слева от COM. Так вот, разъем питания очень хорошо тычется в разъем датчиков. Будь внимателен, иначе рискуешь нарваться на неприятности.

Разъем COM. Для чего? Для соединения с компьютером… и не только. К контактам этого же разъема подведены выходы контроллера для управления нагрузками OUT0, OUT1, OUT2 и OUT3 (смотри разъем XS1 на схеме). То есть, эти 4 выхода можно использовать напрямую с этого разъема.

Неплохо, конечно, но если ты их не используешь здесь, а используешь разъем только для соединения с компьютером, то не пытайся применять абы какой кабель для соединения. В этом кабеле могут быть припаяны и провода к контактам выходов. Неизвестно, чем это может кончиться. Сказано в инструкции, как надо распаять кабель для соединения с компьютером — так и делай.

Далее. Вот эти синенькие клеммнички (XS6 — XS9), что слева от разъемов, можно вообще не устанавливать, если ты намерен для управления использовать наборчики NM4411. Мало того, можно также не припаивать и все элементы, которые предусмотрены в этих выходных каскадах. Все, что имеются на этом фрагменте схемы NM8036 (тут еще 8 резисторов и 4 оптрона).

Эти элементы не нужны (меньше паек — надежней прибор). А как же тогда соединять выходы контроллера со входами NM4411? Дык, как… напрямую.

Я ведь говорил, что штатно в этом наборе только 4 выхода, к которым, соответственно, можно подключить только 4 нагрузки. А программное обеспечение, прошивка контроллера может обеспечить работу с 12-ю нагрузками. При этом каждая из них подключается напрямую к контактам контроллера (хотя, конечно, первые 4 могут быть взяты с COM-разъема, штатно).

Если посмотреть на плату NM8036 со стороны паек, то ее вид будет примерно таким, как на этом рисунке (для увеличения щелкни по нему). Выходы каналов управления от 1-го до 12-го пронумерованы соответствующими цифрами. Пронумерованы также и два аналоговых входа (А1 и А2), которые также обрабатываются новой прошивкой контроллера.

Если, Мастер, ты смотрел видеоролик сборки, то, конечно, заметил жгутик проводов, припаянный к выводам контроллера с обратной стороны платы. Посредством этого жгутика я соединил указанные выводы с разъемом на дополнительной плате.

А там уже пошел другой жгут, от этого разъема на платы исполнительных реле NM4411 и два переключателя, кои соединились с аналоговыми входами контроллера. Для чего переключатели? Их я поставил для переключения режимов работы системы отопления.

Управление отоплением частного дома с котлом и тепловым аккумулятором не решается однозначно. Тут ведь не просто „включил-выключил“. Работа котла по накоплению тепловой энергии — это уже отдельный режим, отличный от режима потребления тепла. Первый мой переключатель — это включение/отключение режима „Котел“, который как раз соответствует работе котла.

Второй переключатель в моем случае включает нагрев бани. В дежурном режиме в помещениях предбанника, мойки и сауны поддерживается температура на уровне 16 градусов. При включении нагрева температура в мойке повышается до 35 градусов.

Схема переключателя режимов простенькая, это пара резистров номиналом 1 ком, подпаянных к тумблеру. Верхний по схеме резистор подключен к выводу 10 контроллера (VCC, питание +5в), а нижний — к выводу 11 (GND, общий).

Осталось дополнить эту статью соображениями по выбору корпуса. Очень удачным в моем случае оказался выбор пластикового корпуса, который попался в одном из местных магазинов электротоваров. Некоторая тесноватость в нем вполне компенсировалась довольно уместным прозрачным окном для размещения под ним блока NM8036 с дисплеем. В нем же разместился и блок питания, и 3 платы управления NM441 по 4 канала каждая.

Клавиатуру и тумблеры переключателей режимов удалось закрепить на внутренней стороне крышки. Таким образом получился неплохой блок управления отоплением частного дома.

ZONT — УМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ И КОМФОРТА

В личном кабинете ZONT возможно произвести замену устройств из линеек отопительных термостатов и контроллеров с сохранением действующих ранее настроек и накопленных данных.

Приборы ZONT работают с цифровыми датчиками температуры DS18S20 и DS18B20 Особенности их эксплуатации, рекомендуемые схемы подключения и способы защиты от помех можно посмотреть здесь:

Оборудование ZONT может управлять котлом 2-мя способами:
Релейным:
- Включать и выключать котел, поддерживая заданную режимом отопления целевую температуру;
Цифровым:
- Рассчитывать оптимальную температуру теплоносителя для поддержания заданного режима отопления и передавать ее в котел в качестве целевой

Газовые и некоторые электрические котлы поддерживают цифровые протоколы передачи данных: интерфейсы OpenTherm, E-BUS и Navien.
Управление котлом по цифровой шине обеспечивает плавное регулирование работы котла, без частых полных выключений. Достигается это модуляцией горелки, которой управляет электроника котла.

Для того чтобы считывать параметры и управлять котлом по поддерживаемому им цифровому интерфейсу передачи данных необходим Адаптер цифровой шины.

Как правильно выбрать модель адаптера смотрите здесь

У любой модели ZONT аппаратно реализовано 3 три вида входов:

Термостат ZONT можно установить практически на любой котел, который поддерживает управление по командам от внешнего устройства.

Проблема тактования котла особенно заметна если котел вынужден работать на малой мощности с низким уровнем модуляции. Обычно это бывает в межсезонье, когда еще достаточно тепло и мощность котла избыточна. Чаще всего так происходит если управление котлом осуществляется по цифровой шине (OpenTherm, E-BUS и Navien). Котел периодически включается и выключается. Причем интервал между включением и выключением очень мал. Для того, чтобы котел перестал тактовать мы рекомендуем включить "Псевдорелейный режим".

Да, если комнатный термостат подключается не к котлу, а к нашему термостату. Такой режим называется «Комнатный термостат» и включается из личного кабинета интернет-сервиса ZONT. Таким образом котел управляется дистанционно - через наш термостат и в ручном режиме - через простой комнатный термостат.

Твердотельные реле. Схемы подключения

В этой статье обсудим схемы подключения твердотельными реле (ТТР), и способы управления ими.

Схемы включения подобных реле не очень сложны, но, как и везде, есть свои особенности.

Для начала рассмотрим также целесообразность применения таких реле. Например, реальный случай:

У нас на предприятии на одном станке стоят соленоидные клапаны с питанием 24VDC 2А. Эти два клапана соединены параллельно, и включаются-выключаются с частотой примерно 1 раз в секунду. Питание идёт через реле. И, несмотря на то, что номинальный ток реле 10А индуктивной нагрузки, приходилось менять его каждый месяц-два. Поставили мы твердотелку – и забыли, работает без шума и проблем уже два года.

Другой случай, когда такие реле не нужны:

О перегрузках и защите твердотельных реле будет подробно сказано ниже, а в данном случае целесообразно применить обычный контактор, который прекрасно справляется с перегрузкой и стоит в 10 раз дешевле.

Поэтому, за модой гнаться не стоит, а лучше применить трезвый расчет. Расчет по току и по финансам.

Если кому-то придёт в голову, можно кнопкой звонка или герконом запускать двигатель мощностью 10 кВт! Но не так всё просто, подробности будут ниже.

Различия схем включения реле

По виду подключения твердотельные реле можно разделить на следующие категории:

По управлению (виду входного управляющего сигнала):

постоянное напряжение (встречается чаще всего),
переменное напряжение,
постоянный ток 4-20 мА,
переменный резистор.

По виду коммутируемого тока

твердотельные реле переменного тока
твердотельные реле постоянного тока

По количеству фаз

одна фаза
три фазы (как правило, фактически это две фазы)

В любом случае, для выбора ТТР и его схемы включения нужно руководствоваться мануалами на данное реле.

Кстати, рекомендую мою статью про трехфазное и однофазное напряжение. Терминология и отличия разжеваны не пальцах)))

Схемы подключения твердотельных реле

Теперь рассмотрим подключение твердотельного реле подробнее.

Управление твердотельными реле схемотехнически такое же, как и у обычного реле. Ниже упрощенно показана схема включения реле переменного тока с сигналом управления 24В постоянного тока:

Схема включения твердотельного реле

Схема показана для реле, у которого управляющее напряжение постоянное, от 5 до 24 Вольт. Данное реле может коммутировать переменное напряжение до 240 Вольт, ток до 20 А.

С током не всё так просто, но об этом ниже.

Как работает схема. На вход (контакты 3 и 4, соблюдать полярность!) подается управляющее напряжение от источника 24В. Подается оно через цепь управления, которая представлена как НО контакт. Этим контактом может быть и обычное реле, и выход контроллера, и датчик с релейным выходом или транзисторным выходом типа PNP.

Про НО контакты и PNP выходы датчиков я подробно написал в этой статье. Очень рекомендую!

Условные выходные контакты ТТР также будут НО, т.к. без активации цепи управления нагрузка выключена.

Теперь подробнее по управлению твердотелками.

Схемы с управлением от транзистора

Управление транзистором PNP, НО реле

Скажу, что со схемами управления, которые я взял из фирменных инструкций, полная путаница. Можете сами разобраться, а я расскажу своё мнение.

Управление транзистором PNP, НО реле

Управление транзистором NPN, НЗ реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, нагрузка под напряжением.

Управление транзистором NPN, НО реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, близкое к нулю, и нагрузка без напряжения.

Управление резистором

Плавно подходим к переменному току.

Управление переменным резистором

Схема с фиксацией и управлением кнопками (защелка)

Управление твердотельным реле с фиксацией включения

Схема нарисована тайваньскими инженерами, попробуем разобраться в ней.
Кстати, её же можно использовать для коммутации и переменного, и постоянного тока.

Схема работает таким образом. Исходно управляющее напряжение поступает на клемму 3 ТТР с источника питания через НЗ контакты кнопки Стоп. При нажатии кнопки Пуск (слева на схеме) напряжение с другого полюса источника поступает через НО контакты на клемму 4 ТТР. Реле включается, напряжение на клемме 1 появляется, и подается через резистор (вверху схемы) на клемму 4. Прошла доля секунды, кнопку Пуск можно отпускать, нагрузка питается до тех пор, пока не будет нажата кнопка Стоп.

Схемы включения трехфазных твердотельных реле

Трехфазное твердотельное реле, схемы подключения.

Кроме того, коммутация может быть как по двум фазам, так и по трём, это важно! Подробнее ниже.

Реверсивные твердотельные реле

Существуют также специальные трехфазные твердотельные реле для реверса двигателей, у которых два управляющих входа.

Включение трехфазного твердотельного реле

Как видно, реле не совсем трехфазное, одна фаза подается на двигатель постоянно, что может стать причиной опасности.

Выбор твердотельных реле, защита и особенности работы

Обычное реле и контактор без особых проблем выдерживают кратковременные перегрузки до 150 и даже 200% от номинала. Особенно, если не коммутировать нагрузку с таким током, а повышать ток после замыкания, и понижать перед размыканием.

Обычные контакты могут выдержать и кратковременный ток КЗ, если сработает защита с правильной уставкой тока. Просто, возможно, придётся потом контакты почистить.

Твердотельные реле от перегрузок страдают сильнее, за пол периода портятся безвозвратно, и контакты потом не почистить, из-за отсутствия таковых.

Если при выборе контактора достаточно выбрать запас в 10-20% и защитить его обычным автоматом, то с твердотельными устройствами всё сложнее.

Поэтому для твердотельных реле рекомендуется для активной нагрузки (лампы, ТЭНы) запас по номинальному току в 2-4 раза. При пуске асинхронных двигателей из-за большого пускового тока запас по току нужно увеличить до 6-10 раз.

Кстати, с индуктивной нагрузкой твердотельные реле могут вести себя неадекватно, у меня бывали проблемы. В случае высокоиндуктивных нагрузок (трансформаторы, катушки с магнитопроводами, электрические звонки, и т.п.) нужно параллельно нагрузке включать RC-цепь (снабберную цепь из последовательных резистора и конденсатора) для уменьшения влияния противо-ЭДС. Кроме того, эта цепь уменьшает общую индуктивность нагрузки, т.е. делает её более активной. И ТТР легче работать.

Производители рекомендуют использовать специальные предохранители для твердотельных приборов:

Такие предохранители стоят дорого (сравнимы со стоимостью самого твердотельного реле), поэтому в большинстве случаев можно использовать защитные автоматы класса В. Чем же они хороши и как они спасут наши твердотельные реле от выгорания при КЗ?

Кривые отключения или токо-временные характеристики

Подробно про выбор защитного автомата рассказано в другой статье.

Но мы вернёмся к нашему трехфазному твердотельному реле Fotek TSR-40AA-H на 40А, про которое я писал выше. Чтобы его гарантированно защитить от КЗ, надо обязательно поставить вот такой автомат:

Автомат с характеристикой В6 (обведено красным)

Пишите в комментариях, у кого какой опыт по применению!

Полезные файлы, возможно, написано информативнее, чем у меня:

• Твердотельные реле Фотек / Твердотельные реле Фотек. Руководство пользователя. Рассмотрена вся линейка Fotek, даны рекомендации по применению и схемы включения., pdf, 757.78 kB, скачан: 3896 раз./
• Твердотельные реле – устройство и принцип работы / Подробно изложено, как устроены и работают твердотельные реле, приведены схемы включения, и т.п. Автор, отзовись!, pdf, 414.19 kB, скачан: 4379 раз./

Где купить твердотельные реле

Пишите в комментариях, у кого какие вопросы, отзывы и опыт по применению!

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.

Автоматика на котёл отопления своими руками

С наступлением зимы у всех, кто живет в частном доме начинает возникать вопрос об отоплении.

В своем доме я уже как 3 года назад решил этот вопрос. В кооперативе где стоит дом, газа пока что нет, из удобств только свет и вода. Тем не менее все мы люди и когда наступают холодные месяцы греться и обогреваться нужно.

По понятным причинам, выбор пал на твердотопливный комбинированный котел:

Рис.1 - комбинированный твердотопливный котел КУПЕР про. Рис.1 - комбинированный твердотопливный котел КУПЕР про.

Котел очень удобный. Работает как на дровах и угле, так и на электропитании. Единственное чего в нем нет, так это возможности подключения к газу, когда тот появится. В целом себя оправдывает и дает тепла столько, сколько требуется для комфортной жизни.

Единственный минус всех твердотопливных котлов - это уход и обслуживание. Постоянно нужно заготавливать дрова и уголь. Выносить шлак и пепел. Это жуть как напрягает и с приходом зимы в сознании не елка и игрушки, а вот эта пыточная машина =).

Поэтому, спустя 3 года топки, я все же решился подключить ТЭНы на котле, которые там были все это время, но я почему-то считал, что они мне не к чему:

Рис.2 - ТЭНы на комбинированном котле КУПЕР про. Рис.2 - ТЭНы на комбинированном котле КУПЕР про.

ТЭНы располагаются слева от лицевой части котла. В кожухе находится клеммная колодка на которую выходят 3 трубчатых электронагревательных элемента (ТЭН) . Общая мощность нагревательных элементов составляет 9 кВт, по 3 кВт на каждый ТЭН.

Так как силовой линии в подвале нет, пришлось заново прокладывать силовой кабель 5 х 6 мм.кв. в помещение где стоит котёл. Такой кабель может передать 45А или 10 кВт мощности на 1 жиле, мне в самый раз, так как у меня не 3ф напряжение, а однофазное.

Для того, чтобы все это работало как положено, а именно регулировалась температура, мне понадобилась плата управления, которую я купил в китайском магазине электроники:

Рис.3 - плата терморегулятора w1209 Рис.3 - плата терморегулятора w1209

Это замечательная маленькая плата W1209 - терморегулятор. Она позволяет программировать нужный температурный гистерезис (разницу между минимальной и максимальной температурой) в пределах 30ºС.

Настраивается плата очень просто тремя кнопками на передней части:

Кнопка Set - выбор режима работы и настройка параметров каждого режима.

Кнопка " + " - увеличение значения выбранного параметра;

Кнопка " - " - уменьшение значения выбранного параметра.

Для входа в режим настройки, кнопку Set необходимо удерживать нажатой в течении 5 секунд и на индикаторе появится надпись первого режима P0.

Всего режимов 7 : Р0,Р1,Р2,Р3,Р4,Р5,Р6. Каждый из режимов имеет параметры настройки, которые выбираются кнопками "+" и "-". Когда вы находитесь в настройке одного из режимов, чтобы выйти из него нужно кратковременно нажать на кнопку Set, тогда вы перейдете в "главное" меню выбора режимов. Так осуществляется переход от режима к режиму для настройки.

Описание режимов работы платы w1209:

Р0 - общий режим работы терморегулятора. Тут задается его "предназначение", что он будет делать, нагревать или охлаждать. Имеет 2 настройки: С - режим охлаждения, Н - режим нагрева; выбор величины уставки температуры : -50ºС - 110ºС.

Уставка - это базовая температура, относительно которой будет работать гистерезис. Для её задания нужно нажать на кнопку Set в выбранном режиме, например С .

Если включен режим С - то реле замкнет контакты и пропустит через них ток, тогда, когда температура достигнет максимума и разомкнет контакты, когда станет минимальной. Максимальная и минимальная температуры зависят от того, какую температуру вы выбрали в уставке и диапазон гистирезиса.

Если включен режим Н - то реле замкнет контакты когда температура будет минимальная, а разомкнет контакты когда температура достигнет максимального значения.

Р1 - режим настройки гистерезиса . Это разница между температурой включения и выключения контактов реле. Настраивается в пределах от 0.1 - 15 ºС , с шагом в 0.1 ºС . Когда вы выберете данный режим, по умолчанию там уже будет какое-то значение, кнопками "+" и "-" вы можете его с легкостью поменять.

Для примера: если вы установите в параметре Р1 значение гистерезиса равное 3ºС, а в режиме работы Р0 будет стоять H (нагрев) с уставкой в 20ºС, то это будет означать, что когда температура на датчике упадет до 20ºС, контакты реле замкнутся. Если на них находится нагревательный элемент, на него поступит питание, он нагреет то, к чему прислонен датчик температуры до 23ºС и реле отключит контакты, теплоноситель или что-то другое начнет остывать до 20ºС и реле снова замкнет контакты. Этот процесс будет продолжаться пока вы не отключите питание.

Р2 - уставка верхнего предела температуры -45ºС - 110ºС. Для ограничения верхнего предела уставки.

Р3 - уставка нижнего предела температуры -50ºС - 105ºС. Для ограничения нижнего предела уставки.

Р4 - корректировка датчика температуры. Если у вас есть образцовый термометр и вы измерили им значение, а оно не совпадает с показанием платы. В этой настройке вы можете скорректировать показание w1209 и записать корректировку в память. Величина корректировки может быть записана от -7 - 7 с шагом 1. По умолчанию значение 0. Впредь, измеренное датчиком платы значение температуры будет сперва откорректировано, а затем выведено на индикатор.

Р5 - задержка на включение реле. Когда условия будут соблюдены и все температуры находятся в допуске, чтобы реле замкнуло свои контакты, этот параметр откладывает замыкание на время в диапазоне от 0 - 10 минут.

Р6 - предел температуры, при котором плата отключается - аварийный режим. Устанавливается в диапазоне от 0 °C до +110 °C. Выключено по умолчанию.

Если вдруг так вышло, что вы растерялись или не помните что и где настроили, вы всегда можете сбросить все настройки на заводские . Для этого нужно выключить питание, зажать "+" и "-" и подать питание. Дождаться когда на индикаторах появиться надпись "888". Все, настройки сброшены на заводские.

Так, с платой разобрались. Она очень проста в настройке. Но что дальше? Ведь этим реле нельзя управлять ТЕНами на 9 кВт. Реле рассчитано на ток в 20 А при напряжении 14 В, и на ток в 5 А при напряжении в 220 В. Если включить 9 кВт на 220 В это будет ток в 41А., реле просто взорвется.

Чтение схем управления электроприводами

Для управления электрооборудованием силовых электрических цепей применяют различные устройства дистанционного управления, защиты, телемеханики и автоматики, воздействующие на его аппараты. Рассмотрим ряд схем управления асинхронными электродвигателями.

Схема управления нереверсивным электродвигателем

Принципиальная схема нереверсивного управления асинхронным электродвигателем, выполненная совмещенным и разнесенным способами, показана на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальные схемы управления асинхронным двигателем: а − совмещенным способом; б, в − разнесенным способами Рис. 1. Принципиальные схемы управления асинхронным двигателем: а − совмещенным способом; б, в − разнесенным способами

Элементы, составляющие схему управления; кнопки SВ1 и SВ2, контакты электротепловых реле КК1 и КК2, катушка магнитного пускателя КМ − образуют одну цепь, включенную между фазами С и А той же электрической сети, к которой подключен управляемый электродвигатель М.

Для включения электродвигателя М нажимают на кнопку SВ2, замыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ, который включается и замыкает свои силовые контакты и вспомогательный контакт, шунтирующий кнопку SВ2. Этим обеспечивается удержание магнитного пускателя во включенном положении после отпускания кнопки SВ2.

Для отключения электродвигателя М нажимают кнопку SВ1, размыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ. При перегрузке электродвигателя срабатывают электротепловые реле КК1 и КК2, размыкающие свои контакты в цепи управления, магнитный пускатель отключается и электродвигатель останавливается.

Электрические принципиальные схемы управления электродвигателями с помощью магнитных пускателей

На схемах рис. 2 - 4 показаны контакты пускателей КМ, нагревательные элементы тепловых реле КК, включенные в цепи питания электродвигателей, кнопочные элементы SB1 и SB2, катушки пускателей КМ, предохранители FU в цепях управления. В системах с глухозаземленной нейтралью питающей сети показан четвертый провод N как нулевой защитный проводник, присоединенный к корпусу электродвигателя; к этому проводу обычно присоединяются цепи управления и сигнализации для получения напряжения 220 В в этих цепях.

В схеме рис. 2 включение магнитного пускателя происходит при нажатии на кнопку SB1, когда катушка КМ пускателя будет под напряжением. После включения магнитного пускателя его вспомогательный замыкающий контакт КМ включается параллельно кнопочному элементу SB1, и кнопку можно отпустить.

Отключение магнитного пускателя можно произвести кнопкой SB2 «Стоп». Пускатель отключается автоматически:

Автоматическое включение горелок и котлов

Для каскадного переключения горелок котлов в котельных без обслуживающего персонала разработана релейная схема на базе приборов российской производственной компании ОВЕН, которая практически не требует наладки.

Для этого используются сигналы, которые формируются в контроллерах горелок. Данная схема применима к любым горелкам с индивидуальным блоком управления.

Блок управления (рис. 1) состоит из:

реле управления горелкой - К;
реле сигнализации «Авария» - КS;
реле включения клапана газа «Первая мощность» - КГ;
автомата защиты - SF;
переключателя приоритета включения котла - SA;
переключателя режима - SF1;
клеммника горелки «Управление» - ХР/1;
клеммника горелки «Авария» - ХР/2;
клеммника горелки «Питание газовых клапанов» - ХР/3.

Напряжение фазы подается на горелку через автомат защиты SF, контакты пускателя насоса котла КМ1/1, контакты реле потока воды QS1/1 и 9-й вывод клеммника ХР/1 на вывод 7-ой шины. Дальнейшая работа блока управления осуществляется по цепи «Нейтраль» (N). Режим работы блока управления зависит от состояния контактов переключателя режима SF1. Если замкнуты контакты SF1/1, то выбран «Автоматический режим» работы. Если замкнуты контакты SF1/2, то выбран «Ручной режим» работы. Если замкнуты контакты SF1/3, то блок находится в режиме «Остановка котла».

Блок имеет три шины, по которым осуществляется управление. Шина Блокировки (3-6) обеспечивает нейтраль, если температура в коллекторе котлов ниже уставки. Подача нейтрали обеспечивается через контакты реле К1 терморегулятора 2ТРМ1, контролирующего температуру. Шина «BUS» (1), по которой блоки управления включаются последовательно и Шина Управления, для управления по программе. Переключателем SA1 задается наивысший приоритет котла, т. е. выбирается тот котел, который будет запущен по программе первым, в зависимости от технологической необходимости. В «Автоматическом режиме» и в режиме «Ручного запуска» нейтраль подается на шину «BUS» первого блока. Срабатывает реле К1, которое подает нейтраль с Шины Блокировки на питание горелки - вывод 10 клеммника ХР/1 и обеспечивает самоблокировку контактами К1/2. При этом размыкаются контакты К1.1, отключая цепь от шины «BUS». При выходе на максимальное горение срабатывает реле КГ1, замыкая контактами КГ1.1 цепь 1/4 шины «BUS». Теперь «нейтраль» по ней может проходить к следующему блоку управления. Формируя его, включается реле следующего блока управления, включая его. В «Ручном режиме» работы замкнуты контакты переключателя SF1/2, «нейтраль» принудительно подается на питание горелки, и горелка работает постоянно в обычном режиме от своих термостатов.

В режиме «Остановка котла» замкнуты контакты SF1/3, сигнал по шине «BUS», минуя блок, следует к другому. При аварии горелки срабатывает реле КS1, которое коммутирует цепь «Авария» контактами КS1.2 и обеспечивает прохождение сигнала по шине «BUS» к следующему блоку управления.

При работе по программе «Каскадное включение горелок котлов» обеспечивается автоматически благодаря использованию приборов ОВЕН 2ТРМ1 и ОВЕН УТ24. Работа по программе происходит следующим образом. Если температура в коллекторе котлов будет ниже уставки, то контакты реле К1.1 и К1.2 терморегулятора ОВЕН 2ТРМ1 будут замкнуты, чем будет обеспечена подача «нейтрали» на Шину Блокировки. Через эти же контакты «нейтраль» подается на реле К, которое срабатывает и своими контактами разрешает работу таймера ОВЕН УТ24. Таймер формирует сигналы запуска блока управления длительностью 1-2 секунды по Шине Управления вместо сигналов по шине «BUS» с повторением через 20. 30 минут. Блок, с которого начнется процесс автоматического включения, выбирается переключателем SA1, при этом вторая группа контактов должна замыкать шину в кольцо, т.е. соединить 4-й контакт шины «BUS» последнего блока с 1-м контактом первого блока.

Стоит добавить, что для разработки релейной схемы не случайно были выбраны приборы российской производственной компании ОВЕН. Зарубежные контроллеры фирм Siemens, Danfoss и др., применяемые в схеме каскадного переключения котлов, по стоимости на порядок дороже российских, и не всегда есть специалисты соответствующей квалификации для их обслуживания.

КАРПЕНКО В. И., инженер-проектировщик ООО «ЭНЕРГОМОНТАЖРЕМОНТ», г. Кимры

Читайте также: