Стабилизатор напряжения для газового котла — стоит ли его купить и что выбрать?

Автономные системы отопления получают все более широкое распространение в частных домах и даже городских квартирах. Котел такой системы управляется встроенным электронным блоком, для работы которого необходимо стабильное сетевое напряжение. Владельцы квартир решают эту проблему с использованием стабилизаторов различных типов.

Нужен ли котлу стабилизатор

На форумах, в темах, где обсуждается стабилизатор напряжения для газового котла, встречаются прямо противоположные мнения:

1. Стабилизатор не нужен, котел прекрасно работает без него в течение всего срока эксплуатации.
2. Котел обязательно подключать через стабилизатор, иначе вероятность выхода его из строя очень высока.

Обе точки зрения подкрепляются фактами.

В инструкциях по эксплуатации абсолютно всех котлов не указываются особые требования к питающему напряжению. В них сказано, что оборудование подключается к бытовой сети 230 (240, в зависимости от страны-производителя) В, 50 Гц. Дополнительные условия, такие как допустимые отклонения по величине напряжения и частоте, содержание высших гармонических (несинусоидальность напряжения) не оговариваются.

Сейчас в магазинах достаточно большой выбор стабилизаторов

В целом, это означает, что встроенный источник питания электронного блока обеспечивает необходимое напряжение питания схемы при сетевом напряжении, соответствующем стандарту. Гарантирована при этом и нормальная работа другого, входящего в состав котельной установки электрооборудования, в частности, насоса, создающего избыточное давление для принудительной циркуляции теплоносителя.

Европейский стандарт устанавливает номинальное значение напряжения сети 230 В при допустимых отклонениях +/- 5% в течение длительного времени и +/- 10% краткосрочно. Т.е. система будет работать без сбоев и выхода из строя компонентов в диапазоне сетевых напряжений 207-253В.

В настоящий момент российский стандарт сетевого напряжения согласован с европейским, номинальная величина составляет 230В, а допустимые отклонения не более 10% в любую сторону.

В то же время, производители не рассматривают как гарантийный случай выход котельного оборудования из строя при отклонения сетевого напряжения, более установленных стандартом. Соответственно, если просадки или перенапряжения в сети превышают разрешенные пределы (напряжение опускается ниже 207В или поднимается выше 253В), необходимой становится стабилизация.

Многие производители отопительного оборудования могут отказать в гарантии без наличия в системе отопления стабилизатора напряжения

Таким образом, пользователь должен принимать решение о приобретении стабилизатора на основании собственных данных о стабильности сети. Конечно, в случае отклонения от стандарта возможно предъявление претензий провайдеру, осуществляющему электроснабжение, в том числе, в судебном порядке, но процесс этот длительный и защитить котел от выхода из строя не поможет.

Мнение эксперта

Некоторые производители котлов указывают в эксплуатационной документации допустимые отклонения напряжения питания. Как правило, делают это компании, чья продукция допускает работу при просадках/перенапряжениях больше стандартных.

Виды стабилизаторов напряжения для котла

Если замеры сетевого напряжение показали, что оно может выходить за допустимые пределы и покупка стабилизатора признана необходимой, следует, прежде всего, определиться с типом устройства. В настоящий момент выпускаются несколько вариантов схем, каждый из которых имеет собственные преимущества и недостатки.

Ферро-резонансные стабилизаторы

Ферро-резонансные устройства, хорошо известны в России еще со времен СССР. Именно по такой схеме были построены первые выпускаемые отечественной промышленностью стабилизаторы.

Схема такого стабилизатора включат расположенные на общем сердечнике 2 обмотки – первичную и вторичную. Причем, участок магнитопровода первичной обмоткой не насыщен, а со вторичной находится в режиме насыщения за счет меньшего поперечного сечения.

В результате при увеличении изменениях напряжения на первичной обмотке магнитный поток через вторичную обмотку остается практически неизменным, что обеспечивает стабилизацию выходного напряжения. Избыточный поток первичной обмотки замыкается через магнитный шунт.

Таким образом, схема стабилизатора:

• Максимально проста, не имеет сложных электронных узлов, что обеспечивает высокую надежность и долговечность.
• Обеспечивает высокую точность стабилизации выходного напряжения и сохранение синусоидальной формы в широком диапазоне отклонений (хотя искажения формы выходного напряжения не исключаются).

• Легко переносит большинство внешних воздействий, в том числе достаточно высокие влажность и температуру, их перепады.
• Не имеет задержек в регулировании при отклонениях питающего напряжения.

Достоинства схемы подтверждает и тот факт, что большинство выпущенных в 50-60е годы прошлого века устройств сохраняют работоспособность и характеристики и сегодня.

Однако присущи таким стабилизаторам и некоторые недостатки, из-за которых их сейчас редко используют:

• Значительная масса и габариты.
• Низкий КПД и, как следствие, выделение большого количества тепла на элементах схемы.
• Шумная работа, характерная для всех устройств с мощными моточными узлами, рассчитанными на сетевое напряжение.
• Неустойчивая работа в режимах токовой перегрузки и холостого хода.
• Достаточно узкий диапазон отклонений входного напряжения, в котором возможна стабилизация.

Все это привело к повсеместной замене ферро-резонансных более современными аналогами.

Электромеханические стабилизаторы

Главным компонентом схем электромеханических стабилизаторов является автотрансформатор – устройство, позволяющее изменять коэффициент трансформации. Достигается это за счет перемещения по обмотке трансформатора токосъемного элемента – роликового, ползункового или щеточного типа.

Перемещение контакта осуществляется сервоприводом, который получает управление от электронной схемы, производящей измерение входного напряжения и сравнение его с заданным значением на выходе.

К достоинствам такой схемы относятся:

• Широкий диапазон отклонений входного напряжения.
• Высокая точность поддержания напряжения на выходе.

• Стоимость, которая ниже любых представленных на рынке устройств стабилизации.

Главный недостаток электромеханических стабилизаторов – появление электрической дуги (искры) во время работы. Оно обусловлено разрывами цепи протекания тока при перемещении подвижного контакта по виткам обмотки трансформатора. Поскольку обмотка обладает солидной индуктивностью, прерывание тока вызывает дуговой разряд. Соответственно, использовать такое оборудование в одном помещении с газовыми приборами запрещено!

Мнение эксперта

Решить проблему можно, разместив стабилизатор в другом помещении и протянув отдельную линию с его выхода для питания котла.

Однако такое решение трудно назвать рациональным, тем более, что у схемы есть и другие недостатки:

• Уже упомянутые разрывы в выходном напряжении при движении контакта.
• Инерционность, связанная с временем срабатывания сервопривода, что не позволяет оперативно реагировать на изменения входного напряжения.
• Значительная масса и габариты автотрансформатора.
• Недостаточная надежность из-за наличия подвижного узла.
• Необходимость частого обслуживания подвижного контакта.

Словом, при выборе стабилизатора для котла электромеханические устройства рекомендуется исключить из рассмотрения.

Релейные схемы

Релейные схемы работают с автотрансформатором или трансформатором с несколькими отводами в первичной и/или вторичной обмотке. В этом случае реле выступают в роли коммутаторов, которые подключают необходимые отводы трансформатора так, чтобы обеспечить на выходе устройства напряжение, максимально приближенное к заданному.

По сути, такой принцип работы напоминает электромеханические устройства, в которых стабилизация напряжения осуществляется также за счет изменения коэффициента трансформации, но не подвижным контактом, а переключением ключа (контактной группы реле).

Это позволило избавиться от основного недостатка электромеханических стабилизаторов – искрения.

Кроме того, для таких устройств характерны и другие достоинства:

• Скорость реакции на изменения входного напряжения, зависящая от времени срабатывания реле (лежит в пределах 10-20 мс, что сравнимо с временем 0.5-1 периода сетевого напряжения).
• Простая и надежная схема управления.
• Значительная наработка на отказ, зависящая от используемых реле.
• Ремонтопригодность и низкая стоимость компонентов для замены.
• Низкая чувствительность к токовым перегрузкам.

Основными недостатками схемы являются ступенчатое регулирование напряжения, что снижает точность стабилизации, сложность моточного узла.

Полупроводниковые (тиристорные и симисторные) схемы

Устройства с полупроводниковыми ключами – тиристорами и симисторами могут строиться по двум принципам:

1. Аналогично релейной схеме. Различие состоит только в использовании в качестве ключа не контактов реле, а полупроводниковых приборов.
2. С использованием трансформатора на входе и регулированием выходного напряжения за счет изменения угла открывания тиристоров (симисторов).

Первая схема по характеристикам аналогична релейной, но имеет более высокое быстродействие. При этом для управления полупроводниковыми ключами требуется более сложная схема, а сами они имеют более высокую стоимость, меньшую перегрузочную способность и наработку на отказ.

В схеме с регулятором переменного напряжения коэффициент трансформации остается неизменным. Действующее значение напряжения стабилизируется за счет управления моментом отпирания ключей. Такой подход позволяет упростить и удешевить моточный узел и конструкцию в целом.

Однако у такого способа регулирования есть собственные недостатки, главный из которых – несинусоидальность выходного напряжения и высокий уровень наводимых в сеть помех.

Мнение эксперта

Оба варианта таких схем требует охлаждения ключей, потери мощности на которых выше чем на реле. Это сказывается на габаритах конструкции.

Двухзвенные (инверторные) стабилизаторы

Такие схемы строят по структуре – неуправляемый выпрямитель с фильтром – инвертор, как правило, с трансформатором на выходе для обеспечения стабилизации при просадках.

Схема обладает максимальным быстродействием, обеспечивает высокую защищенность в любых режимах, гарантирует точность стабилизации в широких пределах отклонений входного напряжения.

Ее основные недостатки:

• Сложность системы управления;
• Высокая стоимость.

Кроме того, в зависимости от выбранного способа управления ключами инвертора выходное напряжение может сильно отличаться от синусоидального, что отрицательно сказывается на работе насоса.

В целом именно инверторная схема может считаться лучшим вариантом для котла в случае, когда ее приобретение укладывается в бюджет владельца.

Выбор стабилизатора по параметрам котла

После выбора схемы стабилизатора необходимо определиться с конкретной моделью на основании электрических параметров котла.

Единственным условием выбора является потребляемая мощность. Ее можно найти в технических характеристиках котла. Покупателя интересует именно электрическая мощность, а не отдаваемая котлом тепловая.

Стабилизатор должен обеспечивать указанную мощность с запасом не менее 25-30%. Запас берется из расчета пусковых токов насоса, которые могут превышать номинальное значение в разы. Однако процесс этот кратковременный и указанных 25-30% оказывается вполне достаточно.

Мнение эксперта

Некоторые производители указывают в документации не активную мощность (в Вт), а полную (в ВА). Для подбора стабилизатора это значение следует умножить на коэффициент 0.7.

Часто спрашивают

Кроме мощности, что нужно учитывать при выборе стабилизатора?

Мощность – единственный характеристический параметр. В остальном же стоит обратить внимание на систему защит и эргономику устройства.

Имеет ли значение расстояние между котлом и стабилизатором?

Поскольку мощность котла невелика (как правило, не превышает 500 Вт) потери на токоведущих проводниках мизерны, потому располагать стабилизатор можно практически на любом расстоянии от котла в пределах квартиры или дома.

Обязательно ли использовать трехпроводное подключение?

Многие производители оговаривают это как обязательное условие.

Что лучше использовать для питания котла – стабилизатор или ИБП?

С точки зрения обеспечения стабильного напряжения питания эти варианты равнозначны. Однако ИБП позволит штатно выключить котел при пропадании напряжения, в отличие от стабилизатора, который на такой режим не рассчитан. В то же время большинство бесперебойников формируют на выходе прямоугольное напряжение, которое далеко не лучший вариант для насоса.

Что такое латерный стабилизатор и можно ли его применять для котла?

Латерный – еще одно название электромеханических стабилизаторов, его использование в помещениях с газовыми приборами запрещено.

Стабилизатор для газового котла предотвратит выход из строя оборудования при значительных проблемах с питающей сетью. Чтобы обеспечить максимальную защиту следует выбрать оптимальную схемную реализацию и параметры.

Видео-советы по выбору стабилизатора напряжения для газового котла