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.

• Особенности физического явления
• Физический процесс при гистерезисе
• Гистерезис в разных материалах
• Что влияет на петлю гистерезиса?
• Другие свойства
• Гистерезис в отоплении

Это свойство проявляется во многих других система и средах:

• гидравлике;
• кинематике;
• электронике;
• биологии;
• экономике.

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.

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.

Источник: https://instrument.guru/elektronika/opredelenie-ponyatiya-gisterezisa-osobennosti-primeneniya-v-kotlah.html

Подключение термостата к газовому котлу: описание, схема, установка и настройка

Автоматика в системе отопления помогает более точно настраивать температуру в обогреваемых помещениях и экономить на горючем. Поставив термостат для котла отопления, владелец дома повышает частично эффективность работы котельного оборудования и сильно себе упрощает его обслуживание.

Принцип работы термостата для котла отопления

Принцип действия терморегулятора:

1. С помощью блока управления устанавливается подходящий температурный режим.
2. При достижении нужных параметров включается термодатчик, что приводит к деактивации котельного оборудования или перекрытию специального клапана.
3. После спада температурного режима воздуха в помещении происходит обратного типа включение котла или инфракрасных обогревателей.

Модуль электронного управления дарит возможность выставлять сразу несколько показателей температуры для ночи и дня отдельно. Еще при наличии этого блока можно установить вспомогательный температурный датчик на улице и привязать работу термостата к данным с него.

Виды комнатных термостатов

Существует три вида терморегуляторов для жилых помещений:

• Электронное устройство состоит из датчика температур, передатчика сигнала и термореле. Плюс этого прибора заключается в точном определении и последующем изменении температуры в комнате. При этом удаленное управление довольно легкое и термостат может быть использован в системе «Смарт Хаус».
• Электромеханический терморегулятор имеет более упрощенное внутреннее устройство, чем электронный. Реле – основной элемент в конструкции, имеющий форму трубочки, полость которой наполнена реагирующим на изменения температурного режима веществом. Во время нагревания котельного оборудования это вещество расширяется, во время остывания, наоборот, сужается. Все скачки испытывает на себе привод, регулирующий температуру посредством электрической цепочки.
• Механический агрегат не содержит в себе электронику. Основа работы этого термостата – изменение свойств материала под воздействием температурного режима. Изменения в температуре заполняющего газовую мембрану вещества провоцируют замыкание или размыкание электрической цепочки, тем самым запуская механизмы терморегулятора.

Основные характеристики комнатных термостатов

Еще комнатный термостат для газового котла отличаются тех. свойствами:

• Диапазон измерений температуры. Разные модели терморегуляторов в зависимости от вида поддерживают температурный режим от -60 до 1200 °С.
• Число каналов:— одноканальные. Используются для авторегулировки и сохранения температуры объекта на определенном уровне. Выделяются миниатюрностью и весом от многоканальных агрегатов;— многоканальные. Создаются для фиксирования температуры серии типовых термодатчиков. Их эксплуатируют на производствах, в лабораториях, а еще в народном хозяйстве.
• Габариты:— маленькие;— большие;— крупные.

Критерии выбора термостата для котла отопления

Существуют специальные критерии, благодаря которым проще выбрать терморегулятор для дома.
Ниже будет разобран каждый из них.

С проводами или без. Проводные модификации не ограничены в плане набора функций, могут быть установлены в любой комнате (до 20 м от котельного оборудования), стоят недорого, но требуют проводного соединения с котлом. Сам проводок чаще всего идет в комплекте.
Беспроводные терморегуляторы состоят из пульта управления с датчиком температурного режима воздуха и приемника, который принимает сигнал с пульта и передает его к котельному оборудованию уже проводным способом. Естественно, приемник ставится в котельной, а термостатов может быть более одного, к примеру, в нескольких помещениях.

Плюсы беспроводной системы: нет нужды прокладывать кабель через весь коттедж.
От термостата к приемнику сигнал переходит по типовому каналу бытовой техники частотой 433 или 868 МГц и не оказывает воздействия ни на другое бытовое оборудование, ни на иные электронные девайсы. Большинство модификаций передают сигнал на расстояния до 20 или 30 м, если учесть стенки, перекрытия или перегородки.

Важно! Не забывайте, что для питания беспроводного терморегулятора нужны батарейки АА.

Точность настройки температурного режима. Механические и электромеханические агрегаты стоят копейки, но имеют высокую в плане отопления здания погрешность – от 2 до 4°C. При этом шаг настройки температуры 1°C. Лучше купить более точную электронную модификацию с погрешностью 0,5-0,7°C и шагом регулировки 0,5°C. Конечно придется вложить больше средств, но это того стоит. Помимо этого, главная опция, за которую так любят термостат – программатор, доступна только в электронных агрегатах.

Возможность выставления значения гистерезиса. Гистерезис – это разница между температурой включения и деактивации котельного оборудования при равномерном потоке теплового носителя.

То есть, если на термостате установлена температура 22°C, а гистерезис – 1°C, то при достижении температурного режима воздуха 22°C котел отключиться, и заработает при снижении температуры на 1°C.
В механических модификациях гистерезис в основном 1 или 2°C, изменить его невозможно.

В электронных агрегатах с возможностью его регулирования, можно поставить значение 0,5°C или даже 0,1°C. Получается, чем меньше гистерезис, тем стабильнее температурный режим в квартире.

Функция программатора. Пример программируемого терморегулятора с выведением графика температурного режима на дисплее. Программатор – это возможность установить шаблон функционирования котла на определенное время. Естественно, вручную понижать температуру перед уходом по делам или перед сном хлопотно.

Посредством программатора можно за один раз сформировать несколько шаблонов работы и в зависимости от настроек температурного режима и гистерезиса, экономить каждый месяц до 30% топлива.

Это значит, что даже при отоплении среднего дома площадью 80-100 м2 технологичный дорогой терморегулятор за шесть тысяч рублей окупится за три месяца отопительного сезона.

Наличие Вай-Фай или ГСМ модуля. Девайсы с Wi-Fi модулем могут быть подключены к интернету и управляться посредством приложения на телефоне. Довольно важным плюсом является GSM-модуль, с помощью которого можно включить отопительную систему и нагреть коттедж еще до возвращения домой, но и контролировать деятельность системы во время длительного путешествия: при любых неисправностях на смартфон приходит соответствующее сообщение.

Системы безопасности. Защита от перегревания или замерзания отопительной системы, защита
от остановки циркуляционного насоса, защита насосной установки от закисания летом, все эти возможности действительно повышают безопасность системы отопления и часто имеются в недорогих котлах. Если же такие системы не предусмотрены котельным оборудованием, решить вопрос можно выбором терморегулятора с их наличием.

Инструкции по подключению термостата к газовому котлу

Способ и схему подключения термостата к газовому котлу можно узнать из тех. паспорта . Однако не у всех, получается, разобраться с инструкциями. В качества примера рассмотрим, как подключить термостат механический Cewal RQ-10:

Описание процесса

Сначала нужно снять вращатель регулировки температурного режима.

Затем убрать лицевую панель, откручивая соответствующие винты.

После этого нужно выполнить установку конструкции на стенку через отверстия.

По схеме из инструкции, произвести подключение контактов.

Дополнительно. Между контактами «TA» платы некоторых котельных агрегатов может быть перемычка, ее надо заменить на 2-ильный изолированный провод сечением проводника 0,5-0,75 мм2.

Не факт, что эта инструкция подойдет для термостата ГАЗ, но можно попробовать.
Современная техника, вне зависимости от изготовителя, предполагает наличие точек подсоединения для терморегулятора. Подключение производится с помощью клеммников на котле или проводе терморегулятора.

При эксплуатации беспроводного агрегата, размещать измерительный блок надо именно в жилом помещении. Подсоединение разных типов и модификаций терморегуляторов может иметь свои особенности, но со всем можно справиться с помощью инструкции.

Электронный термостат имеет электронную плату, которая помогает управлять прибором.
Управляющим сигналом является потенциал – на вход котельного агрегата передается напряжение, которое приводит к замыканию или размыканию контакта. К регулятору надо подводить напряжение 220 или 24 В.

Настройка термостата

Выполнить настройку установленного терморегулятора поможет инструкция, которая идет в комплекте с ним. Настройка режимов осуществляется с помощью клавиш, которые находятся на панели прибора. С их помощью можно отрегулировать следующие показатели:

• Температурный режим нагрева и кондиционирование.
• Время задержки включения датчиков. Его ставят, чтобы избежать ложной активности или отключения газового котельного оборудования. Это может случиться при появлении сквозняка.
• Скачки температуры. К примеру, минимальный показатель составляет 0,5°C – это значит, что котел начнет работать при снижении параметра на 0,25°C, и перестанет при превышении температурного режима на аналогичное значение.
• Оптимальная и экономичная температура. Первая поддерживается днем, а вторая ночью, обеспечивая экономию.

Важно! Количество программ может отличаться в зависимости от модификации терморегулятора.

Какой термостат нужен для электрического котла

Многие котлы изначально рассчитаны на подключение к ним терморегуляторов. При этом создатели котельного оборудования сразу в тех. документах указывают все важные моменты.

Если покупается электронная модификация термостата, то лучше всего отдать предпочтение той, что рекомендована изготовителем котельных агрегатов.
В идеале терморегулятор должен осуществлять контроль за деятельностью нагревательного устройства, а точнее подачу в него топлива. Это самая лучшая схема подключения термостата. С помощью нее можно сэкономить много горючего.

Источник: https://onlineelektrik.ru/eprovodka/zashhita/komnatnyj-termostat-dlya-gazovogo-kotla-otopleniya.html

Что такое гистерезис, какие польза и вред от данного явления

Явление гистерезиса активно используется в электронике, но при этом оказывает пагубное влияние в электротехнике. Так что же такое гистерезис? Об этом рассказывается в статье.

В электротехнике есть разные приборы, принцип работы которых основан на электромагнитных явлениях. Где есть сердечник, на котором намотана катушка из проводящего материала, например, меди, наблюдаются взаимодействия за счёт магнитных полей. Это реле, пускатели, контакторы, электродвигатели и магниты. Среди характеристик сердечников есть такая характеристика как гистерезис. В этой статье мы рассмотрим, что это такое, а также какаие польза и вред от данного явления.

• Определение понятия
• Гистерезис в электротехнике
• Гистерезис в электронике

Определение понятия

У слова «Гистерезис» греческие корни, оно переводится как запаздывающий или отстающий. Этот термин используется в разных сферах науки и техники. В общем смысле понятие гистерезис отличает различное поведение системы при противоположных воздействиях.

Это можно сказать и более простыми словами. Допустим есть какая-то система, на которую можно влиять в нескольких направлениях. Если при воздействии на неё в прямом направлении, после прекращения система не возвращается в исходное состояние, а устанавливается в промежуточном — тогда чтобы вернуть в исходное состояние нужно воздействовать уже в другом направлении с какой-то силой. В этом случае система обладает гистерезисом.

Иногда это явление используется в полезных целях, например, для создания элементов, которые срабатывают при определённых пороговых значениях воздействующих сил и для регуляторов. В других случаях гистерезис несёт пагубное влияние, рассмотрим это на практике.

Гистерезис в электротехнике

В электротехнике гистерезис — это важная характеристика для материалов, из которых изготавливаются сердечники электрических машин и аппаратов. Прежде чем приступать к объяснениям, давайте рассмотрим кривую намагничивания сердечника.

Изображение на графике подобного вида называют также петлей гистерезиса.

Важно! В данном случае речь идет о гистерезисе феромагнетиков, здесь это нелинейная зависимость внутренней магнитной индукции материала от величины внешней магнитной индукции, которая зависит от предыдущего состояния элемента.

При протекании тока через проводник вокруг последнего возникает магнитное и электрическое поле. Если смотать провод в катушку и пропустить через него ток, то получится электромагнит. Если поместить внутрь катушки сердечник, то её индуктивность увеличится, как и силы, возникающие вокруг неё.

Отчего зависит гистерезис? Соответственно сердечник изготавливается из металла, от его типа зависят его характеристики и кривая намагничивания.

Если использовать, например, каленную сталь, то гистерезис будет шире. При выборе так называемых магнитомягких материалов — график сузится. Что это значит и для чего это нужно?

После этого, если вы начнете изменять направление тока и магнитного поля, сердечник должен будет перемагнитится. Но если просто отключить ток и тем самым убрать источник магнитного поля, сердечник все равно останется намагниченным, хоть и не так сильно. На следующем графике это точка «А». Чтобы его размагнитить до исходного состояния нужно создать уже отрицательную напряженность магнитного поля. Это точка «Б». Соответственно ток в катушке должен протекать в обратном направлении.

Значение напряженности магнитного поля для полного размагничивания сердечника называется коэрцитивной силой и чем она меньше, тем лучше в данном случае.

Перемагничивание в обратном направлении будет проходить аналогично, но уже по нижней ветви петли. То есть при работе в цепи переменного тока часть энергии будет затрачиваться на перемагничивание сердечника. Это ведёт к тому что КПД электродвигателя и трансформатора снижается. Соответственно это приводит к его нагреву.

Важно! Чем меньше гистерезис и коэрцитивная сила, тем меньше потери на перемагничивание сердечника.

Кроме выше описанного гистерезис характерен и для работы реле и других электромагнитных коммутационных приборов. Например, ток отключения и включения. Когда реле выключено, чтобы оно сработало нужно приложить определённый ток. При этом ток его удержания во включенном состоянии может быть намного ниже тока включения. Оно отключится только тогда, когда ток опустится ниже тока удержания.

Гистерезис в электронике

В электронных устройствах гистерезис несёт в основном полезные функции. Допустим это используется в пороговых элементах, например, компараторах и триггерах Шмидта. Ниже вы видите график его состояний:

Это нужно в тех случаях, чтобы устройство сработало при достижении сигнала X, после чего сигнал может начать уменьшаться и устройство не отключилось до тех пор, пока сигнал не упадет до уровня Y. Такое решение используется для подавления дребезга контакта, помех и случайных всплесков, а также в различных регуляторах.

Например, термостат или регулятор температуры. Обычно его принцип действия заключается в том, чтобы отключить нагревательный (или охладительный) прибор в тот момент, когда температура в помещении или другом месте достигла заданного уровня.

Рассмотрим два варианта работы кратко и просто:

1. Без гистерезиса. Включение и отключение при заданной температуре. При этом здесь есть нюансы. Если вы установили регулятор температуры на 22 градуса и обогреваете комнату до этого уровня, то как только в комнате будет 22 он выключится, а когда вновь опустится до 21 – включится. Это не всегда правильное решение, потому что ваш управляемый прибор будет слишком часто включаться и отключаться. К тому же в большинстве бытовых и многих производственных задачах нет нужды настолько четкой поддержки температуры.
2. С гистерезисом. Чтобы сделать некий зазор в допустимом диапазоне регулируемых параметров применяют гистерезис. То есть, если вы установили температуру в 22 градуса, то, как только она будет достигнута, обогреватель отключится. Допустим, что гистерезис в регуляторе установлен на зазор в 3 градуса, то обогреватель вновь заработает только тогда, когда температура воздуха опустится до 19 градусов.

Иногда этот зазор регулируется на ваше усмотрение. В простых исполнениях используются биметаллические пластины.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео, в котором рассказывается, что такое гистерезис и как его можно использовать:

Мы рассмотрели явление и применение гистерезиса в электрике. Итог следующий: в электроприводе и трансформаторах он несет пагубный эффект, а в электронике и разнообразных регуляторах находит и полезное применение. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

• Как работает магнитный пускатель
• Что такое гармоники в электросети
• Как зависит сопротивление проводника от температуры

Нравится0)Не нравится0)

Источник: https://elektrik-sam.ru/baza-znanij/3600-chto-takoe-gisterezis-kakie-polza-i-vred-ot-dannogo-javlenija.html

Гистерезис в электротехнике и электронике: что это такое, кратко и понятно

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 ирадиоэлектронике;
• 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.

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.

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.

Комнатный термостат для газового котла с Алиэкспресс из Китая

Установка в доме и подключение к газовому котлу комнатного термостата решает две задачи:

1. Обеспечивает комфортную для человека температуру воздуха в доме. Исключает ситуации, когда хочется «прикрутить отопление», потому что в комнатах жарко, или наоборот, «прибавить» — так как холодно.
2. Заметно сокращает расход газа на отопление, так как позволяет избегать в доме «перетопа» — держать во многих помещениях более низкую температуру. Изменение температуры в помещении всего на 1 оС приводит к увеличению или экономии количества газа на отопление примерно на 4-5%.

В редко посещаемых помещениях дома выгодно держать более низкую температуру. Строительные правила рекомендуют температуру воздуха в отопительный период в разных помещениях дома поддерживать в диапазоне от +12 до +26 оС. 

Нормы температуры воздуха в жилых помещениях дома

В частном доме или квартире, при настройке системы отопления рекомендуется ориентироваться на нормы температуры воздуха в помещениях, установленные «ГОСТ 30494—2011. Межгосударственный стандарт. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» :

Наименование помещения	Температура (оС),оптимальная / допустимая
Жилая комната	20-22 / 18-24
То же, но в районах с температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки -31 оС и ниже	21-23 / 20-24
Кухня, туалет	19-21 / 18-26
Ванная, совмещенный санузел	24-26 / 18-26
Лестничная клетка, вестибюль	16-18 / 14-22
Кладовка	16-18 / 12-22

Комнатный регулятор позволяет поддерживать постоянную температуру в отапливаемом помещении с высокой точностью. При ручном управлении диапазон колебаний температуры получается больше и отклонения чаще бывают в сторону более высокой температуры. Каждый лишний градус в помещении приводит к увеличению расхода газа на отопление. Кроме того, с помощью терморегулятора можно запрограммировать автоматическое уменьшение температуры в доме в отдельные периоды (ночью …). 

В богатых странах Евросоюза установленная на ночь температура в помещениях обычно не превышает 16-17 градусов. Об этом свидетельствует представленный немецким производителем термостатов Tado отчет за 2014 год.

Комнатный термостат экономит электроэнергию

При работе котла без комнатного термостата циркуляционный насос работает постоянно, расходуя электроэнергию. Циркуляционный насос под управлением двухпозиционного комнатного термостата работает с перерывами, что экономит электроэнергию и ресурс работы насоса.

Какой комнатный термостат выбрать?

Выбор комнатного термостата производим, ориентируясь на следующие основные и обязательные требования к термостату:

• Принцип управления — двухпозиционный с контактами Вкл/Выкл. Такой термостат дешевле и подходит к любому газовому котлу.
• Алгоритм управления — программируемый, автоматически изменяющий настройки температуры в помещении в течение суток, хотя бы на ночь.
• Подключение к котлу — проводами. Так дешевле и проще. Газовый котел установлен в доме на кухне. Подключение комнатного термостата к котлу проводами не вызывает проблем, особенно, если производится на стадии отделки или ремонта помещений.
• С регулированием температуры по гистерезису. Величина гистерезиса не более +/- 0,5 оС. Гистерезис — это величина отклонения температуры срабатывания термостата на включение и отключение котла от заданной температуры. Температура в помещении  будет меняться на величину большую, чем гистерезис, примерно +/- 1 оС. 
• С функцией контроля разряда батареи питания прибора.

Двухпозиционные термостаты имеют на выходе реле с контактами. Контакты могут находиться в одном из двух положений: замкнутом или разомкнутом. Соединенные с котлом, замкнутые контакты термостата включают режим отопления котла. При размыкании контактов — режим отопления выключается. Котел работает циклами — включен/выключен. Каких либо изменений в настройках режима отопления на самом котле не происходит.

Еще одним важным параметром для выбора является алгоритм регулирования по температуре. Имеются термостаты:

1. С регулированием температуры по гистерезису (пропорциональный алгоритм регулирования);
2. С ПИ — регулированием (пропорционально — интегральный алгоритм).
3. С переключением алгоритмов регулирования. Можно вручную выбрать первый или второй.

Термостаты с ПИ регулированием имеют преимущества. Они обеспечивают более точное поддержание температуры воздуха в помещении.  Температура отопительной воды, а следовательно и радиаторов, в процессе регулирования меняется в меньшей степени.

Недостатки термостатов с ПИ регулированием. Более частое включение и отключение котлов. Котел под управлением термостата с ПИ регулированием работает циклами по 10 — 20 минут. В начале цикла котел включается, через несколько минут работы отключается и ждет начала следующего цикла. Регулирование температуры происходит за счет изменения продолжительности работы котла в цикле.

Выбор в пользу комнатного термостата с регулированием по гистерезису сделан из-за их меньшей стоимости и доступности на торговой площадке AliExpress.

Выбор комнатного термостата на Алиэкспресс из Китая

На торговой площадке AliExpress,  на первый взгляд, предлагается много моделей комнатных термостатов для газового котла. Но, после внимательного изучения, понимаешь, что большинство моделей являются аналогами под разными торговыми марками.

Рассматривал два варианта: модель с кнопками управления на корпусе и с сенсорными кнопками на экране. Выбор сделал в пользу кнопок на корпусе. Кнопками придется пользоваться не часто. Так удобнее и дешевле. 

Комнатный термостат с Алиэкспресс из Китая, модель BGL02-5BB — электронный двухпозиционный программируемый регулятор, позволяет выполнить настройку температуры по одной недельной программе с возможностью комбинаций из шести разных временных интервалов.

Величина гистерезиса может задаваться в настройках. Минимальная величина гистерезиса +/- 0,5 оС.

Корпус прибора сделан из качественного пластика с глянцевой поверхностью. Печатная плата выглядит аккуратно, сверху закрыта защитным прозрачным пластиком. 

Посылка доставлена Китайской и Российской почтой через 18 дней с момента оплаты заказа. 

Минусы, недостатки термостата с Алиэкспресс

Отсутствует функция контроля разряда батареи питания 1,5 В., АА 2 шт. Не обратил на это внимания при выборе прибора. Сам виноват.

При манипуляции с кнопками включается подсветка экрана. Если экран расположен выше уровня глаз, то изображение на экране становится плохо видимым. Размещайте прибор на стене как положено, на высоте 1,5 м. Если смотреть на подсвеченный экран сверху вниз, то все отлично видно.

В коробке с термостатом имеется один лист с инструкцией на английском языке. В инструкции нет каких-либо указаний на модель, марку термостата.  инструкции в некоторых пунктах не соответствует модели термостата.

Жалобы на не соответствие инструкции модели прибора часто встречаются в отзывах покупателей на AliExpress.

Подключение комнатного термостата к газовому котлу Protherm

Провода от комнатного терморегулятора — термостата присоединяют к колодке клеммника обозначенного, как Х17 (на рис. черного цвета слева ) в отсеке 24 V панели управления газового котла Protherm Gepard (Panther).

Провода от контаков реле двухпозиционного термостата подключают на колодке к клеммам RT. Клеммы будут замкнуты проволочной перемычкой, которую необходимо убрать.

Подключение комнатного термостата к другим моделям газовых котлов производится аналогично. Необходимо только найти расположение соответствующего клеммника на котле.

Как работает комнатный термостат газового котла

На дисплее термостата видна защитная пленка. Отображается текущая температура в помещении и температура, заданная настройкой. Солнце — работа в программируемом режиме в интервале «воскресный день». Снежинка — включена функция защиты от замерзания. Внизу экрана — текущее время и день недели — воскресенье.

Установленный в помещении комнатный термостат, с регулированием температуры по гистерезису, измеряет текущую температуру воздуха и, в случае понижения температуры от установленного в настройках значения, включает котел в работу. Например, если в настройке котла задана температура 22 оС, то включение котла произойдет, с учетом гистерезиса +/- 0,5 оС, при снижении температуры воздуха до 21,5 оС. Нагреваемая котлом отопительная вода начнет поступать в радиаторы и нагревать их. От радиаторов, в свою очередь, будет нагреваться воздух в помещении.

Проблема в том, что процесс передачи тепла от радиаторов в воздух помещения очень медленный. После включения котла, температура воздуха в месте установки термостата продолжит еще снижаться, до 21 оС , и только после этого начнет увеличиваться. Когда температура воздуха увеличится до 22,5 оС, термостат отключит котел. Но от разогретых радиаторов температура воздуха будет продолжать увеличиваться, до 23 оС.

Из-за наличия большой задержки по времени в петле обратной связи, колебания температуры воздуха в помещении будут заметно больше, чем величина гистерезиса термостата. Колебания температуры воздуха в помещении будут +/- 1 оС от заданных 22 оС.

Более того, часто температура отопительной воды успевает возрасти до максимальной, при которой котел отключится от датчика температуры котла. Хотя термостат будет все еще подавать на котел команду на включение. 

Настройка термостата котла

Поскольку инструкция к приобретенному на Алиэкспресс термостату на английском языке и не соответствует прибору, то пришлось найти видео по настройке комнатного термостата. Прибор на видео и его функции в точности такие же, хотя модель  называется по другому.

Рекомендую в настройках обязательно установить величину гистерезиса, функция dIF =0,5.

Вход в меню сервисных настроек: при выключенном приборе удерживаем кнопку «вниз» и нажимаем кнопку «вкл». На экране появляется обозначение первого пункта меню — функция dIF, и мигают цифры, показывающие её величину. Кнопкой «вниз» задаем новую величину =0,5 .

Для экономии газа очень рекомендую настроить на термостате недельное программирование температуры. 

Учитывая наличие в доме пенсионеров, установил в настройках программы температуру 24 оС в дневные периоды, и 20 оС — в ночной период, во все дни недели. По контрольному термометру температура воздуха в помещении, где стоит термостат, поддерживается с точностью +/- 1 оС. В пределах 23-25 оС днем, и 19-21 оС ночью.

Ранее, газовый котел работал под управлением комнатного термостата с ПИ-регулированием. Колебания температуры воздуха были в два раза меньше.

Вход в меню настроек программирования: удерживать кнопку «М» до появления на экране «LooP».

Затем, кнопкой «М» выбираем период суток.  В выбранном периоде мигают цифры, показывающие температуру. Кнопками «вверх», «вниз» задаем температуру. Кнопками «часы», «вверх», «вниз»устанавливаем время начала периода. Кнопкой «М» переходим к следующему периоду.

Настройка работы системы отопления под управлением комнатного термостата 

На газовом котле под управлением двухпозиционного термостата настройку температуры отопительной воды обязательно устанавливают на максимум. Такой, какой её устанавливали зимой в самые морозы (65 оС).

Комнатный термостат, который управляет работой котла, выгодно устанавливать в самом большом помещении дома. Радиаторы в помещении, в котором установлен термостат, не должны иметь автоматических вентилей, регулирующих расход теплоносителя.

В других комнатах на каждом радиаторе рекомендую установить термостатический вентиль, который регулирует расход теплоносителя через радиатор в зависимости от температуры в помещении. Это позволит избежать «перетопа», держать в доме более низкую, но комфортную температуру воздуха.

Источник: https://stroylegko.com/prochee/komnatnyy-termostat-dlya-gazovogo-kotla-s-aliekspress-iz-kitaya

Автоматизация и безопасность котла

Что означает понятие автоматизация твердотопливного котла? В основном это поддержание постоянной температуры теплоносителя в котле. Температура 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 разгорании топлива, котел может наращивать температуру близко к критической. Как результат – быстрое перегорание одной закладки топлива, высокая температура в доме и также есть опасность закипания системы.

Автоматизация на естественной тяге

Практически все современные котлы можно оснастить механическим  регулятором тяги, который работает по принципу термостата и будет изменять положение воздушной заслонки, поддерживая заданную температуру теплоносителя. Для этого на котле должен быть специальный разъем с внутренней резьбой. Для регулятора Regulus RT-3 размер составляет ¾.

Принцип работы механического регулятора тяги

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 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 вентилятором

Практически все модели дорогих и экономичных котлов укомплектованные вентилятором и 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.

Для полного сжигания топлива необходимо определенное количество кислорода. Если кислорода недостаточно, топливо не перегорает полностью, соответственно получаем загрязнение теплообменника. Если топлива загрузили больше, влажность дров высокая, то воздуха для сгорания необходимо больше. Также чем больше воздуха, тем меньше конденсата в котле и дымоходе. Использование вентилятора, как источника принудительной тяги позволяет значительно улучшить горение топлива.

Оснащая котел вентилятором, получаем следующие преимущества:

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

Выгода в том, что используя вентилятор, мы увеличиваем КПД котла. Но поставить вентилятор не означает, что котел автоматизирован. Ток на вентилятор пропускает через регулятор температуры (блок управления).Управление работой вентилятора осуществляется через него.

Рассмотрим основные функции, которые выполняет регулятор температуры:

• регулировка количества оборотов 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

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.

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.

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.

Источник: https://prokotly.com.ua/avtomatizatsiya-i-bezopasnost-kotla/

Гистерезис котла что это такое?

В статье речь пойдет о том, как правильно настроить эквитермический режим после подключения датчика наружной температуры к котлам Protherm разных моделей.

К котлам иных производителей  данную методику тоже можно применить. 

Описание будет производиться на примере KLOM 17.  Все остальные модели настраиваются по аналогичной процедуре.

Итак, Вы установили датчик наружной температуры, и на котле пропала прямая регулировка температуры котла и появились три пункта в сервисном меню: D.43 , D.45 и D.47.

1.  D.43 — Установка наклона эквитермической кривой.
2. D.45 — Установка начального значения эквитермической кривой.
3. D.47 — Температура на улице.

В комплекте с датчиком идёт инструкция с графиками эквитермического режима. Что с ними делать — понятно далеко не всем. Попробую «разжевать», насколько это возможно.

Смотрите графики и описания… не зря же я их рисовал!))

Кривая эквитермического режима Protherm

На графике ниже показана эквитермическая кривая (заводская установка).  Значение D.43 = 1.2 D.45 = 20.

Кривая эквитермического режима Protherm

Для наглядности, я обозначил две температурные точки «1» и «2». Первая соответствует температуре на улице около «0» , вторая  — «-10» градусов.

Из графика видно, что при таких установках котел будет держать температуру:

1. «0» — примерно 52-55 градусов
2. «-10» — 62-65 градусов.

Кривая эквитермического режима Protherm: изменяем D.43 значение 2.0

Если поднять значение в пункте D.43 до «2.0», то кривая изменит наклон, и :

1. при «0» будет примерно 65 градусов 
2. при «-10» котел поднимет температуру аж до 82 градусов.

Ниже приведённый вариант показывает, что будет, если установить в пункте D.43 значение «0.6»

Кривая эквитермического режима Protherm: изменяем D.43 значение 0.6

Температура при

1. «0» будет 35-40 градусов 
2. «-10» примерно 42-47.

Думаю, что это тоже не всех устроит!) В доме будет довольно прохладно.

В сервисном меню есть ещё интересный пункт D.45. Мало кто знает , зачем он нужен, но с его помощью можно настроить котел довольно точно под конкретную систему.

Остановимся на нем более подробно. С помощью этого пункта мы просто поднимаем или опускаем кривую эквитермического режима.

Например, оставляем заводскую установку пункта D.43 на значении «1.2» а в D.45 ставим «15», получается следующая картина: см. график ниже..

Кривая эквитермического режима Protherm: изменяем D.45 — значение 15

Кривая опускается , и при «заводском» значении в D.43 = 1.2 , мы получаем совсем другие параметры:

1. При «0» соответствует примерно 45 градусам
2. при «-10» примерно 55 градусам.

для наглядности не стал ставить кружочки с циферками))

На следующем графике показано, что будет, если установить в пункте D.45 значение 25

Кривая эквитермического режима Protherm: изменяем D.45 — значение 25

Та же кривая поднимется вверх, и мы получаем следующие значения двух точек: 

при «0» около 60 градусов

при «-10» около 70 градусов.

На графике, представленном ниже, я установил значение пункта D.45 = 15 и показал,как будут меняться параметры подающей линии в зависимости от установок пункта D.43

Кривая эквитермического режима Protherm: изменяем D.45 —  значение 15. Значение D.43 1.2 и 2,3

Наверное, в вашей голове образовалась каша, и добрая половина сказала что-то типа «- ничего себе разжевал!!!»

Теперь к сути.., надеюсь, после следующего абзаца вам станет все понятно.

Как настроить котел под систему отопления конкретного дома

К большому сожалению, нужно будет немного поработать над собой и настройками котла. На графике ниже (как и на предыдущих) есть две точки, только теперь это точки, при которых вам комфортно в вашем доме. Их вам нужно будет определить экспериментальным путем. Как это сделать? 

Кривая эквитермического режима Protherm: настраиваем под себя

Рассказываю на примере: допустим, при «0» градусов вам комфортно, когда температура котла около 40 градусов и при «-10»  — когда температура котла 53 градуса.

Визуально (можем и реально) рисуем на графике прямую между этими точками и смотрим, какая из кривых паралельна вашему графику.

После этих манипуляций получаем идеальный эквитермический режим для Вашего дома.

Внимание!

Стоит отметить, что котел не опустит значение котловой воды ниже 40 градусов. 

В графиках не учитывался гистерезис котла, но он не сильно влияет на параметры настройки.

Надеюсь, что данная статья была для вас полезна и я не зря потратил время!))

Ещё статьи по теме:

Источник: https://stroi-art.ru/nastroika_ekviterm_rejima/

Комнатный термостат для газового котла с Алиэкспресс из Китая

Установка в доме и подключение к газовому котлу комнатного термостата решает две задачи:

1. Обеспечивает комфортную для человека температуру воздуха в доме. Исключает ситуации, когда хочется «прикрутить отопление», потому что в комнатах жарко, или наоборот, «прибавить» — так как холодно.
2. Заметно сокращает расход газа на отопление, так как позволяет избегать в доме «перетопа» — держать во многих помещениях более низкую температуру. Изменение температуры в помещении всего на 1 оС приводит к увеличению или экономии количества газа на отопление примерно на 4-5%.

В редко посещаемых помещениях дома выгодно держать более низкую температуру. Строительные правила рекомендуют температуру воздуха в отопительный период в разных помещениях дома поддерживать в диапазоне от +12 до +26 оС.