506 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гистерезис котла что это такое

Определение понятия гистерезиса: особенности, применения в котлах

Гистерезис является комплексным понятием процессов, происходящих в системах и веществах, которые способны в себе накапливать различную энергию, при этом скорость и интенсивность ее нарастания отличается от кривой ее убывания при снятии воздействия. В переводе же с греческого языка понятие гистерезис переводится как отставание, поэтому и понимать его следует как запаздывание одного процесса по отношению к другому. При этом совсем необязательно, чтобы эффект гистерезиса был характерен только магнитным средам.

Это свойство проявляется во многих других система и средах:

Особенно часто используют понятие при осуществлении регулирования температурных режимов в системах отопления.

Особенности физического явления

Мы же остановимся именно на гистерезисе в электронной технике, связанным с магнитными процессами в различных веществах. Он показывает, как себя ведет тот или другой материал в электромагнитном поле, а это тем самым позволяет строить графики зависимости и снимать какие-то показания сред, в которых находятся эти самые материалы. Например, этот эффект используется в работе терморегулятора.

Рассматривая более подробно понятие гистерезиса и эффект с ним связанный, можно заметить такую особенность. Вещество, обладающее такой особенностью, способно переходить в насыщение. То есть, это то состояние, при котором оно больше не способно накапливать в себе энергию. А при рассмотрении процесса на примере ферромагнитных материалов энергия выражается намагниченностью, которая возникает благодаря имеющейся магнитной связи между молекулами вещества. А они создают магнитные моменты – диполи, которые в обычном состоянии направлены хаотически.

Намагниченность в данном случае – это принятие магнитными моментами определенного направления. Если же они направлены хаотически, то ферромагнетик считается размагниченным. Но когда диполи направлены в одну сторону, то материал намагничен. По степени намагниченности сердечника катушки можно судить о величине магнитного поля, создаваемого током, протекающим по ней.

Физический процесс при гистерезисе

Чтобы подробно понять процесс гистерезиса, необходимо досконально изучить следующие понятия:

  • Магнитное поле – это среда, которая создается линиями магнитной индукции, образованными током, протекающим по проводнику или созданные строго направленными магнитными моментами в постоянном магните.
  • Вектор магнитной индукции – величина, указывающая направление распространения магнитного поля, обозначается большой буквой В.
  • Намагниченность – состояние вещества, при котором в нем еще остались направленные магнитные диполи. В физике и электротехнике обозначается буквой М.
  • Напряженность магнитного поля – величина, характеризующая разницу между В и М, обозначается буквой Н.

Что касается материалов, в которых лучше всего наблюдается эффект гистерезиса, то таковыми являются именно ферромагнетики. Это смесь химических элементов, которая способна намагничиваться за счет направленности магнитных диполей, поэтому обычно в составе имеются такие металлы, как:

  • железо;
  • кобальт;
  • никель;
  • соединения на их основе.

Чтобы увидеть гистерезис, на катушку с сердечником из ферромагнетика необходимо подать переменное напряжение. При этом от величины его график намагничивания сильно зависеть не будет, потому как эффект зависит напрямую от свойства самого материала и величины магнитной связи между элементами вещества.

Основополагающим моментом при рассмотрении понятия гистерезиса в электронике является как раз магнитная индукция В, созданная вокруг катушки при подаче напряжения. Она определяется по стандартной формуле, как произведение магнитной диэлектрической проницаемости вещества к сумме напряженности и намагниченности поля.

Чтобы понять общий принцип эффекта гистерезиса, необходимо воспользоваться графиком. На нем видна петля намагничивания из состояния полной размагниченности. Участок можно обозначить цифрами 0-1. При достаточной величине напряжения и длительности воздействия магнитного поля на материал график доходит до крайней своей точки по указанной траектории. Процесс осуществляется не по прямой, а по кривой с определенным изгибом, который характеризует свойства материала. Чем больше в веществе магнитных связей между молекулами, тем быстрее он выходит в насыщение.

После снятия напряжения с катушки напряженность магнитного поля падает до нуля. Это участок на графике 1-2. При этом материал за счет направленности магнитных моментов остается намагниченным. Но величина намагниченности несколько ниже, чем при насыщении. Если такой эффект наблюдается в веществе, то оно относится к ферромагнетикам, способным накапливать в себе магнитное поле за счет сильных магнитных связей между молекулами вещества.

Со сменой полярности напряжения, подводимого к катушке, процесс размагничивания продолжается по той же кривой до состояния насыщения. Только в этом случае магнитные моменты диполей будут направлены в обратную сторону. С частотой сети процесс будет периодически повторяться, описывая график, получивший название – петля магнитного гистерезиса.

При многократном намагничивании ферромагнетика меньшей, чем при насыщении напряженностью, то можно получить семейство кривых, из которых можно построить общий график, характеризующий состояние вещества от полного размагниченного до полного намагниченного.

Гистерезис в разных материалах

Гистерезис – это комплексное понятие, характеризующее способность вещества накапливать энергию магнитного поля или другой величины за счет имеющихся магнитных связей между молекулами вещества или особенностей работы системы. Но таким эффектом могут обладать не только сплавы железа, кобальта и никеля. Титанат бария даст несколько иной результат, если его поместить в поле с определенной напряженностью.

Так как он является сегнетоэлектриком, то в нем наблюдается диэлектрический гистерезис. Обратная петля гистерезиса образуется при противоположной полярности подводимого к среде напряжения, а величина противоположного поля, действующего на материал, получило название коэрцитивная сила.

При этом величина поля может предшествовать разным напряженностям, что связано с особенностями фактического состояния диполей – магнитных моментов после прошлого намагничивания. Также на процесс влияют различные примеси, содержащиеся в составе материала. Чем их больше, тем труднее сдвинуть стенки диполей, поэтому остается так называемая остаточная намагниченность.

Что влияет на петлю гистерезиса?

Казалось бы, гистерезис – это больше внутренний эффект, который не виден на поверхности материала, но он сильно зависит не только от типа самого материала, но и от качества и вида его механической обработки. Например, железо переходит в насыщение при напряженности равной 1 э, а сплав магнико достигает своей критической точки только при 580 э. Чем больше дефектов на поверхности материала, тем требуется больше напряженность магнитного поля, чтобы вывести его в насыщение.

В результате намагничивания и размагничивания в материале выделяется тепловая энергия, которая равна площади петли гистерезиса. Также к потерям в ферромагнетике можно отнести действие вихревых токов и магнитной вязкости вещества. Это обычно наблюдается при изменении частоты магнитного поля в большую сторону.

В зависимости от характера поведения ферромагнетика в среде с магнитным полем, различают статический и динамический гистерезис. Первый наблюдается при номинальной частоте напряжения, но с ее ростом площадь графика увеличивается, что приводит и к росту потерь.

Другие свойства

Кроме магнитного гистерезиса, также различают гальвономагнитный и магнитострикционный эффекты. В этих процессах наблюдается изменение электрического сопротивления за счет механической деформации материала. Сегнетоэлектрики под действием деформационных сил способны вырабатывать электрический ток, что объясняется пьезоэлектрическим гистерезисом. Также существует понятие электрооптического и двойного диэлектрического гистерезиса. Последний процесс имеет обычно наибольший интерес, так как сопровождается двойным графиком в зонах, приближающихся к точкам насыщения.

Гистерезис в отоплении

Гистерезис определение относится не только к ферромагнетикам, применяемым в электронике. Такой процесс может происходить и в термодинамике. Например, при организации отопления от газового или электрического котла. Регулирующим компонентом в системе является терморегулятор. Но только контролируемой величиной является температура воды в системе.

При ее снижении до заданного уровня котел включается, начиная подогрев до заданной величины. После чего выключается и процесс повторяется в цикле. Если снять показания температуры при нагреве и остывании системы при каждом цикле включения и выключения отопления, то получиться график в виде петли гистерезиса, который и получил название гистерезис котла.

В таких системах гистерезис выражается в температуре. Например, если он составляет 4°С, а температура теплоносителя установлена 18°С, то котел выключится, когда она достигнет значения 22°С. Таким образом, можно настроить любой приемлемый температурный режим в помещениях. А терморегулятор является, по сути, датчиком температуры или термостатом, который включает или выключает отопления при достижении нижнего и верхнего порога, соответственно.

Автоматизация и безопасность котла

Что означает понятие автоматизация твердотопливного котла. В основном это поддержание нужного значения мощности, которое нужно для получения постоянной температуры теплоносителя в котле. Мощность твердотопливного котла изменяется путем увеличения или уменьшения подачи воздуха в топку. При естественной тяге — это изменение положения заслонки в нижней двери котла. Выставив заслонку в одном положении вручную, мы будем иметь одинаковое поступление воздуха в топку. Однако при расгорании топлива, котел может наращивать температуру близко к критической. Как результат – быстрое перегорание одной закладки топлива, дискомфортная температура в доме и также есть опасность закипания.

Автоматизация на естественной тяге.

Практически все современные котлы можно оснастить регулятором тяги который при помощи металлической цепочки будет изменять положение заслонки, поддерживая заданную температуру теплоносителя. Для этого на котле должен быть специальный разъем с внутренней резьбой в наружной части рубашки. Для термостатического регулятора Regulus RT-3 размер составляет ¾.

Принцип работы термостатического регулятора Regulus RT-3.

При уменьшении температуры ниже заданного значения, срабатывает термостат, головка поворачивается, цепь на рычаге натягивается, поднимая заслонку. Когда температура повысилась до заданного значения, головка поворачивается в обратную сторону и заслонка опускается, тем самым ограничивая доступ воздуха в топку. Таким образом котел работает в заданном Вами диапазоне температур.

Регулятор Regulus RT-3 состоит из погружаемой гильзы (термостата), пластиковой головки на которую нанесены 2 шкалы: для вертикального и горизонтального положения регулятора, рычага и цепочки.

Чтобы установить регулятор тяги, выполните следующие действия:

  • сначала вкрутите регулятор в разъем котла, предварительно сделав обмотку, чтобы не было утечки воды;
  • выставьте нужную температуру на шкале пластиковой головки;
  • установите рычаг с цепочкой;
  • нагрейте котел до нужной Вам «нижней температуры»;
  • установите заслонку в положение не закрытое на 1-2 м, и натяните цепочку.

Автоматизировав котел посредством регулятора тяги, Вы получите более «плавную» работу котла. Расход топлива можно уменьшить до 15%. Еще следует отметить энергонезависимость и невысокую цену данного приспособления.

Автоматизация «на турбине»

Практически все модели дорогих и экономичных котлов уже автоматизированы, т.е. оснащены вентилятором и командо-контроллером. Модели бюджетные либо базовые (без дополнительных опций) продаются без автоматики. Можно эксплуатировать котел в «базовой» комплектации, а можно за дополнительные деньги автоматизировать. Нужно ли Вам это, читайте ниже.

Читать еще:  Для чего нужен импульсный паяльник

Для полного сжигания топлива необходимо определенное количество кислорода. Если кислорода недостаточно, топливо не перегорает полностью, соответственно получаем перерасход, загрязнение колосников и газоходов. Топка котла рассчитана на объем топлива и объем воздуха необходимого для горения. Если топлива загрузили больше, влажность дров высокая, то воздуха для сгорания необходимо больше. Также чем больше воздуха, тем меньше конденсата в котле и дымоходе. Увеличивать топку не выход, поэтому использование вентилятора, как источника принудительной тяги позволяет значительно увеличивать количество поступаемого в топку воздуха.

Оснащая котел вентилятором, получаем следующие преимущества:

  • полное сгорание топлива;
  • возможность использования топлива повышенной влажности;
  • использование некачественного топлива;
  • уменьшение образования конденсата;
  • гибкая регулировка мощности.

Выгода в том, что используя вентилятор, мы увеличиваем КПД котла. Но поставив вентилятор, не означает, что котел автоматизирован. Ток на вентилятор пропускают через регулятор температуры (командо-контроллер, блок управления).

Управление работой вентилятора осуществляется через него.

Рассмотрим основные функции, которые выполняет регулятор температуры:

    • регулировка количества оборотов ( мощности) вентилятора;
    • снятие и отображение на экране текущей температуры теплоносителя;
    • включение и выключение вентилятора при заданных пользователем значений температуры;
    • включение и выключение насоса при заданных пользователем значений температуры.

У разных производителей функции регулятора температуры могут добавляться, например функция регулировки работы насоса контура ГВС, механизм подачи топлива и т. д.

Принцип действия.

Регулятор температуры – это электронный блок с проводами. Оснащен вилкой для подключения к сети переменного тока. Один из проводов имеет медный наконечник – это так называемая термопара- термостатический передатчик температуры. Наконечник должен быть всегда в соприкосновении с теплоносителем. Это нужно для передачи текущего значения температуры. Следующий провод подключается к насосу, а провод с разъемом к вентилятору. Электронный блок оборудован экраном и кнопками. С помощью кнопок выставляется требуемые значения температуры выключения вентилятора и температуры включения насоса, скорость оборотов вентилятора и другие параметры. Все данные отображаются на экране.

При достижении установленной температуры котла, регулятор температуры выключает вентилятор. При понижении температуры котла ниже установленной на значение гистерезиса котла, регулятор температуры снова включает вентилятор.

Гистерезис температуры котла – это значение, которое показывает разницу между установленной температурой котла и температурой котла, при охлаждении до которой регулятор температуры снова включит вентилятор.

При достижении температуры котла равной установленной Температуре включения насоса, регулятор температуры включает насос центрального отопления. При понижении температуры котла до температуры, ниже установленной Температуры включения насоса на значение Гистерезиса температуры включения насоса, регулятор температуры осуществляет выключение насоса центрального отопления.

Гистерезис температуры включения насоса – это значение, которое показывает разницу между установленной температурой включения насоса центрального отопления и температурой котла, при охлаждении до которой, регулятор температуры выключит насос центрального отопления.

Значение гистерезиса обычно задается заводскими настройками производителя и равно 3-5°С.

Таким образом, пока котел не затух, температура теплоносителя поддерживается в пределах заданного значения.

Использование вентилятора с регулятором температуры позволяет поддерживать постоянную температуру в доме и экономить до 35% топлива.

Единственный недостаток зависимость от электроэнергии.

Внимание! Приобретая автоматику обязательно проконсультируетесь с продавцом, предусмотрен ли монтаж на выбранную Вами модель котла.

Обязательна ли установка группы безопасности на котел?

Группа безопасности котла представляет собой манометр, для отображения давления в котле, клапан, который открывается и сбрасывает наружу теплоноситель при достижении заданного давления и клапан для удаления воздуха. Устанавливается на выходе из котла либо на сам котел. Как правило, многие производители размещают на верхней части котла разъем для группы безопасности.

При нагревании воды происходит серьезное увеличение ее объема и давления. Даже после полного перекрытия подачи кислорода в топку температура воды в отопительном контуре может расти еще достаточно долгое время. Это обусловлено большей теплоемкостью дерева по сравнению с газом. Так что при сильном перегреве, излишки воды в открытой системе просто выльются через отводящую трубку расширительного бачка. Если же применяется закрытая система, избыточное давление в трубах может привести к их разрыву.

Использование твердотопливных котлов в закрытых системах обязывает устанавливать группу безопасности.

Гистерезис котла что это такое

  • Как определить, подходит ли термостат ZONT к моему котлу?

ZONT имеет реле, контакты которого подключаются к котлу. Большинство котлов имеют клеммы для подключения комнатного термостата. Как раз к этим клеммам и подключаются контакты реле.

  • Как термостат ZONT управляет котлом?

ZONT включает или выключает реле, подключенное к котлу. Котел при этом включает/выключает нагрев. Тем самым обеспечивается некая средняя температура теплоносителя (ТН).

  • Что такое гистерезис и как он используется?

Гистерезис это величина температуры, которая делает «зону нечувствительности «. Например, мы задали температуру 25 градусов и гистерезис 0,5 градуса. Тогда при росте температуры до 25,5 градуса котел выключится и при охлаждении до 24,5 градусов котел включится.

Что будет с котлом в диапазоне 24,5-25,5 зависит от предыстории управления. Пока температура в этом диапазоне, котел будет сохранять текущее состояние. Поэтому и называют эту зону «зоной нечувствительности» или зоной гистерезиса.

В случае OpenTherm интерфейса гистерезис не используется, там применяется другой алгоритм.

  • Что такое «сухой контакт»?

Дело в изоляции электрических цепей. Контакт реле — частный случай «сухого контакта, он не имеет связи с остальной частью схемы. Поэтому, его можно использовать, например, для подключения к цепям 220В, опасного напряжения как для человека, так и для электронных цепей.

  • Какова погрешность регулирования температуры термостатом ZONT?

Если не учитывать инерционность дома, то погрешность будет равна величине гистерезиса. В жизни все сложнее, потому что инерция подачи воды в радиаторы и инерция передачи тепла комнате может существенно увеличить эту погрешность.

  • В каких случаях выполняется оповещение не только о событии, но и о его окончании?

  • Как подключить термостат ZONT к котлу Baxi Luna 3 Comfort?

ZONT подключается в релейном режиме к клеммам для комнатного термостата котла.

На панели управления котла есть параметр F10.Если задать его величину равной 02, то котел будет переведен в режим управления от внешнего комнатного термостата (в данном случае по командам от ZONTа). Если задать его величину равной 00, то будет включен режим работы через собственную панель управления котла.

  • Как быть, если после подключения по интерфейсу OpenTherm не работает управление котлом?

Если веб-интерфейс ZONT «не видит» параметров котла (или все параметры равны нулю), то вероятнее всего неправильно собрана схема. Следует перепроверить соединительные цепи между термостатом ZONT , интефейсом OpenTherm и котлом.

Можно измерить напряжение на линии связи с котлом. Обычно там должно быть напряжение 5-7 Вольт. Если отключить провода от котла, то на котле должно быть напряжение 20-24 Вольт, а на Интефейсе OpenTherm — 0 Вольт.

  • Как определить, будет ли мой котел работать с интерфейсом OpenTherm?

В большинстве случаев в инструкции прямо указано, что котел может работать по интефейсу OpenTherm. В случае, когда это прямо не указано, можно обратиться к специалистам сервисного центра производителя котла. Косвенным признаком работы по интерейсу OpenTerm является отображение дополнительных параметров котла через удаленный термостат. Таких как давление, температура теплоносителя, процент модуляции и т.п.

  • Как сделать фиксированную температуру ТН при использовании OpenTherm интерфейса ?

Можно задать максимальную температуру ТН, равной желаемой. И задать температуру в комнате много выше реальной, пусть, например, 60 градусов. Тогда вскоре котел выйдет на режим фиксированной температуры ТН.

  • Как интефейс OpenTherm управляет котлом?

Единственный параметр отопления, который является управляющим — температура ТН. Термостат ZONT рассчитывает ее по своему алгоритму и передает в котел. Задача термостата — поддерживать заданную температуру в комнате, для этого он постоянно пересчитывает температуру ТН.

  • Как котел обеспечивает заданную температуру ТН в случае интерфейса OpenTherm?

Обычно, котлы с OpenTherm имеют модуляционную горелку. Поэтому они могут плавно регулировать температуру ТН с помощью собственного компьютера. Однако надо понимать, что возможности котла по плавному регулированию ограничены. Иногда минимальный уровень модуляции довольно велик, например, может быть диапазон модуляции 30%-100%. Тогда компьютер котла, которому задали невысокую температуру ТН будет вынужден периодически включать и выключать котел, то есть работать в релейном режиме, как и котел без модуляции.

Интерфейс OpenTherm отображает процент модуляции, но надо помнить, что для разных котлов это может иметь различный смысл. Некоторые котлы отображают реальный уровень модуляции, другие — нечто свое. Например, если котел имеет минимальный уровень модуляции 30%, то одни котлы могут отобразить 30%, другие — 0%.

  • Что такое ПЗА (Погодозависимая автоматика)?

Все понимают, что чем холоднее на улице, тем большая мощность ожидается от котла. Идея погодозависимой автоматики (ПЗА) в том, что котел учитывает уличную температуру. Так как типичный дом имеет большую тепловую инерционность, то обычно достаточно использовать текующую температуру, то есть предсказание погоды не требуется.

Достоинства ПЗА в том, что в температура радиаторов всегда постоянна, без всплесков. Экономится топливо и ресурс котла.

Понятно, что отопительные системы работают в разных условиях, зависящих от теплоизоляции конкретного здания. Но есть общие теплофизические законы, позволяющие расчитать зависимость между уличной температурой и температурой теплоносителя котла. Неизвестным парамером в этих расчетах остается только один параметр, зависящий от помещения. Его выбирают экспериментально, так, чтобы при определенной уличной температуре получилась ожидаемая температура теплоносителя.

Раз есть неизвестный параметр, то описать эту зависимость можно не одним графиком а семейством кривых. Основой алгоритма ПЗА является использование определенных заранее вычисленных кривых, которые связывают температуру вне дома и температуру теплоносителя. Эти кривые образуют целое семейство, выбор делается эмпирически, на основании проб и ошибок. Надо помнить, что дом имеет большую тепловую инерцию и результат выбора может быть ясен только через сутки. Если выясняется, что дом недогрет, то выбираем более крутую кривую и наоборот. Кривые заданы для целевой температуры 20°. Если задана другая температура, то выбранная кривая сдвигается.

Практика показывает, что только одной зависимости температуры теплоносителя от уличной температуры недостаточно. Например, помещение может нагреваться солнцем или охлаждаться открытой форточкой. Может быть скопление людей и так далее. Поэтому, алгоритм ПЗА работает несколько сложнее. Выбирается такая кривая ПЗА, чтобы ее точно хватило на нагрев помещения. То есть, выбираем с превышением, с запасом. Далее, когда температура в помещении близка к заданной, то вступает в работу обычный алгоритм поддержания комнатной температуры. При этом вычисленная по кривой ПЗА температура теплоносителя становится максимальным значением, верхним порогом. Работа по поддержанию комнатной температуры сводится к включению и выключению котла, но с учетом, что максимальная температура теплоносителя не превышает вычисленную по ПЗА.

Читать еще:  Вентиль устройство и принцип действия

Примечание: все, описанное в это подразделе относится к релейному управлению котлом. Если котел управляется по OpenTherm, то алгоритм несколько иной, смотрите подраздел ниже.

ПЗА, как и другие режимы, поддерживает заданную температуру в помещении. Поэтому, можно пользоваться теми же режимами «Комфорт», «Эконом», «Расписание».

Для того, чтобы начать использовать ПЗА, надо правильно назначить четыре датчика на вкладке «Датчики температуры», раздел «Назначение датчиков»:

    • » Температура теплоносителя » — даnчик должен быть хорошо закреплен на трубе с теплоносителем. Следует обеспечить хороший тепловой контакт с трубой и хорошую теплоизоляцию от окружающего воздуха;
    • «Регулирование» — датчик в помещении, по которому ведется регулирование;
    • «Резервное регулирование» — резервный датчик в помещении. Если датчики «Регулирование» выходит из строя, то по нему ведется регулирование;
    • «Температура снаружи» — датчик должен измерять температуру вне дома. Очень желательно, чтобы он был с северной стороны, в тени, защищенный от осадков и удаленный от источников тепла.

Для включения режима ПЗА на вкладке «Настройки» -> «Погодозависимая автоматика» надо перевести ползунок включения вправо и выбрать одну из кривых. Выбор кривой достаточно ответственная и сложная процедура, лучше проконсультироваться со специалистом. Из за большой тепловой инерционности дома результат может проявиться через много часов.

  • Чем отличается ПЗА для управления по OpenTherm (OT)?

Так как котел с OT имеет собственный датчик теплоносителя, то не нужно подключать еще один к термостату.

Алгоримт отличается тем, что вместо релейного переключения котел будет получать вычисленную температуру теплоносителя от термостата и реализовывать ее модуляцией горелки.

Заметим, что если котел не может реализовать заданную температуру теплоносителя, то он будет включаться и выключаться (тактовать). Это касается не только режима ПЗА.

Для того, чтобы начать использовать ПЗА, надо правильно назначить три датчика на вкладке «Датчики температуры», раздел «Назначение датчиков»:

Как настроить терморегулятор?

Для этого вначале каждому пользователю стоит определится, какая температура воздуха будет для него комфортной. Тепловые ощущения каждого человека индивидуальны, как папиллярные линии кожи на пальцах его рук, и зависят от тепловых потерь помещения и его теплоинерционности.

Самым доходчивым примером может послужить настройка терморегулятора электромеханического типа. После выбора температуры с помощью вращающегося колеса, клавиш и шкалы в работу вступает терморегулятор со своим датчиком. Последний отслеживает уровень температуры воздуха или пола и передает эту величину в виде сигнала на регулятор. А он, в свою очередь, по мере необходимости включает или выключает нагревательный прибор либо кабель. Цель — поддержание заданной температуры или ее допустимого диапазона.

Именно электромеханический (непрограммируемый) терморегулятор целесообразен, когда отапливаемое помещение имеет небольшой объем и затраты на энергоносители для него невелики. Поэтому экономический эффект от программирования режимов будет малозаметным. Электромеханические регуляторы — это простые, энергонезависимые устройства, самые доступные по стоимости. С другой стороны, они вносят большую инерционность в процесс регулирования. Для них достижение заданной температуры помещения занимает больше времени, чем у цифровых.

На самом деле все типы терморегуляторов оперируют с температурой уставки. При ее достижении нагревательный прибор отключается от цепи питания и включается только после падения этой величины на размер гистерезиса. Он четко определяет момент подачи питания на нагревательный прибор и ее снятия. Уставка терморегулятора зависит преимущественно от области его применения. Для теплых полов, конвекторов и инфракрасных нагревателей она лежит в диапазоне (0…60), промышленного применения и электрических котлов (-55…+125), систем оттаивания снега (-20…+10) º С. Отдельные технические решения касаются высокотемпературных процессов.

Гистерезис определяют как разность температур между включением и выключением обогревателя. Гистерезис может быть фиксированным или с возможностью изменения (регулируемым). В последнем случае минимально возможный гистерезис позволяет терморегулятору наиболее точно поддерживать температуру. Но при этом циклы включения / выключения нагревателя будут чередоваться очень часто. Если же гистерезис близок к максимальному значению — точность поддержания температуры снижается. Зато подача / отключение напряжения на теплый пол, конвектор или другой прибор будет происходить значительно реже. Это продлит срок эксплуатации терморегулятора и управляемого им обогревателя. Размер гистерезиса может быть 0,015 º С для терморегулятора в инкубатор, от 1 º С и более для систем микроклимата комфортного или производственного назначения, электрических котлов. Элементы программирования имеют терморегуляторы электрических котлов, где есть возможность настроить гистерезис в определенных границах.

Для терморегуляторов, работающих в режиме Охлаждение, нагрузка будет включаться при достижении температуры уставки и выключаться — при повышении ее на размер гистерезиса.

Дополнительные настройки для цифровых терморегуляторов

Для всех терморегуляторов этого типа доступна поправка, призванная скорректировать показания температуры на экране. Вторая группа поправок характерна только для регуляторов со встроенным датчиком температуры. В этом случае на точность показаний терморегулятора влияет его внутренний нагрев. Степень последнего существенно зависит от подсоединенной нагрузки. Поэтому нужно настроить терморегулятор путем внесения значения ее мощности в память устройства.

Важно помнить следующее. Если при калибровке кратковременно отключится питание терморегулятора с последующим восстановлением, то отображенная на экране температура воздуха отличается от реальной на 10 – 12 º С (в большую сторону). Повторная корректировка произойдет через 50 минут.

Терморегуляторы цифрового типа, управляемые с помощью модуля WI-FI или клавишами имеют блокировку кнопок. Это предотвращает несанкционированную смену настроек режимов работы детьми (в домашних условиях) или при установке устройств управления в местах общего доступа (административные здания и т. д.). Причем настроить терморегулятор на поддержание этой защиты можно с помощью обычных или сенсорных кнопок или дистанционным методом — через компьютер или мобильные гаджеты с доступом в интернет.

При помощи некоторых моделей терморегуляторов можно настроить время (30 минут – 99 часов) задержки включения (подачи питания) отопительной системы или прибора. Какое то время в квартире / доме будут отсутствовать жильцы. Зная ориентировочно период своего возвращения, можно заранее прогреть комнаты для создания комфортных условий.

В приборах управления системами оттаивания снега и наледи имеются функции принудительного и последующего подогрева. Принудительный реализуется при ручном управлении системой оттайки. А последующий прогрев (постпрогрев) требуется для полного удаления осадков со всей площади поверхности, которую датчик осадков не контролирует.

Программируемые терморегуляторы

Отдельно стоит рассмотреть терморегуляторы-программаторы с возможностью введения расписания работы систем обогрева. В таких регуляторах реализовано программирование на неделю вперед. Т.е. каждый пользователь подбирает своему отоплению индивидуальный график эксплуатации, в полной мере соответствующий распорядку жизни человека и его семьи. При этом учитывается порядок чередования рабочих и выходных дней. Возможные режимы «Таймер», «Ручной» и «Отъезд».

К программируемым терморегуляторам terneo относят модели ax, sx, rzx, pro, pro-z и sen. Первые три программируются удаленно, через Wi-Fi, остальные — с помощью кнопок. В режиме расписания «Таймер» можно задать для программатора с кнопок максимум три, а для Wi-Fi — программатора шестнадцать периодов поддержания комфортной температуры в течении суток. В промежутках между ними (т. е. ночью, в рабочее время дня и т. д.) удерживается экономная температура (15 – 16) º С. Эта величина признана целесообразной с точки зрения расхода энергоносителей и для оперативного возврата к комфортной. Аналогичные температурные параметры поддерживаются в период относительно продолжительного отсутствия людей (режим «Отъезд»). «Ручному» режиму соответствует постоянное поддержание заданного значения температуры. Все это способствует максимально возможной экономии электроэнергии.

Не менее полезными будут настройки проветривания помещения, когда терморегулятор самостоятельно определяет наличие открытого окна или двери и делает получасовой перерыв в работе системы отопления.

В программаторе terneo pro можно активировать предпрогрев для своевременного обеспечения комфорта в помещении. Регулятор анализирует среднюю продолжительность нагрева от экономной до комфортной температуры и откорректирует необходимое время подключения нагрузки.

Для оптимизации расходов на электроэнергию потребителю надо настроить сохранение в памяти терморегулятор графиков статистики энергопотребления (суточных, недельных, месячных или за год). Для части регуляторов доступен более упрощенный вариант — счетчик времени его работы с нагрузкой.

Что такое гистерезис в электротехнике и электронике?

Некоторые физические и другие системы с запаздыванием отвечают на различные воздействия, приложенные к ним. При этом отклик на воздействие во многом зависит от текущего состояния системы и определяется предысторией настоящего состояния. Для описания таких явлений применяется термин – гистерезис, что в переводе с греческого означает отставание.

Что такое гистерезис?

Говоря простым и понятным языком – гистерезис это ответная, запоздалая реакция некой системы на определённый раздражитель (воздействие). При устранении причины, вызвавшей ответную реакцию системы, либо в результате противоположного действия, она полностью или частично возвращается к первоначальному состоянию. Причём для такого явления характерно то, что поведение системы между крайними состояниями не одинаково. То есть: характеристики перехода от первоначального состояния и обратно – сильно отличаются.

Явление гистерезиса наблюдается:

  • в физике;
  • электротехнике и радиоэлектронике;
  • биологии;
  • геологии;
  • гидрологии;
  • экономике;
  • социологии.

Гистерезис может иметь как полезное, так и пагубное влияние на происходящие процессы. Это отчётливо просматривается в электротехнике и электронике, о чём речь пойдёт ниже.

Динамический гистерезис

Рассмотрим явление запаздывания ответной реакции во времени на примере механической деформации. Предположим у нас есть металлический стержень, обладающий упругой деформацией. Приложим к одному концу стержня силу, направленную в сторону другого конца, который покоится на опоре. Например, поставим стержень под пресс.

По мере возрастания давления, тело будет сжиматься. В зависимости от механических характеристик металла, реакция стержня на приложенную силу (напряжение) будет проявляться по-разному: вначале сила упругости постепенно будет возрастать, потом она резко устремится к пороговому значению. Достигнув порогового значения, сила упругого напряжения уже не сможет противодействовать возрастающему нагружению.

Если увеличивать силу давления, то в стержне произойдут необратимые изменения – он, либо изменит свою форму, либо разрушится. Но мы не будем доводить наш эксперимент до такого состояния. Начнём уменьшать силу давления. Реакция напряжения при этом будет меняться зеркально: вначале резко понизится, потом постепенно будет стремиться к нулю, по мере разгрузки.

Читать еще:  Что такое vga разъем

Отставание процесса развития деформации во времени, под действием приложенного механического напряжения вследствие упругого гистерезиса описывается динамической петлей (см. рис. 2). Явление обусловлено особенностями перемещений дислокаций микрочастиц вещества.

Различают упругий гистерезис двух видов:

  1. Динамический, при котором напряжения изменяются циклически, а максимальная амплитуда напряжений не достигает пределов упругости.
  2. Статический, характерный для вязкоупругих или неупругих деформаций. При таких деформациях полностью, либо частично исчезают напряжения при снятии нагрузки.

Причиной динамического гистерезиса являются также силы термоупругости и магнитоупругости.

Петля гистерезиса

Кривая, характеризующая ход зависимости ответной реакции системы от приложенного воздействия называется петлёй гистерезиса (показана на рис. 1).

Рис. 1. Петля гистерезиса

Все петли, характеризующие циклический гистерезис, состоят из одной или нескольких замкнутых линий различной формы. Если после завершения цикла система не возвращается в первоначальное состояние, (например, при вязкоупругой деформации), то динамическая петля имеет вид кривой, показанной на рисунке 2.

Рис. 2. Динамическая петля

Анализ гистерезисных петель позволяет очень точно определить поведение системы в результате внешнего воздействия на неё.

Гистерезис в электротехнике

Важными характеристиками сердечников электромагнитов и других электрических машин являются параметры намагничивания ферромагнитных материалов, из которых они изготавливаются. Исследовать эти материалы помогают петли ферромагнетиков. В данном случае прослеживается нелинейная зависимость внутренней магнитной индукции от величины внешних магнитных полей.

На процесс намагничивания (перемагничивания) влияет предыдущее состояние ферромагнетика. Кроме того, кривая намагничивания зависит от типа ферромагнитного образца, из которого состоит сердечник.

Если по катушке с сердечником циркулирует переменный ток, то намагничивания образца приводит к отставанию намагничивания. В результате намагничивания сердечника происходит сдвиг фаз в цепи с индуктивной нагрузкой. Ширина петли гистерезиса при этом зависит от гистерезисных свойств ферромагнетиков, применяемых в сердечнике.

Это объясняется тем, что при изменении полярности тока, ферромагнетик какое-то время сохраняет приобретённую ориентацию полюсов. Для переориентации этих полюсов требуется время и дополнительная энергия, которая израсходуется на нагревание вещества, что приводит к гистерезисным потерям. По величине потерь материалы подразделяются на магнитомягкие и магнитотвёрдые (см. рис. 3).

Рис. 3. Классификация магнитных материалов

Магнитный гистерезис в ферромагнетиках отображает зависимость вектора намагничивания от напряженности электрического поля (см. Рис. 3). Но не только изменение поля по знаку вызывает гистерезис. Вращение поля или (что, то же самое) магнитного образца, также сдвигает временные характеристики намагничивания.

Рис. 4. Петли гистерезиса под действием изменения напряжённости поля

Обратите внимание, что на рисунке изображены двойные петли. Такие петли характерны для магнитного гистерезиса.

В однодоменных ферромагнетиках, которые состоят из очень маленьких частиц, образование доменов не поддерживается (не выгодно с точки зрения энергетических затрат). В таких образцах могут происходить только процессы магнитного вращения.

Рис. 5. Механизм возникновения петли магнитного гистерезиса

В электротехнике гистерезисные свойства используются довольно часто:

  • в работе электромагнитных реле;
  • в конструкциях коммутационных приборов;
  • при создании электромоторов и других силовых механизмов.

Явления диэлектрического гистерезиса

У диэлектриков отсутствуют свободные заряды. Электроны тесно связаны со своими атомами и не могут перемещаться. Другими словами, у диэлектриков спонтанная поляризация. Такие вещества называются сегнетоэлектриками.

Однако под действием электрического поля заряды в диэлектриках поляризуются, то есть изменяют ориентацию в противоположные стороны. С увеличением напряжённости поля абсолютная величина вектора поляризации возрастает по нелинейному принципу. В определённый момент поляризация достигает насыщённости, что вызывает эффект диэлектрического гистерезиса.

На изменение поляризации уходит часть энергии, в виде диэлектрических потерь.

Гистерезис в электронике

При срабатывании различных пороговых элементов, часто применяемых в электронных устройствах, требуется задержка во времени. Например, гистерезис используется в компаратороах или триггерах Шмидта с целью стабилизации работы устройств, которые могут срабатывать в результате помех или случайных всплесков напряжения. Задержка по времени исключает случайные отключения электронных узлов.

На таком принципе работает электронный термостат. При достижении заданного уровня температуры устройство срабатывает. Если бы не было эффекта задерживания, частота срабатываний оказалась бы неоправданно высокой. Изменение температуры на доли градуса приводило бы к отключению термостата.

На практике часто разница в несколько градусов не имеет особого значения. Используя устройства, обладающего тепловым гистерезисом, позволяет оптимизировать процесс поддержания рабочей температуры.

Часто задаваемые вопросы о использовании терморегуляторов

Встроенный термостат, которым оборудован котел, дает возможность установить температуру носителя (воды) в батареях, что позволяет, после некоторого количества регулирований, добиться желаемой температуры в помещении, но, при изменении температуры на улице, Вам придётся снова регулировать термостат котла. Учитывая значительные колебания температуры на улице в течение суток, особенно в межсезонье, такой способ поддержания комфорта превращается в «танцы с бубнами». Кроме того все периоды, для которых вы не успели отрегулировать термостат и температура превысила желаемую, определяют перерасход энергии и, соответственно, ваших расходов на отопление. Поэтому, практически все модели современных газовых и электрических котлов оборудованы клеммами для подключения комнатного термостата или недельного программатора. Использование комнатного термостата, который управляет котлом непосредственно по температуре помещения, где он установлен, обеспечивает как комфорт так и существенную экономию (от 20% до 40%).

С помощью встроенного датчика температуры термостат измеряет температуру воздуха в том помещении, где он находится и управляет оборудованием (например: котлом, конвектором, циркуляционным насосом, сервоприводом и пр.). Т.е., при отклонении комнатной температуры от заданной, включает или выключает управляемое оборудование, и тем самым поддерживает заданный пользователем температурный режим. Исполнительным устройством, непосредственно управляющим этим оборудованием, обычно является реле с контактами, которые, в зависимости от модели, могут быть потенциальные (220В) или беспотенциальные.

Простым комнатным термостатом обычно называют регулятор, который автоматически поддерживает какую-то ОДНУ заданную пользователем температуру. При этом, техническими параметрами регулятора определен диапазон контролируемых температур и точность регулирования. Под точностью регулирования, обычно понимают отклонение актуальной температуры от заданной (гистерезис), при котором происходит включение или выключение нагревательного устройства. Комнатные термостаты могут быть механическими или электронными, без цифрового дисплея или с дисплеем. Пример простого электронного комнатного термостата — модель AURATON-3003.
К недельным программаторам относятся регуляторы температуры, которые позволяют задавать суточные алгоритмы (программы) с указанием временных точек изменения поддерживаемой в помещении температуры, т.е. могут поддерживать в течение суток не один, а НЕСКОЛЬКО температурных режимов (максимальное количество точек и температурных режимов, которое можно запрограммировать, зависит от конкретной модели). При этом, чаще всего, программатор позволяет задавать разные суточные алгоритмы (программы) для разных дней недели, но цикл повторения этих программ составляет 7 дней. Поэтому такой программатор температуры называют «недельным». Примером недельного программатора является модель AURATON-2025.

AURATON 3003AURATON 2025

Для управления газовыми котлами обычно используют модели комнатных термостатов (или программаторов), оборудованные беспотенциальными (Volt Free) контактами. На клеммнике термостата они обозначены NO, COM, NC. При установке комнатного термостата необходимо использовать двухжильный провод (напр., ШВВП 2х0,5). Со стороны термостата две жилы кабеля подсоединяются к контактам COM (общий) и NO (normal open – нормально открытый), со стороны котла к двум клеммам на колодке внешних подключений котла, которые называются «комнатный термостат» («room thermostat»). Полярность значения не имеет. Длина кабеля, практически тоже не влияет на работоспособность системы. Предварительно, с клемм котла необходимо убрать перемычку.
В беспроводных версиях термостатов (программаторов), которые состоят из двух модулей: 1й – собственно сам термостат (программатор) со встроенным передатчиком. Он устанавливается в контролируемом помещении. 2й модуль, который устанавливается возле котла, это приемник. Он имеет исполнительные контакты реле (COM, NO), которые соединяются двухжильным кабелем с клеммами «комнатный термостат» на колодке внешних подключений котла, аналогично подключению проводной версии.
Более подробно смотрите Техническое Руководство для Вашего котла.
ВНИМАНИЕ: Все работы по подключению термостата, необходимо производить при отключенном питании ̴220В.

Т.к. целесообразно контролировать температуру в одном из помещений, где вы больше всего обитаете, например, в гостиной или спальне, то комнатный термостат следует установить именно в каком-то из этих помещений.
В проводном термостате (программаторе) исполнительные контакты находятся непосредственно в корпусе термостата. Поэтому, чтобы обеспечить управление нагревательным прибором (котлом), нужно провести провод от котла к тому месту, где установлен термостат. В случае, если у вас уже сделана чистовая отделка, проводка кабеля может быть проблемой.
Учитывая выше изложенное, производитель предлагает беспроводные версии термостатов (программаторов), которые состоят из двух модулей: 1й – собственно сам термостат (программатор) со встроенным передатчиком. Он устанавливается в контролируемом помещении. 2м модулем, который устанавливается возле котла, является приемник. И уже этот модуль подключается к котлу, как указано в ответе на предыдущий вопрос.

Очень подробно ответ на этот вопрос освещен на этой странице нашего сайта: http://www.auraton.com.ua/rus/Page_produkti/2025_2030.php

Гистерезис комнатного термостата — это разница между температурой, при которой термостат отключает нагревательное оборудование и температурой , при которой происходит включение этого оборудования. Например, на термостате установлена температура 20 град. и гистерезис — 1 градус. Это означает, что термостат включит отопительное оборудование в момент, когда температура станет 19,5 град. и отключит при достижении температуры уровня 20,5 градуса ( 20,5 — 19,5 = 1 град.). Слишком большое значение гистерезиса не позволяет поддерживать температуру на желаемом уровне, а излишне малое приводит к очень частым включением и отключением отопительного оборудования, что может сказаться на сроке эксплуатации. Считается оптимальным значение гистерезиса в пределах от 0,4 град. до 1 град. по Цельсию

Комнатные термостаты и программаторы дают команды на отключение только отопления, но не горячего водоснабжения, которое продолжает управляться автоматикой котла.

Учитывая большую, по сравнению с радиторным отоплением, инерционность этих систем, рекомендуется использовать специальный контроллеры, оснащенные функцией широтно-импульсной модуляции(ШИМ). Это позволяет избежать излишнего перегрева и чрезмерного охлаждения помещения, что благоприятно сказывается не только на комфорте в отапливаемом помещении, но и позволяет дополнительно сэкономить энергию. Контроллер Auraton 8000 совместно с термостатами, маркированными аббревиатурой LMS, оснащены вышеуказанной функцией и подходят для управления водяными «теплыми полами».

Эти системы управления не исключают друг друга, а дополняют. Как минимум, необходимо управление по комнатной температуре посредством комнатного термостата, а если есть техническая возможность, то еще и использовать погодное регулирование для более эффективного и экономичного управления системой отопления.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×