Unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheit für einen Heizkessel: Funktionsprinzip + Feinheiten bei der Auswahl unterbrechungsfreier Stromversorgungen
Kennen Sie das Gefühl, wenn Sie im ungünstigsten Moment keinen Strom mehr haben? Stimmen Sie zu, es ist schwierig, einen geeigneten Zeitpunkt zu finden, um vom Netz zu gehen. Viele Privathäuser sind bereits mit autonomen Generatoren für den Fall eines längeren Stromausfalls ausgestattet. Es wäre schön, auch eine Stromversorgung für den Kessel zu haben, da dieses Gerät über empfindliche Komponenten verfügt. Davon hängt die Gebrauchstauglichkeit und Sicherheit der Kesselanlage ab.
Eine hochwertige unterbrechungsfreie Stromversorgung beruhigt Sie: Sie müssen sich nicht mit unverständlichen Fehlern auseinandersetzen, auf Techniker warten oder Reparaturen bezahlen. In diesem Artikel erfahren Sie Informationen über die Funktionsweise von Netzteilen, deren Typen und Kriterien für eine fehlerfreie Geräteauswahl unter allen Bedingungen.
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen entstanden im Zusammenhang mit der Notwendigkeit, sich vor Instabilität elektrischer Netze und Stromausfällen zu schützen. Unter verschiedenen Umständen ist eine bestimmte Art von unterbrechungsfreier Stromversorgung erforderlich, auf den Rest kann jedoch verzichtet werden. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Artikel.
Der Inhalt des Artikels:
Zweck und Funktionsprinzip unterbrechungsfreier Stromversorgungssysteme
In einzelnen Häusern sind Heizkessel oft die einzigen Geräte zum Erhitzen von Wasser und zum Heizen. Probleme in den Stromnetzen, die solche Gebäude versorgen, verursachen große Unannehmlichkeiten.
Gleichzeitig benötigen Kesselschalttafeln und Steuereinheiten sowie deren automatische Installationen eine hochwertige Stromversorgung.
Behebt dieses Problem unterbrechungsfreie Stromquelle (USV, unterbrechungsfreie Stromversorgung, unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheit) ist ein einfaches Gerät, das eine stabile Batterielebensdauer für einige Zeit bietet.
Das Notstromgerät schaltet sich nach Störungen und Unfällen ein und versorgt die gesamte Kesselsteuerung mit Strom. Die USV kann dies mehrere Dutzend Minuten und sogar mehr als einen halben Tag lang tun.
Der Hauptzweck einer USV besteht darin, Geräte mit Strom und Spannung zu versorgen, für den Fall, dass das Hauptstromnetz sie nicht mehr versorgt. Besonders viele Unterbrechungen gibt es im Winter, mal wegen Frost, mal wegen Einsparungen. Deswegen USV für Heizkessel wird in großen Haushalten sehr relevant sein. Aufgrund häufiger Stromausfälle im privaten Bereich werden USVs immer gefragter.
Die zweite Hauptfunktion der USV ist der Schutz vor Schwankungen und anormalen Netzwerkparametern. Kommt es zu einem Stromausfall oder haben sich viele Parameter geändert, schaltet die USV auf Batteriebetrieb um.
USV wird oft mit verwendet Festbrennstoffkessel. Die Pumpen solcher Kessel sorgen für Bewegung und Zirkulation in den Heizkörpern. Da der Brennstoff auch nach dem Ausschalten des Stroms weiter brennt, kann die verbleibende Flüssigkeit im Kessel kochen. Ohne Nutzung der unterbrechungsfreien Stromversorgung kann diese Situation zum Ausfall oder Totalausfall des Kessels führen und sogar zu einer Explosion führen.
Ständiger Betrieb von Festbrennstoff-bzw Gas Boiler, sein Zünd- und Bedienfeld sorgt nicht nur für die Heizung bzw. Warmwasserbereitung selbst, sondern schützt auch vor dem Einfrieren des Kühlmittels in den Rohren, das das gesamte Heizsystem schädigen kann.
Bei den meisten modernen Kesselmodellen wird die Kühlmittelzirkulation gesteuert elektrische Pumpen. Der Thermostat regelt die Außentemperatur. Sobald der zulässige Grenzwert unterschritten wird, beginnt die Pumpe mit der Förderung des Kühlmittels. Dann leuchtet das Gasventil auf, der Brenner beginnt zu arbeiten, Verbrennungsenergie füllt das Kühlmittel und der Ventilator schaltet sich ein. Die Kesselsteuerung ist die ganze Zeit über in der Elektronikeinheit verfügbar.
Nahezu alle Bauelemente aus diesem Kreislauf benötigen hochwertigen Strom mit idealer Stromform:
- Pumpe;
- Gasventil;
- Lüfter;
- die elektronische Einheit.
In einigen Anwendungen kann eine schlechte Stromwellenform schwerwiegende Folgen haben.
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen haben unterschiedliche Funktions- und Aufbauprinzipien. USVs für Heizkessel verfügen in der Regel über eine Batterie (Batterie, Batterie) und schalten auf Notstrom um.
Arten von Notstromversorgungen
Es gibt keine unterbrechungsfreie Stromversorgung speziell für Gas- oder Festbrennstoffkessel. Je nach Funktionsweise gibt es nur drei USV-Typen, die alle drei verschiedene Preiskategorien repräsentieren.
Heizkesselanlagen werden mit folgender USV versorgt:
- Offline (Offline, Backup).
- Line-interaktiv.
- Online (online, doppelte Konvertierung).
Offline-USV - Hierbei handelt es sich um eine Gruppe preisgünstiger Geräte, die die Stromversorgung auf die Batterie umschalten und die Spannungsparameter nicht ausgleichen.Dazu gehören Schaltgeräte und eine Batterie. Im Netzbetrieb beziehen Pumpe und Kesselsteuerung Energie direkt aus dem Netz.
Die Notstromversorgung wird über den Schalter gestartet. Offline – am unzuverlässigsten und am günstigsten. Eine Offline-USV hat die gleiche Spannungsform wie das Stromnetz und die Übergangszeit zum Batteriebetrieb ist recht lang. Der größte Nachteil besteht darin, dass es keine Stabilisierung der Netzspannung gibt.
Line-interaktive unterbrechungsfreie Stromversorgungen habe eine eingebaute Stabilisator. Dadurch arbeitet das Gerät auch bei starken Spannungsschwankungen weiterhin über das Netz und ist daher zuverlässiger. Diese Geräte schalten nach kleinen Stromstößen nicht auf Notstrom um, wie es bei Offline-Geräten der Fall ist. Line-Interactive-Geräte haben zwei Hauptunterkategorien: USV mit regelmäßigen und unregelmäßigen Sinuswellen.
Eigenschaften von Line-Interactive:
- das Ausgangssignal kann gestuft oder glatt sein;
- lange Arbeit;
- lange Lebensdauer;
- lange Laufzeit ohne Batteriewechsel;
- Spannungsausgleich mit einem Stabilisator.
Online-Geräte haben einen grundsätzlich anderen Aufbau als offline und line-interaktiv. Online-Geräte wandeln Wechselstrom in Gleichstrom und dann wieder in Wechselstrom um.
Ihre Batterie wird mit einer reduzierten Konstantspannung geladen. Es ist ständig aktiv, muss nicht umgeschaltet werden und beginnt sofort zu arbeiten, sobald die Netzspannung ausfällt. Die Batterie versorgt den Heizkessel auch dann mit Strom, wenn die Netzspannung vorhanden, aber zu niedrig ist.
Online-Parameter:
- Frequenz- und Spannungsausgleich;
- sofortiges Einschalten der Notstromversorgung;
- Die Sinuswelle am Ausgang ist nahezu ideal.
Was die Sinuskurve betrifft, so ist sie bei Online-Geräten glatt, nicht gestuft und weist keine merklichen Verzerrungen auf. Gleichzeitig ist für viele Gaskessel die Frequenzstabilität von grundlegender Bedeutung.
Online-Modelle bieten 100 % Schutz in jedem Betriebsmodus. Dies betrifft die Sicherheit des Kessels, seiner Teile und der unterbrechungsfreien Stromversorgung selbst, verbunden mit Problemen im Stromnetz. Der Schutz funktioniert bei Störungen in irgendeinem Teil des Netzwerks.
Das Gerät umfasst einen Gleichrichter, einen Wechselrichter und Bypass. Der Gleichrichter wandelt den Wechselstrom in einen konstanten Strom um, der Wechselrichter führt den umgekehrten Vorgang aus und der Bypass ist eine Notstromversorgungsleitung, die verwendet wird, wenn Teile der USV ausfallen.
Online-Modelle sind für kritische oder sensible Lasten, wie es bei vielen Kesselsystemen der Fall ist, von unschätzbarem Wert. Aufgrund ihrer geringen Effizienz und Lebensdauer sind Online-USVs die leistungsstärksten.
Strukturell sind Online-USVs in der Lage, mit der Batterie und dem Generator zu interagieren. Normalerweise mit beiden Quellen im selben Modell. Eine Online-USV verfügt über einen Wechselrichter, der ständig in Betrieb ist, was ihr Hauptmerkmal ist. Alle leistungsstarken USV-Systeme versuchen mittlerweile, dieses Online-Schema zu nutzen.
Vergleich der Eigenschaften verschiedener USV für einen Kessel
Bei alten Desktop-Computern kamen unterbrechungsfreie Notstromversorgungen zum Einsatz, die in der Regel ausreichten. In industriellen und privaten Netzen bestand und besteht Bedarf an leistungsfähigeren und komplexeren unterbrechungsfreien Stromversorgungen.Moderne Heizkessel und alle Heizkessel mit Pumpen sind mit Offline-USVs schlecht oder gar nicht kompatibel.
Fast alle unterbrechungsfreien Offline-Stromversorgungen verfügen über eine bescheidene Leistung. Der Wirkungsgrad dieser USVs erreicht bei Stromproblemen bis zu 60 %.
Das Schaltgerät von Line-Interactive-USVs stabilisiert die Spannung, und in diesem Fall sollten erhebliche Spannungsabweichungen von der Norm nicht zum Umschalten auf autonomen Betrieb führen. Darüber hinaus unterstützen Line-Interactive-Geräte zwei Modi: für instabile Parameter und vollständigen Ausfall der Stromversorgung.
Diese USVs arbeiten mit Eingangsspannungsabweichungen von bis zu 20 %. Die Ausgangsspannung entspricht fast immer der Norm. Die Effizienz von Line-Interactive ist höher als die von Online und Offline, und das Schutzniveau erreicht 85 %.
Die unterbrechungsfreie Online-Stromversorgung liefert am Ausgang hochwertigen Wechselstrom. Es gibt überhaupt keine Umschaltzeit zwischen der Batterie und dem Netzwerk. Der Online-USV-Wechselrichter kann ohne Netzstromversorgung betrieben werden.
Neben diesen Vorteilen gibt es auch Nachteile. Die Akkulaufzeit beim Online-Arbeiten ist in der Regel geringer, ebenso die Effizienz des gesamten Geräts. Die Preise für Online-Modelle sind deutlich höher. Online weist einen erheblichen Geräuschpegel und eine erhebliche Wärmeentwicklung auf.
Am beliebtesten sind Line-Interactive. Sie haben einen Stabilisator, wenn auch nicht der genaueste. Entspricht die Netzspannung dem Bereich der unterbrechungsfreien Stromversorgung (z. B. innerhalb von 130 Volt), stabilisiert diese den Indikator mit einer Genauigkeit von etwa 10 %. Dieser Wert gilt im Alltag als akzeptabel.Die Umstellung auf Batteriebetrieb erfolgt immer dann, wenn der Stabilisator diese 10 % nicht erreichen kann.
Line-Interactive hat eine nähere Bedeutung als Offline-Geräte – sie haben auch einen bestimmten Bereich, in dem das Gerät im normalen Stromversorgungsmodus über das Netzwerk und nicht im Backup-Modus arbeitet. Der Unterschied besteht darin, dass der akzeptable Spannungsbereich für Offline-Geräte viel enger ist. Bei Offline-Geräten liegt der Schwerpunkt auf dem Schutz vor plötzlichen Stromausfällen und nicht auf dem Schutz vor Spannungsspitzen.
Kriterien für die Auswahl einer unterbrechungsfreien Stromversorgung für einen Kessel
Insgesamt gibt es mehr als 5 Prinzipien für die erfolgreiche Auswahl einer unterbrechungsfreien Stromversorgung. Generell sollte neueren und fortschrittlicheren Geräten der Vorzug gegeben werden. Bedenken Sie die Besonderheiten der russischen Stromnetze – sie sind überwiegend instabil.
Achten Sie auf die wichtigsten Merkmale:
- Leistung.
- Ladestrom.
- Batteriekapazität.
- Möglichkeit zum Anschluss externer Batterien.
- Betriebsdauer im autonomen/Notfallmodus.
- Übergangszeit zur Batterie.
- Die Form des Ausgangssignals (Spannung), d. h. der Ausgangssinuswelle.
- Das Vorhandensein von a bis null.
Leistung. Für ZweikreiskesselWenn Sie viel Leitungswasser erhitzen, ist die unterbrechungsfreie Stromversorgung entweder unbrauchbar oder unterstützt die Arbeit nur für kurze Zeit und nur dann, wenn sie sehr leistungsstark ist. Sie müssen die Anzahl der Umwälzpumpen (je mehr, desto höher die erforderliche Leistung) und die Leistung des Kessels selbst berücksichtigen.
Denken Sie daran, dass USVs mit bis zu 200 W für Kessel mit der niedrigsten Leistung nützlich sind.Wenn der Kessel mit Gas betrieben wird, hat er eine Leistung von etwa 80 bis 300 W und mehr. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sollte 25 % leistungsstärker sein als der Heizkessel. Normalerweise ist die USV-Leistung für einen Heizkessel auf 600 W begrenzt.
Die Leistung der USV wird anhand der Formel berechnet A=B/C×D, Wo:
- A - Batterieleistung (W, Watt);
- B - Kesselleistung (W, Watt);
- C ist der reaktive Lastkoeffizient (0,7);
- D - 3-fache Anlaufstromreserve (3).
Das Ergebnis ist die minimal erforderliche Batterieleistung, es sollten jedoch 30 % als Reserve hinzugefügt werden.
In die Berechnungen muss auch die Leistung aller Pumpen einbezogen werden, sofern diese im System vorhanden sind. Geben Sie diesen Indikator in den Zähler ein und addieren Sie ihn zur Kesselleistung.
Hinsichtlich Ladestrom Bei Batterien reicht 1 A für den Betrieb einer 10-Ah-Batterie. Für einen Strom von 8 A kann eine Batterie mit einer Kapazität von 80-100 Ah verwendet werden. Wenn Sie bei der Auswahl der Batterie einen Fehler machen, halten sowohl die Batterie selbst als auch die unterbrechungsfreie Stromversorgung weniger lange als erwartet.
Die Strommenge begrenzt die Möglichkeit, eine Kapazität größer als einen bestimmten Wert zu nutzen, daher sollten Sie sich sofort für ein leistungsstarkes Ladegerät entscheiden. Die Auswahl einer unterbrechungsfreien Stromversorgung anhand der aktuellen Parameter ist gleichzeitig eine Auswahl anhand der Dauer des autonomen Betriebs.
Der nächste Hauptparameter ist Batteriekapazität. Auf dieser Grundlage eignen sich Backup-Geräte mit der Möglichkeit zum Anschluss externer Batterien. Solche USVs arbeiten im Notbetrieb, also nach Trennung vom Netz, deutlich länger.Es wird empfohlen, externe Akkus vollständig aufzuladen, denn wenn diese nicht vollständig aufgeladen sind, verkürzt sich die Lebensdauer des Akkus.
Ein wichtiger Parameter ist Autonomie. Die maximale Akkulaufzeit hängt vom Akku bzw. Akkupack ab. Eine USV mit einer eingebauten Batterie bietet manchmal nur eine Batterielebensdauer von 10–20 Minuten.
Um die Batterielebensdauer zu berechnen, müssen Sie die Anzahl der internen und externen Batterien und deren Kapazität multiplizieren. Idealerweise kaufen Sie für viele Batterien eine USV mit externem Batterieanschluss und kaufen die Batterien selbst dann separat. Auf diese Weise kann die Batterielebensdauer auf mehrere Stunden verlängert werden, wodurch auch eine vollständige Entladung vermieden wird.
Es sollte berücksichtigt werden Stromversorgung des USV-Ladegeräts. Es schränkt die Möglichkeiten im Offline-Modus ein. Einige Online-USVs erzeugen mehr als 20 A, sodass Sie Geräte mit 200–300 Ah verwenden können.
Durch eine Parallelschaltung wird die Gesamtkapazität der Batterien erhöht; eine Reihenschaltung summiert die Spannung, was bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen erforderlich sein kann, die keinen 12-V-Gleichstromanschluss benötigen. Hochleistungs-USVs erfordern eine höhere Schaltkreisspannung damit das Gerät mit hoher Qualität arbeitet.
Die Batterielebensdauer beträgt 10 Stunden oder mehr und hängt stark von der Leistung des Kessels, dem Ladestrom und der Batteriekapazität ab. Die Regelmäßigkeit von Netzüberspannungen und Stromausfällen sollte berücksichtigt werden. Achten Sie in diesem Fall auf die Qualität des Schutzsystems gegen Schwankungen im Netz.
Mit der Formel wird die einmalige Akkulaufzeit berechnet T = Q × U / W, Wo:
- T – Zeit (Stunden);
- Q – Batteriekapazität (Ah, Amperestunde);
- U ist seine Spannung (V, Volt);
- W ist die Gesamtlastleistung (W, Watt).
Geschwindigkeit auf Batterie umstellen zeigt an, wie schnell die unterbrechungsfreie Stromversorgung bei einem Stromausfall auf Batteriebetrieb umschaltet. Online-Geräte schalten sofort auf „Reservieren“, andere tun dies mit einer Verzögerung von nicht weniger als 0,002–0,015 Sekunden und manchmal mehreren Sekunden.
Ausgangsspannungsform. Das Signal, das von der unterbrechungsfreien Stromversorgung kommt und in den Kessel gelangt, beeinflusst dessen Betrieb. Die Bewegung der Elektromotoren von Umwälzpumpen hängt von den Parametern der Elektrizität ab. USVs von geringer und durchschnittlicher Qualität erzeugen im Batteriebetrieb und in einem instabilen Stromnetz Strom in Form eines Mäanders, also in Form einer ungleichmäßigen oder modifizierten Sinuswelle. Der Kessel läuft ungleichmäßig, was die Belastung und den Stromverbrauch weiter erhöht.
Die Spannungswellenform am Ausgang der USV ist von entscheidender Bedeutung. Es kann wie eine angenäherte Sinuswelle oder ein Trapez aussehen. Solche Parameter werden von Umwälzpumpen schlecht vertragen. Dies wird durch ein viskoses Geräusch und einen ruckartigen Betrieb angezeigt. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für eine Pumpe muss mit den besten Eigenschaften ausgewählt werden, sonst geht die Pumpe mit der Zeit kaputt.
Doppelt invertierende USVs liefern nicht nur eine nahezu ideale Sinuswelle, sondern verfügen auch über ein wirksames System gegen Netzüberspannungen. Line-Interactive eignet sich ideal für teure Heizkessel und Geräte, die häufig ausfallen.
Für zuverlässige Netze sind Stabilisatoren in geringerem Umfang erforderlich. Mit einer hochwertigen Netzspannung und einem stabilen Betrieb auch bei seltenen Ausfällen wird eine günstige Offline-Unterbrechungsfreie Stromversorgung zu einer rentablen Option.
Bei häufigen Sprüngen ist unbedingt ein Stabilisator erforderlich. Im Pass für unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit Stabilisatoren wird idealerweise die Spannungsform erwähnt. Ohne diese Daten sollten Sie keine USV kaufen.
Durch Null. Kessel können phasenabhängig oder phasenunabhängig sein. Bei phasenabhängigen Kesseln müssen Sie eine USV mit Durchgang durch Null und unter dem Kessel wählen. Phasenunabhängige Modelle können sogar mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung eines Computers betrieben werden, wenn diese eine reine Sinuswelle erzeugt.
Alle Eigenschaften sollten unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Sie einen Gas- oder Festbrennstoffkessel haben, berücksichtigt werden. Sie sollten direkt vor Ort nachfragen, ob die Verwendung einer bestimmten USV für einen Gaskessel kontraindiziert ist.
Unter Berücksichtigung aller Kriterien sind netzinteraktive USVs mit der richtigen Sinuswelle die beste Option in Bezug auf Preis-Leistungs-Verhältnis, Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Batterielebensdauer.
Installation und Betrieb:
- Unterbrechungsfreie Stromversorgungen werden in der Nähe des Heizsystems an Orten installiert, an denen die Umgebungsbedingungen die Qualität des USV-Betriebs nicht beeinträchtigen.
- Die Dokumentation gibt die optimale Temperatur und Luftfeuchtigkeit an – befolgen Sie diese Anweisungen.
- Überwachen Sie den Zustand des Raums – es dürfen keine explosiven oder brennbaren Flüssigkeiten oder Dämpfe aggressiver Reagenzien vorhanden sein.
- Schließen Sie die unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Kabeln mit dem richtigen Querschnitt an den Kessel an.
- Erden Sie alle Geräte.
Seien Sie an den Fähigkeiten der Ausrüstung interessiert. Gute Geräte verfügen über einen Schutz gegen Tiefentladung des Akkus, Überhitzung, Kurzschlüsse und diverse Überlastungen. Eingebaute Relaisstabilisatoren sorgen für eine gleichmäßige Sinuswelle bei instabiler Spannung.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
So wählen Sie eine USV für einen Kessel aus, Berechnung der Parameter:
Überprüfung der unterbrechungsfreien Stromversorgung Volter UPS-300 für den Kessel, Anweisungen für den Betrieb:
Interaktion zwischen USV und Heizungspumpe, Überprüfung der unterbrechungsfreien Stromversorgung Powerman Smart:
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen erhöhen die Sicherheit von Heizkesseln. Vor nicht allzu langer Zeit benutzte fast niemand eine USV. Mittlerweile werden in vielen Privathaushalten und Betrieben, in denen die Stromversorgung oft mit minderwertigem Strom erfolgt, zunehmend unterbrechungsfreie Stromversorgungen eingesetzt. USVs können offline, leitungsinteraktiv und online sein. Offline-Lösungen sind eine preisgünstige Option und in vielen Fällen völlig ausreichend. Online-USVs reduzieren die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen auf ein Minimum. Linear interaktiv ist in den meisten Fällen ideal.
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