Специфика регулирования водного потока в отопительных системах

Немецкие специалисты в области инженерной сантехники считают, что производство и потребление тепла осуществляются эффективно, без перебоев, только если гидравлика системы правильно сбалансирована. В этой связи, при выборе трубопроводной арматуры и гидравлических схем, нужно обращать внимание и учитывать многие характеристики. Об этом повествует обзорная статья «Wegweiser für das Heizungswasser», опубликованная немецкими коллегами на портале IKZ.DE, и переведенная на русский язык для потребителей в России.

26.06.2017

Двух-, трех- или четырехходовая арматура — Гидравлика в отопительной технике

Производство и, впоследствии, потребление тепла осуществляются эффективно, без перебоев, только если гидравлика системы правильно сбалансирована.

Пример распределения элементов отопительной системы, слева: отопительный контур без смесительного клапана (прямой контур), справа: отопительный контур с трехходовым смесительным клапаном.

Производство и, впоследствии, потребление тепла осуществляются эффективно, без перебоев, только если гидравлика системы правильно сбалансирована. При выборе трубопроводной арматуры и гидравлических схем нужно обратить внимание на следующие их характеристики.

При работе с отопительными системами многие специалисты в этой области слишком сильно фокусируются на одном только теплогенераторе. Даже в новых установках вместо анализа совокупного взаимодействия во всей системе, во главу угла ставятся отдельные технические компоненты системы.

Системы водяного отопления состоят из двух сегментов: контура котла (производства тепла) и контура потребления тепла. Система работает эффективно только при правильном взаимодействии обоих контуров. Так, например, в каждом контуре потребления (их может быть несколько) требуется, чтобы теплоноситель был определенной температуры. Для этого инженер-проектировщик должен правильно подобрать гидравлическую схему с подходящей трубопроводной арматурой и определиться с эффективными способами её регулирования.

Разница между регулирующим вентилем и смесительным клапаном

Особое внимание должно уделяться типу и количеству теплогенераторов: котлы на масле, газе, твердотопливные и конденсационные котлы, тепловой насос или солнечная энергия, один или несколько котлов (мультивалентная система отопления). Эти приборы имеют различные требования, например соблюдение минимальной или максимальной температуры воды в обратном трубопроводе (использование конденсации), а также минимального и максимального объёма потока теплоносителя. Типовые требования для использования отопительных контуров (радиаторов или системы теплого пола) – это постоянная величина объёма потока, максимальная его температура, а также регулирование температуры потока в соответствие с температурой внешней среды.

На основе различных требований и компонентов в контуре производства и в контуре потребления тепла находят применение разные гидравлические схемы, которые в свою очередь применяются с подходящей арматурой.

Выбрать можно из следующих механизмов:

• • Двухходовой регулирующий элемент (проходной регулировочный клапан)
• • Трехходовой регулирующий элемент (трехходовой смесительный клапан или вентиль)
• • Четырехходовой регулирующий элемент (четырехходовой смесительный клапан)

Ключевые различия между смесительным клапаном и вентилем собраны в нижеприведенной таблице:

Таблица: Основные различия между смесительным клапаном и вентилем

Коротко говоря, вентиль “толще”, имеет меньший “объем утечки”, чем смесительный клапан. На практике обычно возникает вопрос, когда лучше подходит трехходовой смесительный клапан, а когда четырехходовой.

Оба этих клапана могут применяться для контуров потребления с регулируемой температурой потока при его постоянном объеме, а также для равномерной тепловой загрузки потребителя. Различия состоят в основном в том, что при установке трехходового смесительного клапана, по сравнению с четырехходовым, отсутствует повышение температуры в обратном трубопроводе. И четырехходовой смесительный клапан в режиме готовности создает полное гидравлическое разделение контуров производства и потребления тепла.

Таким образом, трехходовой смесительный клапан, как правило, устанавливается при следующих условиях:

• • Если температура в контуре потребления отличается от температуры в контуре производства тепла;
• • При наличии двух или нескольких отопительных приборов;
• • Для приборов с конденсацией, накопительным баком, централизованных систем отопления.

Нужно заметить, что четырехходовые смесительные клапаны устанавливаются в системах с одним отопительным контуром, где температура контура производства тепла отличается от температуры в контуре потребления. В современных системах, где обычно используются конденсационные котлы, тепловые насосы, а также накопительные баки, от четырехходовых смесительных клапанов отказываются из-за сравнительно высокой температуры воды в обратном трубопроводе.

Принцип расчета

Важно правильно рассчитать показатели всех элементов системы. Только тогда получится использовать весь диапазон регулировки (между минимальной и максимальной мощностью), найти оптимальные настройки и добиться максимальной точности регулирования. При расчете с запасом используемый диапазон ограничивается, а минимальная мощность растет – настраиваемость системы, особенно при работе с низкой нагрузкой, ухудшается. Если элемент системы настроен на слишком маленькую мощность, необходимый объем потока (из-за выросшей потери давления) достигается за счет более высокой производительности насосов – расход электричества растет.

Кроме того, возникает опасность нежелательного шума.

Важное значение для настройки вентиля имеет требуемый объем потока, который определяется так называемым коэффициентом потока. Он распространяется только на ход (величину открытия) вентиля. При максимальном ходе (100% открытия) заходит речь о коэффициенте пропускной способности, который определяется максимальным водопротоком через вентиль (м³/ч) при перепаде давления 1 бар и температуре воды от 1 до 30 °C.

Таким образом, коэффициент пропускной способности, который можно узнать из прилагаемой к прибору документации подходит к сравнению регулирующей арматуры.

Обзор гидравлических схем

Задачи гидравлических схем в системе отопления многообразны. Типичными и наиболее важными являются такие задачи, как регулирование нагрузки отдельных частей системы, времени работы и использования, снижение мощности и температуры, аккумулирование энергии (Накопительный бак), а также защита теплогенератора.

Важнейшими гидравлическими схемами для классических отопительных приборов в жилых и офисных помещениях, которые должен знать специалист, являются:

• 1. Смесительная схема
• 2. Смесительная схема с постоянной величиной подмеса (Байпас)
• 3. Инжекционная схема
• 4. Термогидравлический распределитель (гидравлическая стрелка)

Эти четыре схемы далее раскрываются подробнее. Для всех для них действует следующий принцип: Все приборы должны быть сконструированы и выполнены проще.

1. Смесительная схема

Смесительная схема может использоваться как с трех-, так и с четырехходовым исполнительным элементом. Регулирование температуры в контуре потребления реализуется здесь просто посредством смешивания частей потока из обратного трубопровода контура потребления и первичного контура. Для этого типа характерно расположение циркулярного насоса в контуре потребления.

Поскольку эта схема характеризуется высоким уровнем практичности при регулировании контура потребления как в небольших, так и в комплексных отопительных приборах, она применяется чаще всего.

Смесительная схема  

К её достоинствам относятся:

• • Постоянная величина потока в контуре потребления
• • Вариативная величина потока в теплогенераторе
• • Низкие температуры потока при работе на низкой мощности: минимизируются потери коэффициента полезного действия установки
• • Температурные колебания теплогенератора и накопительного бака выравниваются
• • Температура потока регулируется смешиванием
• • Хорошая настраиваемость через датчик температуры в подающем трубопроводе

При выборе продукта и настройке целесообразно использовать диаграммы производителя, в которых содержится коэффициент пропускной способности.

Характерные черты:

• • Температура обратного потока не повышается в контуре потребления;
• • Вариативная температура потока при его постоянном объёме;
• • Равная загрузка абонентов тепловой сети.

Области применения:

• 1. Контуры потребления с различной температурой котла и потока;
• 2. Системы с несколькими котлами, конденсационные котлы, резервный накопитель, сетевые системы, вентиляционные приборы с дистанцией между исполнительным элементом и решёткой менее 8 м.;
• 3. При большей дистанции рекомендуется выбирать инжекционную схему.

2. Смесительная схема с постоянной величиной подмеса (Байпас)

Ее целесообразно использовать для площадных отопительных систем, так в контуры потребления подается только поток с максимальной температурой от 30 до 40 °C. Это обеспечивается тем, что первичный и обратный потоки гидравлически связаны между собой через байпас между регулирующей арматурой и насосом.

Схема с байпасом  
MP2 и MP1 – это точки смешивания

Таким образом, схема с байпасом включает в себя две точки смешивания, которые обеспечивают защиту от перегрева. Температура потока при постоянном объеме потока может быть различной.

Байпас нужно разместить в установочном дросселе таким образом, чтобы при полностью открытом исполнительном элементе и максимальной температуре котла достигалась максимальная температура потока. Установка промежуточных трехходовых клапанов всегда приводит к пониженным температурам потоков. Для настройки мощности используется весь диапазон вентиля или смесительного клапана.

Характеристики:

• • Есть два пункта смешивания;
• • Гидравлическая защита от перегрева;
• • В контуре потребления вариативная температура потока при его постоянном объеме;
• • Полноценное использование всего диапазона регулирования.

Область применения:

Площадные отопительные системы, при существенном различии температуры отдельного контура потребления и контура котла.

3. Инжекционная схема

Инжекционные схемы применяются для калориферов и нагревательных элементов установок для очистки воздуха. В зависимости от положения трехходового вентиля насос впрыскивает больше или меньше горячей воды из первичного в отопительный контур. Она перемешивается с охлажденной водой из обратного потока, которая всасывается насосом через байпас. В контуре потребления объём потока сохраняется, а температура может варьироваться. Так в нагревательном элементе обеспечивается одинаковый температурный режим. При конденсации и теплофикации относительно высокая температура обратного потока грозит перегревом.

Поэтому необходимо проконтролировать, чтобы насос находился в эксплуатации одновременно с работающей вентиляционной установкой.

Рекомендации по расчету:

• • Чтобы достичь оптимальной динамики регулирования, регулирующий вентиль и байпас должны быть расположены рядом с калорифером или нагревающим элементом.
• • Расстояние между линиями байпаса должно составлять как минимум 10 диаметров трубы, при небольшом диаметре получается 0,5 м.
• • Рекомендуемая настройка для падения давления на вентиле, примерно, 50 мбар.

Инжекционная схема с трехходовым вентилем

Характеристики:

• • Постоянный проток, как через контур производства, так и через контур потребления;
• • Равномерное распределение температуры в радиаторе;
• • Возможна высокая температура обратного потока (проблемы с конденсационной техникой и центральным отоплением).

Область применения:

• • При дистанции больше 8 метров между исполнительным элементом и потребителем;
• • Конденсационные котлы;
• • Подключение центрального отопления.

Инжекционная схема с двухходовым вентилем

Характеристики:

• • Постоянный проток в контур потребления;
• • Ограниченное воздействие температуры обратного потока;
• • Равномерное распределение температуры в радиаторе.

Область применения

• • При расстоянии между исполнительным элементом и решеткой радиатора более 8 метров;
• • Конденсационные котлы;
• • Подключение центрального отопления.

4. Термогидравлический распределитель

Особые требования предъявляются к гидравлическим схемам с несколькими котлами: температура потока может не соответствовать температуре теплогенератора. Но при этом необходима общая температура потока к потребителю.

Термогидравлическим распределителем называют гидравлическую развязку между контурами производства и потребления тепла – не путать с разделением системы как при установке водяного теплообменника. Термогидравлический распределитель рекомендуется непременно использовать для систем с несколькими теплогенераторами, которые соединены друг с другом котловым контуром, а также иногда насосом контура котла. Термогидравлический распределитель компенсирует разницу давлений между контурами производства и потребления.

Таким образом, на каждом производственном этапе объемы потока в контурах производства и потребления могут различаться, не мешая друг другу – как раз это важно для приборов с низкой нагрузкой.

Другие достоинства термогидравлического распределителя:

• • Накопитель загружается при всех режимах, таким образом обеспечивается оптимальное регулирование котла;
• • Количество циркулирующей воды в теплогенераторе не зависит от количества воды в контуре потребления;
• • Простая настройка насоса котлового контура и котла отопительного контура.

Советы по настройке/установке:

• • Объем термогидравлического распределителя = Общему объему потока для всех потребителей х 3;
• • Скорость потока
• • Насосы котлового контура должны подавать объем потока, примерно в 1,1 раза превышающий максимальный объем контура потребления.

Гидравлическая балансировка обязательна  

Как при ремонте отопительной системы, так и при ее установке, внимание в первую очередь следует обратить на то, что производство тепла, его распределение и потребление должны образовывать согласованную гидравлическую систему. Наряду с гидравлической передачей от производителя тепла к отопительному контуру через смесительный клапан или регулирующий вентиль, гидравлическая балансировка также является базовым компонентом оптимально работающей системы. Только правильное снабжение площади отопления необходимым объемом воды делает возможным использование низкой температуры потока, оптимизацию работы насоса и комфортабельное регулирование. Возможна и последующая балансировка, если в трубопроводе установлены нужные для этого устройства – термостатический или балансировочный клапан. Гидравлическая балансировка является обязательным условием KfW-программы и BAFA-программы по внедрению новых источников энергии, где с 01.01.2016 субсидирование по повышению энергетической эффективности составляет 600 Евро. (Anreizprogramm Energieeffizienz, APEE).

Статью «Wegweiser für das Heizungswasser» можно прочитать в оригинале на немецком языке, перейдя по ссылке: http://www.profactor.de/wegweiser-fur-das-heizungswasser/

Пресс-служба компании PROFACTOR Armaturen GmbH

инструкции:smartweb:описания_программ:b-отопительный_контур [База знаний “Гидролого”]

SmartWeb – инструкция пользователя

Многозадачные сетевые контроллеры SmartWeb

Печатная версия инструкции Сайт-презентация SmartWeb

В данном разделе приводится подробное описание каждой программы. Для удобства пользователя мы обозначили программы буквами, а параметры соответственно индексом, который состоит из буквы и номера. В меню контроллера у параметров отображается только номер. Номер закреплен за каждым параметром и в случае если параметр отсутствует, его номер пропускается в списке.

Программа предназначена для поддержания температуры потока в погодозависимом режиме либо в режиме поддержания постоянной температуры.

Программа может работать с разными типами насосов (как управляемыми от реле, так и от сигнала 0-10в или PWM) и сервоприводов (3-х точечных 220в, аналоговых 0-10в или PWM).

Экран

Смеситель

Слева: вверху отображается уличная температура (при значении параметра «10. Расчет тепла» = «Погода»), внизу — состояние датчика внешнего запроса (разомкнут или замкнут), под ним состояние датчика интегрального термостата (на повышение «Расч. Т потока», или на понижение).

Посередине: справа и слева от смесителя появляются иконки охлаждения и нагрева, которые обозначают движение сервопривода на закрытие и открытие соответственно; слева от смесителя – процент открытия; ниже мощность насоса циркуляции.

Справа: сверху Т. подачи, посередине крупно температура потока, под ней уставка.

Теплообменник

Слева: вверху отображается уличная температура (при значении параметра «10. Расчет тепла» = «Погода»), внизу — состояние датчика внешнего запроса (разомкнут или замкнут), под ним состояние датчика интегрального термостата (на повышение «Расч. Т потока», или на понижение).

Посередине: мощность насоса загрузки, ниже мощность насоса циркуляции.

Справа: сверху Т. подачи, посередине крупно температура потока, под ней уставка.

Прямой

Слева: вверху отображается уличная температура (при значении параметра «10. Расчет тепла» = «Погода»), внизу — состояние датчика внешнего запроса (разомкнут или замкнут), под ним состояние датчика интегрального термостата (на повышение «Расч. Т потока», или на понижение).

Посередине: мощность насоса циркуляции.

Справа: сверху Т. подачи, ниже уставка.

---

Расшифровка изображений и навигации описана здесь. Показания на экране появляются при подключении соответствующих входов и выходов.

Параметры

#	Параметр	Диапазон	По умолч.
B1	Ф. Насоса	Стандарт, Темп. огран, Вкл., По комн. прог.	Стандарт
B2	Летний режим	5-40°C	20°C
B3	Динамика открытия	5-25K	18K
B4	Динамика закрытия	5-25,K	12K
B5	Серв. блок.	Вкл., Выкл.	Выкл.
B6	Макс. Тпод	20-110°C	70°C
B7	Мин. Тпод	10-110,°C	10°C
B8	Т антизамерз.	-40-5°C	0°C
B9	Сдвиг уставки	0-50K	5K
B10	Расчет тепла	Фикс., Погода	Погода
B11	Тип графика	Стандарт, Ручной	Стандарт
B12	Погодный график	0,00-3,00	1,20
B13*	Влияние Ткомн	0-20	10
B14*	Мин. сдвиг	-80-0K	-20K
B15*	Макс. сдвиг	0-80K	20K
B16*	Т желаемая	10-110K	40K
B17	Время откр. смес.1	3-300°C	120°C
B18	Мощн. насоса2	Авто, Фикс	Фикс
B19	Мин. мощн.3	0-100%	30%
B20	Фикс. мощн.3	0-100%	50%
B21	Приоритет	0-10	0
B22	Теплогенератор	0-255	0
B23	Внеш. запрос4	0-120°C	60
B24	Сброс тепла	Да/Нет	Нет

*В зависимости от выбора значения параметра «Расчет тепла», здесь могут быть разные параметры:

• «Расчет тепла» = Погода
  B13
  B14
  B15

• «Расчет тепла» = Фикс.
  B16

¹ Время откр. смес. – доступен только если используется 3-х точечные или аналоговые сервоприводы.

² Мощн. насоса – доступен только при использовании аналогового насоса

³ В зависимости от выбора значения параметра «Мощн. насоса» здесь могут быть разные параметры:

• «Мощн. насоса» = Фикс
  B20

• «Мощн. насоса» = Авто
  B19

⁴ В зависимости от того, подключен ли датчик внешнего запроса, параметр B22 «Внеш. запрос» становится доступным

B1. Ф. насоса

Функция насоса – режим работы насоса.

Стандарт. = Стандартное управление циркуляционным насосом.

Управление по комнатной температуре (с программой комнатного устройства)

• Вкл.: Комнатная температура < уставка комнатной температуры

• Выкл: Комнатная температура > уставка комнатной температуры + 1К

Погодозависимое управление (без комнатного устройства)

• Вкл.: Наружная температура < “В2. Летний режим”

• Выкл.: Наружная температура > “В2. Летний режим”

Темп. огран. = Управление насосом в соответствии с температурными ограничениями

• ВКЛ.: Наружная температура < уставка температуры потока – 1К

• ВЫКЛ.: Наружная температура > уставка температуры потока

По сути, этот режим автоматически отключает насос летом, но просто другим способом, не как в Стандарт.

Вкл. = Непрерывная работа

По комн. прог. = Переключение насоса в соответствии с программой комнатного устройства

• Режим комфорт: Насос включен;

• Режим эконом/выкл: Насос выключен;

Выкл. = Отключение

Дополнительные ситуации

Также помните, что на работу насоса влияют следующие ситуации, приоритет возрастает к концу списка:

1. Если у контура есть комнаты и у них всех стоит режим «Выкл.», то насос выключается.

2. При наличии входа “Управление насосом”, насос работает по этому входу

3. Если активен вход “Внешний запрос” или “И-термостат”, то насос включается

4. Если контур прямой или нет сервопривода, то насос выключается:

   1. по приоритету других контуров, см. B20. Приоритет

   2. по сигналу разогрева котла

5. Если поступил сигнал сброса тепла от котла, то насос включается

6. Если сработала защита от замерзания (Т_уличная < B8. Т антизамерз.), то

   1. смесительный контур включает насос

   2. прямой контур включает насос на 10 минут каждый час

7. Если сработала защита от перегрева (Т_подачи > B6. Макс. Тпод + B4. Динамика закр./2), то насос выключается через 10 минут, и потом раз в час включается на 10 минут, чтобы проверить, не остыла ли температура подачи

У насоса есть также задержка на выключение, равная 1 минуте.

B2. Летний режим

Ранее назывался «Выкл. насоса»

Уличная температура выключения насоса.

Если насос контура работает в стандартном режиме (“B1. Ф. Насоса” = Стандарт.), то при отсутствии комнатного датчика, и наличии датчика уличной температуры, насос будет выключен если уличная температура выше этого параметра, и включен в обратном случае (см. параметр «B1. Ф. Насоса»).

B3/4. Динамика откр./ Динамика закр.

Зона пропорциональности при открытии/закрытии.

Сигнал на разворот смесителя формируется в виде значения от 0 до 100%. Чем больше значение сигнала, тем на больший угол разворачивается смеситель.

Каждые 10 секунд контроллер пересчитывает значение сигнала на сервопривод, увеличивая или уменьшая его в зависимости от величины рассогласования между требуемой (расчетной) и фактической (измеренной датчиком) температурами.

Максимальное изменение сигнала ΔV_MAX на сервопривод зависит от параметра «B16. Время откр. смес.» (Т_откр. = «B16. Время откр. смес.»):

Разница температур, в пределах которой изменение сигнала управления пропорционально изменяется от 0 до ΔV_MAX, называется зоной пропорциональности. Измеряется эта зона в градусах.

5-25 K = В этом пункте меню можно задать зону пропорциональности в пределах от 5 К до 25 К.

Чем меньше это значение, тем больше отклик, тем быстрее поворачивается смеситель.

• Например, если задать зону пропорциональности 5 К, то это значит, что при разнице требуемой и расчетной температур в 5 градусов приращение управляющего сигнала уже будет максимальным.

• Малые значения являются причиной быстрого поворота смесителя с приводом и могут привести к резким колебаниям температуры.

B5. Серв. блок

Выключение сигнала на открытие/закрытие трехточечного сервопривода спустя время открытия сервопривода.

Вкл. = Блокировка сервопривода включена. Если на сервопривод подается сигнал на открытие/закрытие дольше параметра «B14. Макс.сдвиг», программа перестает подавать напряжение на сервопривод.

B6. Макс. Тпод

Максимальная температура потока.

20-110 °C = требуемая температура потока контура отопления ограничена параметром «B6. Макс.Тпод», что предохраняет потребительский контур от перегрева, например в случае установки системы теплых полов.

B7. Мин. Тпод

Минимальная температура потока.

10-110 °C = требуемая температура потока контура отопления ограничена уставкой минимальной температуры потока.

B8. Т антизамерз.

Температура защиты от замерзания. Это уличная температура, ниже которой включается принудительная циркуляция теплоносителя. Необходим для того, чтобы стоячий теплоноситель не подмерз где-нибудь в доме. При постоянной циркуляции можно быть уверенным что температура его везде одинакова. В основном она используется для смесительных контуров с датчиками помещения. Если вам не нужна эта функция, поставьте -40.

-40-5 °C = Если наружная температура падает ниже запрограммированного значения, включается насос контура.

B9. Сдвиг запроса

0-50 K = Температура котла, которую требует контур, вычисляется путем добавления заданного этим параметром смещения к требуемой температуре потока, вычисленной по графику нагрева («Расчет тепла» – Погода) либо заданной параметром «Т подачи» («B10. Расчет тепла» – Фикс.).

Нужно чтобы скомпенсировать потери при доставке теплоносителя от котлов к потребителям. К примеру, если вам нужно чтобы потребители получали не менее 50 градусов, то при сдвиге запроса = 5, котлы будут готовить 55 в расчете на то что погрешность их датчиков и остывание теплоносителя уложатся в этот сдвиг 5 градусов.

B10. Расчет тепла

Выбор режима регулирования температуры потока.

Погода – требуемая температура потока рассчитывается по графику погодозависимого управления. График настраивается параметром «Погодный график». При наличии датчика комнатной температуры, требуемая температура потока корректируется в зависимости от разницы текущей и требуемой температур помещения. Влияние комнатного датчика задается параметром «Влияние Ткомн».

Фикс. – управление по фиксированной температуре потока. Установите фиксированную температуру потока «Т желаемая» для контура. Эту температуру контур будет поддерживать постоянно.

B11. Тип графика

Стандарт, Ручной = Тип погодного графика.

B12. Погодный график

Кривая нагрева.

• Параметр активен, когда значение «B10. Расчет тепла» = Погода.

0,00-3,00 = Правильный выбор кривой нагрева помогает экономить энергию, так как необходимый нагрев ведется до определенной точки в зависимости от наружной температуры.

Наклон кривой нагрева показывает, на сколько приблизительно градусов изменяется температура потока, если наружная температура увеличивается или уменьшается на 1 K.

Также при наличии комнатного датчика кривая нагрева используется для вычисления прибавки к уставке в зависимости от разницы текущей и требуемой температур в помещении:

ΔT треб. = (k+1)*(Ткомн. – Ткомн.треб.)

• k – погодная кривая

• Ткомн.треб. – требуемая температура в комнате

• Ткомн. – текущая комнатная температура. Если датчик комнаты не подключен, используется значение по умолчанию 24 °C.

Пример

Погодная кривая = 1.2
Расчетная температура потока по графику погодозависимого управления = 50 °C
Температура в комнате – 20 °C
Требуемая температура в комнате – 23 °C

Уставка температуры потока в этом случае увеличится на (3*1.2+1)*(23-20)=13.8 К, и станет равной 63.8 °C.

B13.

-1)

K – влияние комнатного датчика

Ткомн.треб. – требуемая температура в комнате

Ткомн. – текущая комнатная температура.

Если датчик не подключен, тогда параметр «B13. Влияние Ткомн» не применяется к расчету температуры подачи.

Пример

Влияние комнатного датчика = 5
Расчетная температура потока по графику погодозависимого управления = 50 °C
Температура в комнате – 20 °C
Требуемая температура в комнате – 23 °C

Уставка температуры потока в этом случае увеличится на 5*(23-20)=15 К за полчаса, и станет равной 65 °C. Через час будет прибавка уже в 30 К, и т.д.

B14. Мин. сдвиг

-80-0 K = Минимальный сдвиг расчетной температуры подачи под воздействием комнатного датчика.

B15. Макс. сдвиг

0-80 K = Максимальный сдвиг расчетной температуры подачи под воздействием комнатного датчика.

B16. Т желаемая

Фиксированная температура потока.

Параметр активен, когда значение «B10. Расчет тепла» = Фикс.

10-110 °C = Температура потока регулируется под это значение.

B17. Время откр. смес.

Период поворота сервопривода на 90°.

30-300 сек = Чем ближе это значение к минимальному времени, за которое сервопривод может перейти из полностью закрытого состояния в полностью открытое, тем точнее контур определяет текущее состояние сервопривода, и тем точнее поддерживает требуемую температуру потока.

B18. Мощн. насоса

Желаемая мощность аналогового насоса.

Авто, Фикс = Вы можете задать в процентах желаемую мощность аналогового насоса, либо выбрать режим «Авто», в котором программа сама будет определять требуемую мощность.

Аналоговый выход на насос работает только когда логика обычного насоса приводит к его включению. Если обычный насос должен быть выключен, аналоговый тоже будет выключен.

Если Мощн. насоса = Фикс, скорость насоса = B19. Фикс. мощн

Алгоритм автоматического расчета мощности:

• Если есть комнатный датчик температуры, мощность насоса плавно изменяется пропорционально разнице текущей и требуемой температурам помещения, а именно по алгоритму I-регулирования таким образом, что при недогреве в 1 градус набирает полную скорость 100% за 10 минут. При наличии смесителя с сервоприводом, у него есть приоритет над насосом в 0.5 К, то есть скорость насоса опустится до «B18. Мин. мощн.» раньше, чем сервопривод полностью закроется.

• Если нет комнатного датчика, мощность насоса будет равна «B18. Мин. мощн.».

Также, при разогреве котла, скорость насоса ограничивается – плавно растет от 0 до 100% в зависимости от степени недогрева котла.

B19. Мин. мощн.

Минимальная мощность насоса в автоматическом режиме работы.

0-100% = Минимальное значение сигнала на аналоговый насос контура, рассчитанное при задании параметру «B17. Мощн. насоса» значения «Авто».

B20. Фикс. мощн.

Желаемая мощность работы аналогового насоса.

0-100% = Фиксированное значение сигнала управления мощностью аналогового насоса контура. Этот сигнал будет использоваться постоянно, если насос включен. Если насос нужно выключить, подается сигнал 0%.

B21. Приоритет

Отношение с другими потребителями.

0-10 = если разница между требуемой и текущей температурой в контуре больше, чем на B3. Динамика откр., он подает сигнал о приоритете, и другие потребители с меньшим приоритетом приостанавливают свою работу, пока этот контур не получит требуемое количество тепла.

• 0 — минимальный приоритет

• 10 — максимальный приоритет.

Контуры сравнивают свой приоритет с поступившим запросом на приоритет другого контура:

• Если разница в приоритете 4 или больше, то смесительные контуры закрываем и насос отключаем, прямой контур выключаем. (начиная с 2.43. 4)

• Если разница в приоритете 3 или больше, то смесительные контуры закрываем, прямой контур выключаем.

• Если разница в приоритете 2, то смесительные контуры закрываем пока котел не достигнет расчетной температуры, потом открываем. Прямые контуры выключены.

• Если разница в приоритете 1, то смесительные контуры работают без изменений, прямые выключаются.

• Если разница в приоритете 0, то приоритет не действует.

Например, если есть 2 контура и ГВС, то можно сделать так:

Тогда ГВС будет в полном приоритете, а у теплых полов будет приоритет перед радиаторами.

B22. Теплогенератор

Источник тепла.

1-255 = номер котла или иного теплового генератора, отвечающего за обогрев этого контура.

Контур шлет запрос требуемой температуры по этому адресу. Котел с таким номером получает его и использует в качестве уставки, если запрос максимальный среди всех потребителей, обращающихся к этому котлу. В новых версиях прошивки (начиная с версии прошивки v1.5 для «SmartWeb S/L/L2/N» и v2.8 для «SmartWeb X/X2/Disco») в качестве теплогенератора можно указывать номер другого отопительного контура. При этом уставка соответствующего отопительного контура будет повышаться в зависимости от запроса тепла, адресованного к нему.

B23. Внеш. запрос

Уставка внешнего запроса.

0-120°C = в момент внешнего запроса, уставка программы меняется на уставку внешнего запроса. После отмены внешнего запроса, уставка программы возвращается к своему первоначальному значению.

В отопительном контуре есть вход «Внешний запрос», при его замыкании контур повысит свой запрос до Внеш. запрос. Это нужно, если у вас на контуре есть какой-то специальный режим повышенной производительности, например в бане есть нормальный режим, а есть режим когда нужна максимально высокая температура подачи.

B24. Сброс тепла

Да/Нет = опция разрешает использовать отопительный контур для сброса тепла от теплогенератора в случае его перегрева.

Если котел перегреется, т.е. его температура превысит F11. Т охл. котла, то активируется функция сброса тепла, т.е. контуры, в которых разрешен сброс тепла, будут включены и сервоприводы открыты, даже если им тепло на данный момент не нужно. Это в основном используется для твердотопливных котлов и солнечных коллекторов.

Схемы

Схема позволяет настраивать вид программы под конкретные требования: смеситель; теплообмен; прямой.

В зависимости от выбранной схемы, изменяется мнемосхема программы и набор доступных для привязки выходов:

1. Смеситель

Выберите данную схему, если вы планируете управлять контуром отопления со смесителем.

В этом случае программа отопительного контура будет управлять сервоприводом для поддержания расчётной температуры потока после смешения.

В качестве управляющего сигнала на сервопривод можно использовать выход «Смес.Аналог» для управления аналоговым сервоприводом с 0-10В или ШИМ регулированием (например, сервопривод SmartDrive).

Если у вас трёхпозиционный сервопривод, то следует использовать выходы «Смес.Откр.» и «Смес.Закр» для подачи сигналов на открытие и закрытие, соответственно.

Для случаев, когда для поддержания температуры потока используется штоковый термомотор, подключите его к выходу «Термомотор». Требуемая температура будет поддерживаться подачей и снятием напряжения с термоклапана в зависимости от разницы текущей и расчётной температур.

2. Теплообмен

Выберите данную схему, если вы планируете управлять контуром отопления с теплообменником. В этом случае программа отопительного контура будет управлять насосом загрузки для поддержания расчётной температуры потока на выходе из теплообменника.

В качестве управляющего сигнала на насос загрузки нужно использовать выход «Насос теплообменника». Выход может быть как дискретным для включения/выключения насоса в зависимости от разницы текущей и расчётной температур, так и аналоговым 0-10 В или ШИМ, чтобы регулировать мощность насоса.

3. Прямой

Выберите данную схему, если вы планируете управлять прямым контуром отопления. В этом случае программа не контролирует температуру подачи, а только шлёт запрос на тепло и сообщает котлу расчётную температуру потока.

Входы

1. Датчик Т потока

Датчик температуры потока.

Доступен для схем: Смеситель, Теплообменник

К этому входу следует подключить датчик типа Pt1000 для измерения температуры потока на подаче отопительного контура.

В случае схемы со смесителем датчик следует размещать на подаче после смешения.

В случае схемы с теплообменником датчик следует размещать на подаче после теплообменника.

2. И-Термостат

Интегральный термостат.

Доступен для всех схем.

К этому входу следует подключить датчик типа «Сухой контакт».

При замыкании данного входа на отопительный контур подаётся сигнал о том, что в помещении температура ниже требуемой на 1К, соответственно в отопительном контуре начинает увеличиваться расчётная температура потока. Сначала она увеличивается на величину «B12. Влияние Ткомн», а далее плавно растёт до Трасчёт + «B14. Макс.Сдвиг».

При размыкании данного входа на отопительный контур подается сигнал о том, что в помещении температура выше требуемой на 1К, соответственно в отопительном контуре начинает уменьшаться расчётная температура потока. Сначала она уменьшается на величину «B12. Влияние Ткомн», а далее плавно уменьшается до Трасчёт – «Мин.Сдвиг».

Если отопительный контур работает по схеме «Прямой», то циркуляционный насос будет работать по замыканию контакта.

Если в отопительном контуре параметр «B10. Расчёт тепла» = Фикс., то расчётная температура изменяться не будет.

Если к контуру привязана комната без датчика, то расчетная температура изменяться не будет.

3. Внеш. Запрос

К этому входу следует подключить датчик типа «Сухой контакт».

При замыкании данного входа расчётная температура потока повышается до значения «B23. Внеш. Запрос». Если расчётная температура выше этого значения, то она не меняется.

При размыкании данного входа расчётная температура возвращается к своему прежнему значению.

Если отопительный контур работает по схеме «Прямой», то циркуляционный насос будет работать по замыканию контакта.

Доступен для всех схем.

4. Управление насосом

К этому входу следует подключить датчик типа «Сухой контакт».

При замыкании данного входа принудительно включается насос циркуляции отопительного контура.

При размыкании данного входа насос циркуляции отопительного контура принудительно выключается.

В некоторых случаях насос включается или выключается несмотря на состояние этого входа, см. “B1. Ф. насоса”.

Доступен для всех схем.

Выходы

1. Смес. Аналог.

Сигнал на сервопривод.

Доступен для схемы Смеситель.

2. Смес. Откр.

Выход на реле открытия смесителя.

Доступен для схемы Смеситель.

3.

Смес. Закр.

Выход на реле закрытия смесителя.

Доступен для схемы Смеситель.

4. Насос цирк

Циркуляционный насос.

Доступен для всех схем.

5. Термомотор

Реле управления термомоторным клапаном.

Доступен для схемы Смеситель.

6. Аналог. насос загр.

Аналоговый насос загрузки.

Доступен для схемы Теплообменник.

7. Аналог. цирк. насос

Аналоговый циркуляционный насос.

Доступен для всех схем.

Предупреждения

Аварии

Температура ниже минимально допустимой

Срабатывает, если температура подачи на 5 К ниже минимально допустимой в течение 30 мин. Насос при этом либо работает, либо его нет.

Температура выше максимально допустимой

Срабатывает, если температура подачи на 5 К выше максимально допустимой в течение 30 мин. Насос при этом либо работает, либо его нет.

• A. Уличный датчик

• B. Отопительный контур

• C. Комнатное устройство

• D. ГВС

• E. Каскадный менеджер

• F. Котел

• G. Чиллер

• H. Бассеин

• I. Термостат

• J. Снеготайка

• K. Солнечный коллектор

• L. Вентиляция

• M. Обобщенное реле

• N. Сигнализация

• O. Подпитка

• P. Виртуальный контроллер

• Q. Сдвоенный насос

Катушки индукционного нагрева — компоненты индукционного нагрева

Элементы индукционного нагрева

Типичная система индукционного нагрева включает источник питания, схему согласования импеданса, контур бака и аппликатор. Аппликатор, представляющий собой индукционную катушку, может быть частью контура резервуара. Баковая цепь обычно представляет собой параллельный набор конденсаторов и катушек индуктивности. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи бака являются резервуарами электростатической энергии и электромагнитной энергии соответственно. На резонансной частоте конденсатор и катушка индуктивности начинают передавать накопленную энергию друг другу. В параллельной конфигурации это преобразование энергии происходит при высоком токе. Высокий ток через катушку способствует хорошей передаче энергии от индукционной катушки к заготовке.

Нажмите здесь, чтобы узнать, что такое индукционные катушки и как они работают, а также о различных типах катушек .

 

 

a) Источник питания

Источники питания являются одной из наиболее важных частей системы индукционного нагревателя. Обычно они оцениваются по диапазону рабочих частот и мощности. Существуют различные типы индукционных источников питания, которые представляют собой источники линейной частоты, умножители частоты, мотор-генераторы, преобразователи с искровым разрядником и полупроводниковые инверторы. Твердотельные инверторы имеют наибольшую эффективность среди источников питания.

Типичный твердотельный инверторный блок питания состоит из двух основных частей; Выпрямитель и инвертор. Линейный переменный ток преобразуется в постоянный в секции выпрямителя с помощью диодов или тиристоров. Постоянный ток поступает в инвертор, где полупроводниковые переключатели, такие как IGBT или MOSFET, преобразуют его в ток, на этот раз с высокой частотой (обычно в диапазоне 10–600 кГц). Согласно диаграмме ниже, IGBT могут работать при более высоком уровне мощности и более низкой частоте по сравнению с MOSFET, работающими при более низком уровне мощности и более высоких частотах.

 

  b) Соответствие импеданса

Блоки питания индукционного нагрева, как и любое другое электронное устройство, имеют максимальные значения напряжения и тока, которые не должны превышаться. Чтобы передать максимальную мощность от источника питания к нагрузке (заготовке), импеданс источника питания и нагрузки должен быть как можно ближе. Таким образом, значения мощности, напряжения и тока могут одновременно достигать максимально допустимых пределов. Для этой цели в индукционных нагревателях используются цепи согласования импеданса. В зависимости от применения могут использоваться различные комбинации электрических элементов (например, трансформаторы, переменные катушки индуктивности, конденсаторы и т. д.).

 

c) Резонансный бак

Резонансный бак в системе индукционного нагрева обычно представляет собой параллельный набор конденсатора и индуктора, который резонирует на определенной частоте. Частота определяется по следующей формуле:

, где L — индуктивность индукционной катушки, а C — емкость. Согласно анимации ниже явление резонанса очень похоже на то, что происходит в качающемся маятнике. В маятнике кинетическая и потенциальная энергии преобразуются друг в друга, пока он качается с одного конца на другой. Движение демпфируется за счет трения и других механических потерь. В резонансном резервуаре энергия, обеспечиваемая источником питания, колеблется между катушкой индуктивности (в виде электромагнитной энергии) и конденсатором (в виде электростатической энергии). Энергия затухает из-за потерь в конденсаторе, индукторе и изделии. Потери в заготовке в виде тепла являются желательными и целью индукционного нагрева.

Сам резонатор включает в себя конденсатор и катушку индуктивности. Батарея конденсаторов используется для обеспечения необходимой емкости для достижения резонансной частоты, близкой к возможностям источника питания. На низких частотах (ниже 10 кГц) используются маслонаполненные конденсаторы, а на более высоких частотах (более 10 кГц) используются керамические конденсаторы или конденсаторы с твердым диэлектриком.

 

d) Индукторы индукционного нагревателя

Что такое индукционные катушки и как они работают?

Катушка индукционного нагрева представляет собой медную трубку особой формы или другой проводящий материал, через который проходит переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле. Металлические детали или другие проводящие материалы помещаются внутри, через или рядом с катушкой индукционного нагрева, не касаясь катушки, и создаваемое переменное магнитное поле вызывает трение внутри металла, вызывая его нагрев.

Как работают индукционные катушки?

При проектировании катушки необходимо учитывать некоторые условия:

1. Для повышения эффективности индукционных нагревателей расстояние между катушкой и заготовкой должно быть минимальным. Эффективность связи между катушкой и заготовкой обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния между ними.

2. Если деталь расположена в центре спиральной катушки, она будет лучше всего связана с магнитным полем. Если он смещен от центра, область заготовки ближе к виткам получит больше тепла. Этот эффект показан на рисунке ниже.

 

3. Кроме того, положение, близкое к соединению выводы-катушка, имеет более слабую плотность магнитного потока, поэтому даже центр внутреннего диаметра спиральной катушки не является центром индукционного нагрева.

4. Следует избегать эффекта отмены (рисунок слева). Это происходит, когда отверстие катушки очень маленькое. Введение петли в катушку поможет обеспечить необходимую индуктивность (рисунок справа). Индуктивность индуктора определяет способность этого индуктора накапливать магнитную энергию. Индуктивность можно рассчитать как:

где ε — электродвижущая сила, а dI/dt — скорость изменения тока в катушке. ε сама по себе равна скорости изменения магнитного потока в катушке (- dφ/dt), где магнитный поток φ можно рассчитать из NBA, где N — число витков, B — магнитное поле, а A — площадь индуктор. Поэтому индуктивность будет равна:

Очевидно, что величина индуктивности линейно пропорциональна площади индуктора. Следовательно, необходимо учитывать минимальное значение для контура индуктора, чтобы он мог накапливать магнитную энергию и передавать ее на индукционную заготовку.

 

КПД змеевика

КПД змеевика определяется следующим образом:

В таблице ниже показаны типичные КПД различных змеевиков:

 

9 0096 Модификация теплообменника в соответствии с приложением

В некоторых случаях объект не имеет однородного профиля, хотя и нуждается в равномерном нагреве. В этих случаях поле магнитного потока необходимо модифицировать. Для этого есть два типичных метода. Один из способов — разъединить витки там, где деталь имеет большее поперечное сечение (при использовании спиральной катушки). Более распространенным методом является увеличение межвиткового промежутка в местах, где поперечное сечение детали больше. Оба метода показаны на рисунке ниже.

 

Такая же ситуация возникает при нагреве плоских поверхностей большими блинчатыми змеевиками. Центральная часть будет перегреваться. Чтобы избежать этого, зазор между поверхностью катушки и плоским объектом будет увеличен за счет придания конической формы блинной катушке.

 

Змеевик с вкладышем используется в тех случаях, когда требуется широкая и равномерная зона нагрева, но мы хотим избежать использования медных труб большого диаметра. Вкладыш представляет собой широкий лист, который приваривается к ГНКТ как минимум в двух точках. Остальная часть стыка будет пропаяна только для обеспечения максимальной теплопередачи соединения. Также синусоидальный профиль поможет увеличить охлаждающую способность змеевика. Такая катушка показана на рисунке ниже.

 

По мере увеличения длины нагрева количество витков необходимо увеличивать, чтобы сохранить равномерность нагрева.

 

В зависимости от изменения формы заготовки схема нагрева меняется. Магнитный поток имеет тенденцию скапливаться на краях, поверхностных срезах или углублениях нагревательного объекта, вызывая более высокую скорость нагрева в этих местах. На рисунке ниже показан «краевой эффект», когда спираль находится выше края нагревательного элемента, и в этой области происходит чрезмерный нагрев. Чтобы этого избежать, катушку можно опустить ниже, чтобы она была ровной или чуть ниже края.

 

Индукционный нагрев дисков также может вызвать чрезмерный нагрев краев, как показано на рисунке ниже. Края получат более высокий нагрев. Высота витка может быть уменьшена или концы витка могут быть выполнены большего радиуса, чтобы отделить их от края заготовки.

 

Острые углы прямоугольных витков могут вызвать более глубокий нагрев заготовки. Развязка углов катушки, с одной стороны, уменьшит скорость нагрева угла, а с другой стороны, уменьшит общую эффективность индукционного процесса.

 

Одним из важных моментов, который необходимо учитывать при проектировании многоместных катушек, является влияние соседних катушек друг на друга. Для того чтобы поддерживать максимальную силу нагрева каждой катушки, межосевое расстояние между соседними катушками должно быть не менее чем в 1,5 раза больше диаметра катушки.

 

Разъемные индукторы используются в тех случаях, когда требуется тесная связь, а также когда деталь не может быть извлечена из катушки после процесса нагрева. Важным моментом здесь является то, что в месте соприкосновения шарнирных поверхностей должен быть обеспечен очень хороший электрический контакт. Обычно тонкий слой серебра используется для обеспечения наилучшего поверхностного электрического контакта. Разделенные части змеевиков будут охлаждаться с помощью гибких водяных трубок. Автоматическое пневматическое сжатие часто используется для закрытия/открытия змеевика, а также для обеспечения необходимого давления в шарнирной зоне.

 

Типы нагревательных змеевиков

Двойной деформированный блинчатый змеевик

В таких приложениях, как нагрев кончика вала, достижение однородности температуры может быть затруднено из-за эффекта компенсации в центре поверхности наконечника. Двойной деформированный блинчатый змеевик с зачищенными сторонами, аналогичный приведенной ниже схеме, можно использовать для достижения равномерного профиля нагрева. Следует обратить внимание на направление двух блинов, в которых центральные обмотки намотаны в одном направлении и имеют дополнительный магнитный эффект.

 

Катушка с раздельным возвратом

В таких применениях, как сварка узкой полосы на одной стороне длинного цилиндра, где относительно большая длина должна быть нагрета значительно выше, чем другие области объекта, обратный путь тока будет иметь значение. При использовании катушки типа Split-Return большой ток, индуцируемый в сварочном пути, будет разделен на две части, которые будут еще шире. Таким образом, скорость нагрева на пути сварки как минимум в четыре раза выше, чем у остальных частей объекта.

 

Канальные змеевики

Канальные змеевики используются, если время нагрева не очень короткое, а также требуется довольно низкая удельная мощность. Ряд нагревающихся частей будет проходить через змеевик с постоянной скоростью и достигать максимальной температуры при выходе из машины. Концы катушки обычно загнуты, чтобы обеспечить путь для входа и выхода деталей из катушки. Там, где необходим профильный обогрев, можно использовать пластинчатые концентраторы с многовитковыми канальными змеевиками.

 

Квадратная медная трубка имеет два основных преимущества по сравнению с круглой трубкой: а) поскольку она имеет более плоскую поверхность, «смотрящую» на заготовку, она обеспечивает лучшую электромагнитную связь с нагревательной нагрузкой и б) она конструктивно легче для реализации поворотов с квадратной трубкой, а не с круглой трубкой.

 

Конструкция выводов для индукционных катушек

Конструкция выводов: Выводы являются частью индукционной катушки и, хотя они очень короткие, имеют конечную индуктивность. В общем виде на схеме ниже показана принципиальная схема теплового пункта системы индукционного агрегата. C — резонансный конденсатор, установленный в тепловой станции, L_lead — общая индуктивность выводов катушки, а L_coil — индуктивность индукционной катушки, связанной с нагревательной нагрузкой. V_total — это напряжение, подаваемое от индукционного источника питания на тепловую станцию, V_lead — падение напряжения на индуктивности провода, а V_coil — напряжение, которое будет подаваться на индукционную катушку. Общее напряжение представляет собой сумму напряжения на выводе и напряжения на индукционной катушке:

V_lead представляет собой величину общего напряжения, занимаемого выводами, и не оказывает никакого полезного индукционного действия. Целью дизайнера будет минимизировать это значение. V_lead можно рассчитать как:

Из приведенных выше формул видно, что для минимизации значения V_lead индуктивность выводов должна быть в несколько раз меньше индуктивности индукционной катушки (L_lead≪L_coil) .

 

Уменьшение индуктивности выводов: На низких частотах, обычно из-за использования катушек с высокой индуктивностью (многовитковых и/или большого внутреннего диаметра), L_вывод намного меньше, чем L_coil. Однако, поскольку количество витков и общий размер катушки уменьшаются для высокочастотных индукторов, становится важным применение специальных методов для минимизации индуктивности выводов. Ниже приведены два примера, как это сделать.

 

Концентраторы потока: Когда магнитный материал помещается в окружающую среду, включающую магнитные поля, из-за низкого магнитного сопротивления (сопротивления) он имеет тенденцию поглощать линии магнитного потока. Способность поглощать магнитное поле количественно определяется относительной магнитной проницаемостью. Это значение для воздуха, меди и нержавеющей стали равно единице, но для мягкой стали может доходить до 400, а для железа до 2000. Магнитные материалы могут сохранять свою магнитную способность до температуры Кюри, после чего их магнитная проницаемость падает до единицы и они больше не будут магнитными.

Концентратор потока представляет собой материал с высокой проницаемостью и низкой электропроводностью, предназначенный для использования в конструкции катушек индукционного нагревателя для усиления магнитного поля, воздействующего на нагревательную нагрузку. На рисунке ниже показано, как размещение концентратора потока в центре круглой катушки концентрирует силовые линии магнитного поля на поверхности катушки. При этом материалы, размещенные поверх блинчатого змеевика, будут лучше сцепляться и получать максимальный нагрев.

 

Влияние концентратора потока на плотность тока в индукционной катушке показано на рисунке ниже. Большая часть тока будет сосредоточена на поверхности, не покрытой концентратором потока. Поэтому змеевик может быть сконструирован таким образом, что только сторона змеевика, обращенная к нагревательной нагрузке, останется без материалов концентратора. В электромагнетизме это называется щелевым эффектом. Щелевой эффект значительно повысит эффективность катушки, и для нагрева потребуется более низкий уровень мощности.

 

Ссылка:

• С. Зинн и С. Л. Семиатин, «Элементы индукционного нагрева, проектирование, управление и применение», ASM International, ISBN-13: 9780871703088, 1 988

тепло – Отопление объекта с контуром

спросил 12 лет, 4 месяца назад

Изменено 12 лет, 3 месяца назад

Просмотрено 7к раз

\$\начало группы\$

Я хотел бы создать схему, которая может нагревать объект до очень высокой температуры, подобно электрической сковороде или подогревателю для кофейных чашек. Какие нагревательные элементы они обычно используют и где их можно купить? Их должно быть довольно легко запитать от 120 В переменного тока, верно? Мне просто нужно иметь возможность включать и выключать его с MCU.

Целевая температура ~200°C

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Провод сопротивления – это то, что вам нужно. Это используется в (по крайней мере, старых) заголовках пробелов. Но убедитесь, что у вас есть отказоустойчивый.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Проволочный резистор в металлической оболочке представляет собой неплохой готовый нагревательный элемент.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Вам нужен патронный обогреватель.

К счастью, картриджные нагреватели очень дешевы.

Картриджные нагреватели McMaster Carr
Google Покупки

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я бы порекомендовал обратить внимание на силиконовые нагревательные элементы, рассчитанные на 120 В переменного тока. McMaster — одно из мест, где они есть. http://www.mcmaster.com/#silicone-heaters/=aypumy. Вы можете соединить их с термопарой и недорогим ПИД-регулятором для регулирования температуры.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Любой электронный элемент может рассеивать тепло. Достигаемая температура зависит от теплового сопротивления окружающей среде. Обычно температура будет расти линейно на определенное количество градусов на ватт. Это почти полностью определяется нагрузкой, а не элементом, который вы используете для нагрева нагрузки. Дополнительные сведения см. в примечаниях к приложениям для теплоотвода.

Обратите внимание, что нагрев выше температуры окружающей среды. Если вам важна точная температура, вы должны запланировать какую-то систему обратной связи для измерения температуры и включения / выключения нагревательного элемента.

200C это жарко! Большинство электрических компонентов будет повреждено таким нагревом. Ищите картриджные нагреватели, как указано в других ответах. Вы можете купить сменные нагревательные элементы электрической плиты в магазине бытовой техники. Полная электрическая нагревательная плита стоит около 20 долларов в дисконтных магазинах. Эти резисторы с проволочной обмоткой рассчитаны на температуру до 250 °C: http://www.mouser.com/catalog/specsheets/rhnh.pdf

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я видел конструкцию нагревателя, в которой в качестве резистивного нагревательного элемента использовались толстые печатные платы.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Peltier Junction — термоэлектрический прибор, представляющий собой разновидность электронного теплового насоса.

При вводе постоянного тока элемент Пельтье передает тепло с одной стороны на другую. Переверните DC и поменяйте сторону на горячую/холодную. Только не меняйте полярность, когда она очень горячая, это нагрузит устройство и взорвет его. Также рекомендуется следить за устройством и соответствующим образом регулировать ток.

Один интересный факт: если вы нагреете его с одной стороны, а другую оставите холодным, он будет генерировать ток.

http://customthermoelectric.com/tecs_imax.html?gclid=CIK45N6F_KYCFYbb4Aodw3MjFg

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Пообщаться с этими людьми (отказ от ответственности: я никогда не использовал их)

http://www.omega.com/

Заявленная температура поверхности этого нагревателя составляет 170°C. Не уверен, что вы можете получить более высокотемпературные или будут ли они нагревать нагрузку, которую вы хотите:

http://www.omega.com/pptst/RC016_Series.html

Детали провода сопротивления: http://www.omega. com/Температура/pdf/NI60.pdf

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я хотел бы сделать схему, которая может нагревать объект до очень высокой температуры, подобно электрической сковороде или подогревателю кофейных чашек.

Если это хобби или другой разовый проект, почему бы вам не использовать электрическую сковородку, подогреватель для кофейных чашек, утюг или…? В вашем местном секонд-хенде есть готовые запасы.

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.