Jak podłączyć kocioł do sieci elektrycznej, schematy połączeń kotła

Wygodne warunki życia dla nowoczesnego człowieka zapewniają ciepłą wodę. W warunkach miejskich jest centralnie zasilany przez media. Mieszkańcy wsi, mieszkańcy lata, właściciele domów prywatnych dość często muszą samodzielnie poradzić sobie z tym problemem.

Dla nich przemysł produkuje liczne konstrukcje podgrzewaczy wody, które różnią się konstrukcją, wydajnością i warunkami pracy. Większość z nich ma nazwę „kocioł”.

Pod tym pojęciem zwykle rozumie się kocioł z chłodziwem, który jest ogrzewany wewnątrz konstrukcji lub od strony zewnętrznej.

Kocioł typu pośredniego działa z powodu źródła ciepła umieszczonego na zewnątrz jego korpusu, gdy temperatura jest przenoszona na nośnik ciepła krążący przez cewkę wbudowaną w jego wnętrze. Takie modele wymagają ciągłego spalania paliwa.

Kocioł działający bezpośrednio wykorzystuje wewnętrzne źródło ciepła. Do celów domowych powszechnie stosuje się konstrukcje elektryczne, działające zgodnie z jedną z zasad:

• ogrzewanie rezystancyjne przez elementy grzejne;

• ogrzewanie prądami indukcyjnymi.

W obu przypadkach działanie jest kontrolowane, a kocioł jest podłączony do energii elektrycznej zgodnie z tymi samymi schematami opartymi na przepływie prądu przez element grzejny w celu jego podgrzania lub wyłączenia w celu chłodzenia.

Cechy konstrukcji kotła elektrycznego

Wewnątrz hermetycznie zamkniętego kotła z czynnikiem chłodzącym - wodą krążącą wzdłuż przewodów hydraulicznych z rurociągów i grzejników znajdujących się w pomieszczeniu, zamontowany jest obwód elektryczny, w tym:

• podgrzewacz wody, który najczęściej służy jako zwykły grzejnik rezystancyjny;

• miernik temperatury płynu chłodzącego - czujnik o specjalnej konstrukcji, którego odczyty są przetwarzane przez obwód logiczny w celu dostarczenia napięcia do grzejnika lub wyłączenia jego zasilania;

• urządzenie przełączające w konstrukcji bipolarnej lub unipolarnej - wyłącznik termiczny;

• ochronny bezpiecznik termiczny;

• obwód wskazujący ogrzewanie, którym może być zwykła żarówka lub dioda LED z rezystorem ograniczającym prąd, połączonymi równolegle ze stykami grzejnika.

Producenci elektrycznych urządzeń pomiarowych i przełączających produkują gotowe zestawy, które zawierają czujniki temperatury, urządzenia przełączające i jednostkę logiczną, która zapewnia ich wzajemne połączenie w celu regulacji temperatury chłodziwa.

Nazywają się termostaty lub termostaty. Czujnik temperatury jest zamontowany wewnątrz korpusu kotła, a jednostka sterująca i styki prądu przełączania znajdują się na zewnątrz.

Termostaty można wykonywać na bazie analogowej lub w technologii mikroprocesorowej. Konstrukcje tego ostatniego posiadają:

• więcej opcji regulacji;

• łatwe w użyciu ustawienia ustawień;

• wygodny interfejs;

• tablica informacyjna;

• dodatkowe funkcje operacyjne.

Przykładem jest elektroniczny regulator temperatury TK-5 z mikrokontrolerem, wyświetlaczem, dwoma czujnikami temperatury zamontowanymi na wlocie i wylocie chłodziwa w kotle. Pozwala uwzględnić zmiany temperatury w zakresie 0 ÷ 120 stopni z błędem 0,5 ° C, co jest więcej niż wystarczające do celów domowych.

Styki mocy termostatu TK-5 mogą przełączać prądy znamionowe o wartości 6 amperów.Kiedy grzejnik wytwarza większe obciążenie, podłączenie kotła do sieci elektrycznej wymaga modernizacji - włączenie dodatkowego magnetycznego rozrusznika, powtarzającego działanie obwodów wyjściowych termostatu ze stykami dużej mocy.

W niektórych starszych modelach kotłów przełączanie napięcia na element grzejny może być realizowane przez bimetaliczne regulatory o konstrukcji mechanicznej.

Schemat podłączenia kotła przez gniazdo elektryczne

Do takiego połączenia z reguły tworzone są modele przemysłowe o małej mocy do 1,5 ÷ 2 kilowatów.

Dzięki tej metodzie długoterminową bezpieczną eksploatację zapewniają:

• stan techniczny kotła, który zmienia się podczas długotrwałej pracy;

• prawidłowy wybór konstrukcji gniazda zgodnie z mocą obciążenia;

• biorąc pod uwagę stan obwodów elektrycznych, przez które napięcie jest dostarczane z panelu mieszkania;

• stosowanie urządzeń ochronnych w celu zapobiegania skutkom przypadkowych wypadków w obwodzie.

Funkcje podłączenia kotła do sieci elektrycznej za pośrednictwem gniazdka

Styki mocy wtykowego urządzenia przełączającego są zaprojektowane dla określonego rodzaju obciążenia, na przykład 6, 10 lub 16 amperów. Jego wartość jest wskazana na ciele. Jeśli gniazdo ma mniejszą moc, następuje przegrzanie i zniszczenie styków.

Z tego powodu kocioł nie może być podłączony do losowego gniazdka, które nie odpowiada jego obciążeniu.

Kolejnym wymogiem bezpiecznej pracy takiego obwodu jest potrzeba w nim wyłącznika, dzięki któremu możliwe jest przerwanie obwodu zasilania nagrzewnicy pod obciążeniem. Styki gniazda i wtyczki nie są przeznaczone do gaszenia łuku elektrycznego powstającego w tym przypadku.

Status okablowania

Przewody sieci domowej łączące wylot kotła z osłoną mieszkania całkowicie przejmą obciążenie grzejnika. Nie powinny się przegrzewać. Ich materiał i grubość należy odpowiednio uwzględnić, w przeciwnym razie może dojść do pożaru.

Do gniazda z okablowaniem aluminiowym nie wolno podłączać grzejnika, podobnie jak miedziany, o przekroju kwadratowym cieńszym niż 2,5 mm. Lepiej jest użyć przekroju 4 lub 6 kwadratowych. Najpierw należy go obliczyć metodą rozpraszania ciepła i przeanalizować metodami instalacji.

Urządzenia ochronne

Kocioł jest zaprojektowany do pracy przy znamionowych charakterystykach sieci elektrycznej, biorąc pod uwagę występowanie w niej przypadkowych awarii. Aby zapobiec wypadkom, ochrona przed:

• wzrost ciśnienia w zbiorniku;

• przebicie izolacji elektrycznej.

Jeśli producent sprzętu nie zapewnił takich zabezpieczeń w strukturze wewnętrznej, należy je zamontować w panelu mieszkania.

Tryb awaryjny z nadciśnieniem wewnątrz kotła

Warunkiem bezpieczeństwa jest obecność urządzenia, które zapobiega gotowaniu wody i uwalnianiu z niej rozpuszczonych gazów, ponieważ proces ten wytwarza podwyższone ciśnienie, które może uszkodzić obudowę.

Podobna sytuacja może wystąpić:

• kiedy styki mocy się trzymają, kiedy otrzymały polecenie z czujnika temperatury przez jednostkę sterującą i nie są w stanie przerwać prądu elektrycznego przez grzejnik;

• nieprawidłowe działanie czujnika temperatury, jednostki logicznej lub obwodów sterowania.

Aby zapobiec takiemu wypadkowi, stosuje się drugi stopień ochrony, skonfigurowany dla ustawienia wyższej temperatury niż dla trybu pracy. Jego wartość jest wybierana w pobliżu punktu wrzenia, a rozłączanie odbywa się przez inny, zapasowy kontakt.

Taki otwarty obwód nazywany jest bezpiecznikiem termicznym. Zastosowanie do niego osobnego czujnika temperatury lub zastosowanie autonomicznej konstrukcji mechanicznej działającej na zasadzie bimetalicznego uwalniania zwiększa ogólną niezawodność systemu.

Tryb awaryjny z prądami upływowymi

Metalowa obudowa kotła może być pod napięciem fazowym podczas uszkodzenia izolacji grzejnika lub przewodów łączących z obudową.Taka sytuacja jest bezpośrednim warunkiem urazu elektrycznego. Można to naprawić za pomocą wyłącznika różnicowoprądowego wbudowanego w obwód elektryczny.

Wzory przemysłowe kotłów mogą być produkowane z wbudowanym wyłącznikiem różnicowoprądowym lub bez niego.

Dla poprawne działanie RCD konieczne jest zapewnienie niezawodnego połączenia korpusu kotła z główną szyną uziemiającą za pośrednictwem ochronnego przewodu PE.

Zwarcie obwodów wewnętrznych

Wyłącznik automatyczny służy do odłączania obwodu elektrycznego od zwarcia.

Schemat podłączenia kotła za pomocą kabla do panelu mieszkania

Jest to najczęstsza opcja, ponieważ zwykle wybierane jest więcej niż dwa kilowaty mocy kotła.

W tym przypadku należy również przestrzegać wszystkich zaleceń dotyczących bezpiecznego połączenia, jak w poprzednim przypadku. Do osłony kotła wymagany będzie oddzielny kabel od ekranu mieszkania. Musi niezawodnie przekazywać prądy obciążeń prądowych.

Zabezpieczenie tego i kotła jest zorganizowane przez wyłącznik automatyczny i wyłącznik różnicowoprądowy lub difavtomat.

Schemat podłączenia kotła z uwzględnieniem ograniczenia przydzielonej mocy

Wszelkie okablowanie jest projektowane i montowane do określonych obciążeń. Są mianowani przez dostawcę energii elektrycznej. W nowoczesnym mieszkaniu właściciel przestrzeni życiowej ma dużą liczbę urządzeń elektrycznych. Mogą łatwo przekroczyć przydzielony im limit mocy.

Używanie okablowania domowego w ten sposób jest niebezpieczne: może się przegrzać i spowodować pożar.

Aby temu zapobiec, musisz wyłączyć potężnych konsumentów podczas tworzenia krytycznych obciążeń. Biorąc pod uwagę, że grzałka grzejnika jest okresowo włączana w celu podgrzania wody, której temperatura nie szybko spada, jego ogrzewanie zwykle zatrzymuje się, zapewniając działanie innych urządzeń, takich jak lodówka, pralka lub zmywarka do naczyń.

W tym celu stosuje się urządzenie elektroniczne, które ma następujące funkcje:

• pomiar aktualnego zużycia energii w sieci;

• porównanie jego wartości z wartością nastawy w celu zidentyfikowania momentu krytycznego przeciążenia;

• odłączanie wybranych odbiorców zgodnie z wcześniej przygotowanym algorytmem;

• automatyczne odnawianie zasilania wycofanych urządzeń podczas przywracania warunków do ich normalnej pracy.

Rozwój przemysłowy

Jako takie urządzenie możesz korzystać z fabryki ogranicznik mocy OM-110.

Zapobiegnie to częstym przerwom w zasilaniu wyłącznika z powodu przeciążeń, stworzy normalny tryb zużycia energii dla wszystkich podłączonych urządzeń elektrycznych.

Ogranicznik mocy OM-110 jest przeznaczony do pracy z obciążeniami do:

• dwa;

• lub dwadzieścia kilowatów.

W przypadku drugiej opcji operacji schemat połączeń przewodów jest wykonywany w następujący sposób.

Po podłączeniu do pracy z obciążeniami do 20 kVA jeden z przewodów zasilających przechodzi przez obudowę, w której zamontowany jest wbudowany przekładnik prądowy, który jest wrażliwym ciałem pomiarowym.

DIY domowy schemat urządzenia ograniczającego moc

Podobny projekt jest w stanie wykonać każde radio amatorskie. W nim przewody fazowe i neutralne idą bezpośrednio do mieszkania od licznika i odgałęzienia do kotła. Faza przechodzi przez uzwojenie pierwotne transformatora pomiarowego, wykonując półtora zwoju drutu, który może wytrzymać obciążenie do 30 amperów.

Styki przełącznika ręcznego SA1 z tyrystorem VS1, mostkiem diodowym VD3 ÷ 6 i przewodami łączącymi wybiera się dla tej samej wartości. W ten sposób tworzona jest rezerwa mocy obwodu, zapewniająca jego normalne działanie w różnych sytuacjach.

Transformator pomiarowy może być uzwojony na dowolnym żelazku. Uzwojenie pierwotne jest wykonane z litego drutu lub kilku równoległych łańcuchów, a uzwojenie wtórne jest zwojone monolitycznym rdzeniem o liczbie zwojów około półtora tysiąca.

Uzwojenia między sobą a obwodem magnetycznym są oddzielone kartonowymi uszczelkami dielektrycznymi lub z włókna szklanego.

Po uzwojeniu wtórnym podłączana jest dioda VD1, która w trybie impulsowym ładuje kondensator elektrolityczny C1. Ten łańcuch jest skonfigurowany tak, że przy prądzie przez uzwojenie pierwotne 30 A na kondensatorze powstaje napięcie 45 woltów.

Jest on podawany do jednostki sterującej podstawy tranzystora VT1 poprzez rezystory ograniczające, regulujące i blokujące prąd R1, R2, R3 i diodę LED HL1.

Potencjometr R2 podczas uruchamiania ustawia prąd powodujący napięcie przebicia diody Zenera VD2 (z uwzględnieniem diody LED). W tym momencie tranzystor VT1 otwiera się, a elektroda sterująca tyrystora mocy VS1 jest bocznikowana do minus obwodu, z którego został wcześniej oddzielony przez spadek napięcia na rezystancji rezystora R4. W takim przypadku tyrystor zamyka się i wyłącza prąd przepływający do kotła.

Należy zauważyć, że czas wyłączenia nie przekracza dziesięciu milisekund, czyli dwa razy szybciej niż konwencjonalne obwody przekaźnikowe o konstrukcji mechanicznej z ciałem pomiarowym i wykonawczym.

Prąd przepłynie przez diodę LED HL1, a jego świecenie wskazuje, że tyrystor uruchamia się, co prowadzi do wyłączenia ogrzewania kotła.

Dioda LED HL2 informuje o napięciu zasilania podgrzewacza podczas jego działania. W obwodzie roboczym świeci jedna z diod LED. Gdy jednocześnie gasną lub płoną, jest to wyraźna oznaka awarii. Obwód ograniczenia mocy musi być wyłączony. W tym celu kocioł zostaje przełączony do pracy z sinusoidalnej sieci prądu przemiennego do trybu normalnego za pomocą przełącznika SA1.

Cechą tego rozwoju jest to, że jest przeznaczony do zasilania tylko obciążeń rezystancyjnych, ponieważ w nim napięcie przemienne mostka diodowego jest przekształcane na stałe. Dlatego taki schemat podłączenia kotła nie może być wykorzystywany do sterowania urządzeniami z silnikami asynchronicznymi i innymi urządzeniami, które potrzebują czystej fali sinusoidalnej.

Nawet tradycyjne żarówki częściowo skracają swoje życie pod wpływem prądów falowych. Zwykle w tym obwodzie może działać tylko czajnik elektryczny, żelazko lub kominek z elementami grzewczymi.

Jeśli konstrukcja kotła wykorzystuje elektroniczne, a nie bimetaliczne regulatory temperatury, wówczas do ich mocy konieczne jest dostarczenie napięcia odpowiadającego fabrycznemu trybowi pracy.