Fonte de alimentação ininterrupta para caldeira de aquecimento: princípio de funcionamento + sutilezas na escolha de fontes de alimentação ininterrupta
Você conhece a sensação de ficar sem luz no momento mais inoportuno? Concordo, é difícil encontrar um momento conveniente para sair da rede. Muitas residências particulares já estão equipadas com geradores autônomos em caso de perda prolongada de energia. Seria bom ter também uma fonte de alimentação para a caldeira, já que este equipamento possui componentes sensíveis. A facilidade de manutenção e a segurança do sistema da caldeira dependem deste último.
Uma fonte de alimentação ininterrupta de alta qualidade irá mantê-lo calmo: você não terá que lidar com erros incompreensíveis, esperar por técnicos ou pagar por reparos. Neste artigo você aprenderá informações sobre a operação de fontes de alimentação, seus tipos e critérios para seleção de um dispositivo sem erros sob quaisquer condições.
As fontes de alimentação ininterruptas surgiram em conexão com a necessidade de proteção contra instabilidade das redes elétricas e quedas de energia. Em diferentes circunstâncias, é necessário um certo tipo de fonte de alimentação ininterrupta, mas o resto pode ser abandonado. Saiba mais sobre isso em nosso artigo.
O conteúdo do artigo:
Finalidade e princípio de operação de sistemas de alimentação ininterrupta
Em residências individuais, as caldeiras costumam ser o único dispositivo para aquecimento e aquecimento de água. Problemas nas redes elétricas que atendem esses edifícios causam grandes transtornos.
Ao mesmo tempo, os painéis e unidades de controle das caldeiras, bem como suas instalações automáticas, requerem alimentação de alta qualidade.
Suaviza esse problema fonte de energia ininterrupta (UPS, fonte de alimentação ininterrupta, unidade de fonte de alimentação ininterrupta) é um dispositivo simples que fornece bateria estável por algum tempo.
O dispositivo de energia de reserva é ligado após falhas e acidentes e fornece eletricidade a todo o sistema de controle da caldeira. O UPS pode fazer isso por várias dezenas de minutos e até mais de meio dia.
O principal objetivo de um UPS é fornecer energia e tensão aos equipamentos caso a rede principal de alimentação deixe de fornecê-los. Há especialmente muitas interrupções no inverno, às vezes devido a geadas, às vezes devido a economias. Devido a isso UPS para caldeiras será muito relevante em famílias grandes. Devido aos frequentes cortes de energia no sector privado, as UPS estão a tornar-se cada vez mais procuradas.
A segunda função principal do UPS é a proteção contra flutuações e parâmetros de rede anormais. Se houver uma queda de energia ou muitos parâmetros forem alterados, o UPS mudará para operação com bateria.
O UPS é frequentemente usado com caldeiras de combustível sólido. As bombas dessas caldeiras proporcionam movimento e circulação nos radiadores. Como o combustível continua a queimar depois que a energia é desligada, o líquido restante na caldeira pode ferver. Sem utilizar a fonte de alimentação ininterrupta, esta situação resultará em avaria ou falha total da caldeira, podendo até ocorrer uma explosão.
Operação constante de combustível sólido ou aquecedor de água à Gas, seu painel de ignição e controle fornece não apenas aquecimento ou aquecimento da água, mas também protege contra o congelamento do líquido refrigerante nas tubulações, o que pode prejudicar todo o sistema de aquecimento.
Na maioria dos modelos modernos de caldeiras, a circulação do líquido refrigerante é controlada bombas elétricas. O termostato controla a temperatura externa. A bomba começa a bombear o líquido refrigerante assim que este cai abaixo do limite permitido. Em seguida, a válvula do gás acende, o queimador começa a funcionar, a energia da combustão preenche o refrigerante e o ventilador liga. O controle da caldeira está sempre disponível na unidade eletrônica.
Quase todos os elementos estruturais deste ciclo requerem eletricidade de alta qualidade com formato de corrente ideal:
- bombear;
- válvula de gás;
- fã;
- a unidade eletrônica.
Em algumas aplicações, uma forma de onda de corrente deficiente terá consequências críticas.
As fontes de alimentação ininterruptas têm diferentes princípios de operação e estrutura. O UPS para caldeiras geralmente possui uma bateria (bateria, bateria) e muda para energia de emergência.
Tipos de fontes de alimentação de backup
Não existem fontes de alimentação ininterruptas específicas para caldeiras a gás ou combustível sólido. Existem apenas 3 tipos de UPS com base na forma como funcionam e todos representam 3 categorias de preços diferentes.
Os sistemas de caldeiras de aquecimento são fornecidos com os seguintes UPS:
- Off-line (off-line, backup).
- Linha interativa.
- Online (on-line, dupla conversão).
UPS off-line - Este é um grupo de dispositivos econômicos que transferem energia para a bateria e não equalizam os parâmetros de tensão.Eles incluem dispositivos de comutação e uma bateria. No modo de alimentação da rede, a unidade de controle da bomba e da caldeira recebe energia diretamente da rede.
A energia de reserva é iniciada através do switch. Off-line – o menos confiável e o mais barato. Um no-break off-line tem o mesmo formato de tensão da rede elétrica e o tempo de transição para operação com bateria é bastante longo. A principal ressalva é que não há estabilização da tensão da rede.
Fontes de alimentação ininterruptas interativas em linha tem um embutido estabilizador. Graças a ele, o dispositivo continua operando na rede mesmo com flutuações significativas de tensão e, portanto, é mais confiável. Esses dispositivos não mudam para energia reserva após pequenos picos de energia, como dispositivos off-line. Os dispositivos interativos em linha possuem 2 subcategorias principais: UPS com ondas senoidais regulares e irregulares.
Características da linha interativa:
- o sinal de saída pode ser escalonado ou suave;
- trabalho longo;
- longa vida útil;
- longo período de operação sem mudar para bateria;
- equalização de tensão com estabilizador.
Dispositivos on-line têm uma estrutura fundamentalmente diferente do off-line e do line-interativo. Dispositivos on-line convertem corrente alternada em corrente contínua e depois novamente em corrente alternada.
A bateria é carregada com uma tensão constante reduzida. Está constantemente ativo, não requer comutação e começa a funcionar imediatamente assim que a tensão da rede é perdida. A bateria também alimenta a caldeira se a tensão da rede estiver disponível, mas for muito baixa.
Parâmetros on-line:
- equalização de frequência e tensão;
- ativação instantânea da energia de reserva;
- A onda senoidal na saída é quase ideal.
Quanto à sinusóide, em dispositivos on-line ela é suave, não escalonada e não apresenta distorções perceptíveis. Ao mesmo tempo, para muitas caldeiras a gás, a estabilidade da frequência é de fundamental importância.
Os modelos on-line oferecem 100% de proteção em qualquer modo de operação. Trata-se da segurança da caldeira, das suas peças e da própria alimentação ininterrupta, associada a problemas na rede eléctrica. A proteção funciona em caso de perturbações em qualquer parte da rede.
O dispositivo inclui um retificador, inversor e desviar. O retificador converte a corrente CA em constante, o inversor executa a ação inversa e o bypass é uma linha de alimentação de reserva que é usada quando as peças do UPS quebram.
Os modelos online são inestimáveis para cargas críticas ou sensíveis, o que acontece com muitos sistemas de caldeiras. Com baixa eficiência e vida útil, os UPSs on-line são os mais potentes.
Estruturalmente, os UPSs on-line são capazes de interagir com a bateria e o gerador. Geralmente com ambas as fontes no mesmo modelo. Um UPS on-line possui um inversor em constante funcionamento, que é sua principal característica. Todos os sistemas UPS poderosos estão agora tentando usar este esquema online.
Comparação das características de diferentes UPS para uma caldeira
Fontes de alimentação ininterruptas de backup eram usadas em computadores desktop antigos e geralmente eram suficientes. Nas redes industriais e privadas houve e há necessidade de fontes de alimentação ininterruptas mais potentes e complexas.Caldeiras modernas e todas as caldeiras com bombas são pouco compatíveis ou incompatíveis com UPSs off-line.
Quase todas as fontes de alimentação ininterruptas off-line têm potência modesta. A eficiência destes UPSs em caso de problemas de energia chega a 60%.
O dispositivo de comutação de UPSs interativos de linha estabiliza a tensão e, neste caso, desvios significativos de tensão da norma não devem levar à mudança para operação autônoma. Além disso, os dispositivos interativos de linha suportam dois modos: para parâmetros instáveis e perda total de energia.
Esses UPSs operam com desvios de tensão de entrada de até 20%. A tensão de saída é quase sempre igual à norma. A eficiência do line-interactive é superior à do on-line e off-line, e o nível de proteção fornecido chega a 85%.
A fonte de alimentação ininterrupta on-line fornece corrente alternada de alta qualidade na saída. Não há tempo de troca entre a bateria e a rede. O inversor UPS online pode operar sem fonte de alimentação da rede elétrica.
Além dessas vantagens, também existem desvantagens. A duração da bateria ao trabalhar on-line costuma ser menor, assim como a eficiência de todo o dispositivo. Os preços dos modelos online são significativamente mais elevados. On-line possui um nível de ruído considerável e geração de calor significativa.
Os mais populares são os interativos em linha. Eles têm um estabilizador, embora não seja o mais preciso. Se a tensão da rede corresponder à faixa da fonte de alimentação ininterrupta (por exemplo, dentro de 130 Volts), esta estabilizará o indicador com uma precisão de cerca de 10%. Este valor é considerado aceitável na vida cotidiana.A mudança para operação com bateria sempre ocorrerá quando o estabilizador não conseguir atingir esses 10%.
Os interativos em linha têm um significado mais próximo dos dispositivos off-line - eles também têm um determinado intervalo em que o dispositivo opera no modo normal de alimentação da rede, e não no modo de backup. A diferença é que a faixa de tensão aceitável para dispositivos off-line é muito mais estreita. Em dispositivos off-line, a ênfase está na proteção contra quedas repentinas de energia, em vez de picos de energia.
Critérios para escolha de fonte de alimentação ininterrupta para caldeira
No total, existem mais de 5 princípios para escolher com sucesso uma fonte de alimentação ininterrupta. Em geral, deve-se dar preferência a dispositivos mais novos e avançados. Tenha em mente as peculiaridades das redes elétricas russas – elas são extremamente instáveis.
Preste atenção às principais características:
- Poder.
- Corrente do carregador.
- Capacidade de carga.
- Possibilidade de ligação de baterias externas.
- Duração da operação em modo autônomo/emergência.
- Tempo de transição para bateria.
- A forma do sinal de saída (tensão), ou seja, a onda senoidal de saída.
- A presença de um até zero.
Poder. Para caldeiras de circuito duplo, aquecendo muita água da torneira, a fonte de alimentação ininterrupta será inútil ou apoiará o trabalho por um curto período de tempo e somente se for muito potente. Deverá ter em conta o número de bombas de circulação (quanto mais, maior será a potência necessária) e a potência da própria caldeira.
Lembre-se de que UPSs de até 200 W são úteis para caldeiras de menor potência.Se a caldeira funcionar a gás, ela terá uma potência de aproximadamente 80 a 300 W e superior. Uma fonte de alimentação ininterrupta deve ser adquirida 25% mais potente que a caldeira. Normalmente, a potência do UPS para uma caldeira é limitada a 600 W.
A potência do UPS é calculada usando a fórmula A=B/C×D, Onde:
- A - potência da bateria (W, watts);
- B - potência da caldeira (W, watts);
- C é o coeficiente de carga reativa (0,7);
- D - 3 vezes a reserva de corrente inicial (3).
O resultado será a carga mínima necessária da bateria, mas 30% devem ser adicionados à reserva.
Os cálculos também devem incluir a potência de todas as bombas, caso estejam presentes no sistema. Insira este indicador no numerador, somando-o à potência da caldeira.
Relativo corrente do carregador para baterias, 1 A será suficiente para operar uma bateria de 10 Ah. Uma bateria com capacidade de 80-100 Ah pode ser usada para uma corrente de 8 A. Se você cometer um erro ao selecionar uma bateria, tanto a bateria quanto a fonte de alimentação ininterrupta durarão menos do que o esperado.
A quantidade de corrente limita a capacidade de usar uma capacidade superior a um determinado valor, portanto você deve escolher imediatamente um carregador potente. Selecionar uma fonte de alimentação ininterrupta com base no parâmetro atual é, ao mesmo tempo, selecionar com base na duração da operação autônoma.
O próximo parâmetro principal é Capacidade de carga. Com base nisso, dispositivos de backup com capacidade de conectar baterias externas são adequados. Esses UPSs operam por muito mais tempo em modo de emergência, ou seja, após serem desconectados da rede.Recomenda-se carregar totalmente as baterias externas, pois se não forem totalmente recarregadas, a vida útil da bateria será menor.
Um parâmetro importante é autonomia. A vida útil máxima da bateria depende da bateria ou da bateria. Um no-break com uma bateria embutida às vezes fornece apenas 10 a 20 minutos de vida útil da bateria.
Para calcular a duração da bateria, é necessário multiplicar o número de baterias internas e externas e a capacidade de cada uma. Idealmente, você deve comprar um no-break para muitas baterias com conexão de bateria externa e depois comprar as próprias baterias separadamente. Desta forma será possível prolongar a vida útil da bateria para várias horas, o que também evitará a descarga completa.
Deve ser levado em conta Potência do carregador UPS. Limita as possibilidades em termos de modo offline. Alguns UPSs on-line produzem mais de 20 A, e isso permite usar unidades com 200-300 Ah.
A capacidade total das baterias é aumentada devido a uma conexão paralela; uma conexão serial soma a tensão, e isso pode ser necessário para fontes de alimentação ininterruptas que não requerem uma conexão CC de 12 V. UPSs de alta potência requerem uma tensão de circuito mais alta para que o dispositivo funcione com alta qualidade.
A duração da bateria chega a 10 horas ou mais e depende muito da potência da caldeira, da corrente do carregador e da capacidade da bateria. A regularidade dos surtos e cortes de energia na rede deve ser levada em consideração. Neste caso, preste atenção na qualidade do sistema de proteção contra oscilações da rede.
A duração única da bateria é calculada usando a fórmula T = Q × U / W, Onde:
- T—tempo (horas);
- Q – capacidade da bateria (Ah, ampere hora);
- U é a sua tensão (V, volts);
- W é a potência total da carga (W, watts).
Mudando velocidade para bateria mostra a rapidez com que a fonte de alimentação ininterrupta mudará para operação com bateria em caso de falha de energia. Os dispositivos online mudam para “reserva” instantaneamente, outros fazem isso com um atraso não inferior a 0,002-0,015 segundos e, às vezes, vários segundos.
Forma de tensão de saída. O sinal que sai da fonte de alimentação ininterrupta e entra na caldeira afeta o seu funcionamento. A movimentação dos motores elétricos das bombas de circulação depende dos parâmetros da eletricidade. UPSs de baixa e média qualidade, quando operando com bateria e rede elétrica instável, produzem corrente na forma de meandro, ou seja, na forma de onda senoidal irregular ou modificada. A caldeira funcionará de forma irregular, o que aumentará ainda mais a carga e o consumo de eletricidade.
A forma de onda da tensão na saída do UPS é de fundamental importância. Pode parecer uma onda senoidal aproximada ou um trapézio. Tais parâmetros são mal tolerados pelas bombas de circulação. Isto será indicado por um ruído viscoso e operação brusca. Uma fonte de alimentação ininterrupta para uma bomba deve ser selecionada com as melhores características, caso contrário a bomba irá quebrar com o tempo.
Os UPSs de dupla inversão não apenas fornecem uma onda senoidal quase ideal, mas também possuem um sistema eficaz contra surtos de rede. Os interativos em linha são ideais para caldeiras e equipamentos caros que quebram frequentemente.
Para redes confiáveis, os estabilizadores são necessários em menor grau. Com tensão de rede de alta qualidade e operação estável durante interrupções raras, uma fonte de alimentação ininterrupta off-line barata torna-se uma opção lucrativa.
Com saltos frequentes, é definitivamente necessário um estabilizador. O passaporte para fontes de alimentação ininterruptas com estabilizadores menciona idealmente a forma de tensão. Você não deve comprar um UPS sem esses dados.
Através de zero. As caldeiras podem ser dependentes de fase ou independentes de fase. Para caldeiras dependentes de fase, você terá que escolher um UPS com passagem zero e embaixo da caldeira. Os independentes de fase podem até funcionar a partir de uma fonte de alimentação ininterrupta de computador se produzir uma onda senoidal pura.
Todas as características devem ter importância tendo em conta o facto de se possuir uma caldeira a gás ou a combustível sólido. Você deve perguntar na hora se é contra-indicado o uso de um determinado UPS para caldeira a gás.
Levando em consideração todos os critérios, a melhor opção em termos de relação qualidade-preço, confiabilidade, vida útil e vida útil da bateria são UPSs interativos em linha com a onda senoidal correta.
Instalação e operação:
- As fontes de alimentação ininterruptas são instaladas perto do sistema de aquecimento, em locais onde as condições ambientais não afetarão a qualidade da operação do UPS.
- A documentação indica a temperatura e umidade ideais - siga estas instruções.
- Monitore as condições da sala - não deve haver líquidos explosivos ou inflamáveis ou vapores de reagentes agressivos.
- Ligar a alimentação ininterrupta à caldeira com cabos de secção correcta.
- Aterre todos os equipamentos.
Esteja interessado nas capacidades do equipamento. Bons dispositivos possuem proteção contra descarga completa da bateria, superaquecimento, curtos-circuitos e sobrecargas diversas. Os estabilizadores de relé integrados fornecem uma onda senoidal suave em tensões instáveis.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Como escolher um UPS para caldeira, cálculo de parâmetros:
Revisão da fonte de alimentação ininterrupta Volter UPS-300 para caldeira, instruções para seu funcionamento:
Interação entre o UPS e a bomba do sistema de aquecimento, verificando a fonte de alimentação ininterrupta Powerman Smart:
Fontes de alimentação ininterruptas aumentam a segurança das caldeiras. Não faz muito tempo, quase ninguém usava um UPS. Agora, em muitas residências e empresas individuais, onde a eletricidade é frequentemente fornecida com eletricidade de baixa qualidade, as fontes de alimentação ininterruptas são cada vez mais utilizadas. Os UPSs podem ser offline, interativos em linha e online. Os off-line são uma opção econômica e, em muitos casos, são suficientes. Os UPSs online reduzem ao mínimo a probabilidade de avarias. Linear interativo é ideal na maioria dos casos.
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