Блок питания и управления электрическими нагревателями

Обновлено: 07.07.2024

2021-06-08 Промышленное 2 комментария

В предыдущей статье Автоматизация приточно-вытяжных систем вентиляции уже рассматривались основные моменты, связанные с работой приточно-вытяжной вентиляции. Но в прошлый раз за основу была взята система на базе водяного калорифера и описывался общий алгоритм управления работой именно такой вентустановки.

При этом не упоминались системы с электрическим калорифером, встречающиеся чуть реже, в первую очередь ввиду своей энергозатратности, но тем не менее также довольно часто используемые. Например там, где невозможно получить теплоснабжение от системы центрального отопления.

А ведь сама работа установки с электрокалорифером заметно отличается от работы водяного калорифера — меняется общий алгоритм работы, так же видоизменяется и функциональный состав установки. То есть не получится просто взять готовое решение для одной системы и применить его для другой.

Вот поэтому я предлагаю еще раз вернуться к этой теме и рассмотреть работу приточно-вытяжной вентиляции на основе электрокалориферов.

И для начала, наверное, рассмотрим основные плюсы и минусы данной системы. Про главный минус я уже сказал — это высокие затраты на электроэнергию, особенно при установке в больших помещениях. К преимуществам электрокалориферов можно отнести более простой процесс монтажа вентустановки, не надо устанавливать узел обвязки калорифера (насос, клапан и т.д.), как в случае с водяным, а также более простой процесс регулирования.

Ну а теперь перейдем к самой работе установки.

Функциональная схема приточной вентиляции с электрическим калорифером

И сразу же приведу пример типичной функциональной схемы приточки с электрокалорифером.

TE1 — Датчик температуры наружного воздуха
Y1 — Электропривод воздушной заслонки
PDS1 — Реле перепада давления на фильтре
TS1 — Термостат защиты калорифера от перегрева
HE1 — Электрический калорифер
PDS2 — Реле перепада давления на вентиляторе
UZ — Частотный преобразователь приточного вентилятора
TE2 — Датчик температуры приточного воздуха

Если сравнить данную схему со схемой из предыдущей статьи, то можно заметить много общего между ними, те же заслонка, фильтр, вентилятор, прессостаты. Основное отличие заключается в отсутствии системы циркуляции. Но есть и ряд других нюансов.

В частности, в отличии от установки с водяным калорифером, где датчик температуры наружного воздуха играет важную роль, здесь он даже не всегда применяется. Но все же желательно его использовать, так как благодаря ему производится корректирующее управление уставкой температуры при изменении наружной температуры воздуха, так называемая компенсация уставки. Такое управление позволяет компенсировать потери в воздуховодах, а при регулировании температуры в помещении – повысить уровень комфорта.

Также имеются различия в защите калориферов. В отличии от водяного калорифера, где основные проблемы связаны с опасностью разморозки, в электрических основная угроза выхода из строя заключается в перегреве, вызванного отсутствием потока воздуха.

Во избежании этого, должны устанавливаться датчик потока воздуха и датчик перегрева калорифера, который представляет собой встроенный термоконтакт. Помимо этого, устанавливаются термостаты. Один термостат защиты от перегрева с самовозвратом, другой термостат защиты от возгорания с ручным сбросом. Хотя, как мы видим на схеме, это не всегда так, бывает, что обходятся одним термостатом.

Термостат защиты от перегрева срабатывает, когда температура воздуха за электрокалорифером превышает определенную температуру (60-90°C), после снижения температуры до рабочей, калорифер снова включится. При срабатывании аварийного термостата защиты от возгорания (90-110°C), система отключается и повторно ее включить можно только вручную, после устранения неисправности.

Термостаты могут быть как нормально-замкнутые, так и нормально-разомкнутые, но чаще всего при защите электрокалорифера применяются именно с нормально-замкнутыми контактами.

Управление электрокалорифером

Управление нагревателем обычно осуществляется ступенчато, сначала включается первая ступень нагревателя, затем последовательно включаются/выключаются следующие ступени, так называемые опорные. Соотношение между временем включения и отключения зависит от необходимости в нагреве. Выходная мощность электрического нагревателя вычисляется по ПИ-закону, регулируемая величина — по датчику температуры приточного воздуха.

Сигнал управления устройством, непосредственно регулирующим мощность, в качестве которого могут применяться тиристорные регуляторы, твердотельные реле, обычные контакторы, может быть либо аналоговый с напряжением 0-10V, либо дискретный.

При включении нагрева, сначала включается первая ступень и за счет плавного изменения мощности, которое происходит благодаря управляющему сигналу 0-10V, обеспечивается точное поддержание требуемой температуры. Если мощности первой ступени не хватает, то включается вторая ступень, а производительность первой ступени сбрасывается и начинает регулирование заново. Если не хватает мощности двух ступеней, то включается третья ступень и т.д. При необходимости снижать температуру, основное регулирование осуществляется с помощью первой ступени, остальные ступени выключаются по мере надобности.

Для защиты от частого включения ступеней мощности, используется гистерезис, равный примерно 10 % мощности. То есть вторая ступень включится при значении выходной мощности 105 %, выключится при снижении до 95 % (205 % и 195 % для третьей ступени, соответственно).

Общий алгоритм работы системы

Запуск системы осуществляется следующим образом. В режиме ожидания зимой система выключена и перед запуском никаких предварительных действий не требуется. В этом, кстати, заключается еще одно отличие от систем водяного обогрева, где перед запуском необходимо прогревать калорифер до заданной температуры.

При переходе в режим Работа, включается ТЭН калорифера и начинается плавное увеличение мощности нагрева. Одновременно с включением калорифера, открывается воздушная заслонка. Затем, с некоторой задержкой, запускается вентилятор приточного воздуха. При этом уставка температуры начинает плавно снижаться до номинального значения.

Переход установки в дежурный режим должен сопровождаться продувкой электронагревателя. Во время продувки, питание с электронагревателя снимается, но вентилятор должен продолжать работать в течении некоторого времени, для охлаждения калорифера и только после этого выключаться. Иначе, если не соблюдать это правило, ТЭН нагревателя может просто выйти из строя.

Такой же алгоритм действий и при срабатывании защиты от перегрева — сначала должен выключаться нагрев, затем идет продувка калорифера вентилятором и только после этого отключение вентилятора.

Также должна быть предусмотрена блокировка работы электронагревателя при выключенном приточном вентиляторе. В случае резервирования вентиляторов, которое позволяет продолжать работу вентустановки, используя резервный вентилятор, в случае отказа основного, переключение происходит при поступлении сигнала аварии с работающего вентилятора (термоконтакт, авария ПЧ) либо по сигналу с прессостата. Если же и в случае резервного приходит сигнал об аварии, установка выключается.

Для вентиляторов должны быть предусмотрены следующие виды защит:

Сигнал о перегрузки электродвигателя, по срабатыванию встроенного термоконтакта.
Отказ преобразователя частоты, при этом контроль электрических параметров двигателя осуществляется встроенными функциями самого ПЧ.
Обрыв ремня. Фиксируется по срабатыванию датчика перепада давления на вентиляторе.

При срабатывании защиты электродвигателя вентустановка переходит в дежурный режим и в журнал контроллера записывается событие «Перегрузка».

При поступлении сигнала «Отказ ПЧ» установка также переходит в дежурный режим, снимается сигнал подачи питания на преобразователь частоты, и в журнал записывается событие «Отказ ПЧ». В системах с резервированием вентиляторов вместо перехода в дежурный режим контроллер включает резервный вентилятор.

При поступлении сигнала с пожарного датчика, установка переходит в дежурный режим. При этом останов происходит сразу, без продувки электрокалорифера.

Работа остальных элементов вентустановки, в принципе, ничем не отличается от работы в установках с водяным калорифером, поэтому в данной статье их можно не рассматривать.

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

Если до полного "0" не упадет, то останется мизерный ток утечки от которого элементам ничего плохого не будет. Я тебе уже показывал два года назад свой вариант зарядки литиевых аккумуляторов с помощью китайских модулей, которые исправно работают вот уже 12 лет! Да, это пофиг. Суть в том, что на управляющий электрод шимки подается положительное напряжение, снимаемое с токового резистора, относительно 1 её ноги. Соответственно, если токовый резистор установить в разрыв 1 ноги, то возникнет положительная обратная связь по току. И при увеличении тока нагрузки, напряжение будет увеличиваться. Такая схема используется у меня для стабилизации оборотов моторчика сверлильного станка. При потреблении мотора в 1-3 ампера, резистор стоит на 0,3 ома.

Извините что не совсем в тему, но тут более оживленное посещение и по этому попрошу помочь подобрать аналог в этом посте, а именно ШИМ PN8386

У меня скорее всего "копизм". Вот думаю, нафиг мне нужен ламповый проигрыватель четвертого класса. Не хочется в мусор отнести, и такого барахла навалом.

Не вещает "Радио Рокс" в ЧМ-диапазоне. Набери в ГУГЛ "радио рокс украина" и найдешь в закладке "про радио" все ее частоты и города.

Если СМИ находится на территории РФии, то он по-любому подконтролен кремлю . )) Никто ни с кем не договорился. Часть мигрантов возвращается откуда прибыли, а часть остается на тер. Белоруссии. В ЕС через Польшу никто не попадёт. На путинский шантаж никто не купился.

Что значит "переделан"? Было питание 12 В стало 19? Вероятно это TVS TV30C430J. Но раз лопнул, то всё, что мог, он сделал. Очень вероятно, что придётся искать неисправность дальше по схеме.

Цифровой термометр с выносным датчиком. Питание 5-12В. Три цвета дисплея

1. Устройство ТЭН.

ТЭН представляет собой электрический нагревательный элемент, выполненный из тонкостенной металлической трубки (оболочки), материалом для которой служит медь, латунь, нержавеющая и углеродистая сталь. Внутри трубки расположена спираль из нихромовой проволоки, обладающая большим удельным электрическим сопротивлением. Концы спирали соединены с металлическими выводами, которыми нагреватель подключается к питающему напряжению.

От стенок трубки спираль изолирована спрессованным электроизоляционным наполнителем, который служит для отвода тепловой энергии от спирали и надежно фиксирует ее в центре трубки по всей длине. В качестве наполнителя используется плавленая окись магния, корунд или кварцевый песок. Для защиты наполнителя от проникновения влаги из окружающей среды торцы ТЭНа герметизируют термовлагостойким лаком.

Выводы нагревателя изолированы от стенок трубки и жестко зафиксированы керамическими изоляторами. Питающие провода подключаются к резьбовым концам выводов при помощи гаек и шайб.

Работает ТЭН следующим образом: при прохождении электрического тока по спирали она, нагреваясь, нагревает наполнитель и стенки трубки, через которые тепло излучается в окружающую среду.

При нагреве газообразных сред для увеличения теплоотдачи от ТЭНов применяют их оребрение, выполненное из материала с хорошей теплопроводностью. Как правило, для оребрения используют стальную гофрированную ленту, навитую по спирали на внешнюю оболочку ТЭНа.

Применение такого конструктивного решения способствует уменьшению габаритных размеров и токовой нагрузке нагревателя.

2. Схемы включения ТЭН в однофазную сеть.

Рассмотрим возможные варианты включения ТЭН в однофазную сеть.

2.1. Включение в розетку.

ТЭНы мощностью не более 1кВт (1000 Вт) можно смело включать в розетку через обычную штепсельную вилку, так как такой мощностью обладает основная масса электрических чайников и кипятильников, которыми мы разогреваем воду.

Через обычную вилку можно включить параллельно два ТЭН, но у обоих нагревателей мощность должна быть не более 1 кВт (1000 Вт), так как при параллельном соединении их общая мощность увеличивается до 2 кВт (2000 Вт). Таким образом, можно включить несколько нагревателей, но их общая мощность должна составлять не более 2 кВт, а для включения в розетку необходимо использовать более мощную вилку.

Бывает ситуация, когда дома завалялись несколько нагревателей, рассчитанных на рабочее напряжение 127 В, выкинуть их рука не поднимается, а в домашнюю сеть не включишь. В этом случае нагреватели включаются последовательно, что дает возможность подавать на них повышенное напряжение. При последовательном соединении двух нагревателей с напряжением 127 В их мощность остается прежней, а общее сопротивление увеличивается в два раза. Например, при включении двух нагревателей мощностью по 500 Вт их общая мощность составит 1000 Вт.

Однако в этой схеме есть один недостаток: если выйдет из строя любой из ТЭН, то работать не будут оба, так как разорвется электрическая цепь и прекратится подача питания.

Также надо помнить, что при последовательном соединении двух нагревателей с рабочим напряжением 220 В их общая мощность уменьшается в два раза, так как из-за увеличения общего сопротивления каждый нагреватель будет получать около 110 В вместо положенных 220 В.

2.2. Включение через автоматический выключатель.

Будет на много удобнее, если на ТЭНы подавать напряжение с помощью автоматического выключателя. Для этого необходимо в домовом щитке предусмотреть автомат, или же автомат установить непосредственно рядом с нагревательным устройством. Подача и отключение напряжения будет осуществляться включением/выключением автоматического выключателя.

Следующий вариант включения нагревателей осуществляется двухполюсным выключателем, что является наиболее предпочтительным, так как в этом случае фаза и ноль разрываются одновременно и ТЭН полностью отключается от общей схемы. Напряжение подается на верхние клеммы выключателя, а к нижним подключается нагреватель.

Если электрический нагреватель используется для нагрева воды и в доме проведено заземление, то для защиты от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции нагревателя есть смысл установить УЗО или дифавтомат.

В этом случае заземляющий проводник соединяют с корпусом ТЭНа или подключают на специальный винт, закрепленный на корпусе емкости. Рядом с таким винтом изображают знак заземления. Рассмотрим схему с дифавтоматом:

Защита с дифавтоматом работает следующим образом: при пробое изоляции нагревателя на его корпусе появляется фаза, которая используя наименьшее сопротивление «пойдет» по заземляющему проводнику РЕ и создаст ток утечки. Если этот ток превысит уставку, то дифавтомат сработает и отключит подачу напряжения. Если в цепи произойдет короткое замыкание, то и в этом случае сработает дифавтомат и обесточит ТЭН.

При использовании УЗО между ним и нагревателем необходимо установить дополнительный однополюсный автомат, который в случае короткого замыкания отключит подачу напряжения на нагреватель и защитит УЗО от тока короткого замыкания. В случае пробоя изоляции УЗО отключит подачу напряжения.

2.3. Работа ТЭН в схемах регулирования температуры.

В схемах автоматического регулирования температуры питающее напряжение на электрические нагреватели подается через контакты пускателей, контакторов или термореле. В совокупности связка «нагреватель – термореле» или «нагреватель – термореле – контактор» представляет собой самый простой регулятор температуры, который может использоваться для поддержания температурного режима в помещениях или жидких средах. Контактор применяют в схеме для размножения контактов и для коммутации мощной нагрузки, на которую не рассчитаны контакты термореле.

Термореле может работать в режимах «Нагрев» или «Охлаждение», которые выбираются переключателем, расположенном на лицевой стороне реле. Работу ТЭН рассмотрим в режиме «Нагрев», так как именно этот режим используется наиболее часто.

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2 и левым выводом нагревателя.

Фаза соединяется с клеммой термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1 и постоянно присутствует на нем. Правый вывод контакта К1 соединен с правым выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и напряжение на ТЭН не поступает. Как только температура опустится ниже заданного значения, от датчика придет сигнал и реле даст команду на замыкание контакта К1. В этот момент фаза через замкнутый контакт К1 поступит на правый вывод нагревателя и нагреватель начнет нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал и реле разомкнет контакт К1 и обесточит нагреватель.

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2, выводом А2 катушки контактора и нижним выводом нагревателя.

Фаза подается на клемму термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1, нижний силовой вывод контактора и постоянно присутствует на этих выводах. Правый вывод контакта К1 соединен с выводом А1 катушки контактора. Верхний силовой вывод контактора соединен с верхним выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и на ТЭН напряжение не поступает. При опускании температуры ниже заданного значения от датчика приходит сигнал и реле замыкает контакт К1, по которому фаза поступает на вывод А1 катушки контактора.

При появлении фазы на выводе А1 катушки срабатывает контактор, его силовые контакты замыкаются и фаза попадает на верхний вывод нагревателя и он начинает нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал, реле разомкнет контакт К1 и обесточит контактор, который в свою очередь обесточит нагреватель.

Если возникли вопросы по контакторам, то Вы можете познакомиться с их устройством и работой, а также рассмотреть схемы подключения контакторов.

Вы также можете посмотреть ролик о нагревателях, где рассказывается и показывается работа каждой схемы.

На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим схемы подключения ТЭН к трехфазной сети.
Удачи!

Недавно пришлось мне подключать электрический калорифер ЭКОЦ-25 . Его фото и параметры можно легко найти в интернете, а схема приведена в начале статьи.

Калорифер для воздушного обогрева помещений состоит из корпуса, в котором установлены три ступени электронагревателей и электродвигатель вентилятора. Вентилятор калорифера засасывает уличный воздух, ТЭНы его нагревают, и далее воздух поступает в обогреваемое помещение.

Как следует из названия, главный параметр – мощность калорифера – имеет значение 25 кВт. Кроме того, калорифер – источник повышенной пожароопасности, поэтому к его установке и подключению надо подходить ответственно.

ТЭНы в таких схемах, как правило, включены в систему “Звезда”, напряжение каждого ТЭНа – 220В. Подробнее рассказано в статье про системы Звезда и Треугольник , которые используются в однофазной и трехфазной сетях 220 В и 380 В.

Предыдущий калорифер имел примерно такую же мощность, и был подключен по такой схеме:

Как нельзя подключать калорифер. Неправильная схема промышленного калорифера на 380 В. Как нельзя подключать калорифер. Неправильная схема промышленного калорифера на 380 В.

Как видно из схемы, двигатель вентилятора (воздуходува) мощностью менее 1 кВт подключен параллельно с тенами мощностью почти 25 кВт.

Будет ли работать такая схема? Конечно, будет. Вот только около такого калорифера надо постоянно дежурить с огнетушителем и быть готовым отключить в случае чего рубильник.

У этой схемы есть только одна защита – термореле, которое должно в ответственный момент отключить пускатель и не допустить перегрев и возникновение пожара. Есть и преимущество – от шкафа управления к калориферу идет только один трехфазный провод (плюс земля и два проводка на термо реле). Это тот случай, когда экономятся деньги в ущерб безопасности.

В данном случае оказалось, что двигатель крутиться перестал (пропала фаза или что было – уже не известно), термореле сработать не успело или совсем не сработало, в результате чудом удалось избежать пожара.

Нормальная схема калорифера

Я принялся искать более толковую схему подключения калорифера. Оказалось, что есть специальный Блок Управления калорифером БУ-3-25. Из названия следует, что он имеет 3 степени регулирования и мощность нагрузки 25 кВт. Схемы его не оказалось, имеется только схема подключения:

Из этой схемы видно, что блок управления переключает секции ТЭНов в соответствии с заданной температурой. Из описания следует, что блок контролирует температуру в обогреваемом помещении и в случае, если она ниже, чем заданная, включает калорифер.

Также в моделях калориферов ЭКОЦ с мощностью 40 и более кВт обеспечивается задержка выключения вентилятора при выключении ТЭНов. Температура задается плавно потенциометром, а включением количества секций нагрева изменяется мощность (скорость) нагрева (достижения заданной температуры).

Термореле ТК-20 обеспечивает аварийную защиту от перегрева в случае нагрева корпуса калорифера выше 140 0С.

Мне требовалось создать шкаф управления без особых изысков, ступенчатого и тем более плавного изменения мощности и температуры не требовалось. Обогревать необходимо производственное помещение площадью около 120 кв.м в зимнее время.

За основу решено было взять такую схему:

Схема пульта управления калорифером (исходный вариант) Схема пульта управления калорифером (исходный вариант)

Эта схема имеет температурную защиту, защиту двигателя вентилятора, блокировку включения ТЭНов без вентилятора (на схеме показана как-то не явно), индикацию включения. В результате блок управления калорифером собран по нижеприведенной схеме:

Калорифер для приточной вентиляции – электрическая схема подключения Калорифер для приточной вентиляции – электрическая схема подключения

Работает схема следующим образом. Сначала первой кнопкой ПУСК включается пускатель КМ1 и запускается вентилятор калорифера. Двигатель вентилятора защищен тепловым реле РТЛ на соответствующий ток. При срабатывании теплового реле (проблема с вентилятором) цепь питания пускателя КМ1 размыкается, и питание двигателя отключается.

Когда включен вентилятор калорифера, возможно включение ТЭНов, благодаря замыканию блокировочных контактов КМ1.5. ТЭНы включаются нажатием второй кнопки ПУСК. При этом включается промежуточный пускатель КМ2, который включает мощный пускатель 4-й величины, включающий через свои контакты собственно ТЭНы. Нагреватели подключены все сразу для максимальной мощности нагрева помещения.

В этой схеме для обеспечения пожарной безопасности предусмотрены такие способы защиты:

защита от остановки двигателя (тепловое реле RT1)
защита от включения нагрева без включения вентилятора (КМ1.5)
защита от проблем (перегрева) мощного пускателя (контакты RT2) – это ставить не обязательно
защита от перегрева корпуса калорифера выше 140 0С (тепловое реле RT3). При этом вентилятор продолжит вращаться в обычном режиме, что легко устранит перегрев.

Схему можно дополнить индикацией включения пускателей и индикацией аварий (замыкающие контакты тепловых реле). Также можно ввести трехполюсный автоматический выключатель на цепь питания ТЭНов. Ток – 40 или 50 Ампер. И автомат на 63 Ампера на вход устройства, так как пусковой ток небольшой.

Но ставить автомат на цепь питания вентилятора категорически не рекомендую (разве что с доп.контактами). Ведь если он отключится, защиту обеспечит только термореле RT3, а после его срабатывания температура корпуса калорифера может достигнуть 200 0С из-за тепловой инерции. Кроме того, надежность срабатывания термореле у меня лично вызывает сомнение.

Схема управления

И в заключение о реализации блока управления. Схема собрана на пускателях, параметры которых приведены на схеме. Шкаф управления калорифером необходимо установить по возможности ближе к калориферу. Это позволит избежать большой длины трассы, а главное – проводов большого сечения. Однако, на шкаф не должен воздействовать горячий воздух.

Трасса состоит из таких кабелей:

кабель 4х6 – питание ТЭНов, заземление. Провод заземления рекомендуется прокладывать отдельно.
кабель 4х1,5 – питание электродвигателя вентилятора калорифера, заземление двигателя.
кабель 2х1,0 (2х0,75) – провода к термореле.

Электрический промышленный калорифер является очень энергоемким устройством, потребляющим в данном случае 25 кВт в час. Так как стоимость обогрева электрическим способом высока, гораздо выгоднее применять водяные калориферы, а электрические устанавливать на крупных предприятиях. Например, в моём случае мощность промышленного оборудования в обогреваемом цеху составляет более 100 кВт.

На настоящий момент калорифер работает более года (прошло 2 зимних периода) без нареканий.

Будете переодеваться зимой в раздевалке цеха "Котельный-2" завода "Красный котельщик" Таганрога - вспомните меня добрым словом!

Не забываем подписываться и ставить лайки, впереди много интересного!

Обращение к хейтерам: за оскорбление Автора и Читателей канала - отправляю в баню.

Читайте также: