Elektronika moderních plynových kotlů je velmi citlivá na poklesy napětí v síti. K jeho ochraně potřebujete dobrý stabilizátor napětí. Jaký stabilizátor napětí zvolit pro plynový kotel? CHIP vám prozradí, na co se při výběru zaměřit.
Mnoho moderních plynových kotlů má elektroniku, která je schopna regulovat dobu zapnutí / vypnutí kotle a teplotu v různých okruzích tak, aby bylo teplo dodáváno ve správný čas na správném místě. Samotná elektronika je ale na poklesy napětí velmi citlivá a při prudkém skoku může selhat. Chcete-li chránit elektroniku plynového kotle a neopravovat ji později, musíte nainstalovat dobrý stabilizátor napětí. Jaký je nejlepší stabilizátor napětí, který si plynový kotel vezme domů? CHIP vám prozradí, na co se při výběru zaměřit.
typ stabilizátoru
Samotné zařízení je určeno ke stabilizaci vstupního napětí a jeho výstupu do sítě ve formě 220 nebo 380 V (výstupní napětí). Výběr stabilizátoru napětí pro plynový kotel začíná výběrem typu (designu) zařízení:
- Relé. Stabilizátory relé mají transformátor se skupinou kontaktů, z nichž každý je zodpovědný za určité vstupní napětí. To znamená, že přepínání mezi kontakty se provádí postupně. Samotné spínání provádí relé samo. Reléová zařízení mají široký rozsah hodnot vstupního napětí a poměrně rychle reagují na napěťové rázy. Mají však poměrně velkou chybu, proto je lepší ji nepoužívat na příliš velké a časté skoky. Pokud bude stabilizátor stát pouze pro kotel, pak je vše v pořádku, ale pokud často používáte svářečku, je lepší vzít jiný typ. Jsou také dost hlučné, proto je lepší je dát do samostatné místnosti (kotelny). Naprostá většina zařízení má reléovou verzi. Stihl R 600 je příkladem dobrého stabilizátoru a pro dva vývody.
- Tyristorový a sedmipatrový. Zde je spínání kontaktů prováděno polovodiči – tyristory a sedmistory. Jsou schopny jak připojit obvod, tak jej otevřít. Díky tomu lze k zařízení připojit výkonné spotřebiče. Na rozdíl od reléových modelů jsou tyristorové méně hlučné při spínání kontaktů a mají vysokou přesnost odezvy. Vyžadují však dodatečné chlazení, protože se velmi zahřívají. Kvůli tomuto dodatečnému chlazení jsou zařízení dražší a objemnější.
- Střídač. Z hlediska výstupního napětí jsou na tom nejlépe invertorové nebo „dvojité konverzní“ regulátory. Pomocí usměrňovače se proud převádí ze střídavého na stejnosměrný a následně díky měniči zpět na střídavý. To vám umožní získat vysoce přesný výstupní signál se slabým přerušovaným vstupním signálem. Invertorové stabilizátory se skvěle hodí nejen pro plynové kotle, ale také pro elektroniku a domácí spotřebiče. Jejich hlavní nevýhodou je poměrně vysoká cena, ale tento bod není kritický, pokud potřebujete zachovat životaschopnost kotle a elektroniky. Z dobrých a relativně levných můžeme poradit Invertor Bastion Teplocom ST-400 – Funguje dobře s kotli od různých výrobců.
- Elektromechanické. Regulaci napětí zde provádí servomotor, který posouvá uhlíkový kartáč po vinutí transformátoru. Toto konstrukční řešení zajišťuje plynulé spínání. Existuje však vztah mezi silou skoku a rychlostí provozu: čím silnější napětí naskočilo, tím více otáček potřebuje kartáč, aby prošel vinutím. To znamená, že s velkými skoky se doba odezvy zvyšuje. Pokud má vaše síť malé a málo časté přepětí, bude vám vyhovovat elektromechanická jednotka. Například si můžete koupit Resanta ASN-500/1-EM. V opačném případě vezměte relé nebo invertorové zařízení.
- Kombinovaný (hybridní). Jedná se o směs reléových a elektromechanických jednotek. Servomotor eliminuje malé skoky a relé chrání před vysokými skoky. Taková zařízení jsou mnohem lepší než čistě reléová nebo elektromechanická. Jsou však dražší než obojí. Naše hodnocení stabilizátorů napětí pro plynový kotel bude určitě zahrnovat kombinované modely.
Existují i ferorezonanční přístroje. Jsou však již zastaralé a v práci se používají jen zřídka, takže se u nich nebudeme zdržovat.
Výkon stabilizátoru napětí
Každé zařízení má jmenovitý výkon. Ve skutečnosti ukazuje, jakou celkovou zátěž zařízení vydrží. Mějte však na paměti, že výkon se neuvádí v obvyklých wattech, ale ve voltampérech, protože se bere v úvahu aktivní i jalový výkon.
Výpočet výkonu stabilizátoru je jednoduchý: stačí sečíst výkon kotle a čerpadla ve wattech a následně součet vynásobit bezpečnostním faktorem 1,3. Tzn., že např. u kotle se spotřebou 200 W a čerpadlem 70 W by měl být výkon stabilizátoru následující:
(200 + 70) * 1,3 = 351 VA.
Přesnost výstupního napětí
Různá zařízení produkují výstupní napětí s různou přesností. Nejlépe si s tím poradí invertorové jednotky, u kterých je průměrná chyba 2 – 4 %. Elektromechanické a kombinované jsou také velmi přesné. Pro plynový kotel je nejlepší vzít zařízení s přesností výstupního napětí 1 až 5%. I při 5% bude odchylka od 220 V v obou směrech 11 V – to není pro kotel tak kritické. Za zmínku však stojí, že bude problematické najít v prodeji stabilizátor s chybou pouze 1%, protože se obvykle jedná o drahá zařízení pro třífázové spotřebitele.
Doba odezvy
Doba odezvy neboli rychlost odezvy systému je důležitým ukazatelem, kterým je vybaven každý stabilizátor napětí pro plynový kotel. Jak vybrat zařízení podle doby odezvy? Všimněte si, že rychlost odezvy ovlivňuje dobu, po kterou stabilizátor změní vstupní napětí (skok) pod 220 nebo 380 V.
Pamatujte, že ne všechna zařízení vyžadují minimální dobu odezvy, proto se za tímto indikátorem nesnažte. U kotle je normální doba odezvy 20 až 60 ms. Proto si můžete vzít zařízení v tomto rozsahu.
Další funkce a vlastnosti stabilizátorů
Kromě hlavního účelu zařízení pro normalizaci napětí mají další funkce a schopnosti, které mohou ovlivnit, který stabilizátor zvolit pro plynový kotel. Zde jsou ty hlavní:
- Zásuvky. Kromě klasických zásuvek bez uzemnění se stává, že je zařízení vybaveno zásuvkou s uzemňovacím vodičem pro chladničky, pračky a další zařízení, která vyžadují uzemnění. Existují modely, které jsou vybaveny počítačovou zásuvkou IEC 320 C13. Většina uživatelů samozřejmě nepřipojí kotel i počítač ke stejnému stabilizátoru. Pokud však náhle vznikne taková potřeba, pak stojí za to koupit model se dvěma různými typy zásuvek.
- Ochrana proti přehřátí. Ochrana je tepelný senzor, který vypne zařízení, když dosáhne kritické teploty. U pokročilejších modelů je přídavné signalizační zařízení, které začne pípat, jakmile se zařízení přiblíží ke kritické teplotě, tedy ještě před vlastním vypnutím. Je obzvláště důležité, aby taková ochrana byla v zařízeních tyristorového a sedmistorového typu.
- RF ochrana proti rušení. V takových modelech je speciální filtr, který zpožďuje vysokofrekvenční rušení, ke kterému dochází v síti. U kotlů takové rušení není nic hrozného, takže pokud si koupíte stabilizátor pouze na topení, tak ochranu proti HPV nepotřebujete. Ale pro výpočetní techniku doporučujeme vzít model s takovým filtrem. Takovou ochranou se může pochlubit jednoduchý levný stabilizátor. SVEN VR-L1500.
- Ochrana proti zkratu. Pokud dojde ke zkratu na lince, zařízení se úplně vypne. Nejedná se pouze o napěťový ráz, ale o vysoký zkrat, který nelze stabilizovat a který může poškodit zařízení. Nejčastěji dochází ke zkratu na nadzemním elektrickém vedení, takže pro obyvatele soukromých domů je užitečné mít stejné zařízení s ochranou proti zkratu.
- montáž na stěnu. Obvykle jsou součástí další upevňovací prvky, pomocí kterých můžete zařízení zavěsit na zeď. To výrazně šetří místo na podlaze a zjednodušuje její ovládání, protože se nemusíte ohýbat, abyste se podívali na hodnoty napětí nebo něco přepínali. Ne všechny modely lze připevnit na stěnu, proto je vhodné tento parametr ověřit u konkrétního prodejce.
- Rukojeti a kolečka pro přepravu. Lehké spotřebiče jsou zřídka vybaveny držadly, protože se snadno přenášejí. Ty těžké jsou ale vybaveny madly na přenášení. Velmi velmi velké jsou vybaveny kolečky, která umožňují rolování stabilizátoru. Je však třeba poznamenat, že modely s koly jsou obvykle obrovská zařízení pro třífázové spotřebitele používané ve výrobě, takže pokud si chcete koupit plynový kotel, je nepravděpodobné, že najdete malý model s koly.
Pamatujte, že jakýkoli další parametr v regulátoru napětí zvyšuje jeho cenu. Před nákupem proto jasně zvažte, zda ji potřebujete, a nepotřebné vyřaďte.
Plynové kotle moderních topných systémů jsou komplexní celky obsahující elektrické komponenty citlivé na kvalitu napájecího napětí, a to: řídicí a automatizační desky, termostaty, oběhová čerpadla, zapalovací a ventilační systémy.
Domácí rozvodné sítě často nedokážou zajistit kvalitu elektrické energie nezbytnou pro správný provoz otopných soustav, zejména v případě použití plynových kotlů evropské výroby, jejichž nákladné „vycpávání“ vyžaduje dodržení přísných podmínek napájení. Poklesy síťového napětí vedou nejen k předčasnému opotřebení a poruchám v provozu topných zařízení, ale také k vážným poruchám plynových kotlů s následným porušením stanoveného tepelného režimu.
I když je výkon elektrické sítě stabilní, kolísání napětí chybí nebo nepřekračuje přípustné limity (vzácný případ pro většinu ruských regionů), nikdo nemůže být pojištěn proti mimořádným událostem způsobeným přírodními katastrofami a lidským faktorem. Přerušení vodičů v důsledku hurikánových větrů, „mrznoucí déšť“, neodborná instalace nebo vandalismus jsou plné prudkého poklesu napětí. V nejhorším případě je možná fázová nesymetrie doprovázená silným náporem elektrické energie a přepětím, které vyřadí citlivou automatiku (až do úplného vyhoření desek).
Pozor – na poškození kotlů způsobené přepětím se nevztahuje záruka – opravy a restaurátorské práce hradí majitel zařízení! Při nákupu a instalaci plynového kotle je proto třeba předem dbát na ochranu jeho elektronických součástí před rušením ze sítě a kolísáním napětí. Jedním z běžných řešení je připojení kotle k elektrické síti prostřednictvím specializovaného ochranného zařízení: stabilizátoru napětí nebo nepřerušitelného zdroje napájení (UPS). Pojďme se blíže podívat na jejich výhody a nevýhody.
Moderní stabilizátory perfektně zvládají kolísání síťového napětí, jsou několikanásobně levnější než UPS stejného výkonu a jsou kompaktnějšími zařízeními, které při instalaci zabírají méně místa. Absence bateriových článků ve stabilizátorech neumožňuje autonomní provoz topného systému v případě výpadku sítě, ale zjednodušuje údržbu zařízení. UPS naopak zaručují nepřetržité napájení topného systému, avšak ne všechny modely nepřerušitelných zdrojů napájení chrání před zvýšeným síťovým napětím.
UPS nebo stabilizátor, co je pro topný systém důležitější?
Výhoda nepřerušitelného napájení, která je součástí UPS, není vždy prvořadá ze dvou důvodů:
- kolísání napětí v sítích se vyskytuje mnohem častěji než nehody s úplným výpadkem proudu;
- dokonce i při úplném zastavení dodávky elektřiny je prudké ochlazení prostor a odmrazení topného systému nepravděpodobné, protože dům (jakákoli jiná budova, ve které je instalován topný kotel) funguje jako akumulátor tepla a udržuje přijatelnou teplotu pro dlouhá doba.
Na základě výše uvedeného lze konstatovat, že varianta připojení kotle otopného systému přes stabilizátor napětí je pohodlnější a ekonomicky výhodnější než pořízení zdroje nepřerušitelného napájení pro tyto účely. Upozorňujeme, že toto tvrzení platí pro elektrické sítě, které splňují dva požadavky:
- amplituda napěťových rázů nepřekračuje mezní rozsah činnosti stabilizátoru;
- dlouhodobé výpadky proudu chybí nebo se vyskytují zřídka.
Nákup jakéhokoli ochranného zařízení důrazně doporučujeme konzultovat s odborníkem!
Hlavní parametry stabilizátoru, kterým byste měli věnovat zvláštní pozornost při výběru řešení pro ochranu plynového kotle, jsou:
- fáze (jednofázové nebo třífázové);
- moc
- vysokorychlostní výkon;
- tvar výstupního signálu;
- rozsah vstupního napětí;
- přesnost stabilizace výstupního napětí;
- konstruktivní provedení;
- topologie.
Podívejme se podrobněji na to, jaké hodnoty by měly mít výše uvedené parametry stabilizátorů, aby byl zajištěn jejich správný provoz s plynovými kotli.
Jednofázový nebo třífázový stabilizátor?
Odpověď závisí na typu topného kotle. Pro zařízení určená k napájení jednofázovou sítí s provozním napětím 220 V (většina domácích plynových kotlů) volíme jednofázový stabilizátor.
Pokud topné zařízení umožňuje připojení k třífázové síti 380 V (výkonné průmyslové kotle), jsou možná dvě řešení:
- použití třífázového stabilizátoru;
- instalace samostatného stabilizátoru pro každou ze tří napájecích fází (v některých případech jsou tři jednofázová zařízení levnější než jedno třífázové).
Výkon stabilizátoru
Stabilizátor s menším než nezbytným výkonem bude pracovat s konstantním přetížením nebo se nespustí vůbec a dokonce selže.
Nákup zařízení s výkonem daleko převyšujícím potřebu je nerozumné plýtvání penězi – stabilizátor bude podtížen, ale nepřinese to výhody.
Pro správnou volbu výkonu stabilizátoru je nutné ke spotřebovanému elektrickému výkonu kotle připočítat určitou rezervu, jejíž doporučená hodnota je minimálně 30 %.
Varování! Je důležité rozlišovat mezi elektrickým a tepelným výkonem (obě veličiny jsou obvykle uvedeny v technické dokumentaci). První se měří ve wattech a pohybuje se v rozmezí 50 – 200 W (pro domácí plynové kotle). Druhý je uváděn v kilowattech a má mnohem větší hodnotu: od 10 do 100 kW!
V případech, kdy se kromě kotle plánuje připojení externího oběhového čerpadla ke stabilizátoru, je výkon ochranného zařízení určen podle vzorce:
(P1+P2×3)×1,3, kde:
P1 – výkon kotle;
P2 – výkon čerpadla;
poměr 3 bere v úvahu startovací proud čerpadla;
poměr 1,3 odráží výkonovou rezervu.
Příklad výpočtu:
Nechte jmenovitý elektrický výkon kotle 80 W a externí čerpadlo – 70 W. Aplikujeme výše uvedený algoritmus:
(80+70×3)×1,3=377 Вт,
proto je vyžadován model s výkonem 400 W.
Nedoporučuje se počítat výkon stabilizátoru pro víceokruhové topné systémy s několika externími čerpadly a přídavnými elektronickými ovládacími a ovládacími prvky. Obraťte se na specialistu, který dokáže vybrat to nejlepší řešení, které zaručí spolehlivý a odolný provoz vašeho topného zařízení!
Výkon stabilizátoru
Rychlost stabilizátoru je určena dvěma indikátory:
- doba odezvy – časový interval v milisekundách potřebný k reakci na změnu signálu sítě;
- stabilizační rychlost – měřená ve voltech za sekundu (V/s) a odráží čas strávený korekcí výstupního napětí při kolísání vstupu.
Riziko poškození automatiky kotle přepětím v napájecí síti klesá se zvýšením rychlosti stabilizace a snížením doby odezvy stabilizátoru.
Invertorové stabilizátory napětí Stihl, postavené na principu dvojité přeměny energie, díky svému inovativnímu zařízení nemají parametr „rychlost stabilizace“ – vstupní napětí je neustále regulováno.
Tvar výstupního napětí stabilizátoru
Správnou a stabilní funkci plynových kotlů zajišťuje sinusové střídavé napětí, obr. 1.
Obr. 1. Ideální sinusovka napětí
Při výběru stabilizátoru by se tedy mělo uvažovat o zařízeních, která poskytují vytvoření výstupního signálu, který je co nejblíže čisté (ideální) sinusoidě. V opačném případě jsou možné různé chyby a poruchy v elektronice plynového kotle.
Rozsah vstupního napětí a přesnost výstupního napětí stabilizátoru
Moderní plynové kotle mají zpravidla omezené limity provozní přesnosti pro stabilizaci výstupního napětí -230 ± 10% V.
K zajištění těchto indikátorů by měly být použity stabilizátory, jejichž přesnost udržování výstupního napětí je nejméně 5%. Ve většině případů je tato přesnost stabilizace dostatečná k ochraně těkavých prvků topného systému.
Rozsah vstupního napětí je uveden v pasu jakéhokoli stabilizátoru, k plynovému kotli se doporučuje připojit zařízení, jejichž spodní práh vstupního napětí není vyšší než 140 V a horní není nižší než 260 V. Provoz při maximálních přípustných hodnotách síťového napětí způsobí pokles výkonu stabilizátoru!
Pokud napájecí napětí překročí přípustné meze, zátěž bude bez napětí. Některé stabilizátory, včetně všech modelů invertorových stabilizátorů Stihl, jsou vybaveny důležitou možností – obnovením napájení při normálním síťovém signálu, což umožňuje automatické restartování kotle po vypnutí.
Při výběru zařízení dbejte také na dostupnost moderní nouzové ochrany. V jeho nepřítomnosti mohou přepětí sítě překračující limitní rozsah stabilizátor deaktivovat. Ale i v tomto případě budou náklady na opravu nebo nákup nového stabilizátoru mnohem nižší než náklady na obnovení účinnosti plynového kotle!
Konstrukce stabilizátoru
Pro práci s plynovým kotlem jsou vhodná zařízení sklopného a podlahového umístění. Pořízení rackových modelů není praktické. Naznačují přítomnost speciálního 19palcového designu, který se v každodenním životě téměř nepoužívá, a vyznačují se vysokým výkonem, který daleko přesahuje potřebu elektrického obvodu kotle.
Volba způsobu připojení stabilizátoru závisí na místě instalace zařízení. Předem zvažte, který držák zařízení je ve vašem případě vhodný – vertikální nebo horizontální.
Topologie stabilizátoru
Na trhu s elektrickým zařízením existuje velký výběr stabilizátorů, které se liší principem činnosti a stupněm účinnosti, stručně zvážíme každý z hlavních typů.
- ferrorezonanční stabilizátory. Postaveno na efektu ferorezonance mezi transformátorem a kondenzátorem. Prakticky se nepoužívají pro práci s plynovými kotli v domácím sektoru, protože mají malý regulační rozsah, velké rozměry a nejsou schopny pracovat s přetížením.
- Elektromechanické (servo). Korekce napětí se provádí pohybem jezdce po vinutí transformátoru, poháněného servem. Řada vážných nevýhod: nízká rychlost (s výjimkou některých modelů), vysoká hladina hluku, nespolehlivost a opotřebení mechaniky, stejně jako jiskření během provozu, činí tyto stabilizátory nejoptimálnějším řešením pro ochranu plynového kotle.
- Relé. Speciální relé spíná vinutí cívky a vybírá obvod, jehož napětí je nejblíže 220 V. Významnou nevýhodou reléových zařízení je postupná regulace v důsledku: sinusové zkreslení a ne nejlepší přesnost stabilizace 6-8%. Tato hodnota nemusí být dostatečná pro zvláště citlivé elektronické komponenty kotle.
- Polovodič (triak a tyristor). Podle principu činnosti jsou podobné reléovým zařízením, pouze místo relé se pro přepínání mezi vinutími používají elektronické klíče: triaky a tyristory. Stabilizátory tohoto typu jsou lepší než mnohé analogy, ale nejsou schopny vytvořit ideální sinusoidu a jsou citlivé na různá rušení a přetížení.
Invertorové stabilizátory Stihl
Invertorové stabilizátory Shtil řady InStab jsou postaveny na unikátním, progresivním principu dvojí přeměny energie.
Strukturálně jsou invertorové stabilizátory Shtil zcela odlišné od zařízení realizovaných na základě zastaralých provozních principů popsaných výše a před nimi ve všech výše uvedených charakteristikách jsou standardem ochrany pro topné systémy:
- odezva na změnu vstupního napětí – okamžitá, 0 ms;
- stabilizace výstupního napětí – plynulá;
- tvar výstupního signálu je ideální sinusoida, nezávislá na jakémkoli zkreslení sítě;
- rozsah vstupního napětí – 90 – 310 V;
- přesnost stabilizace – ± 2 %;
- nouzová ochrana – víceúrovňová elektronická s obnovou po zkratu, přetížení, přehřátí, výpadku sítě;
- Účinnost – až 97%.
Pro práci s nástěnnými plynovými kotli se doporučuje používat jednofázové invertorové stabilizátory InStab: IS350 a IS550, vyrobené ve formě bloků s LED indikací, síťovým vypínačem a evropskou standardní zásuvkou. Umístění je povoleno jak na podlahu (na pracovní plochu), tak na panty.
Podlahové plynové kotle mají vysoký výkon, pro jejich ochranu jsou vhodné tyto modely stabilizátorů Shtil řady InStab: IS1000, IS1500, IS2500, IS3500. Konstrukčně se jedná o výrobky s displejem z tekutých krystalů a LED indikací, síťovým vypínačem a dvěma evropskými standardními zásuvkami (nebo svorkovnicí u modelů IS2500 a IS3500). Umístění je možné jak na desku, tak na panty.
Pokročilé invertorové stabilizátory řady InStab jsou dnes ideálním řešením pro ochranu zařízení topných systémů před vysokonapěťovými rázy a poklesy vstupního napětí, kolísáním frekvence, harmonickým zkreslením a elektrickým rušením v napájecí síti.
Provozní podmínky stabilizátoru
Při dodržení určitých provozních pravidel funguje stabilizátor po dlouhou dobu a nevyžaduje údržbu. Pro taková zařízení jsou nežádoucí:
