Ибп для циркуляционного насоса отопления своими руками

Каждый, кто сталкивается с выбором отопительной системы, должен взвесить все нюансы: если площадь дома больше 100 м2, то отопление с естественной циркуляцией уже не сможет хорошо его обогреть.

Причины

Всему виной давление в системе: при естественной циркуляции оно не превышает показателя 0,6 мПа, а этого мало, чтобы обеспечить отопление многоэтажного или просто большого здания. Чтобы повысить давление и улучшить циркуляцию воды, нужно либо создать замкнутую систему при помощи труб большего диаметра, либо встроить циркуляционный насос.

Поскольку переустройство с помощью труб большего диаметра – не дешевая процедура, то лучшее решение в данном случае – это циркуляционный насос.

Принцип работы и устройство

Все циркуляционные насосы имеют одну цель – запускать принудительную циркуляцию воды в замкнутой отопительной системе. Их устройство напоминает строение дренажного насоса, а корпус выполняется из сплава или металла, не поддающегося коррозии. Это может быть бронза, латунь, чугун, сталь или алюминий. Насос оснащен ротором и электродвигателем. Роторный вал выполняется из стали или керамики и имеет лопастное колесо – крыльчатку. Электродвигатель и приводит ротор в движение.

После установки в систему, циркуляционный насос за счет применения центробежной силы засасывает жидкость с одной стороны и нагнетает ее с другой. Вращением крыльчатки создается центробежная сила. Если насос работает равномерно, уровень воды в бачке будет статичным. Получается, что одного такого насоса недостаточно, чтобы поднять давление и улучшить отопление.

Именно в этом случае необходимо подключить циркуляционное оборудование. Оно поможет жидкости преодолеть то сопротивление, которое возникает на разных участках системы.

Итак, если циркуляционный насос отсутствует, это приводит к росту расхода топлива на отопление и увеличению затрат.

Возможные проблемы

Не стоит забывать, что насос – прибор энергозависимый, поэтому при отсутствии электричества его работа приостанавливается, прекращается и обогрев помещения. Вода начинает перегреваться и нередко вся система, обеспечивающая отопление, выходит из строя. Существует несколько путей решения данной проблемы.

Пути решения

Обойти проблему отключения электроэнергии можно, просто встроив в существующую систему трубы большего диаметра. Жидкость в данной системе циркулирует естественным образом – за счет силы гравитации. Однако такая система не удобна в регулировании.

Можно воспользоваться и генератором. Однако генератор требует особых условий эксплуатации: поддержание одного уровня топлива, наличия специального места. Все это, как правило, требует финансов, и кроме того — небезопасно. При работе есть вероятность скачков напряжения, которые могут привести к поломке системы электронного управления котлом.

Гораздо удобнее и проще решить вопрос при помощи ИБП – источника бесперебойного питания. «Бесперебойник» автоматически включается при отсутствии электроэнергии, благодаря чему система будет работать в любом случае. Оборудование ИБП можно установить в любом помещении без какого-либо специального обслуживания — аккумуляторные батареи заменяются раз в 2-3 года. Функционирует такое устройство практически бесшумно. Нужно отметить и то, что установка ИБП обходится намного дешевле, чем покупка, например, генератора.

Нюансы работы «беспребойника»

Однако и здесь имеются свои тонкости. ИБП, как правило, выдает напряжение постоянного характера, в то время как насос требует именно переменный тип напряжения. Поэтому для «бесперебойника» необходимо приобрести инвертор — своего рода преобразователь тока.

Инвертор – это обязательная составляющая системы отопления, которая обеспечит работу циркуляционного насоса.

Чаще всего современный ИБП представляет собой механизм из инвертора и аккумулятора (либо их может быть несколько). Достоинства ИБП, в который входит инвертор следующие:

• создается чистый синус, благодаря которому функционирует циркуляционный насос;
• экономия электроэнергии;
• возможность увеличить количество используемых аккумуляторов;
• автоматическое включение при перебоях с электричеством и в целом простота эксплуатации.

Классификация «бесперебойников»

Существует несколько типов ИБП:

• линейный тип — самый простой, в нем отсутствует стабилизатор напряжения. Если происходит отключение от электросети, прибор автоматически подключается к питанию от аккумуляторной батареи;
• линейно-интерактивный источник бесперебойного питания. В нем присутствует простейший стабилизатор и от одного до четырех аккумуляторов, заряд которых система контролирует самостоятельно. В устройствах такого типа имеется меньшее внутреннее напряжение.

Установка

Порядок установки ИБП с инвертором зависит непосредственно от модели устройства. Разница между такими преобразователями напряжения 12/220 заключается в типе автоматики, которая и определяет процесс установки.

Так, некоторые агрегаты монтируются непосредственно на мотор насосного оборудования. Другой тип источника бесперебойного питания устанавливается только на стену и работает только в вертикальном положении. Имеет место и источник бесперебойного питания прямоугольной формы и внушительных размеров. Данного типа автоматика устанавливается рядом с циркуляционным устройством. Подключить преобразователь напряжения 12/220 можно и своими руками, воспользовавшись инструкцией.

В домах и квартирах, расположенных вне черты города, используют собственное водяное отопление для обогрева. Для перекачки жидкости применяют насос. При отключении электричества циркуляция воды прекращается, а это уже грозит разрывом котла. Если жильцы находятся дома, они сами могут открыть кран для обходного движения воды, а когда их нет? Поэтому всё чаще стали использовать (ИБП) для циркуляционного насоса отопления.

ИБП в сборе

Принцип действия и конструкция ИБП

Само название показывает назначение прибора – обеспечивать бесперебойное питание от резерва при отключении основного источника. Первые бесперебойники появились после создания компьютеров и предназначались для поддержания качественного электропитания и кратковременного продолжения работ после отключения основного питания. ИБП фильтрует входящее напряжение, а при его несоответствии требуемым параметрам или исчезновении, он автоматически подаёт электропитание потребителю.

Состоит бесперебойник из следующих основных узлов:

• силовая коммутирующая система (байпас);
• зарядное устройство;
• преобразователь постоянного тока в переменный;
• управляющий орган;
• аккумулятор.

Внутренние компоненты

Коммутатор необходим для переключения источника напряжения. Рабочим элементом могут быть силовое реле (в дешёвых моделях), тиристоры, а в последнее время стали использовать IGBT транзисторы. Время срабатывания колеблется в пределах 6–10 мс. Способность переключать ток определённой мощности сказывается на мощности всего устройства. В интерактивных схемах коммутатор используется также для переключения выводов обмоток автотрансформатора.

Блок зарядного устройства преобразует входное переменное напряжение сети в выпрямленное напряжение необходимой величины для зарядки аккумулятора. От этого устройства будет зависеть, какие аккумуляторы могут быть заряжены.

Осторожно! При выборе аккумулятора важно знать ток его зарядки, обычно он составляет 1/10 от ёмкости, если он будет превышать возможности прибора – аккумулятор не будет заряжаться.

Конвертация постоянного тока аккумулятора в переменное напряжение осуществляется инвертором. Именно он отвечает за качество напряжения и мощность ИБП. Аккумулятор является источником энергии для такого преобразования, и от его ёмкости будет зависеть, как долго сможет бесперебойник давать энергию потребителям.

Принципиальная схема

В качестве управляющего органом выступают электрические компоненты, кнопки, переключатели. Для визуального контроля могут использоваться жидкокристаллические экраны. По принципу работы ибп для отопления бывают:

• резервные;
• интерактивные;
• двойного преобразования.

Чтобы понять, в чём их отличие, стоит разобрать каждую схему, в дальнейшем это поможет решить вопрос, как выбрать ибп?

Резервные

Самая простая схема, на входе используется простейший фильтр, способный задержать высоковольтные и электромагнитные импульсы, выполняется в виде конденсатора (С) или катушки и конденсатора (LC). Нагрузка подключается непосредственно к сети. При значительном ухудшении качества электроэнергии или при его исчезновении напряжение питания поступает от ИБП. Используется в простых и дешёвых моделях. Часто применяется для питания компьютеров, имеет высокий КПД около 99%.

Внешний вид компьютерного ибп

Недостатком является полное отсутствие возможности изменения амплитуды напряжения и частоты сетевого тока. Схема инвертора максимально упрощена, что приводит к искажениям формы синусоиды. Вместо синусоиды, идут, как правило, сигналы прямоугольной формы. Для компьютера они не страшны, поскольку ток сразу выпрямляется.

Важно! Асинхронные двигатели, используемые в насосах, нормально работать могут только с правильной синусоидой, при подаче некачественной энергии они будут плохо функционировать и быстрой выйдут из строя.

Для осветительных и обогревательных приборов форма сигнала не имеет значения.

Линейно-интерактивные

Эта схема больше подходит источнику бесперебойного питания для всех насосов системы отопления. Главное отличие от предыдущей схемы заключается в способности менять входное напряжение. Для этого во входной цепи устанавливается трансформатор, первичная обмотка которого имеет несколько выводов, он исполняет роль стабилизатора.

При номинальном напряжении корректировка не вносится, а если равновесие нарушается – автоматически подключаются или отключаются дополнительные витки. Такое ступенчатое переключение позволяет меньше задействовать аккумулятор, что значительно продлевает его срок работы.

Схема интерактивного ибп

Используемые инверторы выдают прямоугольное, трапецеидальное, ступенчатое или синусоидальное напряжение, всё зависит от сложности прибора. Естественно, это сказывается на стоимости.

Инверторные

Инверторная или схема двойного преобразования сильно отличается от предыдущих двух. Прямого подключения нагрузки к сети нет, а подключение происходит по следующей схеме: напряжение сети проходит сетевой фильтр, выпрямитель, после чего часть энергии, если необходимо, идёт на зарядку аккумулятора, а остальная поступает на инвертор, преобразуется в переменный ток и выходит к потребителю.

Внешний вид инверторного ибп

Полностью автоматизированная система, способная контролировать амплитуду и частоту, форма выходного сигнала максимально приближена к синусоиде. При отключении напряжения сети ИБП продолжает работать от аккумулятора, что практически никак не сказывается на выходном сигнале.

Преимущества и недостатки различных типов ИБП

Можно подвести итог. ИБП со схемой резервного питания отличаются простотой в обращении и легче своих собратьев. Так как охлаждение электросхемы осуществляется естественным путём, то она не производит шума. Если сравнивать ценовой уровень – они самые дешёвые. Однако при всей своей привлекательности у них есть очень существенный недостаток – они не способны обеспечивать качественным питанием асинхронные двигатели.

Интерактивные бесперебойники, благодаря встроенному трансформатору, способны контролировать амплитуду входного напряжения. Правда, у простых моделей регулировка ограничивается 1–2 ступенями, производя изменения сигнала в большую сторону. У более сложных видов есть возможность понижать напряжение, а установленные фильтры улучшают качество питания от сети.

Используемые инверторы на дорогих моделях выдают сигнал, приближённый к синусоиде, что позволяет использовать такие ИБП для питания циркуляционного насоса. По сравнению с резервными — это более дорогие модели.

ИБП с двойным преобразованием выделяется отличными характеристиками электрической энергии отдаваемой нагрузке. Лучше остальных подходит для надёжного питания насоса. Недостатками являются низкий КПД (80–94%) и высокая цена, примерно в 2–3 раза превосходящая предыдущие типы.

Критерии выбора резервного источника питания

Когда возникает вопрос, какой бесперебойник выбрать для насоса отопления, следует подумать вот о чём. Как часто отключают электроэнергию, и на какой срок? Будет ли ещё что-то питаться от бесперебойника? Какое качество питаемой энергии? Какую сумму можно будет потратить на ИБП? Некоторые, возможно, сочтут нужным рассматривать определённые модели или производителей. Уже находясь в торговой точке, будет возможность обратить внимание на дизайн и цвет, габариты и вес будущей покупки.

Определение требуемой мощности ИБП

Для определения мощности решают, какие потребители будут подключены. В паспортах этих устройств находят нужный показатель и складывают. Современные ИБП имеют запас мощности для запуска двигателей, об этом, как правило, указывают в паспорте. Длительность пиковых нагрузок небольшая, но этого вполне хватает для запуска насоса. Обычно запускать не приходится, так как автоматика срабатывает быстро, и насос продолжает крутиться.

Ёмкость батарей

Продолжительность работы ИБП напрямую зависит от энергии, запасённой аккумулятором. Казалось бы, чем больше ёмкость батарей, тем лучше, однако, здесь есть свои подводные камни.

Обратите внимание! Выпрямитель, предназначенный для зарядки аккумулятора, имеет ограничение по току.

На какой ток рассчитано зарядное устройство, должно быть указано в документе или на самом ИБП. На этот ток можно подбирать один аккумулятор или несколько. Если выбирается несколько, то зарядный ток каждого аккумулятора суммируется. Некоторые всё равно приобретают такие батареи, но заряжают их отдельно через дополнительный выпрямитель.

Аккумуляторы разделяются на две группы:

Стартовые способны быстро отдавать заряд, но после этого их необходимо как можно быстрее зарядить. Примером являются аккумуляторы на подвижном составе. Их отличие заключается в наличии заливных отверстий с пробками, через них доливают воду или кислоту (щёлочь). Они стоят значительно дешевле тяговых, поэтому привлекают внимание.

Стартовый аккумулятор

При установке таких батарей возникает необходимость следить за плотностью электролита. Размещать их можно в нежилых помещениях, подальше от отопительных котлов. Срок службы батарей будет напрямую зависеть от того, как долго они будут находиться в разряженном состоянии.

Тяговые аккумуляторы, напротив, специально разработаны на терпимость к длительным разрядкам. Их не нужно контролировать на предмет наличия и плотности электролита, можно устанавливать в жилых помещениях и работают они при высоких температурах. Недостатком является высокая цена.

Тяговый аккумулятор

Входное напряжение

В том случае, когда ИБП выполнен по резервной или интерактивной схеме, входное напряжение, при его наличии в сети и соответствии допустимым характеристикам, напрямую подаётся к нагрузке. Во второй схеме напряжение может регулироваться в достаточно широких пределах, в первом случае оно не регулируется совсем. Небольшие всплески напряжения небольшой продолжительности гасятся конденсаторами.

Напряжение на выходе и его форма

На выходе напряжение более стабильно благодаря постоянному источнику и неизменной нагрузке, а вот форма, за исключением инертной схемы, отличается от синусоидальной. Объясняется это работой электронного ключа, на котором выполнен генератор частот. Транзисторы ключа находятся в двух положениях: включено, выключено. Поэтому форма сигнала имеет прямоугольную форму. Добавляя сглаживающие конденсаторы её можно слегка изменить, преобразовав в трапецеидальную. Более сложные схемы позволяют добиваться приближённой формы синусоиды, но стоят они дороже.

Рис. 9. Синусоидальный и трапецеидальный ток

Модели ИБП

На торговом рынке рейтинг моделей ибп постоянно меняются, но на некоторые можно обратить внимание. Российский ибп Энергия PRO-500 является инвертором с высокой стабилизацией (5% на входе и 1% на выходе). Выдаёт чистую синусоиду, ток заряда батареи 20А, имеет защиту от перезаряда. Встроенная автоматика защищает батарею от чрезмерного разряда, что продлевает срок службы и не допускает короткого замыкания. Имеется световая индикация и цветной дисплей.

Китайский Гарант 500 относится к интерактивным ибп. Способен выдавать до 300 Вт. В комплект входит аккумулятор на 100 А/ч, который заряжается током 10 А. Следующий ролик «как выбрать бесперебойник для насоса» даст ещё несколько полезных советов:

Как сделать бесперебойник для насоса своими руками

Если понадобится по каким-либо причинам сделать ибп для асинхронного циркуляционного насоса отопления своими руками, то необходимо приобрести следующие компоненты:

• инвертор;
• зарядное устройство;
• аккумулятор;
• выключатель;
• предохранитель;
• провода.

При приобретении инвертора важно выбирать модель с максимально точной формой синусоиды выходного напряжения. Схема соединения показана в ролике:

Правильно подобранный ИБП позволит не переживать за насос при отключении электричества и позволит продлить срок его работы.

Каждый человек, использующий в своём доме электрическое отопление, сталкивался с тем, что в самый нужный момент оно может отключиться. Решают такую проблему бесперебойники — источники электричества, которые работают даже тогда, когда выключается полное электроснабжение. ИБП для отопительных систем вполне реально не только приобрести в магазине, но и изготовить самостоятельно для своего дома, дачи или квартиры, и ниже подробно рассматривается, как это сделать.

Подробнее про самостоятельное изготовление

Стоимость деталей будет примерно 10-12 тысяч рублей (в то время как уже готовый прибор стоит минимум вдвое больше). Это одна из причин сделать устройство самому, а не приобретать его в магазине.

Но без соответствующих навыков вы, конечно, в первый раз потратите довольно много времени, так что только вам решать, стоит ли заниматься самостоятельным изготовлением агрегата.

Что потребуется?

Если вы изготавливаете бесперебойник для газового котла или для циркуляционного насоса отопления своими руками, то одна из самых важных его частей — инвертор.

Инвертор — это и есть устройство, преобразовывающее постоянное напряжение аккумуляторной батареи в переменное напряжение 220 B. Понятно, что сам бесперебойник лучше делать из аккумуляторных батарей, они куда дешевле, чем разнообразные генераторы.

Чтобы котёл, зависящий от электрического тока, нормально функционировал, лучше всего ставить инверторы типа CPS (самые лучшие варианты индексов — 3500, 7500 и 5000 PRO).

Помимо инвертора, нужны и сами батареи, обеспечивающие бесперебойное питание для котлов/насосов, а также зарядное устройство.

Пошаговые инструкции

Про выбор инвертора было сказано ранее.

Батареи выбираются с наибольшей ёмкостью — чем больше она будет, тем дольше прослужит и бесперебойник. Если ёмкость оборудования 45 ампер-часов, то оно будет действовать 8 часов, а вот при 95 ампер-часах — уже до 24 часов.

Зарядник должен соответствовать ёмкости батарей.

Если вы приобрели уже в готовом виде инвертор, батареи и зарядник, то остаётся сделать следующее:

1. Два обозначения «+» и «-«, которые отмечены на инверторе ИБП для газового котла, присоединить друг к другу мощным проводом с аналогичными отметками на аккумуляторе.
2. Вилку котла вставить в инвертор.
3. Нажать «Включить». Всё, устройство работает.

Но, конечно, не всё так просто, и следует учесть такие нюансы:

• Провода для соединений лучше использовать толстые и медные;
• Места, где эти провода присоединяются к устройствам, должны быть крайне надёжными — следует тщательно следить за этим;
• Соединения в дальнейшем следует проверять, т.к. существует риск окисления металла и ухудшения работы системы.

Подробнее о том, что ещё важно учесть — в следующем разделе.

На что обращать внимание?

Большая часть современных отопительных систем в качестве топлива использует метан. Но чтобы система работала стабильно, она должна иметь источник тока, выдающий непрерывное напряжение без каких-либо перебоев. Если устройство питания резко отключить, то теплоносители станут постепенно остывать, а это весьма неприятно, так как на них в некоторых местах могут в итоге появиться трещины — сперва маленькие, а потом большего размера.

Поэтому внимательно следите за стабильностью работы устройства!

Нюансы сборки фильтра внешних гармоник

А поможет нам в этом так называемая гармоничная система для фильтров напряжения.

Вы и здесь можете проявить инициативу и сделать её самостоятельно, но лучше всё-таки хотя бы для начала установить и найти проверенную схему. Такие фильтры состоят из различных резисторов, трансформаторов и других вспомогательных устройств.

Правильно собранная система должна гарантированно стабилизировать любой из источников электрического тока.

Впрочем, схема такого фильтра несложна, её можно увидеть ниже.

Главная трудность здесь заключается в расчёте параметров. Элементы же контура рассчитываются и делаются идентично, лишь собираются разными способами — один последовательный, другой параллельный, однако в обоих случаях настраиваются на частоту 50 Гц.

Следует выполнить расчёт параметров катушек индуктивности под имеющийся в наличии сердечник.

В сердечнике также понадобится сделать зазор между витками.

Формулы для расчёта параметров следующие:

1. Зазор в миллиметрах = 1,257E-3 * макс. сила тока в амперах * количество витков.
2. Количество витков = 1,257E6 * макс. сила тока в амперах * индуктивность дросселя в Гн * площадь сечения сердечника в квадратных миллиметрах — результат округляем до большего
3. Для последовательного контура: максимум силы тока в амперах равен 1,4 * <мощность нагрузки, Вт>/ 220 В.
4. Для параллельного контура: максимум силы тока в амперах равен 1,4 * 220 В/ 28 * <частота сигнала, Гц – 50 Гц>* < индуктивность дросселя, Гн>.

Меры предосторожности и возможные ошибки

• В первую очередь, если вы решили сделать бесперебойник для насоса отопления именно своими руками, нужно надеть перчатки, чтобы не получить разряд током от оголённых проводов или контактов.
• Следует внимательно рассмотреть провода — у них не должно быть даже небольших повреждений, т.к. короткое замыкание очень опасно и может не только навредить человеческому здоровью, но и стать причиной пожара.
• Для системы следует подключать несколько аккумуляторов (лучше всего будет брать 2-4 полностью заряженных) и присоединять их параллельно.
• Ни в коем случае не следует экономить и брать устройства подешевле, так как качество и срок службы обычно оказываются соответствующими цене.
• Не присоединяйте к устройству всё подряд, используйте его именно для тех приборов, на которые он рассчитан по своей мощности. Впрочем, для компьютеров, как правило, этой мощности вполне хватает, главное, чтобы общая мощность не была выше максимально допустимой.
• Лучшим выбором, как советуют специалисты, будут модели с фазозависимым оборудованием.

Самостоятельное обслуживание

Если удалось собрать ИБП для котла своими руками, то обслуживать его чаще всего уже нетрудно. Придётся только менять аккумуляторные батареи через некоторые временные промежутки и периодически проверять целостность всей системы.

Посмотрите видео на эту тему

Вывод

Собрать и использовать данное устройство самостоятельно не так уж сложно и совсем недорого, но важно соблюдать элементарную внимательность.