Принцип действия и конструкция ИБП
Источник аварийного энергоснабжения, в зависимости от конструкции, может выполнять следующие функции:
- Автоматическое переключение на питание от аккумулятора;
- Преобразование постоянного напряжения 12В в переменное 220В;
- Фильтрацию сетевых помех;
- Стабилизацию сетевого напряжения.
Переход питания циркуляционного насоса на аккумулятор, инвертирование напряжения и фильтрацию от импульсных помех выполняют все ИБП, а стабилизацию осуществляют только устройства, оборудованные соответствующим блоком.
В системах электроснабжения могут использоваться следующие модели аварийных источников питания:
- Резервные ИБП;
- Линейно-интерактивные;
- ИБП с двойным инвертированием.
Резервные
Аварийные источники в нормальных условиях обеспечивают электропитание потребителя непосредственно от сети, а при её отключении осуществляют автоматический переход на аккумулятор. Постоянное напряжение с аккумулятора сначала поступает на преобразователь напряжения, где оно становится переменным и повышается до 220 вольт. Сетевое напряжение не стабилизируется, а чтобы блокировать сетевые импульсные помехи, в устройстве используется пассивный фильтр.
Линейно-интерактивные
Линейно-интерактивный блок резервного питания имеет одно существенное отличие. В нём для выравнивания напряжения сети используется простой стабилизатор. Он выполнен по схеме с использованием автотрансформатора, где при изменении напряжения на входе электронный коммутатор подключает соответствующие обмотки. Схема стабилизации позволяет получить на выходе напряжение лишь немного отличающееся от номинального. Преобразователь напряжения и фильтр в этом устройстве так же имеются.
Инверторные
Источник питания с использованием двойного инвертирования представляет собой конструкцию принципиально отличающуюся от двух предыдущих. В этом устройстве сетевое напряжение выпрямляется, при этом часть энергии запасается в батарее конденсаторов. Во втором инверторе происходит вторичное преобразование постоянного тока в переменный ток.
Конденсаторы выполняют двойную функцию. Если напряжение слишком велико, то в них хранятся её излишки, а в случае снижения напряжения, нехватка восполняется накопленной энергией.
Всем процессом преобразования управляет микроконтроллер с кварцевым генератором, что обеспечивает высокую точность не только напряжения, но и частоты. Каждый бесперебойник для циркуляционного насоса отопления содержит в своей конструкции зарядное устройство для подзарядки аккумуляторной батареи.
Модели бесперебойников
В продаже можно встретить большое количество устройств, различающихся конструктивными особенностями, габаритами и ценой. Основная классификация предусматривает деление оборудования на три типа.
Резервные
Бесперебойник для насоса для отопления обеспечивает подачу энергии от централизованной сети 220 В, при сбоях или прекращении подачи электропитания переключает оборудование на аварийный аккумулятор. Напряжение мощностью 12 В направляется с батареи на преобразователь, где его трансформируют в переменное с повышением. Стабилизация сетевого напряжения не выполняется, поскольку приспособление для этой цели не предусмотрено в оборудовании конструктивно. Для блокировки импульсных помех, способных навредить оборудованию, применяется фильтр пассивного типа.
Литейно-интерактивные
ИБП с трансформатором для поддержания нужного напряжения на выходе
Эти разновидности применяются чаще, отличаются повышенным удобством в эксплуатации и эффективностью. Главным отличием таких бесперебойных блоков является использование стабилизатора электроэнергии стандартной конструкции: он применяется для выравнивания параметров напряжения. В схему включен автоматический трансформатор, в котором при колебании показателей подключаются соответствующие линии обмоток с помощью электронного коммутирующего аппарата. В результате выходное напряжение незначительно отличается от номинальной характеристики. Кроме того, линейно-интерактивные бесперебойники комплектуются преобразователями и фильтрующими элементами.
С двойным инвертированием
Эта конструкция имеет существенные отличия от двух предыдущих разновидностей. Выпрямление параметров сетевого напряжения предусмотрено с учетом запаса электроэнергии в конденсаторных батареях. Второй инвертор блока обеспечивает повторное преобразование тока из постоянного в переменный. Сами конденсаторы оборудования имеют двойное назначение. Если параметры напряжения завышены, излишки подаются на эти элементы, а при снижении значений накопленная электроэнергия служит для восполнения и стабилизации.
Монтаж готового ИБП
Осуществить установку беспербойника к котлу не очень сложно. Для этого следует взять индикаторную отвертку с розеткой и найти выходную фазу устройства следующим образом:
- Поставить ИБП в режим самостоятельной автономной работы, настроить индикатор напряжения, присоединить устройство к сети и сделать его проверку.
- Если изменений в показателях напряжения не появляется, можно начать подключать ИБП к котлу. После этого вновь проверить напряжение, когда тепловой источник находится в автономном режиме работы.
Если получилось осуществить сборку ИБП для газового котла собственноручно, то вопрос обслуживания покажется тоже нетрудным. Придется лишь заменять батареи аккумулятора спустя некоторое время и периодически осуществлять проверку целостности всей конструкции. Устанавливать ИБП лучше всего в подвальном помещении или полуподвальном, чтобы он не загромождал комнаты. Естественно, влага не должна в него попадать, по этой причине его нужно размещать в шкафчике.
В целом ИБП в любом доме необходим, поскольку он гарантирует безопасную работу отопительной системы и предупреждает ее возможную поломку с последующим дорогостоящим ремонтом. Благодаря постоянной подаче электричества, можно обеспечить оптимальную и результативную работу отопительной системы. Насосный ИБП — лучшее решение вопросов, которые связаны с перебоями в работе и подаче электроэнергии. Стоит создание собственного беспербойника, как и магазинного варианта, недешево, однако он окупится спустя несколько месяцев работы.
Подпишитесь на наши Социальные сети
Преимущества бесперебойников
Прогрессивная котельная для частного жилища — довольно сложная в техническом плане инженерная конструкция. Кроме подачи газа для работы котлов необходима и подача электричества для работы насосов. Именно они отвечают за циркуляцию охлаждающей жидкости по системе отопления.
На случай отключения электроэнергии в прогрессивных системах отопления предусмотрена автоматическая остановка котла отопления. Аварийная остановка котла вызовет и немедленное прекращение работы циркуляционных насосов. Вся отопительная система перестает работать.
При кратковременном отключении электричества на некоторое время понизится уровень комфорта в доме. Как только электроснабжение восстановится, всё пойдет по-прежнему — в доме будет тепло и уютно.
А если аварийная ситуация продлится надолго?
Понятно, что последствия от остановки отопительного оборудования в зимний период, мягко говоря, неприятны.
Если разморозить всю систему отопления, практически неизбежна замена разводящей сети по дому и радиаторов отопления. Нужен ремонт. Естественно всё это будет весьма недешево.
Мало того.
В разных системах отопления циркулирование воды осуществляется по-разному:
- Принудительно (вода в системе прокачивается насосом).
- Естественная циркуляция.
Если жидкость в системе перестанет циркулировать, она может просто закипеть и привести к взрыву.
Чтобы этого не произошло желательно обзавестись системой резервного электропитания.
Может показаться, что снабдить свой котел резервным источником электричества достаточно просто. Кажется чего проще — у многих в доме есть компьютерный бесперебойник. Добавь к ним аккумулятор от автомобиля и дублирующий источник питания своими руками готов. Но не всё так просто.
Начнем с обязательного комплекта бесперебойного электроснабжения:
- сам UPS для циркуляционных насосов;
- комплект мощных аккумуляторов;
- комплект разнокалиберных проводов и кабелей.
Набор может быть дополнен бензогенератором электричества.
Но бензогенератор нуждается в регуляторе напряжения и по умолчанию не является надежным источником энергии — он может надолго поломаться и произойдет это в самый нежелательный момент.
Поэтому для начала давайте рассмотрим, какие вообще бывают ИБП.
Изделия с тремя аккумуляторами
Этот топ представлен такими устройствами:
- Lanches (East) L900Pro-H 1kVA;
- Inelt (Eltena) Monolith K1000 LT.
Бесперебойник с тремя батареямиИсточник tok-shop.ru
Бесперебойники выпускаются производителями в разных ценовых категориях, что позволяет каждому потребителю приобрести подходящий прибор для своего бюджета. В зависимости от стоимости в устройстве будут присутствовать определенные функции и возможности.
Бюджетные модели
Хотя более дорогие варианты аппаратов могут похвастаться высоким качеством напряжения и наличием множества дополнительных опций, в дешевом сегменте рынка также можно найти достойные изделия для надежной работы. Топ дешевых бесперебойников выглядит таким образом:
Энергия ПН-500. Этот простой и надежный агрегат эффективно производит контроль напряжения и обладает хорошими техническими характеристиками. К полезным особенностям устройства относится наличие звукового оповещения при смене рабочего режима и автоматическую защиту, которая срабатывает при опасности перегрева. Также прибор оснащен дисплеем для удобства эксплуатации.
Бесперебойник Энергия ПН-500Источник ugra.ru
Бастион TEPLOCOM-250+. Компактный настенный бесперебойник обеспечивает стабильность эксплуатации сопутствующего оборудования и работает от встроенной батареи. Устройство обладает удобными индикаторами, которые помогают контролировать режимы и состояние аппарата. Минусом является отсутствие возможности присоединения батарей внешнего типа.
Бесперебойник Бастион TEPLOCOM-250+Источник teplo.bast.ru
Powerman Online 1000 ВА. Это универсальный прибор, который отлично подойдет как для бытового, так и для промышленного использования. Бесперебойник быстро переключается между рабочими режимами и предоставляет идеальную синусоиду для стабильной работы газового оборудования. Также он обладает небольшими размерами, что облегчает перемещение.
Бесперебойник Powerman Online 1000 ВАИсточник m.onlinetrade.ru
Устройства по средней стоимости
Этот топ представляет собой уже более серьезные агрегаты, дополненные многими интересными возможностями для облегчения использования:
- ELTENA (INELT) Monolith K1000LT;
- Энергия ПН-750.
Критерии выбора резервного источника питания
Резервные источники питания, предназначенные для работы с насосами системы отопления должны выбираться по нескольким характеристикам:
- Мощность;
- Ёмкость аккумуляторной батареи;
- Время допустимой автономной работы;
- Возможность использования внешних батарей;
- Разброс входного напряжения;
- Точность напряжения на выходе;
- Время перехода на резерв;
- Искажения напряжения на выходе.
Выбирать ИБП для циркуляционного насоса следует по нескольким основным параметрам, определяющим из которых является мощность.
Определение требуемой мощности ИБП
Электродвигатель, являющийся составной частью насоса системы отопления, представляет собой реактивную нагрузку индуктивного типа. Исходя из этого следует рассчитывать мощность ИБП для котла и насоса. В технической документации на насос может быть указана мощность в ваттах, например, 90 W (Вт). В ваттах обычно указывается тепловая мощность. Чтобы узнать полную мощность требуется значение тепловой мощности разделить на Cos ϕ, который так же может быть указан в документации.
Например, мощность насоса (Р) равна 90W, а Cos ϕ 0,6. Полная мощность вычисляется по формуле:
Р/Cos ϕ
Отсюда полная мощность ИБП для нормальной работы насоса должна быть равна 90/0,6=150Вт. Но это ещё не окончательный результат. В момент запуска электродвигателя, его потребляемый ток возрастает примерно в три раза. Поэтому реактивную мощность следует умножить на три.
В итоге мощность ИБП для циркуляционного насоса отопления будет равна:
P/Cos ϕ*3
В приведенном примере мощность блока питания будет равна 450 ватт. Если косинус фи в документации не указан, тепловую мощность в ваттах следует разделить на коэффициент 0,7.
Емкость батарей
Ёмкость аккумуляторной батареи определяет время, в течение которого насос системы отопления будет работать при отсутствии сети. Встроенные в ИБП аккумуляторы обычно имеют небольшую ёмкость, определяемую, прежде всего, размерами устройства. Если источник резервного питания будет работать в условиях частых и длительных перебоев в электроснабжении, следует выбирать модели допускающие возможность подключения дополнительных внешних аккумуляторов.
Очень познавательный ролик о личном опыте человека, который столкнулся с приобретением инвертора для котла и насоса отопления, смотрите:
https://youtube.com/watch?v=-CrXgfcWRpQ
Входное напряжение
Стандарт сетевого напряжения 220 вольт предполагает допустимые отклонения ± 10%, то есть от 198 до 242 вольт. Это означает, что все устройства, используемые на территории Российской Федерации должны корректно работать в этих пределах. На самом деле в различных регионах, а особенно в сельской местности, отклонения и скачки напряжения могут значительно превышать эти величины. Перед приобретением ИБП для насоса отопления очень полезно будет выполнить замеры напряжения сети неоднократно, в течение суток. В паспорте на источник резервного питания указываются допустимые пределы напряжения на входе, при которых устройство обеспечивает напряжение на выходе близкое к номиналу.
Напряжение на выходе и его форма
Если параметры напряжения на выходе бесперебойника укладываются в допустимые 10 процентов, то для питания насоса системы отопления это устройство вполне подойдёт. Время, которое требуется плате управления, чтобы переключиться на питание от аккумулятора обычно не превышает десятков микросекунд. Для электродвигателя этот параметр не критичен.
Очень важным параметром ИБП, необходимым для корректной работы насоса системы отопления, является форма выходного сигнала. Электродвигатель насоса требует гладкой синусоиды, которую из всех моделей источников резервного питания может обеспечить только устройство двойного преобразования или on-line ИБП. Кроме идеальной синусоиды на выходе, данный источник так же выдаёт точную величину напряжения и частоты.
При установке ИБП для насоса отопления следует руководствоваться некоторыми правилами:
- Температура в помещении должна соответствовать величинам, указанным в документации;
- В помещении не должно быть паров едких реагентов и горючих жидкостей;
- Контур заземления должен быть выполнен в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок.
Можно ли сделать своими руками?
Да, и для этого даже не нужно быть профессиональным механиком. Достаточно приобрести отдельные детали (см. следующий раздел) и собрать из них бесперебойник.
Собрать свой аппарат вполне возможно, однако это потребует некоторых знаний в данной области. Если же человек не обладает ими, то заниматься сборкой устройства не стоит.
К тому же стоит понимать, что самодельная система не сможет функционировать долгое время.
Что потребуется?
Для сборки потребуются:
- Инвертор 12-220 В. Стоит помнить, что инверторы есть разные, и они могут отличаться по разным характеристикам.
- Аккумуляторные батареи. Тут все просто: чем больше батарея – тем дольше время работы.
- Зарядное устройство – должно соответствовать объему батареи.
Некоторые модели ИБП
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.
Критерии выбора ИБП для газового котла
Из всего сказанного можно вывести следующие требования к источнику бесперебойного питания для котла, работающего на газе:
- Необходимы специальные ИБП с выходным напряжением в форме синусоиды. Бесперебойники для компьютеров непригодны. Они на выходе выдают не синусоиду, а меандр — напряжение тоже переменного, но не округлое, как синусоида, а со срезанной верхушкой. Для компьютеров такое напряжение не помеха, а для системы отопления — еще какая. Подобное напряжение плохо влияет на циркуляционные насосы — они гудят, работают рывками. В результате — быстро снашивается крыльчатка, приходится насос менять.
- Мощность ИБП выбирается с запасом. При возможности необходимо двукратное превышение потребляемой мощности.
- Желательно выбрать тип онлайн, неплохой вариант — интерактивный тип.
- Емкость аккумуляторных батарей надо подбирать так, чтобы при отключении электроснабжения отопление могло работать несколько часов (как минимум). Данное требование некритично, если имеется генератор. В этом случае АКБ должны продержаться достаточно для того, чтобы он завелся. Кстати, это еще одна причина, по которой не следует для котла ставить компьютерные бесперебойники — она рассчитаны на работу оборудования в течение 10-15 минут. За это время можно корректно завершить работу всех программ и выключить оборудование. Для котла эти минуты — слишком малое время.
- Желательно чтобы была возможность подключения дополнительных внешних аккумуляторов (должны быть разъемы). Это пригодится, если решите увеличить время работы отопления от резервного источника питания или при подключении другой аппаратуры.
Схема подключения газового котла к источнику бесперебойного питания (ИБП)
Требования не самые жесткие, но придерживаться их желательно. При подключении источника бесперебойного питания, соблюдайте фазировку (фаза ИБП должна соединяться с фазой котла, ноль и минус — с соответствующими проводниками). Иначе котел не будет работать. Проверяется правильность фазировки просто: выдергиваете вилку котла из сети. Котел должен продолжать работать. Если пламя погасло — проверяете правильность подключения, работоспособность заземления. Если все в норме, но котел по-прежнему не работает, значит ваш ИБП построен без «сквозного нуля». Чтобы запустить котел, вам необходимо соединить на бесперебойнике клеммы нейтрали N (нуля) на входе и выходе. Для большинства котлов такая переделка решает проблему. Но есть некоторые марки котлов, например — Buderus (Будерус), которым необходимо между входами PE и N (земли и ноля) установить сопротивление номиналом от 1 до 10 МОм (Будерус даже предлагает купить их фирменный резистор).
Собственно, это все по поводу выбора и даже подключения источника бесперебойного питания для газового котла.
Классификация ИБП
Есть определенные различия в разных ИБП в зависимости от требуемых данных и особенностей компоновки. Они разделяются на три ключевых разновидности:
- резервные бесперебойники;
- линейно-интерактивные;
- UPS с двойным инвертированием.
Резервные
Питание в обычном режиме котла совершается от сети. В случае катастрофического отключения автоматика сама переводит на электропитание от аккумуляторов. Но есть одно непременное условие — конвертировать постоянное напряжение в переменное и повысить его до 220 вольт.
В девайсах такого уровня напряжение не уравновешивается, но по максимуму может использовать пассивный сетевой фильтр от колебаний напряжения.
Плюсы:
- Обладают приличным КПД;
- Минимальное тепловыделение и шумность;
- Относительно недорогие.
Минусы:
- На переподключение уходит много времени;
- На выходе вполне вероятно получить напряжение в искаженной форме;
- Невозможно откорректировать амплитуду и частоту.
Линейно-интерактивные
Здесь в схему включен простой стабилизатор. Он применяется для выравнивания напряжения. По сути это обычный автотрансформатор с электронным коммутатором. Если включить в схему ИБП такой стабилизатор — получим параметры выходного напряжения абсолютно не отличающиеся от номинального. Также такие устройства дополнены преобразователем напряжения, а также обязательным сетевым фильтром.
Плюсы:
- Обладают высоким КПД;
- Минимальный уровень шума;
- Стабильное напряжение.
Минусы:
- На переподключение уходит много времени;
- Недостаточная точность;
- Трапецевидная форма напряжения;
- Может встречаться смещение по частоте.
UPS с двойным инвертированием
Бесперебойник для насоса отопления с двойственным преобразованием в корне различается от предыдущих схем. Благодаря этой технологии появляется ряд преимуществ, которые отсутствуют у других резервных систем.
Здесь сетевое напряжение уже на входе выпрямляется и разделяется на два потока:
- Часть уходит на батарею конденсаторов;
- Часть преобразовывается из постоянного в переменный ток.
Конденсаторы двойного назначения:
- При высоком напряжении сохраняются излишки.
- Если напряжение падает, выдает сохраненную энергию.
Весь процесс автоматизирован за счет применения микроконтроллера с кварцевым генератором. Так удается выровнять с высокой точностью, как напряжение, так и частоту.
Такие ИБП способны работать не только для снабжения электричеством в автономном режиме, но служат средством повышения качества электроэнергии, от которого зависит работа самых ответственных систем энергообеспечения.
У ибп для насоса отопления с двойным инвертированием есть свои несомненные преимущества перед другими подобными системами.
Плюсы:
- Функционируют в широчайшем спектре сетевого напряжения;
- Очень достоверная корректность стабилизации;
- Мгновенное переключение в автономный режим;
- Правильная соразмерность частоты;
- Не имеет помех на выходе;
- Максимальный уровень защиты;
- Безупречная конфигурация напряжения.
Минусы:
- Дороговат по сравнению с прочими ИБП;
- Не самый большой КПД;
- Работающие вентиляторы создают посторонний шум.
В идеале все бесперебойники должны работать с сохранением синусоидального типа сигнала на выходе. Исключительно устройства, сделанные по программе двойного преобразования, выдают четкую синусоиду.
Другие ИБП могут выдавать сигнал по форме в корне отличающийся от чистой синусоиды. Электромотор насоса будет работать и с такой синусоидой, но недолго. В конце концов, это приведёт к плохим результатам и потребуется полная замена двигателя.
Достоинство ИБП над такими источниками дополнительного питания как мини-электростанции или генераторы, как раз в том и состоит, что они способны при аварийных отключениях света переключиться на резервный режим практически мгновенно, за 3–11 миллисекунд.
А в бесперебойниках с двойным преобразованием задержек с переключением не бывает вообще, что благоприятно сказывается на работе системы автоматики и не прекращает работу насоса, подающего воду в систему отопления.
Если вы выбираете ибп для циркуляционного насоса отопления, рекомендуется внимательно изучить паспорт изделия. Как правило, там указан коэффициент искажений тока по синусоиде. Он не должен выходить за пределы 8 %.
С таким UPS работа насоса будет практически бесшумной, кроме того срок службы самого электродвигателя насоса можно существенно продлить.
