Устройство и принцип действия
Независимо от того, по какой из трех схем выполнен конкретный бесперебойник, его ключевыми элементами являются аккумулятор и инвертор. Аккумулятор (в наиболее мощных моделях — батарея аккумуляторов) является накопителем энергии, при отключении питания от внешней сети от него запитывается инвертор — электронный преобразователь, генерирующий на выходе переменный ток с заданным напряжением и частотой. В бесперебойниках используются гелевые или AGM-аккумуляторы с номинальным напряжением 12 В.
Именно в выходном каскаде инвертора скрывается ряд особенностей, крайне важных в нашем случае:
- Все оборудование, рассчитанное на работу от бытовой сети 220 В, проектируется в расчете на синусоидальную форму питающего напряжения (так называемый «чистый синус»). В то же время генерация сигнала такой формы выходным каскадом инвертора достаточно сложна, и осциллограмма от дешевых инверторов от чистого синуса будет отличаться весьма сильно — в них используются простые импульсные преобразователи. В первую очередь, это может вызвать сбои в работе контрольной электроники газового котла, во вторую — значительно увеличит индуктивные потери в обмотках электродвигателей циркуляционных насосов. Характерным сигналом о неправильной работе инвертора станет ощутимый гул электродвигателей. Длительная работа несовершенного инвертора с индуктивной нагрузкой может вызвать перегрев и пробой силовых транзисторов выходного каскада и, как следствие, полный выход бесперебойника из строя.
- Для защиты выходного каскада инвертора от перегрузки в него включаются защитные схемы, полностью отключающие нагрузку при превышении тока потребления. Так как циркуляционные насосы, как и любое устройство, имеющее в составе электродвигатель, при включении потребляют мощность в несколько раз больше номинальной, при подключении их к инвертору без достаточного запаса по мощности он встанет в режим защиты, оставив Вашу отопительную систему без питания.
Конструкция котла
Инверторный котел состоит из двух основных частей: магнитного контура и теплообменника. В задачи контура входит создание переменного магнитного поля.
Теплообменник нужен для передачи энергии от индукционного тока теплоносителю, увеличивая температуру последнего до уровня, необходимого для эффективного отопления.
Существующие разновидности
В зависимости от конструкции и эффективности, рынок отопительных приборов предлагает покупателям несколько вариантов котлов. Среди них наиболее известны классические газовые, не требующие для своей работы ничего, кроме подвода голубого топлива. Подобные решения характеризуются относительно низкой стоимостью, но в плане эффективности они уступают другой модификации. Так, отопительные котлы настенной установки обладают рядом преимуществ и в настоящее время находятся на пике популярности, потесняя классику. В их конструкции применяется специальный насос, принудительно создающий циркуляцию теплоносителя. Кроме того, электронная плата управления позволяет управлять работой газовой горелки, регулируя интенсивность огня и полностью отключая ее при необходимости.
Как подключить ИБП к газовому котлу. Ошибки в схеме.
Если вы уже определились с выбором ИБП для вашего котла, следующей задачей будет правильно его установить и подключить.
Кстати, можете проверить себя, не совершили ли вы катастрофической ошибки при покупке бесперебойника. Узнать об этом можно из статьи «5 ошибок при выборе ИБП для газового котла«.
В первую очередь ИБП необходимо подсоединить к аккумуляторам. При подключении батареи к инвертору он должен находиться в выключенном состоянии.
Для подсоединения чаще всего используются провода двух цветов:
Не во всех моделях есть защита от переполюсовки, поэтому проверяйте полярность внимательнее.
При подключении второй клеммы, вполне возможно появление искры, что считается допустимым.
Хорошо подтягивайте контакты, но чрезмерного усилия здесь не требуется.
Если у вас две батареи, то предварительно их нужно последовательно соединить друг с другом.
Если нет заводской перемычки, сделайте ее из медного провода сечением минимум 16мм и медных наконечников.
Соединять между собой нужно плюсовой и минусовой контакты разных АКБ. И только после этого подкидывайте провода от UPS на оставшиеся клеммы ”+” и ”-”.
А если у вас есть 3,4,5 шт батарей, можно их все подключить таким же способом? В этом моменте также будьте внимательны.
Не монтируйте аккумуляторов больше чем разрешено заводской инструкцией. Это также может быть обговорено заводом производителем.
Если все нормально, отключаете питание. Теперь нужно подсоединить к ИПБ сам котел. Для этого его нужно обесточить.
и подключить через выходную розетку бесперебойника.
После чего, запустить ИБП и далее сам котел.
Проверьте что показывает индикация на табло.
Там обычно высвечиваются следующие данные:
Подключение через ближайшую вилку с розеткой, самый простой способ и тут ни у кого неразрешимых сложностей возникнуть не должно.
А вот если мощность ИБП большая, то его придется подключать непосредственно от распределительного щитка. Придется устанавливать отдельные автоматические выключатели и тянуть выделенную линию на отдельные токоприемники.
Схема подключения будет выглядеть следующим образом:
Для проверки автономности, необходимо первый раз искусственно имитировать отключение электроэнергии. Для этого выключите фазный автомат питания в щитке на котельную.
Именно автомат, а не вилку из розетки
Для фазозависимых моделей важно не разрывать фазу и ноль одновременно
После того, как пропало питание от сети, на жк дисплее должно высветиться, что входящее напряжение равно нулю, а исходящее по прежнему в пределах 220В.
Далее следует проверить электророзжиг котла. Отключаете его от питания и заново включаете.
Если в вашем ИБП не правильная синусоида, то электророзжиг не зажгется.
Если же все прошло успешно, вы можете быть уверены, что ваша котельная защищена на 100%. Даже когда вас нет дома.
Ту комнату, где находится источник питания и его батарея, желательно также прогревать до температур от 18 до 25 градусов. В противном случае это все скажется на емкости АКБ и сроках ее службы.
А еще, если в ней не поддерживать постоянный температурный режим, то перепады «тепло-холодно» могут способствовать появлению конденсата внутри оборудования.
Не забывайте про вентиляционные отверстия для охлаждения у инвертора.
- все электроприборы должны быть по возможности максимально удалены от газовых и водопроводных труб
И уж тем более не нужно ставить их под вентилями или любыми соединительными стыками и муфтами.
- обязательно используйте розетку с заземлением, либо заземляйте сам корпус прибора через отдельный винт
ИБП это фактически активный фильтр внешнего сигнала сети. Через него может происходить сброс излишков потенциала на землю.
- не рекомендуется ставить бесперебойник и аккумуляторы непосредственно на пол
Делайте какую-нибудь подложку. Хоть на табуретку поставьте.
Во-первых, это обеспечит изоляцию от холодного основания. Во-вторых, защитит оборудование от возможных протечек в системе водоснабжения.
Разрешается только последовательное соединение инвертора и потребителя.
- нельзя заряжать АКБ от внешнего зарядного устройства, если он в этот момент подключен к ИБП
Есть так называемые фазозависимые котлы отопления. Для них критичен момент, куда подается фаза, а куда ноль.
Выбор ИБП
Сразу оговоримся, что бесперебойник для котла – это совершенно не одно и то же, что для компьютера, а аккумулятор от автомобиля не подойдёт, как заменитель АКБ для отопительной системы. Параметры этих агрегатов совершенно разные, и используя их не по назначению, можно потратить впустую деньги и навредить технике.
Итак, специальные блоки БП для отопительного оборудования могут быть:
- Резервными (или Off-Line). Не производят стабилизацию напряжения, а значит, не удовлетворят прихотливую автоматику котла. Кроме того, понижение напряжения в сети, бесперебойник воспринимает, как сигнал к переходу на резервное питание. А поскольку падение напряжения бывает довольно часто, эти «холостые» смены режимов быстро изнашивают технику.
- Линейно – интерактивными. Стабилизируют электричество и накапливают его впрок. Но чтобы перейти с режима на режим, такому прибору понадобится время – около 3 — 7 мсек. Ничтожно мало, но ощутимо для автоматики. Хотя КПД такого варианта выше всех (90 – 95%) и уровень шума самый низкий, всё же стоит остановить выбор на третьем типе бесперебойников.
- Двойного преобразования, или Оn-line. Именно его принцип работы был описан выше. Электрический ток вначале превращается в постоянный (он может одновременно заряжать АКБ), и сразу преобразуется в переменный нужных параметров и питает технику. Под защитой такого ИБП, котёл всегда «на связи» — для перехода от сети на аккумуляторы не понадобится нисколько времени. Хотя такие преобразования требуют некоторых затрат ресурсов (от чего КПД снижается до 70 %), всё-таки именно данный вид считается наиболее совершенным и надёжным.
Определившись с разновидностью агрегата, переходят к выбору технических параметров. В продаже имеются приборы:
- Однофазные.
- Трёхфазные.
Для частных домовладений обычно приобретаются однофазные модели.
Бесперебойник для отопления
Рабочее напряжение – ещё один важный показатель, особенно там, где неудовлетворительное качество сетевого напряжения. Говоря просто, этот показатель – границы, в которых ИБП будет работать, не переключаясь на аккумуляторы. Если напряжение упадёт ниже установленного уровня, бесперебойник сочтёт это за отключение.
Как рассчитать диапазон:
- В течение длительного времени нужно снимать показания напряжения в конкретной сети и фиксировать все отклонения от нормы, чтобы найти максимальные.
- ИБП приобретается с запасом в обе стороны.
Например, если наблюдались скачки до 237 Вольт (+ 8 %), то покупается ИБП, с диапазоном 220 ± 10 %.
Виды бесперебойников
Сегодня торговая сеть предлагает ИБП трех видов:
- off-line (он-лайн) ;
- on-line (оф-лайн);
- Line-Interactive (лайн-интерактив ли линейно-интерактивные).
Типы ИБП для газовых котлов и блок-схемы их подключения
Ofline ИБП (резервного типа)
Это самые простые и дешевые источники бесперебойного питания. Off-line с английского можно перевести я как «не в линии», что отображает принцип работы данного устройства. В бесперебойнике данного типа выставляется верхний и нижний предел напряжения, при котором котел работает нормально. Пока параметры сети находятся в этих рамках, питание подается напрямую — с линии.
Если напряжение становится больше или меньше, срабатывает реле переключения, питание подается через ИБП от аккумуляторов. Когда параметры сети возвращаются к норме, снова срабатывает реле, отключая источник бесперебойного питания. Для газового котла подобная защита, конечно, лучше чем ничего, но при включении/отключении в сети наблюдаются существенные скачки напряжения. Так что стабилизация в данном случае не полная — нет больших провалов или пиков, но напряжение питание далеко не идеально. Второй недостаток бесперебойников офлайн типа — они не могут исправлять форму синусоиды.
Схема работы оффлайн ИБП (UPS)
Потому оф-лайн источники бесперебойного питания для газовых котлов стоит использовать только в том случае, если у вас уже установлен стабилизатор на ломе или квартире. Он выдает идеальное напряжение, а ИБП в данной схеме просто при отсутствии напряжения подключает аккумуляторы. Эта схема является дорогой, но создает нормальные условия для работы оборудования, требовательного к качеству электропитания.
On-line ИБП (постоянного типа)
Данный тип называют еще блоками бесперебойного питания с двойным преобразованием. Все из-за принципа работы:
- Поступающее на вход переменное напряжение преобразуется в постоянное и используется для заряда подключенных к устройству аккумуляторных батарей.
- Постоянное напряжение преобразуется в переменное с синусоидой идеальной формы.
Получается электропитание преобразуется дважды. Этим гарантируется стабилизация напряжения и идеальная форма синусоиды.
Схема работы онлайн бесперебойника
Он-лайн бесперебойники подключаются в разрыв цепи питания. Пока напряжение нормальное, преобразуется линейное питание, при пониженном напряжении его недостаток восполняется за счет заряда батарей, при отсутствии электропитание подается от АКБ.
Недостаток данного оборудования — высокая цена и быстрой разряд аккумуляторов, который обусловлен тем, что он расходуется на выпрямление скачков. Тем не менее, если вам нужен лучший источник бесперебойного питания для газового котла — покупайте оборудование онлайн типа.
Line-Interactive (линейно-интерактивные)
Свойства и характеристики бесперебойников этого типа не так хороши как у онлайн моделей, но и не настолько плохи, как у агрегатов оффлайн. Имеются все те же аккумуляторные батареи и переключатель, который при понижении напряжения подключает ИБП. Но для стабилизации напряжения имеется специальный блок — автоматический регулятор напряжения (АРН на рисунке выше).
Как работает интерактивный источник бесперебойного питания
Недостаток линейно-интерактивных источников бесперебойного питания для газового котла — немоментальное переключение при изменении напряжения. Но оно намного меньше чем в аппаратах оффлайн, зато напряжение поддерживается постоянным (в определенных пределах). Это оборудование — оптимальный выбор, так как при относительно небольшой цене гарантирует неплохие результаты.
Виды аккумуляторных батарей
В ИБП используются только свинцово-кислотные аккумуляторы (СЛА). Они отличаются от литиевых большим весом и габаритами, но при этом себестоимость таких элементов на порядок ниже. СЛА имеют герметичную конструкцию, вследствие чего подобные элементы не подлежат ремонту и абсолютно безопасны для человеческого здоровья.
Существует два вида аккумуляторов для ИБП:
Гелевые. Данный вид аккумуляторов заполняется кремниевыми соединениями, благодаря которым электролит получается довольно густым. Это качество позволяет содержимому батареи не выливаться, даже если конструкция перевернется, и в результате повышается безопасность аккумулятора.
Стекловолоконные. Подобные аккумуляторы для котлов отопления заполняются специальными матами со стекловолокном, которые выступают в роли ингибиторов для кислорода и водорода, снижая скорость их реакции
Впрочем, электролит в таких устройствах все же жидкий, поэтому при неосторожном обращении с аккумулятором он может вытечь.
АКБ гелиевого типа безопаснее в эксплуатации, но обходятся примерно на 15% дороже. Если ИБП, укомплектованный аккумулятором, будет стоять на ровном труднодоступном месте, то при прочих равных вполне подойдет и стекловолоконное устройство.
Требования к ИБП для газовых котлов и их характеристики
Выбирая ИБП для котла, следует ознакомиться с их разновидностями. Они представлены двумя основными видами – это offline и online UPS. Оффлайн-системы представляют собой самые простые устройства бесперебойного питания. Они не умеют стабилизировать напряжение, переключаясь на батареи только тогда, когда вольтаж падает ниже определенного значения – только в этом случае на выходе появляются стабильные 220 В (в остальное время UPS работают как бы в режиме байпаса).
Выбирайте ИБП с ровной синусоидой, это поспособствует более стабильной работе вашего отпительного оборудования.
ИБП для котла онлайн-типа выполняют двойное преобразование электроэнергии. Сначала переменный ток напряжением 220 В преобразуется в 12 или 24 В постоянного напряжения. Затем постоянный ток снова преобразуется в переменный – напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Для того чтобы снизить потери, в их конструкции используются высокоэффективные инверторные преобразователи.
Таким образом, ИБП для котла не всегда является стабилизатором, в то время как отопительное оборудование любит стабильное напряжение. Также оно любит, когда на выходе получается чистая синусоида, а не ее прямоугольный аналог (меандр или ступенчатая аппроксимация синусоиды). Кстати, ступенчатую форму синусоиды дают дешевые компьютерные ИБП с аккумулятором небольшой емкости. Поэтому для питания газовых котлов они не подходят.
Источник бесперебойного питания для котла, в лице компьютерного ИБП, не подходит и тем, что емкость аккумуляторов здесь крайне мала – запаса хватит на 10-30 минут работы.
Теперь мы рассмотрим требования к аккумуляторам. Придя в магазин, чтобы выбрать хороший ИБП для газового котла, не забудьте приобрести модель с аккумулятором подключаемого типа – он должен быть внешним, а не встроенным. Все дело в том, что внешние батареи обладают более высокой емкостью, до нескольких сотен А/ч. Они обладают внушительными габаритами, поэтому они не встраиваются в оборудование, а стоят рядом с ним.
Давайте посмотрим, как выбрать ИБП для газового котла, ориентируясь на максимальное время автономной работы. Учитывая, что аварии на линиях сегодня устраняются очень быстро, а максимальное время проведения профилактических работ составляет не больше одного рабочего дня, то нам достаточно 6-8 часов работы от аккумуляторов. Для того чтобы высчитать, сколько будет работать источник бесперебойного питания для газового котла на полной зарядке, нам потребуются следующие данные:
- Емкость аккумулятора в ампер/часах;
- Напряжение аккумулятора (может принимать значение 12 или 24 В);
- Нагрузка (указывается в паспорте на газовый котел).
Попробуем рассчитать, сколько будет работать бесперебойное питание для котла при потребляемой мощности 170 Вт от аккумулятора емкостью 75 А/ч и напряжением 12 В. Для этого умножаем напряжение на ток и делим на мощность – (75х12)/170. Получается, что газовый котел сможет проработать от выбранного ИБП более 5 часов. А если учесть тот факт, что оборудование работает в циклическом режиме (не постоянно), то можно рассчитывать на 6-7 часов непрерывного питания.
Таблица подбора емкости АКБ бесперибойника в зависимости от мощности котла.
При использовании маломощных газовых котлов и двух аккумуляторов емкостью 100 А/ч каждый и напряжением 12 В, продолжительность автономной работы составит около 13-14 часов.
Планируя купить бесперебойник для котла, необходимо обратить внимание и на такую характеристику, как зарядный ток. Все дело в том, что он должен составлять 10-12% от емкости АКБ. Например, если АКБ обладает емкостью 100 А/ч, то ток заряда должен составлять 10%
Если этот показатель будет меньше или больше, то батарея прослужит меньше, чем это положено
Например, если АКБ обладает емкостью 100 А/ч, то ток заряда должен составлять 10%. Если этот показатель будет меньше или больше, то батарея прослужит меньше, чем это положено.
Необслуживаемые аккумуляторы могут заряжаться и при меньших токах, но время полной зарядки будет достаточно большим.
Топ-4. CROWN MICRO CMU-1000X
Рейтинг (2021): 4.66
Компактный ИБП, оснащенный массой защитных функций. Здесь используется система интерактивного типа, но из-за быстрого перехода на автономные источники, донор практически не замечает изменений. В период бездействия прибор практически не тратит электричество, и считается одним из самых экономичных. На борту есть собственный стабилизатор, защищающий сеть от резких перепадов. Он может выравнивать ток при падении до 110 ватт и при повышении до 280. Этот диапазон означает, что переход в автономный режим будет осуществляться только при действительно крайних ситуация, а не при малейшем скачке, как это часто бывает у других ИБП.
Характеристики: 4 700 руб.США (производится в Китае)Принцип работы: интерактивный
Как сделать бесперебойник для котла отопления
Самая капризная деталь во всех бесперебойниках это, конечно же, аккумуляторная батарея. Срок эксплуатации аккумулятора в бесперебойнике зависит от многих факторов, например от его качества, условий и продолжительность работы, а также многого другого. Часто в компьютерных бесперебойниках первыми из строя выходят именно аккумуляторы.
Представленный в этой статье, самодельный бесперебойник для котла отопления, сделан из компьютерного бесперебойника Mustek на 800 Ватт. В качестве аккумуляторной батареи, использован автомобильный аккумулятор 60 А/ч.
Бесперебойник для котла из Mustek Power 800
Изготовление самодельного бесперебойника для котла начинается с разборки компьютерного бесперебойника. Здесь всё просто и легко, достаточно открутить саморезы на основании бесперебойника, после чего отсоединить верхнюю его крышку.
Затем необходимо будет демонтировать старую батарею из компьютерного бесперебойника освободив тем самым нужное место для установки вентилятора. Кулер для охлаждения самодельного бесперебойника во время его работы, был снят со старого компьютерного корпуса.
После того, как аккумулятор с бесперебойника удален, можно приступать к демонтажу передней крышки бесперебойника на которой располагаются индикаторы работы и кнопка включения. Именно на место передней крышки и будет установлен вентилятор для охлаждения бесперебойника.
Чтобы избавиться от щелей вокруг вентилятора, дабы обеспечить его нормальную работу, использовался металлизированный скотч. Кнопка и индикаторы работы бесперебойника были вынесены наружу. Как это сделано, можно посмотреть на фотографиях.
Бесперебойник для котла из автомобильного аккумулятора
Далее следует этап подключения автомобильного аккумулятора к самодельному бесперебойнику
Здесь важно использовать, учитывая высокий ампераж автомобильного аккумулятора, провода большого сечения. Я взял медный провод сечением около 6 квадратов
Провода подключения для удобства, выведены сзади бесперебойника, однако, сделав отверстия, можно их вывести практически в любом месте корпуса бесперебойника.
Таким образом, можно сделать бесперебойник для котла отопления своими руками из очень дешевых комплектующих. В отличие от заводского бесперебойника, стоимость самодельного будет в разы меньше.
Конечно же, при изготовлении бесперебойника для котла следует учитывать, прежде всего, мощность отопительного оборудования. Сможет ли самодельный бесперебойника «потянуть» котел отопления и т. д.
Также стоит не забывать и об опасности работы автомобильных аккумуляторов, выделения ими вредных и взрывоопасных веществ во время зарядки и интенсивной разрядки.
Как рассчитать мощность инвертора
- Чтобы понять, во сколько раз пусковая мощность насоса больше потребляемой, найдите в паспорте класс энергоэффективности. Он обозначается буквами — от A до G. Специалисты рекомендуют умножать потребляемую мощность на 5 для всех классов энергоэффективности, кроме A: для него мощность умножается на 1,3.
- Складываем потребляемую мощность котла и пусковую мощность насоса. Сумму умножаем на 1,2 — это коэффициент запаса.
Например, котёл потребляет 200 Вт, а насос класса энергоэффективности C — 40 Вт. Полная потребляемая мощность составит: 200+40х5=400 Вт. С учётом коэффициента запаса получаем 400х1,2=480 Вт. Это минимальное значение мощности вашего ИБП.
Место установки
Размещать 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.
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.
