Инверторный стабилизатор напряжения для газового котла: что это такое, его устройство, принцип работы

Самодельный аппарат

А какую можно реализовать схему стабилизатора напряжения 220В своими руками? Самый простой вариант стабилизатора состоит из минимального количества комплектующих:

  • трансформатор;
  • конденсатор;
  • диоды;
  • резистор;
  • провода (для соединения микросхем).

Используя простейшие навыки, собрать устройство не так сложно, как может показаться. Но при наличии старого сварочного аппарата все упрощается, поскольку он практически уже собран. Однако проблема в том, что не у каждого человека найдется такой сварочный аппарата, а поэтому лучше подыскать другой способ для самодельного устройства.

По этой причине рассмотрим, как можно изготовить некоторый аналог симисторного стабилизатора. Данный прибор будет рассчитан на входной рабочий диапазон 130-270 В, а на выход будет подаваться от 205 до 230 В. Большая разница входного тока это скорее плюс, а вот для выходного – это уже минус. Но для многих бытовых приборов эта разница допустима.

Что касается мощности, то схема тиристорного стабилизатора напряжения 220В, своими руками изготавливаемого, допускает подключение электроприборов до 6 кВт. Переключение нагрузки производится в течение 10 миллисекунд.

Тип крепления

Есть два варианта исполнения корпуса и способа установки:

  • напольный;
  • настенный.

На производительности или характеристиках это никак не сказывается. Однако в виду установки стабилизатора непосредственно возле котла лучше отдать предпочтение настенному варианту, так как это исключает попадание воды в электрооборудование при поломке, связанной с трубопроводом или теплообменниками котла.

Если стабилизатор устанавливается в удалении от котла, например в распределительном щитке, то допускается использование и напольного способа установки. Подойдет маленькая хитрость. Напольный стабилизатор закрепляется на кронштейнах или на подготовленной полке выше котла, и тогда его вполне безопасно располагать даже непосредственно возле котла.

Варианты исполнения, установки и монтажа стабилизаторов

Из технических особенностей второго плана следует отметить различные варианты установки приборов: на стене, на столе, на полу. Конкретный вариант определяется условиями размещения и размерами стабилизатора. Существуют универсальные модели, которые допускается монтировать несколькими способами. В любом случае, при установке аппарата необходимо предусмотреть условия свободного обдува воздухом для предотвращения его перегрева.

Приборы мощностью до 2 квт обычно подключаются к сети с помощью шнура с вилкой. Такие стабилизаторы имеют на корпусе розетку, через которую подключается газовый котел. Более мощные агрегаты имеют специальный клеммник для подсоединения проводов входного и выходного питания.

Удобен в применении прибор с цифровым индикатором входного и выходного напряжения. Возможно, Вас устроит более дешевая модель со светодиодной индикацией.

Самое высокое качество напряжения

Основное отличие инверторных моделей – мгновенная и точная регулировка входного напряжения, отсутствие трансформатора, подвижных элементов и необходимости в анализе напряжения.
Переменный ток преобразуется в постоянный, а затем снова в переменный – происходит двойное преобразование.
Подкупает потребителей и невероятно широкий рабочий диапазон стабилизации, компактность и чистая синусоида выходного сигнала.
Даже если входное напряжение будет на уровне 100 или 300 вольт, то на выходе – стабильные 220 вольт со средней погрешностью в 1%.
Такого не может обеспечить ни один тип современных стабилизаторов. Даже, если взять самые крутые релейные или тиристорные модели.
При таком уровне входного напряжения погрешность стабилизации будет в разы больше, достигая критической отметки в 10%, допустимой по ГОСТу.

Инверторные стабилизаторы напряжения для газовых котлов

Инверторные стабилизаторы напряжения имеют свои особенности.

Устройство

Верное название этого вида устройств: стабилизаторы двойного преобразования. Первое преобразование — переменный ток в постоянный.

Второе: постоянный в переменный — из-за чего и возникло ещё одно наименование: инверторный стабилизатор.

На первом этапе трансформации нестабильный ток из сети поступает в выпрямитель и мощностной корректор устройства, где фильтруется и стабилизируется, после чего скапливается на пластинах большого числа конденсаторов.

Для стабильной и долгой работы котла нужен переменный ток с точной синусоидальной характеристикой — чем равномернее перепады от минимума к максимуму тока, тем лучше для дорогостоящего электрооснащения котла.

Идеальную синусоиду этот тип стабилизаторов даёт за счёт использования инвертора.

Заряд с конденсаторов (уже в виде постоянного тока) после первого этапа преобразования переходит сюда, где снова трансформируется — обратно в переменный ток с постоянной частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

Такая точность обеспечивается благодаря использованию кварцевого генератора. После двух этапов стабильный переменный ток с чёткими синусоидальными перепадами подаётся для питания отопительного котла.

Важно! Производитель может отказать в гарантийном ремонте котла, если электропитание подавалось к последнему напрямую — без использования стабилизатора

Характеристики

  1. Мощность — основной показатель, от которого зависит эффективность работы стабилизатора. Чем больше электроэнергии потребляет газовый котёл, тем выше требуется уровень мощности стабилизирующей системы. На рынке представлены модели от 0,5 до 3,5 кВт.
  2. Скорость реагирования. Подразумевается реакция на изменение уровня напряжения в сети. Чем быстрее устройство распознает скачок, тем меньше искривиться ток. Поскольку в инверторных стабилизаторах скорость реагирования мгновенная и ток проходит два этапа преобразования, котёл полностью защищён от перепадов напряжения.
  3. Уровни защиты. Все стабилизирующие системы двойного преобразования защищены от короткого замыкания, неправильного подключения (неверной полярности) и переразряда батареи АКБ.
  4. Вес. Тяжёлые изделия лучше не крепить к стене, поскольку они вряд ли выдержат падение с неё в случае плохого монтажа. Для этого стабилизирующие системы специально выпускают с ножками для горизонтальной установки.

Фото 1. Инверторный стабилизатор напряжения от производителя Штиль. Прибор достаточно большого размера, обычно устанавливается на пол.

  1. Граница регулирования. От этой характеристики зависит градация мощности, необходимой для поддержания стабильной работы котла.

Внимание! Мощные стабилизаторы (на 2,5—3,5 кВт) нельзя использовать совместно с малыми котлами, поскольку нижние границы регулирования первых будут превышать необходимое значение мощности у котлов

Преимущества и недостатки

Единственный минус, присущий этому виду стабилизаторов — высокая стоимость, доходящая до цены среднего котла: около 50 000 рублей за крупный и мощный выпрямитель напряжения.

Но преимущества, которые получает домовладелец с приобретением этого изделия, перекрывают этот единственный, но порой существенный недостаток:

  1. Мгновенная реакция на колебания напряжения. Она не может быть равна 0 мс, но в данных моделях близка к таковому значению — 5—6 мс.
  2. На выходе сигнал имеет форму идеальной синусоиды, что значительно продлевает срок службы отопительного котла, а сама стабилизация происходит постоянно благодаря двойной трансформации тока.
  3. На входе напряжение может быть как и относительно низкое — 90—100 В, так и высокое — 220—310 В. На выходе сигнал получается равномерного уровня напряжения, необходимого для конкретной модели котла (домовладелец сам регулирует это значение).
  4. При соблюдении условий эксплуатации стабилизатор может служить 10—15 лет, что соответствует среднему сроку службы у отопительного котла.

Виды стабилизаторов

Стабилизатор напряжения для котлов отопления создан, чтобы работать в нескольких направлениях: при любых скачках напряжения выравнивать показатель до 220 В или безопасно обесточивать систему, если возможности аппарата не позволяют нормализовать силу тока.

Таким образом, прибор поддерживают газовый котёл в корректном состоянии, и защищает электронные части оборудования.
Если рассматривать стабилизатор напряжения 220В с конструктивной точки зрения, то их можно поделить на 3 основных вида. Изучив каждую разновидность, можно понять, какой выбрать для своего аппарата.

Электромеханические

Принцип действия оборудования основан на установленных внутри корпуса обмотках трансформатора, по которым движутся угольные щётки. Привод обеспечивает вращение агрегата. Исходя из входного напряжения, щётки будут принимать определенное положение, передавая аппарату необходимый ток.

Преимущества:

  • высокая точность работы;
  • низкая и доступная цена;
  • большой выбор регулировок;
  • сохранение работоспособности при больших перегрузках;
  • компактные размеры.

Но имеются и некоторые недостатки, о которых нужно знать:

  • время срабатывания – 2 секунды, а это очень много, если на котле стоят электронные детали;
  • при возникновении резкого скачка тока стабилизатор иногда снижает или завышает выходящее значение;
  • при похолодании стабилизатор на котле будет плохо срабатывать из-за минусовой температуры;
  • присутствуют механические части, они недолговечные из-за износа щеток;
  • при работе создаёт много шума;
  • возникают искры при эксплуатации, что создает опасность возгорания – в таком случае необходимо использовать удаленный монтаж.

Такой стабилизатор часто используют для газовых котлов, но специалисты советуют заранее позаботиться о мерах предосторожности. Оборудование желательно устанавливать на определённом расстоянии от самого отопительного котла

Релейные

Этот тип новее предыдущего варианта и наиболее широко используется при работе с котлами. На трансформаторе размещают от 5 до 12 реле, которые помещают в отдельный корпус. При резком изменении напряжения, ток пропускается через один из них по контуру максимально приближенного к 220 В. Таким образом, происходит выравнивание. Желательно выбирать стабилизатор с наиболее большим количеством реле.
В конструкции полностью устранены механические компоненты. Это влияет на продолжительность срока эксплуатации.

Преимущества:

  • мгновенно срабатывает на перепады;
  • большой диапазон водного напряжения;
  • хорошо справляется с большими перегрузками;
  • без перебоев работает при минусовой температуре;
  • нет необходимости постоянно обслуживать и осуществлять контроль;
  • прослужит долгие годы из-за отсутствия механических деталей;
  • доступная стоимость.

Недостатки:

  • если приобрести оборудование с маленьким числом реле, то шаг сильно увеличится, а потому пострадает точность;
  • погрешность напряжение до 8%;
  • создает много шума при эксплуатации.

Стабилизатор получил популярность из-за оптимального соотношения цена/качество.

Электронные

Источник фото: ua.all.biz

Этот тип оборудования проводит ток через контуры обмотки трансформатора. Но это происходит благодаря не привычному реле, а специальным ключам. Симисторы могут пропускать идущий из сети ток в нескольких направлениях, а тиристоры только в одном. Эти полупроводниковые элементы небольших размеров, но имеют большую эффективность при работе.

Преимущества:

  • долгий срок эксплуатации;
  • неприхотливость в обслуживании;
  • нет необходимости постоянно осуществлять контроль за работой;
  • могут функционировать без перебоев в сильные морозы;
  • широкий диапазон регулировок.

Недостатки:

  • повышенная чувствительность к посторонним помехам;
  • большая цена за оборудование.

В современные дни такие типы стабилизаторов – самые совершенные из тех, которые можно установить на газовый котёл. Но они уступают в популярности релейным из-за высокой цены.

Шаг №1 – Какие типы стабилизаторов подходят для котлов

Какой стабилизатор напряжения выбрать для газового котла?

Теоретически для котла отопления можно использовать любой из бытовых стабилизаторов напряжения подходящей мощности. Года 2-3 назад чаще всего так и приходилось делать. Ставились электромеханические стабилизаторы, которые должны были обеспечить сохранность котлов.

Преимущества:

  • плавная регулировка при помощи сервопривода;
  • более точное, на тот момент, напряжение на выходе.

Но у них был большой минус:

медленная скорость выравнивания напряжения.

Из-за этого сильно страдала электроника более новых газовых котлов, которая очень чувствительна к изменениям напряжения и импульсным помехам.

Другим вариантом было поставить вместо электромеханики более быстрые релейные стабилизаторы. Преимущества:

  • высокая скорость срабатывания на изменения напряжения – менее 10 мс (миллисекунд);
  • более широкий диапазон входных напряжений (105…265В);
  • настенное исполнение, что гораздо удобнее.

Для сравнения возьмем электромеханический и релейный стабилизатор самой популярной мощности, на 1000 ВА (вольт-ампер):

Энергия СНВТ-1000/1 HybridVoltron РСН-1000
Мощность:1 кВA (0.7…1 кВт)1 кВA (0.7…1 кВт)
Тип:электро-механическийрелейный
Скорость срабатывания:500 – 1500 мс 10 мс (миллисекунд)

magazin energia ru

Разница в скорости срабатывания колоссальная, но обычные бытовые релейники не разрабатывались под эксплуатацию с газовыми котлами, а поэтому имеют ощутимый минус:

низкая точность напряжения на выходе (220 ± 10%).

В результате получали ситуацию, когда на колебания электросети в диапазоне от 198…242В обычные бытовые релейники попросту никак не реагировали.

Если для старых котлов это было не так критично, то для современных моделей популярных производителей (Vaillant, Baxi, Viessmann, Protherm, Ariston, Buderus, Beretta, Ferroli) такое бездействие приводило к замене платы.

Стало ясно, что стабилизаторы бытового назначения не подходят для эксплуатации с современными газовыми котлами. Нужен аппарат, который был бы лишен недостатков двух предыдущих вариантов и должен:

  • быстро реагировать на изменения в электросети;
  • иметь маленькую погрешность напряжения на выходе.

Дополнительными требованиями можно назвать:

  • приятный внешний вид (аппарат будет размещаться возле котла и невзрачная грубая коробка сильно бы испортила интерьер);
  • настенное исполнение (наличие крепления на стену более удобно и экономит место).

Так на российский рынок была выпущена специализированная линейка стабилизаторов напряжения “Энергия АРС”, при разработке которой ориентировались на эти требования.

Энергия АРС-1000 (1 кВA (0.7..1 кВт))

После доработок и первого года производства на сегодня имеем такие окончательные характеристики аппаратов данной серии:

  • скорость срабатывания – 10 мс (миллисекунд);
  • точность регулировки – 220 ± 4%;
  • универсальное крепление – можно как повесить на стенку так и поставить на маленькие ножки;
  • диапазон входных напряжений – 120…276В;
  • маленькие размеры (высота: 35.5 см, ширина: 20.5 см, глубина: 10 см) и масса 3 – 5 кг;
  • защита котла от импульсных помех;
  • полностью металлический корпус — повышенная безопасность;
  • защита от неправильного подключения (необходима для фазозависимых котлов);
  • имеет приятный белый цвет корпуса;
  • простое подключение котла через вилку и розетку.

Сравнивая с бытовыми стабилизаторами получаем такие цифры:

Энергия СНВТ-1000/1 HybridЭнергия АРС-1000
Мощность:1 кВA (0.7…1 кВт)1 кВA (0.7…1 кВт)
Тип:электро-механическийрелейный
Точность регулировки:220В ± 3%220В ± 4%
Скорость срабатывания:500 – 1500 мс 10 мс (миллисекунд)

Как видим, у Энергия АРС напряжение на выходе фиксируется на уровне как у самых точных стабилизаторов на рынке – электромеханических. Скорость же срабатывания несравнимо выше.

Единственное, диапазон входных напряжений по низу не такой широкий, как у Voltron РСН:

Voltron РСН-1000Энергия АРС-1000
Мощность:1 кВA (0.7…1 кВт)1 кВA (0.7…1 кВт)
Напряжение входа:105…265 В120…276 В

В целом, серия получилась вполне достойной, по крайней мере котлы получили современную защиту электроники от скачков напряжения и импульсных помех. Да и погрешность на выходе минимальная, на уровне самых точных аппаратов на сегодняшний день. А значит, не придется каждые полгода менять сгоревшие платы в котлах, как в случае со стабилизаторами общего назначения.

Первое правило:

Для современных газовых котлов лучше подключать специализированные стабилизаторы напряжения. Для более старых моделей подойдет и обычный бытовой стабилизатор.

Выбор стабилизатора напряжения

Существует множество моделей стабилизирующих устройств, отличающихся параметрами, конструктивными особенностями и техническими характеристиками. Они могут быть навесными или напольными и устанавливаться на стене или на полу. Стабилизаторы работают с постоянным и переменным током, подключаются к одно- или трехфазным сетям. Поэтому хозяевам часто приходится решать, какой стабилизатор напряжения лучше.

Основная классификация агрегатов производится в зависимости от способов переключения обмоток. В первую очередь, это электромеханические устройства, оборудованные сервоприводом, приводящим в движение бегунок, перемещающийся на обмотках. Регулировка напряжения производится постепенно, без резких нарушений токовых характеристик. Такие стабилизаторы имеют небольшие размеры и сохраняют работоспособность даже при значительных перепадах напряжения.

Другой вариант представлен релейными или электронными устройствами, где обмотки переключаются посредством реле. Несмотря на низкую стоимость, эти стабилизаторы достаточно надежны, благодаря качественной сборке конструкции. Вся электроника размещается в герметичном корпусе, защищающем ее от влаги и пыли. Данные стабилизаторы не нуждаются в обслуживании, они быстро реагируют на все изменения сети и способны переключаться с высокой скоростью.

В симисторных конструкциях, кроме реле используются симисторы. В данных устройствах отсутствуют детали, подверженные механическому износу, они надежные и долговечные в эксплуатации. С помощью такого стабилизатора оборудование продолжает работать даже в период сбоев в электрической сети. Сам аппарат работает бесшумно, может размещаться на стене или на полу. В системе имеется многоуровневая встроенная автоматическая защита, выполняющая отключение во время токовых перегрузок. Она защищает от коротких замыканий и скачков напряжения в большую или меньшую сторону.

Стабилизаторы тиристорной конструкции оборудованы специальными ключами, с помощью которых оказывается влияние на токовую синусоиду во время включения и выключения. Регулировка работы тиристора осуществляется процессором, встроенным в схему. Данным устройствам не страшны перегрузки, возникающие в сетях. При возникновении опасных ситуаций с микроконтроллера тут же поступает команда на отключение прибора и всей системы.

Аппаратура функционирует бесшумно, считается экономичной, надежной и долговечной. Срабатывание тиристора происходит без образования дугового разряда. Стабилизатор устойчиво работает в диапазоне напряжений 120-300 В и считается наиболее дорогим из всех представленных моделей.

Типы стабилизаторов

Срок безремонтной эксплуатации газового котла с насосом и розжигом от электросети зависит от стабильного и постоянно одинакового напряжения. Поэтому включение стабилизатора в схему работы котла если не обязательно, то крайне желательно. Современные стабилизаторы делятся на три вида:

  1. Релейного типа – самые дешевые, но не самые долговечные приборы. Подгорание контактов заставляет хозяина менять устройство каждые 3-4 года. Точность амплитуды стабилизации тоже оставляет желать лучшего.
  2. Стабилизаторы на сервомоторах могут плавно выравнивать выходное напряжение, но работают более медленно, что повышает риск аварии.
  3. Электронные схемы на управляемых тиристорах (симисторах) и микропроцессорах долговечны, обладают высокой точностью стабилизации, бесшумны в работе и мгновенно реагируют на скачки напряжения в сети.

По другим параметрам стабилизаторы подразделяются на устройства постоянного или переменного тока, на напольные или настенные конструкции, на однофазные или трехфазные приборы. В таблице приведены технические характеристики наиболее востребованных моделей стабилизаторов в 2014 году. Анализ показывает, что электронное устройство может работать в любых условиях, с любыми перепадами напряжения. Электронный стабилизатор не искажает форму напряжения, а значит, газовый котел будет работать стабильно и надежно.

Механический или сервоприводный стабилизатор обладает более длительным временем срабатывания при перепадах входного напряжения и тока. То есть, при скачках амплитуды механическое устройство не успевает выравнивать амплитуду и колебания напряжения поступают на электронные и электрические приборы котла. Перепады случаются редко, но часто вызывают поломки в электронных схемах нагрузки.

Поэтому на вопрос, какой стабилизатор напряжения для газового котла лучше, может ответить только хозяин агрегата. Играет роль и стоимость прибора, и требования к нему, и даже габариты стабилизатора. Так как газовый котел стоит дорого, то есть смысл поставить на его обслуживание более дорогой, но качественный стабилизатор, а не экономить на мелочах.

Как выбрать стабилизатор

При покупке отталкивайтесь от основных параметров:

  1. Мощность стабилизатора определяется совокупной мощностью нагрузок — насос, пульт управления, газовая горелка и другие элементы автоматики. Стандартная мощность стабилизатора – 150-350 Вт.
  2. Диапазон выходного напряжения прибора.
  3. Сетевое напряжение. Для определения разницы напряжений в разное время суток следует периодически проводить замеры, а затем взять среднее арифметическое.

Требования к качественному стабилизатору для газового котла:

  1. Эстетичный внешний вид.
  2. Маленькие размеры и достаточная мощность.
  3. Возможность настенного или напольного размещения.
  4. Простота и надежность.
  5. Бесшумность в работе и надежный тепловой режим работы.
  6. Электронное исполнение.
  7. Цена стабилизатора должна оправдывать его технические характеристики.

Если говорить о цене, то скупой платит дважды. Выбирайте стабилизатор с повышенными характеристиками относительно требований – ситуации бывают разные. Если у вас установлен дорогой котел, то и защита должна соответствовать. Поэтому покупайте стабилизатор от брендового производителя, желательно с рекомендациями – от друзей, от консультантов или мастеров-газовиков.

Производители электронных и механических стабилизаторов

Популярные модели стабилизаторов зарубежного и отечественного производства:

Характеристики \ МодельСНАП-500VEGA-50-25РЕСАНТА АСН-2000Shteel-1000
СтабилизаторМеханическийЭлектронный
Мощность500 Вт500 Вт2000 Вт1000 Вт
Скорость регулировки, сек1,00,30,5-0,70,2
Входное напряжение150-250 В172-288 В140-260 В132-260 В
Точность напряжения на выходе стабилизатора, %10,51,52,5
ЗащитаНетЕстьЕстьЕсть
Рабочая температура-5/+40°С-25/+45°С0/+45°С+5/+40°С
Срок эксплуатации1-3 года7-15 лет5-10 лет10-20 лет
Габариты175x190x140 мм275x425x260 мм100x183x240 мм240x170x120 мм
Масса4 кг16 кг4,2 кг6 кг
Гарантийный срок обслуживания1 год5 лет2 года5 лет
ПроизводительКНРИталияРоссияУкраина
Стоимость30 $600 $700 $140 $

Как видите, самые дешевые – китайские механические приборы. Российские стабилизаторы – самые дорогие в своей линейке мощностей и других технических характеристик. Впрочем, стоимость всегда себя оправдывает. Поэтому совет от профи: не гонитесь за экономией — она может дорого для вас обернуться.

Нужен ли стабилизатор

Многие модели отопительной техники «Бакси» (Baxi), «Протерм», «Навьен» включают электронное управление и блок автоматики. Сюда входит главный модуль с подконтрольными ему датчиками. Последние контролируют работу узлов котла, обеспечивая безопасность эксплуатации.

Автоматика чувствительна к качеству напряжения. Для ее нормальной работы требуется чистая синусоида, о чем мы писали в статье «Как выбрать ИБП для газового котла». То есть подача тока должна быть постоянной и стабильной. Если при очередном скачке плата сгорит, замена обойдется в 30–50% от полной стоимости оборудования.

Некоторые пользователи до сих пор эксплуатируют старые советские агрегаты с ручным розжигом и полным отсутствием систем безопасности. Они утверждают, что дополнительное подключение защитных устройств всего лишь пустая трата денег. Одно из типичных возражений звучит так: «В нашем районе (доме) сетевые скачки случаются редко. Они не столь значительны, чтобы нанести технике вред».

На это приведем факты:

  1. Никто не застрахован от стихийных явлений: буря, ураган, сильный ветер, гроза — все это может оборвать линию передач.

  1. Растет число потребителей, подключающихся к линии, от этого подача может быть нестабильной. А если соседи затеяли ремонт и включили болгарку, тогда ваша сеть гарантированно получит «скачок».
  2. Играет роль человеческий фактор: недобросовестная работа электрика, повреждение проводки при ремонте — всех случайностей невозможно избежать.

Какое защитное устройство нужно именно вам? Начнем со знакомства с их разновидностями.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий