Автор статьи
Торсунов Павел Максимович
АА

Какой выбрать стабилизатор напряжения для газового котла: особенности и рейтинг схем

Автономными отопительными системами, позволяющими поддерживать комфортный температурный режим и не зависеть от систем централизованного теплоснабжения, пользуется все больше потребителей. Для домика на садовом участке или загородного дома, где центральное отопление зачастую недоступно, это позволяет решить вопрос и с проживанием в зимний период.

Однако возникает другая проблема – на таких участках сети электропитания, как правило, не отличаются стабильностью параметров. Значит, владельцу оборудования придется позаботиться о стабилизаторе.

Когда потребуется

У конечных пользователей котлов нет единого мнения о необходимости использования стабилизатора.

В обсуждениях на форумах и социальных сетях высказываются две диаметрально различающиеся точки зрения:

  1. Котел прекрасно функционирует в бытовой электросети без стабилизатора, а покупка последнего – лишние перестраховка и затраты.
  2. Без стабилизатора оборудование подвергается чрезмерному риску выхода из строя, дополнительная защита необходима.

Сторонники первой точки зрения подкрепляют свой подход документацией производителей. Большинство из них не публикует в инструкциях по эксплуатации требований к электропитанию. Максимум что оговаривается – подключение котла к бытовой сети 230 (240) В, 50(60) Гц. О других параметрах, таких как допустимые отклонения действующего значения питающего напряжения и частоты, несинусоидальность (содержание высших гармоник), речь не идет.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович
Фактически, производитель гарантирует, что при стандартном напряжении в сети встроенного источника достаточно, чтобы обеспечить необходимое качество стабилизации питания для надежной и бесперебойной работы блока управления. При этом нет проблем в функционировании и других электрических компонентов – системы поджига, циркуляционного насоса.

Под стандартом здесь понимаются установленные международными документами (работающими в Европе и азиатских странах) параметры электросети:

  • Номинальное действующее значение напряжения – 230В.
  • Допустимое длительное отклонение — +/- 5%.
  • Допустимое краткосрочное отклонение — +/-10%.

Другие требования легко найти в соответствующих стандартах.

Действующий российский стандарт приведен к принятым в европейских странах нормам и устанавливает напряжение в бытовой электросети на уровне 230В +/- 10%.

Это означает, что в диапазоне напряжений 207-253В любая модель бытового котла в дополнительной стабилизации не нуждается.

На ту же документацию и условия гарантии ссылаются и сторонники противоположной точки зрения. Их основным аргументом становится признание производителями и сервисными компаниями выхода из строя котла при отклонениях напряжения сети больше стандартных негарантийным случаем.

Это заставляет признать 2 основных факта:

  • От появления в сети нестандартного напряжения (ниже 207В или выше 253В) никто не застрахован.
  • Электроника котла и электрооборудование с такими отклонениями могут не справиться.

Такой подход полностью обосновывает необходимость включения котла в сеть через стабилизатор.

Какой из вариантов выбрать, пользователь должен решать самостоятельно. Основанием служит стабильность электросети в каждом конкретном случае.

Конечно, пользователь имеет право при выходе котла из строя при отклонениях напряжения сети выставить претензию организации-провайдеру, получить компенсацию в судебном порядке. Однако решения по такому обращению придется ждать достаточно долго, а положительный исход далеко не гарантирован.

В инструкциях по эксплуатации некоторые компании-производители все же оговаривают допустимые отклонения питающего напряжения. Однако делают это, как правило, в случае, когда эти отклонения намного превышают стандартные.

По каким параметрам выбирать

Фактически, какой выбрать стабилизатор напряжения для газового котла, зависит только от двух факторов:

  • Мощности устройства стабилизации.

  • Его схемы.

Чтобы выбрать устройство по мощности, прежде всего, следует определить потребление котла. Этот параметр обязательно указывается в паспорте и инструкции по эксплуатации. В документации интересует именно электрическая мощность оборудования. Не следует путать ее с отдаваемой котлом тепловой.

Выходная мощность стабилизатора должна превосходить указанную в документации на котел величину на 25-30%. Этот запас обусловлен общим питанием электронного блока и другого электрооборудования. При этом пусковой ток насоса может кратковременно превосходить номинальное значение в несколько раз. Запас по мощности позволит стабилизатору оставаться в рабочем режиме в моменты таких токовых перегрузок.

Нередко компании, выпускающие нагревательные устройства, приводят вместо активной мощности полную (первая указывается в Вт, вторая – в ВА). В этом случае, чтобы определить активную мощность нужно умножить приведенную величину на коэффициент 0.7.

Достаточно важным условием выбора является допустимое отклонение напряжения на входе стабилизатора. Оно должно перекрывать нестабильность сети, для которой приобретается устройство. Следует также обратить внимание на систему защиты оборудования, а также форму выходного напряжения. Последнее особенно важно для нормальной работы насоса – несинусоидальное выходное напряжение стабилизатора негативно сказывается на его нагрузочной способности и надежности.

Выбор схемы

Сегодня производители выпускают несколько вариантов схем стабилизаторов напряжения. При подключении газового котла не все они равноценны – некоторые имеют преимущества, а недостатки других не позволяют эксплуатировать нагреватель без дополнительных мер защиты.

Ферро-резонансная

Ферро-резонансная схема стабилизации стала одной из первых, выпуск которых освоили отечественные производители (произошло это еще во времена СССР).

Основу такого устройства составляет моточный узел – сердечник с первичной и вторичной обмотками. При этом:

  • Первичная располагается на участке магнитопровода с большим сечением, из-за чего он оказывается не насыщен.
  • Сечение стержня вторичной обмотки меньше, из-за чего он входит в насыщение.

  • Для замыкания излишка магнитного потока служит магнитный шунт.

В результате изменения напряжения на первичной (подключенной к сети) обмотке определяют изменения магнитного потока только в ненасыщенном участке сердечника. В насыщенном соответствующие изменения невозможны, и, следовательно, напряжение на вторичной обмотке (к которой подключается нагрузка, в рассматриваемом случае – котел) остается стабильным.

Вы уже приобрели стабилизатор напряжения для Вашего котла?
Конечно!Хочу купить

Такая схема имеет несколько существенных достоинств:

  • Простота, практически полное отсутствие электронных компонентов управления, из-за чего она оказывается максимально надежной и долговечной.
  • Точность стабилизации.
  • Малые отклонения формы кривой выходного напряжения (содержание высших гармонических).
  • Устойчивость практически ко всем внешним воздействиям, в том числе высоким влажности и температуре, а также их значительным изменениям.
  • Отличную динамику – регулирование без-задержек.

Есть у таких устройств и недостатки:

  • Масса и габариты моточного узла весьма велики.
  • КПД схемы низок, что приводит к значительному нагреву компонентов.
  • Уровень шума при работе высок (это характерно для всех мощных моточных узлов, работающих при частотах 50 Гц).
  • Проблемы при работе в режимах холостого хода и перегрузки по току.
  • Диапазон отклонений питающего напряжения, в которых схема обладает свойствами стабилизации, недостаточно широк.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович
Наглядным подтверждением служит факт безотказной работы некоторых ферро-резонасных стабилизаторов с момента выпуска в 50-60е годы до настоящего времени.

Электромеханическая

Электромеханические системы стабилизации строят на базе автотрансформатора. Его коэффициент трансформации изменяется пропорционально входному напряжению так, чтобы обеспечить стабильную величину на выходе.

Изменение происходит за счет механического перемещения токосъемника с роликовым, ползунковым или щеточным контактом. За перемещение контакта отвечает сервопривод, управляемый электронной схемой. Сигнал вырабатывается при измерении входного и выходного напряжений, сравнении последнего с уровнем задания.

Плюсами системы являются:

  • Ограниченный только конструкцией автотрансформатора диапазон изменения напряжения сети.
  • Точность стабилизации, которая определяется количеством витков обмотки.
  • Низкая стоимость (устройство обходится дешевле любых аналогов, использующих другие схемы).

У схемы есть и недостатки:

  • Низкая динамика, которую определяет время перемещения контактов сервоприводом.
  • Солидная масса и габариты моточного узла.
  • Снижение надежности, причиной которой является движущийся узел.
  • Обязательное периодическое обслуживание контактной группы.

Применение электромеханических стабилизаторов для газовых котлов ограничено их основным недостатком – наличием дуги при регулировании коэффициента трансформации. Она возникает за счет разрыва тока при перемещении контакта по виткам обмотки. Поскольку последняя обладает значительной индуктивностью, неизбежно появление искры.

По правилам безопасности, эксплуатировать такие устройства в помещениях с газовым оборудованием запрещено.

Запрет можно обойти, разместив стабилизатор в другом помещении и протянув к котлу отдельную линию питания. Однако такие затраты, скорее всего, окажутся неоправданными при всех достоинствах стабилизатора.

Релейная

Принцип работы релейных схем похож на электромеханические. В них также используют автотрансформатор или трансформатор с отводами в независимых обмотках. Однако коэффициент трансформации изменяют не за счет перемещения контактов, а переключением схем обмоток при срабатывании реле.

Применение релейного коммутатора исключило искрение, однако стало причиной ступенчатого регулирования, что снизило точность стабилизации.

К достоинствам схемы следует также отнести:

  • Хорошую динамику при отклонении входного напряжения (скорость отработки на уровне 10-20 мс или 0.5-1 период напряжения сети).
  • Простоту управляющего блока.
  • Высокую надежность.
  • Низкую стоимость ремонта и простоту операций замены основных компонентов.
  • Высокую перегрузочную способность.

  • Отрицательным фактором, кроме уже упомянутого ступенчатого регулирования, является сложность изготовления многообмоточного трансформатора.

Полупроводниковая (тиристорная, симисторная)

Полупроводниковые стабилизаторы (неинверторные) на тиристорах или симисторах строят:

  1. По принципу схемы с реле. В этом случае вместо релейных используют полупроводниковые ключи.
  2. С регулированием напряжения на первичной или вторичной обмотке трансформатора за счет задания угла открывания тиристоров (симисторов).

Первой схеме присущи все достоинства и недостатки релейной, однако ее быстродействие еще выше.

Схема тиристорного стабилизатора напряжения.

При этом она несколько уступает релейным стабилизаторам по:

  • Надежности из-за более сложных цепей управления для полупроводников.
  • Перегрузочной способности – у полупроводниковых ключей есть ограничения по максимальному току.

  • Стоимости, благодаря более высокой цене основных компонентов.

В схеме с регулированием напряжения существенно упрощается моточный узел – он имеет постоянный коэффициент трансформации. Однако форма выходного напряжения такой схемы отличается от синусоидальной, что требует применения дополнительных фильтров. Кроме того, существенно усложняется система управления, а также растет уровень потерь и снижается КПД.

Двухзвенная (инверторная)

Инверторные стабилизаторы используют структуру неуправляемый выпрямитель — фильтр – инвертор. Последний, как правило, выполняется с высокочастотным трансформатором, что позволяет расширить диапазон допустимых отклонений питающего напряжения.

За счет высокого быстродействия ключей и применения современных алгоритмов управления такие системы обладают максимальными:

  • динамикой;
  • точностью стабилизации;
  • функциональностью;
  • набором защит от аварийных режимов.

Системы практически лишены недостатков, за исключением:

  • Сложности электронных управляющих блоков.
  • Высокой стоимости обслуживания и ремонта.

Кроме того, в некоторых устройствах бюджетных категорий не формируется близкая к синусоиде кривая выходного напряжения. Это может негативно сказаться на работе электромагнитных компонентов схемы и электрических машин, в частности, двигателя циркуляционного насоса.

Короткий рейтинг схем

По совокупности показателей, схемы стабилизаторов напряжения для газового котла можно расположить в следующем порядке:

  • 1 место – тиристорные (симисторные). Обладают отличным набором эксплуатационных характеристик при лучшем на рынке отношении качества и функциональности к цене. Особенно заслуживают внимания широко представленные на рынке устройства серии Lider компании Интепс.
  • 2 место – инверторные стабилизаторы. Лидер в технологиях оказался не на первой позиции только из-за уровня цены. Однако, чтобы получить гарантированную точность стабилизации при широком диапазоне отклонений сетевого напряжения и надежную защиту, стоит выбрать именно эту категорию. Тем более, что на рынке сегодня легко найти недорогие и качественные устройства отечественного производителя, например, ГК «Штиль».
  • 3 место — релейные. Максимум простоты и надежности при доступных ценах. Особенно привлекательны изделия производителей с хорошо известными именами, например, серия Line-R от Schneider Electric.

Часто спрашивают

Почему для котлов не используют латерные стабилизаторы?

Латерными называют электромеханические устройства с автотрансформаторами, которые запрещено использовать с газовым оборудованием из-за наличия дуги.

На каком расстоянии от котла нужно размещать стабилизатор?

При мощностях потребления нагревателей (как правило, в пределах 500 Вт) можно пренебречь потерями на токоведущих проводниках. Поэтому установить стабилизатор можно практически в любом месте, соответствующем правилам безопасности при эксплуатации электроустановок и газового оборудования.

Нужна ли для котла и стабилизатора трехпроводная сеть с заземлением?

В инструкциях по эксплуатации многих производителей этот вопрос оговорен специально. В этом случае отсутствие контура заземления может стать причиной отказа при гарантийном ремонте.

Можно ли подключить котел через ИБП вместо стабилизатора?

По точности и динамике стабилизации варианты практически аналогичны. Но наличие в ИБП аккумулятора позволит при пропадании напряжения если не эксплуатировать котел, то точно корректно отключить его. Однако стоит обратить внимание на форму выходного напряжения бесперебойника – у некоторых она прямоугольная, что не очень хорошо для котла (насоса).

Видео-советы

Рейтинг автора
Автор статьи
Торсунов Павел Максимович
Написано статей
121
Понравилась статья?
Лайк автору
1
Лайк автору
Загрузка...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: