Come collegare una caldaia a una rete elettrica, schemi di collegamento della caldaia

Le condizioni di vita confortevoli per una persona moderna forniscono acqua calda. In condizioni urbane, è fornito centralmente dalle utility. I residenti delle zone rurali, i residenti estivi, i proprietari di case private devono spesso affrontare questo problema da soli.

Per loro, l'industria produce numerosi progetti di unità di riscaldamento dell'acqua, che si differenziano per design, prestazioni, condizioni operative. Molti di loro hanno il nome di "caldaia".

Sotto questo termine, è consuetudine comprendere una caldaia con un refrigerante che viene riscaldato all'interno della struttura o dal suo lato esterno.

Una caldaia di tipo indiretto funziona a causa di una fonte di riscaldamento situata all'esterno del suo corpo quando la temperatura viene trasferita al portatore di calore che circola attraverso la serpentina incorporata all'interno. Tali modelli richiedono la combustione continua di carburante.

La caldaia ad azione diretta utilizza una fonte di calore interna. Per scopi domestici, le strutture elettriche sono ampiamente utilizzate, funzionando secondo uno dei principi:

• riscaldamento resistivo mediante elementi riscaldanti;

• riscaldamento per correnti di induzione.

In entrambi i casi, l'operazione è controllata e la caldaia è collegata all'energia elettrica secondo gli stessi schemi basati sul flusso di corrente attraverso l'elemento riscaldante per riscaldarlo o spegnerlo per il raffreddamento.

Caratteristiche del design della caldaia elettrica

All'interno di una caldaia ermeticamente sigillata con un refrigerante - acqua che circola lungo le linee idrauliche da condutture e radiatori situati all'interno, è montato un circuito elettrico, tra cui:

• uno scaldabagno, che più spesso funge da normale riscaldatore resistivo;

• misuratore di temperatura del liquido di raffreddamento - un sensore di un design speciale, le cui letture vengono elaborate da un circuito logico per fornire tensione al riscaldatore o spegnere la sua alimentazione;

• dispositivo di commutazione con design bipolare o unipolare - interruttore termico;

• fusibile termico di protezione;

• un circuito di indicazione del riscaldamento, che può essere una normale lampadina a incandescenza o un LED con una resistenza di limitazione della corrente, collegato in parallelo con i contatti del riscaldatore.

I produttori di apparecchiature elettriche di misurazione e commutazione producono kit già pronti che incorporano sensori di temperatura, dispositivi di commutazione e un'unità logica che fornisce il loro collegamento reciproco per regolare la temperatura del liquido di raffreddamento.

Si chiamano termostati o termostati. Il sensore di temperatura è montato all'interno del corpo caldaia e l'unità di controllo e i contatti di corrente di commutazione si trovano all'esterno.

I termostati possono essere eseguiti su una base analogica o utilizzare la tecnologia a microprocessore. Le costruzioni di quest'ultimo possiedono:

• più opzioni di regolazione;

• impostazioni di facile utilizzo;

• comoda interfaccia;

• scheda informativa;

• funzioni operative aggiuntive.

Un esempio è il termoregolatore TK-5 con un microcontrollore, un display, due sensori di temperatura montati all'ingresso e all'uscita del refrigerante nella caldaia. Ti consente di prendere in considerazione le variazioni di temperatura entro 0 ÷ 120 gradi con un errore di 0,5 ° C, che è più che sufficiente per scopi domestici.

I contatti di potenza del termostato TK-5 sono in grado di commutare correnti nominali di 6 ampere.Quando il riscaldatore crea un carico maggiore, il collegamento della caldaia alla rete elettrica richiede l'ammodernamento: l'inclusione di un ulteriore avviatore magnetico, ripetendo il funzionamento dei circuiti di uscita del termostato con contatti ad alta potenza.

In alcuni modelli più vecchi di caldaie, la commutazione della tensione all'elemento riscaldante può essere eseguita da regolatori bimetallici di tipo meccanico.

Schema di collegamento di una caldaia attraverso una presa elettrica

I modelli industriali di piccole potenze fino a 1,5 ÷ 2 kilowatt sono creati, di regola, per tale connessione.

Con questo metodo, il funzionamento sicuro a lungo termine è fornito da:

• condizioni tecniche della caldaia, che cambia durante il funzionamento prolungato;

• la corretta scelta del design della presa in base alla potenza di carico;

• tenendo conto dello stato dei circuiti elettrici attraverso i quali viene fornita la tensione dal pannello dell'appartamento;

• l'uso di dispositivi di protezione per prevenire le conseguenze di incidenti accidentali nel circuito.

Caratteristiche del collegamento della caldaia alla rete elettrica tramite una presa

I contatti di potenza del dispositivo di commutazione plug-in sono progettati per un determinato tipo di carico, ad esempio 6, 10 o 16 ampere. Il suo valore è indicato sul corpo. Se la presa ha meno energia, si verificano surriscaldamento e distruzione dei contatti.

Per questo motivo, la caldaia non deve essere collegata a una presa casuale che non corrisponda al suo carico.

Un altro requisito per il funzionamento sicuro di un tale circuito è la necessità di un interruttore in esso, attraverso il quale è possibile interrompere il circuito di alimentazione del riscaldatore sotto carico. I contatti della presa e della spina non sono progettati per estinguere l'arco elettrico che si presenta in questo caso.

Stato dei collegamenti

I fili della rete domestica che collegano l'uscita della caldaia con la schermatura dell'appartamento assorbiranno completamente il carico del riscaldatore. Non dovrebbero surriscaldarsi. Il loro materiale e spessore devono essere presi in considerazione correttamente, altrimenti potrebbe verificarsi un incendio.

Alla presa con cablaggio in alluminio, il riscaldatore non deve essere collegato, come un rame, più sottile di 2,5 mm quadrati. È meglio usare una sezione di 4 o 6 quadrati. Deve prima essere calcolato mediante dissipazione del calore e analizzato con metodi di installazione.

Dispositivi di protezione

La caldaia è progettata per funzionare alle caratteristiche nominali della rete elettrica, tenendo conto del verificarsi di malfunzionamenti casuali in essa. Per prevenire incidenti, protezione contro:

• aumento della pressione nel serbatoio;

• guasto dell'isolamento elettrico.

Se il produttore dell'apparecchiatura non ha fornito tali protezioni nella struttura interna, dovrebbero essere montate nel pannello dell'appartamento.

Funzionamento di emergenza con sovrapressione all'interno della caldaia

Un prerequisito per la sicurezza è la presenza di un dispositivo che impedisce l'ebollizione dell'acqua e il rilascio di gas disciolti da esso, poiché questo processo crea una maggiore pressione che può rompere il caso.

Potrebbe verificarsi una situazione simile:

• quando i contatti di potenza si attaccano, quando hanno ricevuto un comando dal sensore di temperatura attraverso l'unità di controllo e non sono in grado di interrompere la corrente elettrica attraverso il riscaldatore;

• malfunzionamenti del sensore di temperatura, unità logica o circuiti di controllo di controllo.

Per evitare tale incidente, viene utilizzato un secondo stadio di protezione, impostato su una temperatura più elevata rispetto alla modalità operativa. Il suo valore viene scelto vicino al punto di ebollizione e la disconnessione viene eseguita da un altro contatto di backup.

Un tale circuito aperto è chiamato fusibile termico. L'uso di un sensore di temperatura separato per esso o l'uso di una struttura meccanica autonoma che funziona secondo i principi dei rilasci bimetallici aumenta l'affidabilità complessiva del sistema.

Modalità di emergenza con correnti di dispersione

L'involucro metallico della caldaia potrebbe essere sotto potenziale fase durante la rottura dell'isolamento del riscaldatore o dei fili di collegamento all'involucro.Tale situazione è un prerequisito diretto per una persona che riceve lesioni elettriche. Può essere riparato da un interruttore differenziale incorporato nel circuito elettrico.

I progetti industriali di caldaie possono essere prodotti con o senza un dispositivo di corrente residua incorporato.

per il corretto funzionamento dell'RCD è necessario garantire un collegamento affidabile del corpo della caldaia al bus di terra principale attraverso il conduttore di protezione PE.

Corto circuito dei circuiti interni

Un interruttore automatico è progettato per scollegare il circuito elettrico dal corto circuito.

Schema di collegamento della caldaia con un cavo al pannello dell'appartamento

Questa è l'opzione più comune, poiché di solito vengono scelti più di due chilowatt di potenza della caldaia.

Qui devi anche seguire tutti i consigli per una connessione sicura, come nel caso precedente. Un cavo separato sarà richiesto alla caldaia dalla schermatura dell'appartamento. Deve trasmettere in modo affidabile correnti di carichi correnti.

La protezione di esso e della caldaia è organizzata da un interruttore automatico e un interruttore differenziale o un difavtomat.

Schema di collegamento della caldaia che tiene conto della limitazione della potenza assegnata

Qualsiasi cablaggio è progettato e montato per carichi specifici. Sono nominati dal fornitore di energia elettrica. In un appartamento moderno, il proprietario dello spazio abitativo ha un gran numero di elettrodomestici. Possono facilmente superare il limite di potenza che è loro assegnato.

L'uso del cablaggio domestico in questo modo è pericoloso: può surriscaldarsi e provocare un incendio.

Per evitarlo, è necessario disattivare i consumatori potenti quando si creano carichi critici. Dato che il riscaldatore del riscaldatore viene acceso periodicamente per riscaldare l'acqua, la cui temperatura non diminuisce rapidamente, il suo riscaldamento di solito viene interrotto, garantendo il funzionamento di altri apparecchi, come un frigorifero, una lavatrice o una lavastoviglie.

A tale scopo viene utilizzato un dispositivo elettronico che ha le funzioni di:

• misurare l'attuale consumo di energia della rete;

• confrontando il suo valore con il valore del set point per identificare il momento del sovraccarico critico;

• disconnettere i consumatori selezionati secondo un algoritmo pre-preparato;

• rinnovo automatico dell'alimentazione per i dispositivi disattivati ​​durante il ripristino delle condizioni per il loro normale funzionamento.

Sviluppo industriale

Come tale dispositivo, è possibile utilizzare la fabbrica limitatore di potenza OM-110.

Eviterà frequenti interruzioni di corrente da parte dell'interruttore da sovraccarichi, creando una modalità normale di consumo energetico per tutti gli apparecchi elettrici collegati.

Il limitatore di potenza OM-110 è progettato per funzionare con carichi fino a:

• due;

• o venti chilowatt.

Per la seconda opzione operativa, lo schema di collegamento del filo viene eseguito come segue.

Quando collegato per funzionare con carichi fino a 20 kVA, uno dei cavi di alimentazione viene fatto passare attraverso un alloggiamento in cui è montato un trasformatore di corrente incorporato, che è un corpo di misura sensibile.

Schema del dispositivo di limitazione della potenza fatto in casa fai-da-te

Un design simile è in grado di eseguire qualsiasi radio amatoriale. In esso, i conduttori di fase e zero vanno direttamente dal contatore elettrico all'appartamento e si diramano verso la caldaia. La fase viene passata attraverso l'avvolgimento primario del trasformatore di misura, realizzato da un giro e mezzo di un filo che può sopportare un carico fino a 30 ampere.

I contatti dell'interruttore manuale SA1 con tiristore VS1, ponte a diodi VD3 ÷ 6 e fili di collegamento sono selezionati per lo stesso valore. In questo modo, viene creata una riserva di carica del circuito, garantendo il suo normale funzionamento in diverse situazioni.

Il trasformatore di misura può essere avvolto su qualsiasi ferro. L'avvolgimento primario è costituito da un singolo filo o da più catene parallele e il secondario è avvolto da un nucleo monolitico con il numero di giri di circa un migliaio e mezzo.

Gli avvolgimenti tra loro e il circuito magnetico sono separati da guarnizioni dielettriche in cartone o fibra di vetro.

Dopo l'avvolgimento secondario, viene collegato un diodo VD1, che in modalità a impulso ricarica il condensatore elettrolitico C1. Questa catena è configurata in modo tale che ad una corrente attraverso l'avvolgimento primario di 30A, si formi una tensione di 45 volt sul condensatore.

Viene alimentato all'unità di controllo della base del transistor VT1 attraverso resistori di limitazione, regolazione e shunt di corrente R1, R2, R3 e un LED indicatore HL1.

Il potenziometro R2 durante la messa in servizio imposta la corrente che causa la tensione di rottura del diodo Zener VD2 (tenendo conto del LED). In questo momento, il transistor VT1 si apre e l'elettrodo di controllo del tiristore di potenza VS1 viene shuntato al meno del circuito, dal quale era precedentemente separato dalla caduta di tensione attraverso la resistenza del resistore R4. In questo caso, il tiristore si chiude e spegne la corrente che passa alla caldaia.

Va notato che il tempo di spegnimento non supera i dieci millisecondi, che è due volte più veloce dei circuiti di relè convenzionali di un progetto meccanico con un corpo di misura ed esecutivo.

Una corrente scorrerà attraverso il LED HL1 e con il suo bagliore indicherà che il tiristore si sta innescando, portando allo spegnimento del riscaldamento della caldaia.

Il LED HL2 informa sulla tensione di alimentazione del riscaldatore durante il suo funzionamento. In un circuito funzionante, uno dei LED è acceso. Quando si spengono o bruciano contemporaneamente, questo è un chiaro segno di malfunzionamento. Il circuito di limitazione della potenza deve essere disabilitato. Per fare ciò, la caldaia viene trasferita al funzionamento dalla rete di corrente alternata sinusoidale in modalità normale con l'interruttore SA1.

Una caratteristica di questo sviluppo è che è progettato per alimentare solo carichi resistivi, poiché in esso la tensione alternata del ponte a diodi viene convertita in costante. Pertanto, tale schema di collegamento della caldaia non può essere utilizzato per far funzionare dispositivi con motori asincroni e altri dispositivi che richiedono un'onda sinusoidale pulita.

Anche le lampadine a incandescenza riducono parzialmente la loro vita sotto l'influenza delle attuali increspature. Normalmente, solo un bollitore elettrico, ferro o camino con elementi riscaldanti possono funzionare in questo circuito.

Se il design della caldaia utilizza regolatori di temperatura elettronici anziché bimetallici, per la loro potenza è necessario fornire la tensione corrispondente alla modalità operativa di fabbrica.