Подключение отопительного котла к ИБП и инвертору напряжения

Газовые котлы марки "BUDERUS" не работают с ИБП типа Line-Interactive, которые не имеют проходной нейтрали.

Наилучшее решение для защиты газового двухконтурного котла отопления это применять ИБП вида On-Line. Несомненно отпадает надобность ставить перед ИБП стабилизатор напряжения (при работе от сети в спектре входных напряжений от 140В до 270В на выходе у ИБП постоянно 220В) и с этим типом ИБП действуют все котлы отопления. К примеру, котлы марки "BUDERUS" не работают с ИБП вида Line-Interactive, которые не имеют проходной нейтрали (когда ИБП действует в автономном режиме, то автоматика котла не может различить наличие пламени на горелке).
Не все модели отопительных газовых котлов корректно действуют с источниками бесперебойного питания.  Имеются котлы, которые отлично себя ощущают с любым ИБП (и от сети, и от аккумулятора), хотя также настоятельно просят верного подсоединения фазы и нейтрали. Есть модели котлов, которые для обычного функционирования, кроме верного подсоединения фазы и нейтрали, настоятельно просят обязательную нейтраль (жесткая нейтраль, гарантированная нейтраль). В режиме работы от аккумулятора ИБП полностью (с помощью реле) выключает эту самую «сквозную нейтраль» и на выходе делает свою собственную нейтраль, которая как раз и не всем моделям котлов нравится.

Для решения проблемы необходимо на ввод котла принудительно подать входную нейтраль, однако, напрямую это делать невозможно, ИБП не допускает объединения входной и выходной нейтрали. Необходимо гальванически развязать вывод ИБП и ввод котла. Это можно, и необходимо, сделать через разделительный трансформатор 220 на 220 вольт. Мощность  трансформатора выбирается на процентов 10 более мощности нагрузки. В качестве разделительного трансформатора разрешено использовать обычные универсальные трансформаторы ОСМ1, ОСР (напряжение на первичной и вторичной обмотках ― 220В).

Так как отопительные котлы требуют неразрывного соединения с нулевым проводом, то при проверке работы системы бесперебойного питания надлежит отключать лишь фазовый пакетный отключатель. Испытывать систему надлежит в тот эпизод, когда отопительный котел не действует на нагрев (ожидает повторного пуска после остывания воды в контуре). Лишь в данном случае можно быть уверенным, что подключено все верно (фаза, нуль) и котел запускается от ИБП.

Вышеприведенная методика применялась при включении газового котла "Buderus" к ИБП вида Line-Interactive. С источниками бесперебойного питания типа On-Line данные котлы действовали и при обыкновенном включении (в отсутствии разделительного трансформатора).

Проверка подключения ИБП для фазозависимого газового котла

Предположим, вы решили самостоятельно установить ИБП для вашего газового котла, который является фазозависимым, т.е. в случае неправильной фазы горелка на котле просто не загорится… Как проверить правильное подключение?

1) Выключением ИБП из розетки мы не добьёмся правильной работы котла, т.к. в этом случае мы разорвали нейтраль, которая является сквозной для наших источников и так необходима котлу. Иными словами, в каждой из отверстий розетки мы обнаружим напряжение – индикаторная отвертка покажет наличие фазы. Разница потенциалов между контактами розетки составит 220в, но это разница между -110В в одной отверстии и 110В в другом. Что делать?

2) В щитке мы отключаем однополюсный автомат (двухполюсный рвет нейтраль), который разрывает фазовый проводник, нейтраль у нас сохраняется. В этом случае на выходе из ИБП мы должны получить строго ноль в одном отверстии розетки, а в другом фазу. Но этого может не произойти… ИБП пищит, котел не зажигается. Почему?

3) Потому как мы не правильно подключили наш ИБП к розетке – необходимо произвести перефазировку, т.е. вытащить вилку, повернуть её на 180 градусов и снова воткнуть. Вот теперь мы видим четкое наличие нейтрали и фазы. Теперь остаётся правильно подключить котел в розетку ИБП.

Рекомендации по защите автоматики газовых котлов

Общей проблемой для автоматики газовых котлов и циркуляционных насосов является их критичность к нестабильному электропитанию

Распространенными причинами неполадок газовых котлов и насосов являются:

• Постоянно заниженное напряжение ― может вызывать в работе котла ошибку отсутствия тяги из-за малых оборотов турбины и приводит к преждевременному износу оборудования, для насоса ― увеличивает износ двигателя.
• «Скачки напряжения» или существенные перепады напряжения (+/- 20В) ― приводят к выходу из строя микропроцессорное управление газовым котлом, существенно понижают срок эксплуатации насоса.
• Постоянно завышенное напряжение – приводит к преждевременному износу и/или перегоранию электронных компонентов платы управления газового котла, приводит к постоянному перегреву двигателя насоса.
• Искаженная синусоида питающего напряжения ( модифицированная синусоида, меандр) – приводит к преждевременному износу циркуляционного насоса
• Обрыв электропитания и внезапное его восстановление (от 20мс до нескольких секунд) – может привести к выходу из строя циркуляционного насоса газового котла
• Обрыв электропитания на некоторое время (от нескольких секунд до нескольких часов)– к выходу из строя не приведет, но может спровоцировать переход устройства управления в статус «ошибки». В данном случае, при возобновлении электроснабжения необходимо вручную перезагрузить устройство управления котлом.
• «Уход» (колебания) частоты питающей сети (+/-0,5 Гц) – микропроцессорная плата управления газового котла выключает котлы при изменении частоты сетевого напряжения, после чего нередки случаи вызова сервисной службы для возобновления работы котла.
• Электропитание газового котла напрямую от генератора – не каждый газовый котел может работать напрямую с генераторами. Электрогенераторам присущ эффект  "плавающей частоты". Этот эффект проявляется в моменты подключения или отключения нагрузки на генератор. Другими словами ― включился холодильник и нагрузил генератор, в этот момент частота на генераторе уменьшилась, и наоборот ― когда дополнительная нагрузка выключилась ― двигатель генератора на несколько секунд работать стал быстрее и внес увеличение частоты в сеть. Для большинства техники этот эффект не приносит проблем, однако приносит проблемы для процессоров плат управления котлами. Для подключения генератора к котлу часто приходится применять промежуточный или разделительный трансформатор, а лучше всего применить источник бесперебойного питания с двойным преобразованием.

Примечание: По статистике около 85% отказов происходит именно с электрической частью насоса. Основной причиной является меж витковое замыкание обмоток статора вследствие перегрева из-за гидравлической перегрузки, либо при работе на пониженном или скачкообразно изменяющемся напряжении.

Вывод: Проблемы с электропитанием очень часто являются условием снятия с гарантийного обслуживания газовых котлов и приводят к выходу из строя всей системы отопления в самый неподходящий момент. Для обеспечения качественной и долговечной работы газового котла необходимо обеспечить стабильным напряжением 220/230В с правильной синусоидой и точной частотой.

В качестве решений для обеспечения газовых котлов стабильным и бесперебойным электропитанием можно рассмотреть несколько вариантов:

Стабилизатор напряжения для газового котла

Достоинства:

• обеспечивает стабильным напряжением плату управления (в допустимых пределах отклонения +/-5%)

Недостатки:

• пропускает неизменной частоту и форму синусоиды в нагрузку
• не обеспечивает  газовый котел электропитанием при  исчезновении сети

Источник бесперебойного питания

Достоинства:

• источник бесперебойного питания ( с правильным синусом) обеспечивает защиту газового котла практически от всех возможных причин выхода из строя, связанных с некачественным электропитанием

Недостатки:

• не высокий перегрузочный коэффициент  (порядка 130%) ―  при использовании индуктивной нагрузки с высокими пусковыми токами, необходимо брать запас по мощности 3-хкратный.
• время автономной работы не превышает 1 – 1,5 часа (в отдельных случаях время можно увеличить – цена решения будет высокой из-за высокой стоимости аккумуляторных батарей и дополнительного мощного зарядного устройства)

Примерный расчет времени работы ИБП для котлов с АКБ 12 Вольт

Инвертор напряжения

Достоинства:

• инвертор напряжения ( с правильным синусом), как и ИБП для котла, обеспечивает защиту газового котла и насосной станции практически от всех возможных причин выхода из строя, связанных с некачественным электропитанием
• инвертор работает от аккумуляторной батареи 12В (при мощности инвертора до 2 кВА) и 24 В (два аккумулятора по 12В в ветке, при мощности инвертора от 3 кВА ).
• высокий перегрузочный коэффициент – 150% ― позволяет сократить запас по мощности инвертора

Недостатки:

• исходя из назначения применения – существенных недостатков инверторы напряжения не имеют.

В случае применения инвертора напряжения 12-220 вольт рекомендуется использовать солнечную электростанцию. В этом случае время работы вашей отопительной системы, освещение вашего дома и практически все будет зависеть только от Солнца.