Электрогенераторы для циркуляционных насосов

Проблемы использования генератора для питания котла отопления

Описаны проблемы, возникающие при питании отопительного оборудования от резервного генератора, и способы их решения на основе применения ИБП с двойным преобразованием

В этой статье мы обсудим проблемы использования электрических генераторов для обеспечения электропитания приборов системы отопления. Вопрос об использовании генераторов для питания котла отопления и насосов отопления очень актуален для тех районов, где стационарное электрическое питание отсутствует или качество электропитания в сети плохое и наблюдаются постоянные отключения энергии.

Если электропитание в сети неудовлетворительное, но отключения энергии происходят на период не более суток, то для решения проблемы бесперебойного электрического питания отопительного оборудования предпочтительнее использовать специализированные ИБП для котлов отопления. Подробнее о выборе и использовании ИБП для котлов отопления читайте в статье «ИБП для газового котла отопления».

Информацию о способах расчёта времени резервирования систем бесперебойного питания вы найдёте в статье «Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП».

Однако, если перебои с подачей энергии имеют длительность более суток и происходят часто, то без использования электрического генератора не обойтись.

Хочу сразу оговориться, что не все электрические генераторы не подходят для питания котлов отопления. Современные дорогие электрогенераторы со встроенными инверторами и эффективными электронными системами управления могут обеспечить качественное электропитание отопительного оборудования. Но стоимость таких генераторов значительна. В статье пойдет речь об использовании обычных недорогих электрических генераторов. Как правило, именно такие генераторы приобретаются для использования в случаях аварийного отключения электроэнергии.

Все генераторы можно разделить на две большие группы: классические и инверторные. В классических электрогенераторах сразу происходит выработка переменного тока напряжением 220 Вольт.

Причины ухудшения работы отопительного оборудования при питании от электрогенераторов классического типа

Первая причина, приводящая к проблемам в работе систем отопления, — это нарушение синусоидальности напряжения при питании от электрического генератора. График напряжения тока, выработанного классическим электрогенератором, как правило, имеет форму аппроксимированной синусоиды или «пилообразный график». Однако, для правильного питания отопительного оборудования требуется чистый синусоидальный график напряжения. Отклонения от «чистого синуса» приводит к быстрому износу электродвигателей насосов системы отопления. При таком питании возникает биение подвижных частей насосов и дополнительный нагрев данных элементов.

Вторая проблема электропитания от классического генератора состоит в отклонении значения частоты тока. Котлы отопления и насосы отопления требуют электропитания с фиксированной частотой 50 Гц. Но значение частоты тока, вырабатываемого бензиновым или газовым электрическим генератором, существенно зависит от скорости вращения вала генератора, то есть от количества оборотов вала в минуту. Так как скорость вращения вала генератора не постоянная, а зависит от многих факторов: качества топлива, температуры горения топлива, качества составления горючей смеси, правильности работы системы воспламенения, то и частота тока на выходе такого генератора существенно отличается от номинального значения 50 Гц. Существует и зависимость работы двигателя генератора от электрической нагрузки на генератор. В случае резкого увеличения электрической нагрузки на генератор, к примеру при пуске электродвигателя насоса или холодильника, происходит снижение оборотов работы двигателя самого генератора по причине наведения дополнительного электромагнитного поля в обмотках генератора. Как следствие, возникает изменение значения напряжения вырабатываемого тока.

Третья проблема питания отопительного оборудования от электрогенераторов — это отсутствие четкой фазировки и надежного заземления. Такие нарушения могут приводить к остановке котлов отопления по причине некорректной работы электронных управляющих систем. Кроме того, многие котлы отопления являются фазозависимыми, так как направление движения тока в системе розжига котла строго регламентировано. Многие современные котлы отопления имеют защитные электронные системы. Как правило, они используют информацию о наличии электрического потенциала на корпусе изделия или нулевого проводника. В случае отсутствия правильного заземления защитные системы котла дают команду на отключение устройства.

Использование ИБП для решения проблем электропитания отопительного оборудования от электрогенераторов классического типа

Для решения проблем, возникающих при организации электрического питания котлов отопления и циркуляционных насосов с помощью простых генераторов тока, можно использовать специализированные источники бесперебойного питания с двойным преобразованием энергии. В этом случае ИБП устанавливается «между» генератором и отопительным оборудованием. Принцип работы выглядит следующим образом. Переменный электрический ток напряжением 220 Вольт (с отклонениями в параметрах тока) попадает в ИБП, где преобразуется на первом этапе в постоянный ток низкого напряжения, и на втором этапе с помощью встроенного инвертора преобразуется в качественный переменный ток напряжением 220 Вольт и частотой 50 Гц. На выходе источника бесперебойного питания сигнал имеет правильную синусоидальную форму. Такое электропитание обеспечивает правильную, безопасную и эффективную работу отопительного оборудования.

Наша компания рекомендует для решения данной проблемы использовать следующие источники бесперебойного питания для котлов отопления с двойным преобразованием энергии: ИБП TEPLOCOM-1000, ИБП SKAT UPS-1000 D.

Источник

Генератор для насоса отопления

Источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления по своей комплектации почти ничем не отличатся от устройств для других типов оборудования, например настольных компьютеров. В случае с насосами, устройство ИБП состоит из преобразователей напряжения и переключателей с набором аккумуляторов.

Какие типы ИБП подходят для насосов

В зависимости от предназначения, места использования и частоты работы, нынешние модели источников бесперебойного питания подразделяются на следующие группы:

• Резервные (Off-line);
• линейно – интерактивные (Line-interactive);
• ИБП с последовательным двойным преобразованием (On-line).

Каждая из категорий бесперебойников предназначена для подключения при возникновении определенного типа помех или возникновения аварийных ситуаций.

Когда для циркуляционного насоса нужен бесперебойник?

Стоимость даже бюджетных моделей ИБП для стандартного циркуляционного насоса отопления может привести к немалым финансовым затратам. Если в помещении проведена качественная система электроснабжения, а импульсные помехи и частые резкие всплески напряжения – большая редкость, то можно обойтись и без резервного питания. В случаях регулярного отключения света, возобновление работы котлов без предварительно подключенного бесперебойника (с учетом рестарта управляющего контроллера) возможно только в наиболее дорогостоящих аналогах.

Стандартная модель ИБП для насосов отопления предназначена для следующих ситуаций:

• подавление импульсных и высокочастотных помех;
• обеспечение надежной работы котла при всплесках/подсадках напряжения;
• работа при изменениях частоты (справляется с отклонениями в 3 Гц и более);
• продолжение работы при полном исчезновении напряжения – каждая модель имеет свой запас работы при переходе на аккумуляторное питание.

Как итог, наличие ИБП предотвращает остановку работы системы отопления в большинстве аварийных ситуаций.

Модели бесперебойников для циркуляционных насосов отопления Вы сможете найти в ассортименте производителей ИМПУЛЬС и Makelsan

• Серии ИБП производства Makelsan:

• PowerPack SE 1-3 kVA (0.9 – 2.7 кВт) по цене 20 408 руб. – 39 626 руб.
• PowerPack SE RT 1-3 kVA (0.9 – 2.7 кВт) по цене 26 042 руб. – 46 762 руб.
• Powerpack SE 6-10kVA 1/1 (5.4 – 9 кВт) по цене 94 025 руб. – 116 186 руб.
• Powerpack SE RT 6-10kVA (5.4 – 9 кВт) по цене 113 181 руб. – 137 720 руб.
• Powerpack SE 10-20kVA 3/1 (9 – 18 кВт) по цене 155 999 руб. – 212 590 руб.

• Серии ИБП для насосов ИМПУЛЬС:

• ИМПУЛЬС СПРИНТЕР 11 (0.9 – 9 кВт) по цене 23 068 – 125 073 руб.
• ИМПУЛЬС СТАЙЕР 11 (09 – 9 кВт) по цене 18 522 – 86 498 руб.

Как правильно подобрать ИБП для насоса?

Известно, что переменное напряжение имеет типичную синусоидальную форму. Сами преобразователи ИБП не относятся к числу аналоговых генераторов, и не дают на выходе классическую форму сигнала, модифицируя его к измененной форме. Электроника котельной системы продолжает работать при измененном сигнале, но аналоговые обмотки двигателя быстрее вырабатывают свой ресурс, что уменьшает время жизни насоса. В таком случае, подбор ИБП должен проходить с учетом выдачи преобразованной синусоиды, максимально приближенной к аналоговой.

ИБП для насоса должен выдавать заданную паспортную мощность. В реальном времени этот показатель зависит от подаваемых команд контроллера. При задании рабочих параметров, принимается, что величина в два раза превышает дежурное значение, что учитывается при подборе запаса бесперебойника.

В загородных домах и коттеджах, одной из самых важных функций, которую выполняет бытовая техника, является отопление. Если без телевизора и компьютера ещё можно обойтись, то в зимнее время без отопления жить в частном коттедже невозможно.

Поэтому к системе отопления обязательно должен быть подключен источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления, который обеспечивает работу электроники отопительного котла и, самое главное, работу насоса при авариях сетевого напряжения.

ИБП для циркуляционного насоса

В отопительной системе может быть один или несколько циркуляционных насосов. Они обеспечивают движение теплоносителя по трубам и радиаторам. При этом теплоноситель (вода) обеспечивает постоянный перенос тепла от газового котла к радиаторам, и остывшей воды обратно к системе подогрева.

Циркуляционный насос позволяет избежать застаивания воды в системе, что может привести к серьёзной аварии. Поэтому источником аварийного питания должна быть оборудована любая отопительная система.

Виды ИБП и принцип их функционирования

По своей конструкции и принципу работы блоки аварийного питания можно разделить на следующие группы:

• Резервные источники питания;
• Линейно-интерактивные устройства;
• Блоки двойного преобразования.

Резервные ИБП

Блок питания резервного типа относится к наиболее простым устройствам. Он состоит из следующих узлов:

• Пассивный фильтр подавления сетевых помех;
• Аккумуляторная батарея;
• Инвертор-преобразователь;
• Плата контроля и управления.

Если плата контроля определяет, что напряжение сети соответствует норме с учётом допустимых отклонений, то потребитель получает электропитание напрямую от сети. Как только девиация напряжения выйдет за пределы допуска, электроника переключает нагрузку на питание от аккумулятора.

Напряжение, снимаемое с батареи, поступает на простой инвертор, где преобразуется в 220 В. Предварительно напряжение сети проходит через индуктивно-ёмкостный фильтр, который позволяет блокировать большую часть импульсных высокочастотных помех и одиночные короткие выбросы напряжения.

Форма тока на выходе резервного источника отличается от ровной синусоиды и имеет ступенчатую форму. Обычно в системах отопления используются асинхронные электродвигатели, которым для корректной работы требуется гладкая синусоида, поэтому резервные источники питания не рекомендуется применять в системах автономных газовых котлов.

К достоинствам таких устройств можно отнести низкую стоимость и бесшумность в работе.

Недостатки:

• Искажённая синусоида;
• Большое время переключения;
• Узкий диапазон входного напряжения;
• Отсутствие коррекции напряжения и частоты.

Линейно-интерактивный источник питания

Линейно-интерактивный бесперебойник для насоса отопления имеет более сложную конструкцию. Схема такого блока питания выполнена на тех же узлах, которые имеются у резервного источника, кроме того, в линейно-интерактивных устройствах предусмотрен ступенчатый стабилизатор напряжения сети, обычно выполненный на трансформаторе с переключаемыми обмотками. Такая схема позволяет расширить диапазон напряжения на входе устройства. Но основные недостатки резервного блока остаются.

Только в некоторых моделях используются схемные решения, позволяющие получить на выходе не аппроксимированную синусоиду, а нормальный сигнал. Поэтому выбирая линейно-интерактивный блок аварийного питания, следует уточнить можно ли его использовать для подключения насоса. Время переключения на резервный режим у таких блоков значительно меньше, чем у резервных источников, но и КПД значительно ниже.

ИБП двойного преобразования

Верхнюю строчку рейтинга аварийных источников питания для насосов отопительных систем занимают ИБП двойного преобразования. По конструкции они принципиально отличаются от других типов резервных источников.

В таких устройствах осуществляется двойное преобразование тока. Напряжение сети, пройдя через двухступенчатый L/C фильтр, поступает на вход первого преобразователя. Там напряжение выпрямляется, корректируется по мощности и частично поступает на зарядное устройство для аккумуляторов, где накапливается постоянное напряжение.

При отключении сети питание начинает практически мгновенно поступать от аккумуляторной батареи, поскольку она постоянно подключена на вход второго инвертора. В этом инверторе происходит процесс обратного преобразования постоянного напряжения в переменное с величиной соответствующей напряжению сети.

Инверторные преобразователи идеально подходят для питания циркуляционных насосов, а так же любой техники, где используются электродвигатели асинхронного типа.

Они обладают рядом несомненных достоинств:

• Отсутствие времени переключения на батарейное питание;
• Возможность коррекции напряжения и частоты;
• Неискажённая форма напряжения (ровная синусоида);
• Хороший КПД.

Применение ИБП для насоса отопления, выполненного по схеме с двойным преобразованием, можно считать оптимальным вариантом. Самый серьёзный недостаток такого прибора не имеет отношения к электрическим параметрам – это высокая цена. Кроме того элементы схемы, особенно мощные транзисторы инвертора, сильно нагреваются, что требует применения вентилятора. Отсюда небольшой шум при работе.

Критерии выбора ИБП для насоса

При выборе источника аварийного питания следует руководствоваться определёнными техническими характеристиками:

• Мощность блока питания;
• Ёмкость аккумуляторной батареи;
• Время работы в автономном режиме;
• Возможность установки дополнительных аккумуляторов;
• Наличие или отсутствие искажений выходного сигнала;
• Время переключения на резерв.

Мощность ИБП и её подсчёт

Это, по определению, основной параметр, на который следует обратить внимание при выборе блока аварийного питания для циркуляционного насоса. Чтобы правильно выбрать необходимую мощность устройства, необходимо её предварительно подсчитать по несложной формуле. Поскольку электродвигатель циркуляционного насоса является реактивной нагрузкой, то она высчитывается следующим образом.

В паспорте на циркуляционный насос обычно указывается мощность в ваттах. Это, так называемая, тепловая мощность. Там же может быть указан дополнительный коэффициент, который называется Cos ϕ (косинус фи). Для получения полной мощности нужно тепловую мощность разделить на эту величину. Если Cos ϕ не указан, для расчётов берётся величина 0,6.

В момент пуска электродвигателя потребляемый ток резко возрастает примерно в 3 раза и эту величину так же следует учитывать. Поэтому окончательный выбор мощности ИБП будет выглядеть так:

P/Cos ϕ*3

Если мощность насоса по паспорту равна 120 W, то получится:

120/0,6*3=600

Бесперебойник для циркуляционного насоса отопления обычно питает и плату электроники газового котла. Мощность там небольшая, и с учётом небольшого резерва, требуемая мощность источника аварийного питания будет равна 650-700 W.

Ёмкость АКБ

От ёмкости аккумуляторной батареи зависит время, в течение которого система отопления будет работать при отключенной сети. По соотношению цена/ёмкость наиболее оптимальными будут аккумуляторы 12 В на 100 А/ч. Для того чтобы узнать время работы потребителя от аккумулятора необходимо ёмкость батареи умножить на её напряжение и разделить на мощность нагрузки.

Например, насос с полной мощностью 150 ватт будет работать:

100*12/150=8 часов.

Некоторые ИБП для циркуляционного насоса отопления допускают подключение дополнительных внешних батарей, что может в несколько раз увеличить время работы в аварийном режиме. Из всех аварийных источников питания только устройства с двойным преобразованием напряжения могут выдавать на выходе идеальную синусоиду. Среди дорогих линейно-интерактивных блоков так же можно подобрать ИБП со сходными характеристиками, но время переключения на резерв у таких источников намного больше, чем у инверторных устройств.

Установка блока аварийного питания

Чтобы источник резервного питания работал долго и без аварий, следует соблюдать некоторые простые, но достаточно эффективные правила:

• Температура должна находиться в интервале + 18-25 градусов;
• В помещении не должно быть пыли и паров агрессивных жидкостей;
• Корпус блока питания должен быть обязательно заземлён;
• Под напольный блок следует подложить резиновый коврик;
• Нельзя чем-либо накрывать ИБП;
• Не путать полярность аккумулятора.

При более низких температурах ИБП для циркуляционного насоса работать, конечно, будет, но время автономной работы при этом снизится.

Некоторые модели ИБП

Инверторный источник аварийного питания ПН-1000 производства компании «Энергия» представляет собой настенную конструкцию, обеспечивающую высокую точность напряжения на выходе с нагрузкой до 1 кВт.

В качестве предварительного стабилизатора применён автотрансформаторный релейный коммутатор, который обеспечивает нормальную работу инвертора при напряжении на входе устройства от 120 до 270 В.

Управление работой преобразователя осуществляется микропроцессором по принципу широтно-импульсной модуляции. Устройство комплектуется аккумулятором 12 В на 100 А/ч.

Схема прибора обеспечивает максимальный зарядный ток 15 А. Блок имеет защиту от перегрузки и от напряжения, выходящего за указанные пределы. Батарея защищена от критического разряда и неправильной полярности при подключении.

Теплоком STT 222/500 – это компактный стабилизатор специально адаптированный для работы с газовыми котлами. Он обеспечивает номинальную нагрузку 222 ВА и максимально допустимую в течение 3-х минут 500 ВА. Устройство обеспечивает нормальное выходное напряжение при входных уровнях от 170 до 242 вольт.

СКАТ ST 1515 обеспечивает номинальным напряжением бытовые устройства мощностью до 1515 ВА. Устройство работает при напряжениях сети от 140 до 260 В. и имеет автомат защиты и светодиодную индикацию входного напряжения.

После сравнения технических характеристик различных моделей можно сделать вывод, что бесперебойное питание для насоса отопления может обеспечить только аварийный источник двойного преобразования с аккумулятором 12 В на 100 А/ч.

Работа современных систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя напрямую зависит от подачи напряжения в электрическую цепь теплового агрегата.

При аварии в питающей электросети обесточивается насос отопления и котловая автоматика, что приводит к остановке котла ГВС.

Чтобы защитить автономные системы ГВС от внезапных отключений электросети, используются резервные источники питания. Наиболее популярны у владельцев «автономок» источники бесперебойного питания (ИБП).

Преимущества бесперебойников для питания циркуляционных насосов

Нетрудно представить, к каким неприятным последствиям приведет замерзание воды в системе зимой. Одна только замена лопнувших труб и радиаторов обойдется владельцам в «копеечку».

Вывести из строя котельную электронику способны параметрические сбои в электросети. Это падение напряжения до 160–170 В (в однофазных агрегатах) в период пиковых нагрузок энергопотребления, скачки амплитуды и девиации переменного тока частотой 50 Гц.

Конструкция ИБП или UPS (Uninterruptible Power Supply) представляет собой устройство с аккумуляторной батареей и преобразователем типа DC – AC (постоянный ток → переменный ток). Процессом инвертирования бесперебойника управляет микроконтроллер с кварцевым генератором.

От других альтернативных источников ИБП отличает:

• компактность устройств, что позволяет производить изделия в настольном/напольном исполнении;
• простота подключения и эксплуатации, бесшумность работы всей модельной линейки бесперебойников;
• относительная дешевизна большинства товарных позиций;
• базовая защита электродвигателя и электроники автономной системы ГВС;
• отсутствие расходов на техническое обслуживание в процессе использования;
• продолжительный срок эксплуатации (с подзарядкой батарей): от 3–5 лет и более;
• минимальная временная пауза или отсутствие таковой при переключении «резервное питание ↔ сеть»;
• практически синусоидальная форма выходного напряжения с минимальными искажениями;
• возможность изменения частоты и напряжения на подключаемой нагрузке.

Виды ИБП

Источник бесперебойного энергоснабжения, в зависимости от поддерживаемых опций, осуществляет следующие функции:

• автоматическую коммутацию на питание от аккумуляторной батареи (АКБ) в экстренных ситуациях;
• инвертирование постоянного DС напряжения (12 В) в требуемое переменное (220 В) с корректировкой частоты 50Гц;
• сглаживание скачков напряжения и фильтрацию сетевых помех продолжительностью 10–100 мс;
• стабилизацию «транзитного» сетевого напряжения в штатном режиме.

Справка! Переключение питания насоса отопления на аккумулятор, преобразование напряжения и фильтрацию сетевых помех выполняют все ИБП/UPS. Стабилизацию напряжения производят только устройства, оснащенные блоком-стабилизатором.

Существуют три вида источников бесперебойного питания, которые используются и для работы с циркуляционными насосами отопительных систем.

Резервные

Простейшие бюджетные модели обеспечивают только переход на запасное питание. В обычном режиме напряжение сети уходит непосредственно в котел без стабилизации, пройдя один пассивный фильтр защиты от импульсных помех.

Фото 1. Резервный бюджетный бесперебойник может обеспечить только переход на запасное питание.

В случае отключения питания сети, выхода параметров за значения диапазона, коммутатор за 4–12 мс подключает штатную АКБ. Постоянное напряжение батареи сначала поступает на электрический преобразователь, где оно становится переменным, а затем повышается до требуемых 220 В.

Источник