1. А кто это у нас тут прячется и стесняется?
    Непременно рекомендуем зарегистрироваться, либо зайти под своим именем!
    Читайте, общайтесь, задавайте вопросы! Мы поможем найти ответ на любой ваш вопрос!
    Потребовалась помощь? Обращайтесь >> Скрыть объявление
  2. Мы продолжаем серию материалов про различные виды утеплителей. Сегодня вместе с представителями известных производителей теплоизоляционных материалов будем обсуждать экструдированный пенополистирол.
    Разбираемся во всех тонкостях производства и использования в нашей новой статье!
    Скрыть объявление
Чтобы задать вопрос, получить консультацию или поделиться опытом

Плавное регулирование мощности электрокотла

Тема в разделе "Отопление, газоснабжение, отопительное оборудование", создана пользователем KSV-1239, 08.11.2015.

  1. KSV-1239

    KSV-1239 Участник

    Регистрация:
    08.11.15
    Сообщения:
    15
    Лайки:
    0
    Адрес:
    Иркутская обл.
    Здравствуйте!
    Выношу на ваш суд мой блок управления электрокотлом.
    Все началось с того, что родители переехали в свой дом. В доме стоит печь со встроенными ТЭНами, собрана одноконтурная система отопления. Стоял обычный блок управления - 3 автомата и два регулятора температуры - воздуха и теплоносителя. Отец так и не смог подобрать комфортный температурный режим в доме. Тут и зародилась идея плавного регулирования мощности ТЭНов. Первый собранный регулятор, после множественных "доработок напильником", работает у них уже года два! Родители довольны. По просьбе коллеги по работе собрал ему подобный блок. Работает с год, хозяин доволен! Собрал еще один, хотел продать. Оказалось никому не нужен! Цену смайнал до себестоимости (14000р). Тишина... Задумался о переработке блока и переходе с тиристоров на симисторы с целью удешевления конструкции.
    Вот и возник вопрос, стоит ли продолжать? Интересует ли еще кого данная тема? Может чего еще добавить/убавить в конструкцию?
    Жду ваших комментариев!!!
    Подробное описание блока на www.trmdom.ru
    Не сочтите за рекламу! Нужен добрый совет специалистов!
     
  2. stran06

    stran06 Форумчанин

    Регистрация:
    14.08.15
    Сообщения:
    1 671
    Лайки:
    325
    Адрес:
    Воркута
    1. Сделано добротно, ничего не скажешь.
    2. Электрокотел, как средство отопления, в сравнении с сухими электроконвекторами не выдерживает критики.
    - не нужна разводка труб
    - не нужен теплоноситель и боязнь разморозки
    - не нужен сам котел
    - не нужны радиаторы, их крепление
    - нет протечек
    - принципиально иное качество управления температурой
    Соотв. вне зависимости от качества реализации системой управления - рынок мал, тенденции к снижению. Оправдано в сущности только ситуацией топливный котел+электро. Для чистого электроотопления - идея котла порочна.
    3. По реализации.
    - твердотельная семисторная релюшка на 25А с включением при переходе через ноль - 747 руб. http://www.electronshik.ru/item/ksd225ac8-246055 Частота управления - хоть на каждый период. Т.е. просится не фазовое управление, а ШИМ. Наводок будет меньше.
    - вместо однокристалок - старый комп, 30 баксов на лиценцию Бенукс ( http://www.benuks.ru ), 3 тыс. на контроллер USB- 1wire, DS1820 остаются, коммутатор на DS2413P.
    Управление пишется на Бенуксе, функционала достаточно. Кроме этого, бонусом получаем полноценную систему умного дома, веб-морду, алгоритмику пишет любая блондинка, левой ногой и т.д.
    Затраты - 747*3(силовые ключи)+3000(контроллер шины ванвайр)+1500(лицензия)+300(коммутатор управления ключами)=7041 руб.
     
  3. Просто Дачник

    Просто Дачник Форумчанин

    Регистрация:
    18.09.09
    Сообщения:
    1 184
    Лайки:
    37
    Адрес:
    Москва
    Я бы сказал, что симистор на 25 А стоит рублей 150 и еще рублей 100 оптосимистор с детектором нуля. Однокристаллка рублей 200. Контроллер шины не нужен, как и лицензия. Так что с деталями можно уложиться в 2000, максимум 3000 р. Надо будет еще купить автоматы, ящик и прочее.

    Но дело, конечно, не в этом. Полностью согласен на счет электрокотла в отоплении - не имеет смысла. И еще важный момент - человек обычно ставит систему отопления целиком. Он не покупает ее по частям - для этого надо слишком много знать. Так что пытаться продавать такие устройства конечным пользователям не имеет смысла. Это штучный рынок так называемых "умельцев".
     
  4. KSV-1239

    KSV-1239 Участник

    Регистрация:
    08.11.15
    Сообщения:
    15
    Лайки:
    0
    Адрес:
    Иркутская обл.
    :smile3:
    1. Спасибо Вам за оценку!
    2. Согласен, что чисто эл. отопление нет смысла с трубами делать! Просто у нас большинство делает именно с твердотопливным котлом со встроенными ТЭНами (ну по крайней мере с кем я общался). Надежнее как-то. Свет отрубили, пошел печку затопил!:smile3:
    Да и с чисто электрическим отоплением мой блок подружить можно! Только датчик температуры теплоносителя получается лишний. Можно оставить его в воздухе висеть, либо в программе вырезать!
    3. Умный дом это, конечно, тема интересная! Но это уже совсем другая история...
    По поводу фазового управления согласен! Делал, помех куча. В данной реализации как-раз ШИМ с периодом 20 сек, с включением через ноль. Пробовал с периодом 5 сек - заметно по освещению работу котла. Потом регулировал с помощью изменения количества периодов за определенный промежуток времени. Т.е. 50% это один период проходит следующий нет. Где-то потом встречал в интернете название этого метода. Надеялся сделать незаметным работу котла в плане фликера. Включил. Такого поведения энергосберегающих ламп я никогда не видел! Моргали лучше новогодней елки:smile3:.
    По "силе" я с Вами не соглашусь. На первое место необходимо ставить надежность!
    А вот твердотелку на 25А при 22А рабочем ну как-то... А при к.з. в ТЭНах как она себя поведет. Сомневаюсь, что в ней есть встроенная защита от к.з.
    И про радиатор Вы не упомянули.
    По Вашей схеме можно собрать еще дешевле (без умного дома, конечно) если применить симисторы BTA41-800BRG, на промэлектронике 200р. Ну и однокристалку, конечно. В моем случае PIC:smile3:
    Просто хочется понадежнее сделать! Вот и вытекают отсюда доп расходы - трансформаторы тока, RC-цепи и индуктивности для защиты симисторов.
    Я, кстати, первую конструкцию, которая у родителей работает, на этих симисторах и сделал. Правда радиатор там небольшой применил, пришлось вентиляторы лепить с плавной регулировкой частоты вращения в зависимости от температуры (делать мне нечего было):smile3:. Вот потом и перешел на тиристоры как в данном устройстве. 6 штук на полноценных радиаторах, без вентиляторов. Но цена...
     
  5. stran06

    stran06 Форумчанин

    Регистрация:
    14.08.15
    Сообщения:
    1 671
    Лайки:
    325
    Адрес:
    Воркута
    Если чисто электро, датчиков должно быть не меньше, чем нагревателей, т.е. полноценная шина, разные шаблоны отопления, от эконом (режим консервации), до переразмерянных нагревателей в сочетании с отключением на ночь (отопление по временным зонам). Плюс, перед приездом, пару кнопок с мобильника, чтоб к 18:00 сауну прогрела, дом из консервации, кофий...
    Это правильная история. Очень простая и недорогая сегодня.
    Вполне можно увеличить на порядок. Добавить модельное управление (учесть Тулицы) и диф. канал, самый тупой, если падает/растет быстрее заданного - повод внепланового включения/отключения. Чтоб так не долбило сеть, можно включать отдельно, по фазам, втрое уменьшив квант по времени.
    Переклинило, что ток 20А. При проектировании берут 0,8 номинала. 25 - маловато конечно. На предмет встроенной защиты - там нет. Но в любом случае, мостырить для тиража в единицы экз. - смысла нет. Разработка, платка, корпус, радиатор... Надо искать готовое, сразу на дин-рейку, собственно поэтому и твердотельники помянул. Типа Fotek TSR-40AA-H - сразу трехфазное, с радиатором под динрейку будет тыщи 4.
    Вместо ТТ - SCT-013-000, но в целом, такая защита иллюзия, ажно по трем причинам.
    - релюшка держит 250А 8мсек. Полупериод 10 мсек. Уже есть шанс попасть. Сгорит раньше, чем отключится.
    - на больших токах, тиристоры, семисторы - теряют управление, время восстановления - секунды (остывание перехода), т.е. управляющей напруги нет, а ему пофиг. Открыт.
    - за какое время, ПИК оцифрует сигнал, выдаст управляющий?
    Правильная защита быстродействующий предохранитель, обычно ставят Bussman.
    Вообще, в мощных устройствах правильнее ставить тиристоры встречно. Меньше слоев и потерь. С другой стороны, тут потери пофиг, все равно задача греть :smile3:
     
  6. T_Vlad

    T_Vlad Форумчанин

    Регистрация:
    14.11.08
    Сообщения:
    4 528
    Лайки:
    388
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    Это реклама.
    Симистор 25А мало, нужен 50. Собственно это тот же диммер, только вместо потенциометра регулировки света стоит термопара, ну и симистор помощнее. Вобщем это, даже оформленное в металлическую коробку (там ещё автомат поставлен) стоит от силы 2000р.

    И не забывайте про помехи. Регулятор даёт импульсное питание на котёл. Чем меньше выбранная температура, тем выше скважность импульсов.
     
  7. KSV-1239

    KSV-1239 Участник

    Регистрация:
    08.11.15
    Сообщения:
    15
    Лайки:
    0
    Адрес:
    Иркутская обл.
    Можно и увеличить. Но не вижу смысла, и так все плавно да незаметно работает. И, наверно, для ТЭНов получше будет - не успевают сильно нагреваться.
    Диф состовляющую предусматривал, на практике не пригодилась, выкинул. ПИ - регулятор идеально держит!
    Здесь немного не так.
    Если управляющий сигнал с тиристора снят,то он должен закрыться при опускании тока через него до уровня тока удержания, даже если это был ток кз, при условии, что он был не более справочной величины в течении 10мс. Если он остается открытым, значит управляшку не сняли, либо ток был более допустимого и он пробился, либо ток не снизился меньше удерживающего (по какой-то причине). Если управляшки нет, ток кз допустимый, в схеме присутствуют элементы RC и индуктивность (про них кстати часто забывают, а потом долго ломают голову почему все горит!), то тиристор обязательно должен закрыться! И вот потом его нельзя включать в течении нескольких секунд пока не остынет.
    Если ток кз больше допустимого, то применяют меры для его снижения, или подбирают другой тиристор. Ну или ставят быстродейсвующий предохранитель. Или транс, или... Это большая тема! И все сводится к этиму параметру ток в течении 10мс.
    На мой взгляд лучше поставить тиристор помощнее да защиту адекватную сделать!
    У меня так и реализовано. Если ток более 50А контроллер по прерыванию отключает управляшку. Т.е. тут время реакции несколько микросекунд! Далее определяется какая фаза коротнула, выдерживается 5 сек., и блок снова включается в работу но уже без коротнутой фазы.

    Вот и я про тоже! Не нужно тут ставить впритирку по току, все равно ток кз большой. Вот BTA41 по экспериментам (не моим правда:smile3:) держат кз до выбивания автомата, у них 420А за 20мс! В данном моем устройстве стоят Т132-50-12 по справочнику дано значение при максимальной температуре перехода - 250А тоже за 20мс! Вот такие и нужно использовать + правильная обвязка + быстрая защита!
     
  8. T_Vlad

    T_Vlad Форумчанин

    Регистрация:
    14.11.08
    Сообщения:
    4 528
    Лайки:
    388
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    Вы ещё нейронную сеть организуйте.
    Обычный электрический котёл. Если уж мутить тему умного дома, то нужно ставить единый контроллер.
    Это о каких токах речь? 25 - 50А это ток? А если тиристор на 800 - 1000А?

    Да и о тиристорах как то интересно здесь пишут. Тиристор закрывается снятием с него питающего напряжения (можно и обратным током по управлению, но там токи на грани разрушения). Управлять нужно импульсом. Подал импульс через токовый усилитель и трансформатор, а закроется нулём синуса.

    У меня в схеме мост. Два диода и два тиристора по 200А. Нагружал (для испытания) жидкостным реостатом. 200л бочка с раствором соли. Соли (под рукой) хватило только на 180А (напряженение было 50В, но тиристоры с током работают, а не с напряжением). Час гонял. Тиристоры нагрелись не значительно. Ни каких сбоев, зависаний переходов.
     
  9. KSV-1239

    KSV-1239 Участник

    Регистрация:
    08.11.15
    Сообщения:
    15
    Лайки:
    0
    Адрес:
    Иркутская обл.
    Ну и к чему такие выводы? Если интересует схема - могу подробнее описать устройство. Хотя по информации на сайте и по комментариям здесь, любой специалист поймет что да как все реализовано! (без наездов!:smile3:)
    Про помехи я уже писал. Ключевые слова здесь:
    Уверяю Вас, от обычного контактора гораздо больше помех.
    По Вашему ПИД регулятор это фантастика?!:smile3:
    Думаю, что и в системе умного дома необходимо управлять мощностью электрокотла через ПИД-регулятор.
    Просто мы раскладывали по полочкам режим тиристоров (симисторов) при токах к.з. и способах защиты...:wink3:
     
  10. stran06

    stran06 Форумчанин

    Регистрация:
    14.08.15
    Сообщения:
    1 671
    Лайки:
    325
    Адрес:
    Воркута
    Строго, диммер (dim - затенять) - регулятор яркости. DS18B20 - гораздо более сложное устройство, нежели термопара.
    Нет. Там не фазовое управление, а ШИМ. Под импульсом подразумевается множество периодов, коммутация в момент перехода нуля.

    И обычный принцип грамотного управления. Вам стоит познакомится с пропорциональным, интегральным, дифференциальным способами управления, а так же с их комбинациями. ПИ, ПД, ПИД-управление.
    О токах КЗ.
    :smile3: Если Вы специалист, то безусловно знакомы с параметром "Предельная скорость нарастания анодного тока". И знаете, почему его ограничивают. Поэтому, просто на всякий случай:
    При прохождении тока через управляющий электрод, изменение проводимости происходит не по всей площади перехода, зона измененной проводимости начинается возле управляющего электрода и распространяется со скоростью 0,05-0,1 мм/сек. Соотв. для мощных кристаллов с большой площадью переходов, существует ситуация, когда ток рассчитанный на всю площадь, проходит через ее часть, вызывая локальные перегревы, даже при номинальных токах.
    Далее, процесс восстановления нулевой проводимости, не является мгновенным и зависит от температуры.
    При определенном перегреве, кристалл не успевает восстановить нулевую проводимость до начала следующего периода. При этом, еще не происходят необр. процессы (прибор - пока живой). Убивают окончательно второй и последующие полупериоды. Кроме того, уже говорил, что типовое время допустимой перегрузки по току приборов в районе 25-50А - 8 мс. Время полупериода 50Гц - 10 мс. Если не повезет, хватит всего одного периода. Именно поэтому, в хороших, профессиональных коммутаторах, защищаются дорогими быстродействующими предохранителями, с временем действия менее 5 мсек и параметром I^2T, меньшим, чем защищаемое устройство.

    Наводящий вопрос. Нельзя - верно. А почему нельзя, если ток уже номинальный? :smile3:

    Работа АЦП, последующая обработка, пусть даже по прерыванию - микросекунды? Или токовый триггер отдельно реализован?
     
  11. T_Vlad

    T_Vlad Форумчанин

    Регистрация:
    14.11.08
    Сообщения:
    4 528
    Лайки:
    388
    Адрес:
    Санкт-Петербург
    И ПИД не фантастика (я инженер электроник АСУТП, это вообще моя профессия) и ШИМ не фантастика. Вот только к чему огород для 3х тенов в обычной водонагревалке?
    Да и что то не встречал я тиристоров не справляющихся с частотой 50Гц.
     
  12. KSV-1239

    KSV-1239 Участник

    Регистрация:
    08.11.15
    Сообщения:
    15
    Лайки:
    0
    Адрес:
    Иркутская обл.
    Одновременно одно и тоже ответили!!!:smile3:
    Почему уже ток номинальный? Коротнутую фазу отключаем защитой, т.е. после большого 10мс-ного тока управляшки уже нет и далее, включаем только после устранения к.з. А 5 сек задержка нужна для случая кз между двумя или тремя фазами одновременно. У меня в программе после срабатывания защиты идет определение коротнутой фазы путем определения на какой фазе быстрее всех вырос ток после последнего замера (еще перед кз). Найденная фаза отключается. Через 5 сек разрешается работа оставшихся двух фаз. Вот тут и нужно, чтобы тиристор был уже готов принять очередной токовый удар. Как-то так:smile3:
    У контроллера задействован отдельный вывод, при положительном фронте на нем, контроллер уходит в прерывание, где сразу отключаем ноги управления тиристорами. Ну а далее уже медленные операции АЦП и т.д. по программе. Т.е. по времени это микросекунды: по-моему обработка сигнала прерывания = 2 мкс, 4-5мкс сохранение необходимых регистров, 4мкс определяем кто вызвал прерывание, ну и само отключение по 1мкс на ногу. Все примерно, но понятно, что далеко не сопоставимо с 10 мс! Ну а на ногу подаю с трансформаторов тока через мост и нагрузочный резистор, далее через диоды с трех каналов в кучу и через делитель. Делитель подбираю под необходимый ток, тут 50А (номинал тиристора:smile3:) т.е. при действующем значении тока фазы 35А уже срабатывает!
     
  13. KSV-1239

    KSV-1239 Участник

    Регистрация:
    08.11.15
    Сообщения:
    15
    Лайки:
    0
    Адрес:
    Иркутская обл.
    Собственно, я с этого и начал...
    Основная фишка в точном поддержании заданной температуры. Поставил 23,4 градуса, проснулся утром в доме 23,4 градуса! Начал "шевелиться" по дому - немного покачивает 23,2 или 23,5 (например). Т.е. именно это у меня и просил коллега, собственно и получил!!! А я не один блок сделал, а два. Думал нужно кому будет...
    Ответ, в принципе, уже получен:
    :smile3::smile3::smile3:
     
  14. stran06

    stran06 Форумчанин

    Регистрация:
    14.08.15
    Сообщения:
    1 671
    Лайки:
    325
    Адрес:
    Воркута
    +1
    Пара моментов. Ребята, фишку с "залипанием" в открытом состоянии тиристора после перехода через ноль при работе на КЗ, наблюдал лет 300 назад. Играли тогда с электромагнитным ударом. Макс. установка - батарея маслянных кондеров, объемом кубометра 4 (емкость не помню уже), заряжались от изм. транса на 10кВ, разряд на плоскую катушку, витков 20, медная шина 15*20 мм. Мотали кувалдой :smile3: Сильная вещь, развлекались от души, пока не рванула :smile3:
    Сверху ставишь миллиметровую жесть, на нее кирпич. Разряд - из жести коробочка, а кирпич потом пальцем тронешь, а он в песок сыпется :smile3: Пацаны (дипломники) - с монетками развлекались. Медный пятак кладешь, в бетонном потолке - выщерблинка. Потом отловили, красить заставили :smile3:
    Короче, пока работали до пары кВ - разряд цепочкой тиристоров на 250А, шунтированых диодом. Запуск коротким импульсом, меньше периода, а на осцилографе - классика колебательного процесса с декрементом затухания. При этом, тиристоры оставались целыми. Поначалу, на какие только чудеса не грешили, потом уже в литературе нашел. И понятно, почему народ сверхбыстрые предохранители продолжает ваять в 21-ом веке. Потому что - надежно отсекают.

    Ну и пара ссылок.
    http://kipservis.ru/klemsan/trekhfaznye_tverdotelnye_rele_tsr.htm трехфазная релюшка. Кстати (отстал от жизни) расчет по твердотельникам из 0,6 номинала
    http://kipservis.ru/delta/termoregulyator-dtd.htm ПИД. Точность датчика не 0,0325С, но вполне рабочая скотинка. В смысле, все уже придумано. Хотя, еще раз, конструкция - добротная. Если б мне нужна была печка... :smile3:
     
  15. Просто Дачник

    Просто Дачник Форумчанин

    Регистрация:
    18.09.09
    Сообщения:
    1 184
    Лайки:
    37
    Адрес:
    Москва
    А можно еще раз для тупых?

    Я так понимаю, те же BTA41 имеют номинальный ток почти в 2 раза больше требуемого рабочего. В случае КЗ могут держать 400А (по даташиту) на весь период, а не только до конца полупериода. Нагрузка чисто резистивная, то есть чудес со всплесками напряжения не ожидается.

    В чем может быть проблема?

    Я по профессии инженер-механик и программист, а всякая электроника - всего лишь небольшое хобби, но хочется разобраться чуть подробнее.

    Не будет ли это устройство чем-то вроде пушки по воробьям?

    Если бы такой прибор стоил 2-3 тысячи, наверное имело бы смысл пробовать договариваться с теми, кто электрокотлы ставит или продает. А так - слишком уж дорого выходит.
     
Чтобы задать вопрос, получить консультацию или поделиться опытом