Источник бесперебойного питания (ИБП) для газового котла: характеристики (online/ofline, синусоида, мощность), инструкция по выбору и подключению


На первый взгляд все просто: при отключении света автоматически или вручную запускается какой-то дизельный или другой генератор и подача электроэнергии возобновляется, но это не совсем так. Загвоздка в том, что не все инверторы способны выдавать синусоидальное переменное напряжение, необходимое для бытового и промышленного оборудования.

Выходной сигнал

Одной из важных характеристик источников бесперебойного питания является тип сигнала, который выдается при работе от батарей. Грубо говоря, он может иметь прямоугольную форму (меандр) и форму синусоиды (ее также называют чистой или правильной синусоидой).

Меандр и синусоида

На практике форма выходного сигнала в виде “чистого” меандра не встречается из-за очень негативного влияния на работу электрооборудования. Чаще всего вместо него – меандр с паузой (небольшие “ступеньки” при смене полярности сигнала):

Меандр с паузой в сравнении с синсусоидой

Или вот еще более приближенный к синусоиде вариант:

Модифицированная синусоида

Важен этот параметр потому, что для многих видов электрооборудования, в частности: с трансформаторными блоками питания или объемными индукционными катушками, с электродвигателями, с дросселями, с блоками питания APFC – любая форма выходного напряжения/ сигнала КРОМЕ ПРАВИЛЬНОЙ (ЧИСТОЙ) СИНУСОИДЫ – может оказаться губительной. Какая-то техника сгорит через несколько часов работы на таком электропитании, какая-то – вообще не будет работать, у другой срок службы существенно сократится.

Именно в этом причина сегодняшней популярности ИБП с правильной синусоидой. В основном они приобретаются для котлов отопления, но не стоит также забывать, что для работы дорогого серверного и телекоммуникационного оборудования также требуется синусоидальная форма сигнала.

Для электрооборудования с импульсными блоками питания (как в большинстве компьютеров) форма сигнала не имеет большого значения, поэтому для них подойдут и бесперебойники со ступенчатым сигналом.

Устройства, имеющие электродвигатели

Какие устройства с двигателями потенциально могут подключаться к системам питания с квазисинусом? В первую очередь электроинструменти вспомогательное электрооборудование — дрели, перфораторы, бетоносмесители, болгарки, шлифмашинки, погружные насосы и прочее подобное. В таких устройствах применяются коллекторные или асинхронные двигатели. В некоторых электроинструментах имеется встроенный регулятор мощности. Вряд ли данное оборудование будет запитываться от источника бесперебойного питания. В большинстве случаев для его автономного питания будет использован бензогенератор или мощный инвертор 12/220 В, например, в гараже, в котором нет электросети.

Сравним работу электроинструмента от розетки и от инверторного бензогенератора с квазисинусом. Параметры снимались при работе оборудования на холостом ходу, кроме насоса. Дополнительно проверялась работа под нагрузкой с целью оценить изменение мощности на валу.

По результатам данных тестов можно отметить неудовлетворительную работу электроинструмента и оборудования, имеющего в составе регулятор мощности. Это связано с тем, что большинство регуляторов мощности для переменного напряжения построены на симисторах или тиристорах, такие регуляторы часто называют диммерами. Так вот, диммеры могут правильно работать исключительно с синусоидальным напряжением. Так получилось не специально, просто, когда их придумывали, в исходных данных технического задания было написано, что напряжение будет синусоидальным.

В работе оборудования, не имеющего регулятора мощности, каких-либо значимых отрицательных изменений не отмечалось. При работе асинхронных двигателей от квазисинуса прослушивался характерный «звонкий» шум сердечника и обмоток частотой выше 50 Гц. Перегрева также не наблюдалось. При работе коллекторных двигателей из-за их шума оценить изменение звука не представлялось возможным.

Немного предыстории

Год назад, когда был установлен ИБП, газовый котёл был максимально простым, минимум электроники, ручной поджиг. Собственно, ручной поджиг был единственный минусом котла, ведь при отключении электричества котёл тушил факел в целях безопасности, а обратно его зажечь был не в состоянии. Эту проблему решил ИБП, но была ещё проблема: при сильном порыве ветра факел могло просто задуть. Это случалось не часто, но доставляло некоторые неудобства. И примерно полгода назад решено было заменить котёл на чуть более «умный», с возможностью автоматического поджига горелки, а также с турбиной, которая создаёт необходимую для работы котла тягу, в результате чего отпала необходимость в использовании длинной вытяжной трубы.

Между старым и новым котлом была одна принципиальная разница — фазозависимость. У нового котла обязательно нужно было подключать фазу на L, ноль на N, в противном случае котёл будет разжигать горелку и практически сразу же её тушить, выдавая ошибку «Невозможно зажечь горелку». Появилось предположение о том, что во время перехода на АКБ, ИБП меняет местами фазу и ноль, поэтому котёл перестаёт работать. Индикаторная отвёртка с неонкой показала, что на обоих проводах, выходящих с ИБП присутствует фаза. Вольтметр показал, что между фазой и землёй напряжение 150В, а между нулём и землёй 90В, ну и между фазой и нулём соответственно их сумма. Такой расклад явно не устраивал котёл.

ИБП от компьютера для газового котла

почему нельзя использовать ИБП от компьютера для питания газового котлаТолько не путайте данный бесперебойник с ИБП для компьютера. В компьютерном варианте используются встроенные аккумуляторы.

Они не дают той полной автономной работы, которая требуется. Поэтому, если вы думаете ”куплю летом помощнее UPS для компа, а зимой через него буду подключать котел”, это заблуждение и ошибка.чем плох ИБП от компьютера для газового котла

Даже если кто-то вам посоветует собрать схему компьютерного УПС с подключением от внешних аккумуляторов, не делайте этого. У компьютерных моделей аппроксимированная синусоида, что плохо скажется на работе оборудования. Но об этом подробнее чуть позже.апроксимированная синусоида

Для котельного оборудования требуется источник питания именно с внешними аккумуляторами. При этом, с возможностью увеличения мощности.насколько можно добавлять аккумуляторов для ИБП котла

Они будут давать достаточное время автономной работы.

В чем заключается принцип работы ИБП? Он преобразует постоянное напряжения от аккумуляторов в переменное. В случае отключения эл.энергии, все потребители, без задержек времени, мгновенно переходят на работу от АКБ.принцип работы ИБП для газового кола

А при подаче напряжения от сети обратно, инвертор самостоятельно возвращается на нормальный режим питания. При этом происходит заряд разряженных батарей.

Что такое ИБП (UPS) для газового котла

В этой ситуации на помощь приходит специальное оборудование – источник бесперебойного питания. Он предназначен для электроснабжения котлов в случае скачка энергии или кратковременного отключения электричества.

Именно поэтому перед началом отопительного сезона многие владельцы частных домов все чаще задумываются над тем, где купить ИБП для котлов, и на какие нюансы обратить внимание при его выборе. Сегодня мы разберемся в данном вопросе.

Графики чистого синуса и меандра на экране осциллографа

Что такое «чистый синус» электропитания, и зачем он нужен? Давайте разбираться.

Качество электроэнергии, поставляемой в наши дома, отвечает определенным требованиям. Один из важных показателей качества — вид графика напряжения. График напряжения электрического сигнала в сети должен иметь правильную синусоидальную форму. Для такого графика часто используют определение «чистый синус».

В случае отключения сетевого электропитания используются источники бесперебойного питания. Однако далеко не все ИБП обеспечивают электропитание правильной синусоидальной формы.

Вид графика напряжения выходного сигнала источника бесперебойного питания зависит от типа и конструкции данного устройства.

Большинство обычных компьютерных ИБП генерируют на выход сигнал, называемый «модифицированный синус» или «меандр».

Различные типы графиков выходного сигнала, полученные с помощью осциллографа, представлены на следующем рисунке.

Фото графиков напряжения на осциллографе в форме чистого синуса, меандра

Пусть говорят

Стало интересно, что же об этом пишут продавцы специализированных ИБП для котлов. Ведь со стороны разница между ИБП для котла и для компьютера выглядят примерно так же, как аккумулятор для автомобиля и для ИБП. Основное их отличие, наверное, в том, что у одних провода для подключения АКБ длинные, рассчитанные на внешние батареи, а у других короткие. Но разве это повод поднимать цену в 2-3 раза за ту же мощность? Не говоря уже о том, что для целей DIY можно приобрести бу ИБП, списанный по причине окончания гарантийного срока, по цене раз в 10 дешевле, чем аналогичный по мощности специализированный ИБП для котла.

Особенности котельной с газовым котлом

Любая котельная – это сложная инженерная система, которая подключена к электросети. Именно поэтому для её работы требуется постоянная подача электроэнергии. В случае ее отключения вся система прекращает свою работу.

В таком случае снижается уровень комфорта в доме и существует риск, что оборудование может замерзнуть и выйти из строя. Избежать подобной ситуации достаточно просто – для этого установить ИБП для котла отопления. Это специальное электрическое устройство, которое выступает в качестве аварийного питания. Оно необходимо в том случае, если электросеть вышла из строя или в ней наблюдаются серьезные скачки напряжения.

ИБП мгновенно переключается на работу от батареи, что позволяет защитить оборудование от каких-либо сбоев. Время работы может составлять от 5 минут, до нескольких часов.

Однако, выбирая ИБП с внешним аккумулятором для котла, необходимо учитывать ряд нюансов. Только тогда ваша система будет работать без сбоев, даже если произошли серьезные проблемы с электричеством.

Для питания котла можно использовать только On-line бесперебойник

4b8e1c6f91a629d4ed29c3ec81608fb2.jpg

Довольно часто можно прочитать о том, что off-line (line-interactive) ИБП не подходят для питания котлов из-за того, что у них слишком большое время переключения с внешнего питания на АКБ. Но в действительности это легко проверить. Достаточно вытащить вилку питания котла из розетки и вставить обратно. Время переключения заняло пол секунды, но котёл не только не сообщил об ошибке, но даже и не заметил, что отключение вообще было. А за какое время line-interactive ИБП выполнил переключение? 5-10, может даже 50мс, но в любом случае это будет меньше, чем сделанное вручную отключение.

Но off-line ИБП не имеют функции стабилизации напряжения. Не смотря на то, что некоторые модели имеют 1-2 ступени для коррекции выходного напряжения, но переключение обычно выполняется с использованием реле и хорошо подходит для ситуаций, когда напряжение стабильно повышенное или пониженное. Но если напряжение постоянно гуляет, то ИБП довольно быстро израсходует ресурс реле, особенно если они работают на пределе мощности. В этом случае необходимо установить стабилизатор напряжения до ИБП, либо поставить сразу on-line ИБП, который вне зависимости от входного напряжения всегда будет стараться держать на выходе стабильное напряжение.

Для питания котла отопления необходим «чистый синус»

9694ca00c3990860c7447f1644a15fd4.jpg

Самые дешёвые и простые компьютерные ИБП, при работе от батарей генерируют на выходе не синусоидальную форму сигнала, потому что импульсным блокам питания не сильно важна форма и частота входного напряжения. Но газовый котёл содержит в своей конструкции как минимум циркуляционный насос, которому почти наверняка не понравится «модифицированная синусоида», и он хоть и будет работать, но со страшным гулом. Мне не известно, насколько такой режим работы сказывается на сроке его службы, но звучит устрашающе, и появляется сильное желание его выключить.

Но тем ни менее, в продаже имеются не мало ИБП для ПК, которые генерируют на выходе «правильный синус». Некоторые производители добавляют в название «Smart» таким моделям, но в любом случае стоит обратить внимание на характеристики устройства, а именно на графу «Форма выходного сигнала». Но даже если ИБП типа off-line и на выходе у него «аппроксимация синусоиды», то можно приобрести инвертор достаточной для работы котла мощности, и подключить его к аккумулятору ИБП, в результате получится дешёвый on-line ИБП с подходящей формой сигнала. При этом вместо ИБП можно взять зарядное устройство для аккумуляторов подходящего типа.

Расчет мощности и времени автономной работы

Какой мощности следует выбрать ИБП для котельной? Расчет здесь не замысловатый.расчет мощности ИБП и аккумуляторов для него

Просто сложите мощности всех электроприборов, которые будут подключаться через него, и умножьте на два. Если есть глубинный насос, то на три – с учетом его пусковых токов.

Данные можно взять из паспорта или инструкции по эксплуатации, либо посмотреть непосредственно на корпусах изделий.данные мощности на корпусе циркуляционного насоса

Например, для котельной где установлено 3 насоса по 90Вт и сам котел в 135Вт подойдет инвертор от 0,8 до 1,0кВт. При меньшей мощности будут перегреваться полевые ключи (транзисторы).расчет мощности ИБП для котельного оборудования

Если сумма всех электроприборов превышает мощность выбранной вами модели, вдруг вы захотите запитать какие либо бытовые приборы, лампочки, то изначально учитывайте и их, а не только котельное оборудование.

Здесь уже мощность может варьироваться от 1 до 5кВт.сборка схемы подключения ИБП и газового котла

А как долго будет работать выбранный ИБП в автономном режиме? Здесь все зависит от аккумуляторов. Вот таблица с характеристиками емкости батарей и подключаемой нагрузки:таблица времени автономной работы ИБП и котла от аккумуляторов

Из нее наглядно видно в часах и минутах, насколько времени хватит вашего бесперебойника, для независимой работы от сети.

лучшее место установки ИБП для котлаРазмещать ИБП лучше возле существующих розеток. Если он не габаритный, то вовсе не обязательно его вешать на стену, достаточно размесить на ближайшей полке. Главное не закрывать вентиляционные отверстия.

При этом не забывайте о соблюдении правил ПУЭ. Минимальные расстояния от газовых труб до розеток, в том числе и до ИБП, должно быть не менее 0,5м.минимальное расстояние ИБП от газовых труб 0,5м

По поводу размещения аккумуляторов. Модные AGM модели боятся повышенных температур более 30 градусов. А возле котла температура явно не будет комнатной.

Поэтому размещайте АКБ как можно дальше от труб отопления и горячего котельного оборудования.

UPS для питания котла отопления должен иметь длительный резерв

1c8244212ffb6b95ce66f0c18d4572b6.jpg

Почему-то вместе с этим пунктом постоянно приводится в пример компьютерный ИБП типа %Company% Back Power 500, у которого АКБ имеет ёмкость 7Ач, а время работы от батарей специально ограничено перемычкой до 5 минут, из-за того, что используемый трансформатор при работе от батарей раскаляется настолько, что пластиковый корпус деформируется. Не смотря на это, даже такой слабый ИБП может работать длительное время от батарей, всего лишь нужно заменить батарею на более ёмкую и добавить активное охлаждение. В моём случае подобный ИБП проработал от автомобильного аккумулятора 20 часов поддерживая работу ПК с потреблением в районе 150Вт. Проще говоря, время резерва зависит не от ИБП, а от ёмкости батарей.

Зарядное устройство ИБП не рассчитано на такую большую ёмкость АКБ

Из предыдущего пункта часто выплывает следующий: раз в ИБП из коробки стоял АКБ на 7Ач, а теперь поставили на 70Ач, то зарядное устройство не в состоянии будет дать большим ток и полностью зарядить аккумулятор. Отчасти утверждение верно, зарядное устройство в ИБП действительно имеет ограничение по максимальному току, которым оно может заряжать аккумулятор, но это вовсе не означает то, что оно не сможет зарядить аккумулятор. Просто время зарядки увеличится. Конечно же это может стать проблемой в случае, если электричество дают по расписанию, несколько часов в день, и аккумуляторы просто не будут успевать заряжаться. Но в таком случае ничего не мешает параллельно с ИБП подключить к тому же аккумулятору более мощное зарядное устройство (или контроллер солнечных батарей, например). Главное помнить, что в инструкции к зарядному устройству, инвертору и ИБП наверняка написано, что так делать нельзя.

Пусковые токи

Третий важный момент – это пусковые токи или мощность, которая требуется для запуска оборудования. Для этого необходимо, чтобы соблюдалось одно важное правило: пусковая мощность должна в несколько раз превышать номинальную.

Но и здесь очень важно, чтобы его значение не превышало максимально допустимое. В противном случае все детали будут изнашиваться намного быстрее, из-за чего ИБП выйдет из строя раньше срока.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.