Autonomní topné systémy jsou stále rozšířenější v soukromých domech a dokonce i v městských bytech. Kotel takového systému je řízen vestavěnou elektronickou jednotkou, jejíž provoz vyžaduje stabilní síťové napětí. Majitelé bytů tento problém řeší použitím různých typů stabilizátorů.
Potřebuje kotel stabilizátor?
Na fórech v tématech, kde se diskutuje o stabilizátoru napětí pro plynový kotel, existují přímo opačné názory:
- Stabilizátor není potřeba, kotel bez něj funguje perfektně po celou dobu životnosti.
- Kotel musí být připojen přes stabilizátor, jinak je pravděpodobnost jeho poruchy velmi vysoká.
Oba názory jsou podpořeny fakty.
Návod k obsluze absolutně všech kotlů neuvádí zvláštní požadavky na napájecí napětí. Uvádějí, že zařízení je připojeno k domácí síti 230 (240, v závislosti na zemi původu) V, 50 Hz. Další podmínky, jako jsou dovolené odchylky napětí a frekvence, obsah vyšších harmonických (nesinusové napětí) nejsou stanoveny.
V dnešní době je v obchodech poměrně velký výběr stabilizátorů.
Obecně to znamená, že vestavěný napájecí zdroj elektronické jednotky poskytuje potřebné napájecí napětí pro obvod při síťovém napětí, které odpovídá normě. Současně je zaručen normální provoz ostatních elektrických zařízení obsažených v instalaci kotle, zejména čerpadla, které vytváří přetlak pro nucený oběh chladicí kapaliny.
Evropská norma stanovuje jmenovité síťové napětí 230 V s tolerancí +/- 5 % na dlouhou dobu a +/- 10 % na krátkou dobu. Tito. systém bude fungovat bez poruch a selhání komponent v rozsahu síťového napětí 207-253V.
V současné době je ruský standard síťového napětí v souladu s evropským, jmenovitá hodnota je 230 V a povolené odchylky nejsou větší než 10% v jakémkoli směru.
Výrobci zároveň nepovažují za záruční případ poruchu kotlového zařízení z důvodu větších odchylek síťového napětí, než stanoví norma. Pokud tedy poklesy nebo přepětí v síti překročí povolené limity (napětí klesne pod 207 V nebo stoupne nad 253 V), je nutná stabilizace.
Mnoho výrobců topných zařízení může odmítnout záruku bez stabilizátoru napětí v topném systému.
Uživatel se tedy musí rozhodnout o nákupu stabilizátoru na základě vlastních údajů o stabilitě sítě. Samozřejmě v případě odchylky od normy je možné uplatnit nároky vůči poskytovateli elektřiny, a to i u soudu, ale tento proces je zdlouhavý a nepomůže ochránit kotel před poruchou.
Někteří výrobci kotlů uvádějí dovolené odchylky napájecího napětí v provozní dokumentaci. Zpravidla to dělají firmy, jejichž produkty umožňují provoz při větších poklesech/přepětích než standardní.
Typy stabilizátorů napětí pro kotle
Pokud měření síťového napětí ukázala, že může být mimo přípustné meze a pořízení stabilizátoru je považováno za nutné, měli byste se nejprve rozhodnout pro typ zařízení. V současné době se vyrábí několik variant schémat, z nichž každá má své výhody a nevýhody.
Ferorezonanční stabilizátory
Ferorezonanční zařízení jsou v Rusku dobře známá již od dob SSSR. Podle tohoto schématu byly postaveny první stabilizátory vyráběné domácím průmyslem.
Obvod takového stabilizátoru bude obsahovat 2 vinutí umístěná na společném jádru – primární a sekundární. Navíc úsek magnetického obvodu s primárním vinutím není saturován, ale se sekundárním vinutím je z důvodu menšího průřezu v režimu saturace.
Výsledkem je, že se změnami napětí na primárním vinutí zůstává magnetický tok sekundárním vinutím prakticky nezměněn, což zajišťuje stabilizaci výstupního napětí. Přebytečný tok primárního vinutí je uzavřen magnetickým bočníkem.
Takže obvod stabilizátoru:
- Je maximálně jednoduchý, nemá složité elektronické součástky, což zajišťuje vysokou spolehlivost a životnost.
- Poskytuje vysokou přesnost stabilizace výstupního napětí a udržení sinusového tvaru v širokém rozsahu odchylek (ačkoliv zkreslení tvaru výstupního napětí není vyloučeno).
- Snadno snáší většinu vnějších vlivů, včetně poměrně vysoké vlhkosti a teploty, a jejich změn.
- Nedochází k prodlevám regulace při odchylkách napájecího napětí.
Výhody schématu potvrzuje skutečnost, že většina zařízení vyrobených v 50-60 letech minulého století si dnes zachovává svou funkčnost a vlastnosti.
Takové stabilizátory však mají také některé nevýhody, kvůli kterým se nyní používají zřídka:
- Značná hmotnost a rozměry.
- Nízká účinnost a v důsledku toho uvolňování velkého množství tepla na prvky obvodu.
- Hlučný provoz, typický pro všechna zařízení s výkonnými navíjecími jednotkami určenými pro síťové napětí.
- Nestabilní provoz v režimech proudového přetížení a nečinnosti.
- Poměrně úzký rozsah odchylek vstupního napětí, v rámci kterého je možná stabilizace.
To vše vedlo k rozsáhlému nahrazení fero-rezonančních modernějšími analogy.
Elektromechanické stabilizátory
Hlavní součástí obvodů elektromechanického stabilizátoru je autotransformátor – zařízení, které umožňuje měnit transformační poměr. Toho je dosaženo pohybem prvku pro sběr proudu – válečkového, posuvného nebo kartáčového typu – podél vinutí transformátoru.
K pohybu kontaktu slouží servopohon, který je řízen elektronickým obvodem, který měří vstupní napětí a porovnává ho s nastavenou hodnotou na výstupu.
Mezi výhody tohoto schématu patří:
- Široký rozsah odchylek vstupního napětí.
- Vysoká přesnost udržování výstupního napětí.
- Cena je nižší než jakákoli stabilizační zařízení na trhu.
Hlavní nevýhodou elektromechanických stabilizátorů je vzhled elektrického oblouku (jiskry) během provozu. Je to způsobeno přerušením v proudovém obvodu, když se pohyblivý kontakt pohybuje podél závitů vinutí transformátoru. Protože vinutí má značnou indukčnost, přerušení proudu způsobí oblouk. Proto je zakázáno používat taková zařízení ve stejné místnosti jako plynové spotřebiče!
Problém lze vyřešit umístěním stabilizátoru do jiné místnosti a prodloužením samostatného vedení z jeho výkonu pro napájení kotle.
Takové řešení však lze stěží nazvat racionálním, zejména proto, že schéma má další nevýhody:
- Již zmíněné přerušení výstupního napětí při pohybu kontaktu.
- Setrvačnost spojená s dobou odezvy servopohonu, která vám neumožňuje rychle reagovat na změny vstupního napětí.
- Významná hmotnost a rozměry autotransformátoru.
- Nedostatečná spolehlivost kvůli přítomnosti pohyblivé jednotky.
- Potřeba časté údržby pohyblivého kontaktu.
Stručně řečeno, při výběru stabilizátoru pro kotel se doporučuje vyloučit elektromechanická zařízení z úvahy.
Reléové obvody
Reléové obvody pracují s autotransformátorem nebo víceodbočným transformátorem v primárním a/nebo sekundárním vinutí. Relé v tomto případě fungují jako spínače, které připojují potřebné odbočky transformátoru tak, aby zajistily na výstupu zařízení napětí co nejblíže uvedenému.
Ve skutečnosti tento princip činnosti připomíná elektromechanická zařízení, ve kterých se stabilizace napětí také provádí změnou transformačního poměru, nikoli však pohyblivým kontaktem, ale přepnutím klíče (skupina kontaktů relé).
To umožnilo zbavit se hlavní nevýhody elektromechanických stabilizátorů – jiskření.
Kromě toho mají taková zařízení další výhody:
- Rychlost odezvy na změny vstupního napětí v závislosti na době odezvy relé (pohybuje se v rozmezí 10-20 ms, což je srovnatelné s dobou 0.5-1 cyklu síťového napětí).
- Jednoduché a spolehlivé schéma ovládání.
- Významná střední doba mezi poruchami v závislosti na použitých relé.
- Udržitelnost a nízké náklady na náhradní komponenty.
- Nízká citlivost na proudové přetížení.
Hlavní nevýhodou obvodu je stupňovitá regulace napětí, která snižuje přesnost stabilizace a složitost navíjecí jednotky.
Polovodičové (tyristorové a triakové) obvody
Zařízení s polovodičovými spínači – tyristory a triaky – lze postavit podle dvou principů:
- Podobně jako u reléového obvodu. Jediný rozdíl je v tom, že polovodičová zařízení se používají spíše jako klíč než kontakty relé.
- Použití transformátoru na vstupu a regulace výstupního napětí změnou úhlu otevření tyristorů (triaků).
První obvod má podobné vlastnosti jako reléový obvod, ale má vyšší výkon. Pro ovládání polovodičových spínačů je přitom potřeba složitější obvod a samy o sobě mají vyšší cenu, nižší přetížitelnost a kratší dobu mezi poruchami.
V obvodu s regulátorem střídavého napětí zůstává transformační poměr nezměněn. Hodnota efektivního napětí je stabilizována řízením okamžiku odemknutí kláves. Tento přístup umožňuje zjednodušit a snížit náklady na navíjecí jednotku a konstrukci jako celek.
Tento způsob regulace má však své nevýhody, z nichž hlavní je nesinusové výstupní napětí a vysoká míra rušení indukovaného do sítě.
Obě varianty takových schémat vyžadují chlazení spínačů, na kterých jsou výkonové ztráty vyšší než na relé. To ovlivňuje rozměry konstrukce.
Dvoučlánkové (invertorové) stabilizátory
Takové obvody se staví podle struktury – neřízený usměrňovač s filtrem – střídač, obvykle s transformátorem na výstupu pro zajištění stabilizace při poklesech.
Obvod má maximální výkon, poskytuje vysokou bezpečnost v jakémkoli režimu a zaručuje přesnou stabilizaci v širokém rozsahu odchylek vstupního napětí.
Jeho hlavní nevýhody:
- Složitost řídicího systému;
- Vysoká cena.
Navíc v závislosti na zvoleném způsobu ovládání kláves invertoru se výstupní napětí může značně lišit od sinusového, což negativně ovlivňuje chod čerpadla.
Obecně lze invertorový okruh považovat za nejlepší variantu kotle, pokud se jeho nákup vejde do rozpočtu majitele.
Výběr stabilizátoru na základě parametrů kotle
Po výběru okruhu stabilizátoru se musíte rozhodnout pro konkrétní model na základě elektrických parametrů kotle.
Jedinou podmínkou výběru je spotřeba energie. Najdete jej v technické specifikaci kotle. Kupujícího zajímá elektrický výkon, nikoli tepelný výkon kotle.
Stabilizátor musí poskytovat stanovený výkon s rezervou minimálně 25-30%. Rezerva se bere z výpočtu rozběhových proudů čerpadla, které mohou několikanásobně překročit jmenovitou hodnotu. Tento proces je však krátkodobý a udávaných 25-30 % je zcela dostačujících.
Někteří výrobci uvádějí v dokumentaci nikoli činný výkon (ve W), ale celkový výkon (ve VA). Pro výběr stabilizátoru je třeba tuto hodnotu vynásobit faktorem 0.7.
Často se ptali
Výkon je jediným charakteristickým parametrem. V opačném případě byste měli věnovat pozornost systému ochrany a ergonomii zařízení.
Vzhledem k tomu, že výkon kotle je malý (zpravidla nepřesahuje 500 W), ztráty na vodičích s proudem jsou zanedbatelné, proto může být stabilizátor umístěn téměř v jakékoli vzdálenosti od kotle v rámci bytu nebo domu.
Mnoho výrobců to stanoví jako podmínku.
Z hlediska zajištění stabilního napájecího napětí jsou tyto možnosti rovnocenné. UPS vám však umožní pravidelné vypínání kotle při výpadku proudu, na rozdíl od stabilizátoru, který pro takový režim není určen. Zároveň většina nepřerušitelných zdrojů napájení generuje na výstupu obdélníkové napětí, což zdaleka není nejlepší volba pro čerpadlo.
Lateral je jiný název pro elektromechanické stabilizátory, jejich použití v místnostech s plynovými spotřebiči je zakázáno.
Stabilizátor pro plynový kotel zabrání selhání zařízení v případě významných problémů s napájecí sítí. Pro zajištění maximální ochrany by měla být zvolena optimální implementace obvodu a parametry.
