Jak zrobić dodatkowe zabezpieczenie przed przegrzaniem?

Dodatkowe zabezpieczenie przed przegrzaniem jest często wymagane przy montażu elektrycznych źródeł ciepła. Niby proste, ale jak to zrobić?

Większość producentów źródeł ciepła (nie tylko elektrycznych) wymaga od użytkownika zastosowania dodatkowej automatyki, która na wypadek awarii podstawowego sterownika zabezpieczy instalację przed przegrzaniem. Po co to robią? Możemy się jedynie domyślać, że prawdopodobnie chcą się zabezpieczyć przed ewentualnymi roszczeniami na wypadek awarii ich urządzenia. Dlaczego dodatkowej automatyki nie sprzedają w komplecie wraz z źródłem ciepła? Z jednej strony, aby obniżyć koszty przez co ich produkt jest „bardziej atrakcyjny” na tle konkurencji a z drugiej strony, aby zdjąć z siebie odpowiedzialność na wypadek awarii bo to przecież użytkownik sam wybrał dodatkowe zabezpieczenie przed przegrzaniem. Czy Ciebie również dotyczy konieczność montażu dodatkowego zabezpieczenia przed przegrzaniem? Sprawdź. W obszernych instrukcjach obsługi kotłów CO i/lub sterowników najczęściej jest zamieszczonych kilka zdań, których czytający może nawet „nie zauważyć”. Poniżej przykład z instrukcji sterownika PX100 produkcji Plum, gdzie w trzech miejscach znajdują się takie zapisy:

Należy stosować dodatkową automatykę zabezpieczającą chroniącą przed skutkami awarii lub usterkami regulatora. Przykładem jest zawór termostatyczny chroniący przed zbyt wysoką temperaturą zasobnika ciepłej wody użytkowej lub termostat wyłączający zasilanie elektryczne pompy obiegu podłogowego chroniący przed zbyt wysoką temperaturą zasilania.

…

Regulator nie może być stosowany jako jedyne zabezpieczenie przed zamarznięciem instalacji centralnego ogrzewania.

…

Podłączenie ogranicznika temperatury STB
Zabezpieczenie termiczne STB służy do zabezpieczenia przed przegrzaniem w przypadku osiągnięcia zbyt wysokiej temperatury kotła, powyżej 95 ^oC i po zadziałaniu powoduje wyłączenie pracy kotła. Należy zastosować zabezpieczenie, które po zadziałaniu należy ponownie włączyć. Ponowne włączenie jest możliwe tylko po spadku temperatury kotła.

Przed ponownym włączeniem zabezpieczenia STB należy bezwzględnie odłączyć zasilanie od źródła ciepła.

Dlaczego zainteresowałem się tematem? W tym roku u siebie wymieniałem źródło ciepła CO i CWU z ekogroszku, oraz gazu na elektryczny kocioł indukcyjny i byłem zaskoczony przytoczonymi powyżej zapisami. Jak większości użytkowników temat zabezpieczeń przed przegrzaniem był mi obcy, ale skoro wydałem sporo pieniędzy na wymianę systemu ogrzewania chciałem porządnie wykonać zabezpieczenie przed przegrzaniem tak, aby przez lata działało niezawodnie. Możliwości wykonania dodatkowego zabezpieczenia przed przegrzaniem jest wiele i każdy musi wybrać to, które najlepiej spełni jego oczekiwania. W tym artykule opisuję w jaki sposób zrealizowałem to zabezpieczenie u siebie. W pierwszej kolejności sprawdziłem sugestie producenta:

STB jako zabezpieczenie przed przegrzaniem

Gdy zainteresowałem się wskazówką z instrukcji obsługi i sprawdziłem zabezpieczenie przed przegrzaniem typu STB okazało się, że to stosunkowo proste i niedrogie zabezpieczenie, ale w nowoczesnym zautomatyzowanym świecie nie daje ono zbyt wielu możliwości. Poza tym na zabezpieczeniu STB w prosty sposób nie mogę zrealizować funkcji powiadomienia w przypadku uszkodzenia czujnika temperatury i wyłączenia dwóch obwodów grzejnych (szczegóły w dalszej części artykułu).

Jak nie STB, to może termostat bimetaliczny?

Termostat bimetaliczny jako zabezpieczenie przed przegrzaniem

Przez krótki czas analizowałem użycie termostatów bimetalicznych typu NC (normalnie zamknięty) np. AB03-90; AM03-90; AM04-90; AR33W1S3-90. Zaletą jest niska cena, niewielkie wymiary dokładność najczęściej 3; 5 lub 15 %. Wybrane przeze mnie termostaty bimetaliczne mają maksymalne napięcie pracy 250 V AC co ułatwia wykonanie automatyki a w celu zabezpieczenia się przed uszkodzeniem czujnika można szeregowo połączyć dwa, lub trzy termostaty i wówczas minimalizujemy możliwość sklejenia się styków, lub jakiekolwiek inne uszkodzenia. Decydując się na zakup można określić przy jakiej temperaturze ma zostać rozwarty styk (zakupić odpowiedni element) i teraz wystarczy zrobić układ wykonawczy. Niby proste i niezawodne, ale większość ludzi, którzy tak jak ja zautomatyzowali sterowanie ogrzewaniem i zainwestowali w system Inteligentnego Domu od dodatkowego zabezpieczenia przed przegrzaniem oczekują trochę więcej np. powiadomienia jeśli czujnik temperatury ulegnie uszkodzeniu, powiadomienia, gdy zadziała zabezpieczenie i temperatura wzrośnie powyżej nastawionej, powiadomienia jeśli temperatura obniży się poniżej ustawionej, możliwości ustawienia histerezy, dużej dokładności pomiarowej i powtarzalności działania. Wykonanie odpowiedniej automatyki nie stanowi dla mnie większego problemu, ale od czegoś trzeba zacząć. Zaczynam więc od najważniejszego moim zdaniem elementu:

Jaki czujnik temperatury wybrać?

Decyzja nie była prosta bo możliwości jest dużo, ale po wstępnych konsultacjach skupiłem się na czujnikach temperatury typu: PT100; PT1000; CT-10, i termoparach. Konsultowałem się z różnymi producentami i kilkukrotnie już prawie kupiłem jakiś komplet, czyli sterownik temperatury z czujnikiem, który na szybko wydawał się optymalny, ale po wnikliwej analizie dochodziłem do wniosku, że to nie to czego szukam 🙁 Błędne koło! Aby posunąć się do przodu musiałem określić rodzaj czujnika temperatury ponieważ ten wybór znacznie ograniczał ilość dostępnych rozwiązań.  Ostatecznie zdecydowałem się na zastosowanie czujnika typu „termopara” (fachowo termoelement typu J, lub termoelement typu K) co znacznie zawęziło mi wybór sterowników (termostatów) a przy okazji uświadomiłem sobie, że rozmawiając o profesjonalnych rozwiązaniach łatwiej jest kupić oddzielnie czujnik temperatury i termostat, niż szukać kompletu.

Dlaczego wybrałem termoelement J, lub K (czujnik typu termopara)? W moim przypadku pomiar temperatury jest robiony  na 1″ stalowej rurze co oznacza, że już na starcie mam pewne straty (temperatura dociera z pewnym kilkosekundowym opóźnieniem) a te starałem się zminimalizować (gdybym pomiaru dokonywał w mosiężnej kapilarze umieszczonej wewnątrz rury może wybrałbym inny czujnik ponieważ ważne byłyby dla mnie wymiary czujnika tak, aby jak najlepiej był dopasowany do kapilary). Zależy mi również na niezawodności (cena jest drugorzędna) więc mimo iż temat dotyczy ogrzewania w domku jednorodzinnym w swoich wyborach kierowałem się raczej rozwiązaniami znanymi z automatyki przemysłowej.

Ostatecznie wybór mój padł na sondę temperatury UT-T10K UNI-T, która ma czujnik wielkości „łebka od szpilki” o zakresie pomiarowym od -40 °C do około 260 °C i dokładności ±0,75 % (będę miał inne podłączenie więc wtyki obciąłem).

Czujnik przymocowałem do rury z wykorzystaniem pasty termoprzewodzącej używanej podczas mocowania np. chłodzenia (radiatora) do procesora komputera. Wybrałem pastę GC-Extreme ponieważ jak zapewnia producent: nie wypływa, nie wysycha, tworzy cieniutką warstwę między procesorem a radiatorem (u mnie pomiędzy rurą a czujnikiem), ma wysoką stabilność i trwałość nałożonej warstwy. Nie wymaga dużego docisku radiatora (to dla mnie bardzo ważne, aby nie trzeba było mocno dociskać czujnika do rury) i temperatura pracy: -45 do 240 ^oC.

Jaki termostat wybrać?

Czujnik typu termopara znacznie zawęził mi ilość dostępnych na rynku termostatów. To rozwiązanie stosowane najczęściej w przyrządach pomiarowych i przemyśle więc o jakość mogę być spokojny, ale teraz pozostaje wybór samego sterownika. Ponieważ zabezpieczenia kotła indukcyjnego mam zamontowane w rozdzielnicy modułowej wiec szukając termostatu głównie zwracałem uwagę na takie, które mają obudowę umożliwiającą montaż na szynie TH koło standardowej aparatury modułowej. Ostatecznie zdecydowałem się użyć jako termostatu produkowany w Polsce uniwersalny regulator RE62 Lumel. Sterownik ten występuje w kilku wariantach wykonania a ja zdecydowałem się na RE62-11100M0, który posiada trzy wyjścia przekaźnikowe.

Dlaczego wybrałem akurat to rozwiązanie? Z kilku powodów. Podstawowy to zaufanie do Polskich produktów Lumel (jak wspominałem zależało mi przede wszystkim na jakości a wiem, że jakość i niezawodność kosztuje). Kolejne parametry które były dla mnie ważne to:

• obudowa modułowa,
• uniwersalne napięcie zasilania: 22 do 60 V AC (zaciski 11-12), lub 20 do 60 V DC (zaciski 10-11), albo 60 do 253 V AC, lub 60 do 300 V DC (zaciski 10-11).
• Możliwość podłączenia różnych czujników temperatury (to na wypadek, gdyby w praktyce okazało się, że termopara jednak nie będzie najlepszym rozwiązaniem).
• Możliwość ustawienia własnych parametrów histerezy.
• Trzy wyjścia przekaźnikowe do których mogę programowo przypisać różne alarmy.
• Możliwość ustawienia alarmu w przypadku uszkodzenia czujnika temperatury.
• Dokładność (na życzenie kupującego, Lumel do sterownika RE62 może wystawić świadectwo wzorcowania co świadczy tylko o dużej dokładności urządzenia i pewności Lumel co do jakości urządzenia).
• menu w języku Polskim (wbrew pozorom, przy zaawansowanych sterownikach menu w Polskim języku znacznie ułatwia obsługę).

Przytoczone powyżej informacje tylko utwierdzały mnie w tym, że powinienem wybrać właśnie ten sterownik.

Regulator RE62 opisuję z mojego punktu widzenia, gdzie wykorzystuję go jako termostat i dodatkowe zabezpieczenie przed przegrzaniem, ale możliwości tego urządzenia są dużo większe. Jak pisze producent:

Regulator RE62 jest przeznaczony do regulacji temperatury oraz innych wielkości fizycznych (ciśnienia, wilgotności, poziomu, itp.) w przemyśle tworzyw sztucznych, przemyśle spożywczym, suszarnictwie i wszędzie tam, gdzie zachodzi konieczność stabilizacji zmian wielkości mierzonej.

Nie będę opisywał wszystkich możliwości więc jeśli chcesz w pełni poznać sterownik RE62 Lumel zachęcam do zapoznania sią z instrukcją obsługi:

Pobierz instrukcję obsługi termostatu RE62 Lumel >>

Ponieważ sterownik Lumel RE62 występuje w kilku wersjach należy wybrać tę, która najlepiej nadaje się do konkretnej aplikacji. Do wyboru są:

Kod zamówienia	Opis
RE62 11100M0*	3x wyj. przekaźnikowe, RS-485, zasilanie 22 V a.c./d.c. lub 230 V a.c./d.c., wersja pl/en, raport z kontroli
RE62 21100M0*	2x wyj. przekaźnikowe, 1x wyj. ciągłe 0/4..20mA, RS-485, zasilanie 22 V a.c./d.c. lub 230 V a.c./d.c., wersja pl/en, raport z kontroli
RE62 41100M0*	2x wyj. Przekaźnikowe, 1x wyj. napięciowe 0/5 V ( SSR), RS-485, zasilanie 22 V a.c./d.c. lub 230 V a.c./d.c., wersja pl/en, raport z kontroli
* Po uzgodnieniu dostępna jest odpłatnie opcja zamówienia świadectwa wzorcowania dla produktu. Wówczas w kodzie wykonania w miejscu ostatniego znaku należy wpisać cyfrę 2, np. RE62 41100M0. Klient otrzyma wtedy standardowo raport z kontroli oraz (odpłatnie) świadectwo wzorcowania.

Jak wspomniałem, do awaryjnego zabezpieczenia przed przegrzaniem wybrałem sterownik z trzema wyjściami przekaźnikowymi nr. RE62 11100M0. W dalszej części artykułu wrócę do ustawień termostatu RE62 Lumel a teraz kontynuuję dobór sprzętu (mam dopiero termostat wraz z czujnikiem a to zdecydowanie za mało). Moje źródło ciepła ma zasilanie trójfazowe w związku z tym muszę zabezpieczyć je również przed zanikiem jednej, lub dwóch faz.

Przekaźnik kontrolujący kolejność i zanik faz

Zależy mi, aby przekaźnik kontrolował napięcie fazowe (pomiędzy L i N) a ponieważ lubię dokonywać różnych zmian szukałem rozwiązania z stykiem przełącznym, który daje mi większe możliwości. Po przeglądzie dostępnych na rynku rozwiązań zdecydowałem się na HRN-54N produkcji ETI (istnieje w dwóch wersjach HRN-54 zasilanie L1; L2; L3, lub HRN-54N zasilanie L1; L2; L3; N). Nie jest to najtańsze rozwiązanie, ale jak pisałem dla mnie liczy się przede wszystkim jakość i niezawodność. ETI ma kilka sprawdzonych rozwiązań, które mógłbym wykorzystać, ale jednym z parametrów jaki zdecydował o wyborze akurat tego przekaźnika jest możliwość nastawienia górnego i dolnego napięcia zadziałania. Dlaczego taką wagę przykładam do nastaw napięć zadziałania? Zbyt duże, lub zbyt małe napięcie może doprowadzić do uszkodzenia automatyki kotła (sam kocioł ciężko uszkodzić bo w uproszczeniu jest to transformator trójfazowy z zwartym uzwojeniem wtórnym w postaci rury przez którą przepływa woda) co pozbawi nas ciepłej wody użytkowej a w sezonie zimowym ogrzewania. To duży dyskomfort dla domowników więc wolę „dmuchać na zimne” i zabezpieczyć się przed potencjalnym zagrożeniem a obniżenie, lub podwyższenie napięcia w mojej ocenie jest realne. Dlaczego? W mojej instalacji mam urządzenia, które od dłuższego czasu przez całą dobę rejestrują parametry zasilania więc wiem, że kilkanaście razy w ciągu roku jest zanik przynajmniej jednej fazy, oraz że zdarzają się znaczne obniżenia napięcia (losowo w jednej z trzech faz). Do tej pory nie zarejestrowałem wzrostu napięcia powyżej 250 V, ale rozbudowująca się w mojej okolicy fotowoltaika łatwo może doprowadzić również do nadmiernych wzrostów napięcia i uszkodzenia wielu urządzeń (nie mówię o przepięciach ponieważ mam dobrą ochronę przeciwprzepięciową). W związku z tym HRN-54N zabezpieczy mnie przed wszystkimi zagrożeniami o których tu wspominałem. Więcej możliwości nastaw HRN-54N ETI osoby zainteresowane odczytają z poniższych diagramów i instrukcji obsługi.

Pobierz instrukcję obsługi przekaźnika napięciowego HRN-54N ETI >>

Mam więc już czujnik zaniku i kolejności faz a więc kolejny element i do kompletu brakuje mi jeszcze elementu wykonawczego, czyli stycznika, który w krytycznej sytuacji odłączy zasilanie kotła indukcyjnego.

Jaki stycznik wybrać do awaryjnego wyłączenia kotła indukcyjnego?

Zarówno termostat jak i przekaźnik zaniku faz są w obudowach modułowych więc i element wykonawczy jakim będzie stycznik chciałbym dobrać w obudowie modułowej. Moje elektryczne źródło ciepła ma zabezpieczenie nadprądowe 3P C 20 A, więc wiele osób może się uśmiechnąć i stwierdzić żaden problem przecież są modułowe styczniki o znamionowym prądzie nawet 100 A, ale czy na pewno wybór jest taki prosty? Na stycznikach modułowych producenci najczęściej podają znamionowy prąd w kategorii pracy AC-1, lub AC-1a natomiast styczniki przemysłowe w kategorii AC-3.

• AC-1; AC-1a – obciążenie nieindukcyjne, lub mało indukcyjne. Przykładem mogą być grzałki oporowe (rezystancyjne).
• AC-3 – rozruch, wyłączanie przy pełnej prędkości obrotowej silników indukcyjnych zwartych (klatkowych).
• AC-6a – łączenie transformatorów.

W związku z tym, szukam stycznika modułowego z cewką zasilania najlepiej 230 V AC, który będzie w stanie rozłączyć obciążenie indukcyjne pobierające prąd 20 A (kategoria pracy AC-6a) i należy pamiętać o piku prądowym jaki występuje w momencie załączenia takiego obciążenia. Przez moment rozważałem stycznik, lub przekaźnik półprzewodnikowy, ale dość szybko z tego zrezygnowałem na korzyść tradycyjnych rozwiązań elektromagnetycznych.

Jakie styki wybrać do awaryjnego rozłączenia zabezpieczenia przed przegrzaniem? NO, czy NC?

W obwodach bezpieczeństwa z reguły stosuje się styki zwierne, aby w razie zaniku napięcia, uszkodzenia przewodów itp. obwód roboczy został rozłączony. Dlaczego? Priorytetem jest bezpieczeństwo a zawsze może się wydarzyć sytuacja w której z różnych powodów układ zasilający cewkę ulegnie uszkodzeniu. W takim wypadku pozbawiony napięcia stycznik rozłączy obwód. Czy w związku z tym do zabezpieczenia przed przegrzaniem powinienem zastosować stycznik zwierny? Zanim odpowiem na to pytanie muszę zrobić analizę mojej sytuacji i dopowiedzieć na pytanie co się stanie jeśli zabezpieczenie przed przegrzaniem nie zadziała? Czy taka sytuacja może zagrozić domownikom?

Kocioł indukcyjny 10 kW ma swoje elektroniczne i bimetaliczne zabezpieczenia przed przegrzaniem, ale jeśli one nie zadziałają woda w rurach się zagotuje (mam CO w hydraulicznym obwodzie zamkniętym) ciśnienie w rurach wzrośnie i zadziała zabezpieczenie mechaniczne jakim są dwa ciśnieniowe zawory bezpieczeństwa. Zatem realnie jeśli żadne z trzech zabezpieczeń nie zadziała i woda w rurach się zagotuje może dojść do uszkodzenia kotła indukcyjnego i elektronicznego sterowania pompki cyrkulacyjnej. A jeśli nawet nic się nie uszkodzi będę miał dodatkową robotę, czyli dopuszczenie wody i odpowietrzenie układu hydraulicznego (często wyjeżdżam więc takiej sytuacji chcę uniknąć). W związku z tym muszę się liczyć z realnymi konsekwencjami przegrzania, które mogą być dla mnie kosztowne (np. uszkodzenie kotła indukcyjnego), ale taka awaria nie zagraża ludziom. Ponieważ wykonuje dodatkowe (czwarte) zabezpieczenie przed przegrzaniem, które może nigdy nie zadziałać (oby nigdy nie musiało zadziałać), ale powinno być w gotowości przez najbliższe 15 – 20 lat więc zdecydowałem się na zastosowanie w styczniku styków rozwiernych. Nie można zapomnieć, że stycznik może zadziałać również w wyniku zaniku fazy lub spadku napięcia poniżej nastawionej wartości wyzwolony przez HRN-54N ETI.

W normalnych warunkach pracy kotła indukcyjnego cewka stycznika jest pozbawiona napięcia i styki są zwarte, ale gdy termostat RE62 Lumel wykryje zbyt wysoką temperaturę, lub czujnik zaniku faz HRN-54N ETI wykryje zanik lub obniżenie napięcia przynajmniej w jednej fazie to załączy wyjście przekaźnikowe, które poda napięcie na cewkę stycznika i styki zostaną rozwarte a kocioł indukcyjny zostanie pozbawiony zasilania (pompki cyrkulacyjne nadal będą miały zasilanie więc powinny szybko odprowadzić temperaturę z kotła). Mam już komplet informacji (wybrałem styki rozwierne) mogę zatem wybrać stycznik 🙂

Jaki stycznik do rozłączenia 10 kW obciążenia indukcyjnego?

Poszukuję stycznika o parametrach:

• cewka 230 V AC,
• minimum 3 styki NC (normalnie zwarte),
• musi mieć zdolność bezpiecznego rozłączania obciążeń indukcyjnych o prądzie roboczym 20 A,
• obudowa modułowa,
• musi mieć możliwość bocznego podłączenia styków pomocniczych.

Nie było łatwo znaleźć odpowiedni stycznik bo musiałem dość mocno pogrzebać w dokumentacji technicznej producentów zanim upewniłem się, że wybrany przeze mnie stycznik modułowy poradzi sobie w mojej aplikacji. Zależy mi na jakości i za to mogę zapłacić, ale jak każdy niepotrzebnie nie lubię przepłacać w związku z tym nie chciałem zbytnio przewymiarowywać stycznika bo to niepotrzebne i znacznie wpłynie na koszty. Poniżej poglądowo przedstawiam porównanie dwóch modułowych styczników 25 i 100 A tego samego producenta (nie szukałem identycznej konfiguracji styków bo w żadnym sklepie na potrzeby tego porównania nie mogłem takich znaleźć). Jak widać różnica w cenie jest ponad 1 200 zł.

Przeglądając katalogi producentów i korzystając z nieocenionego wsparcia kolegów znalazłem kilka ciekawych rozwiązań różnych producentów. Było z czego wybierać (gorzej z dostępnością bo większość interesujących mnie styczników jest pod zamówienie, ale nie spieszyło mi się wiec mogłem poczekać). Ostatecznie wybrałem stycznik modułowy 25A 0Z 4R 230V AC iCT Schneider Electric nr. ref. A9C20837, do którego dobrałem zabezpieczenie nadnapięciowe cewki iACTp 220-240 V AC A9C15920, oraz styk pomocniczy 1Z 1R montaż boczny iACTs A9C15914. Zapoznając się z tym produktem na stronie Schneider Electric znaleźć można następujące informacje:

Wytrzymałość elektryczna sięga do 100 000 cykli dla AC-7A lub AC-1, 30 000 cykli dla AC-7C, AC-3, AC-5A lub AC-5B. Maksymalna liczba operacji przełączania to 6 na minutę. Jest zgodny z normą IEC/EN 61095. To urządzenie może być używane do zdalnego przełączania obciążeń oświetleniowych, małych silników (wentylatory, miksery) lub aplikacji systemów HVAC.

W katalogu Schneider jest również tabela w której znajdują się informacje dotyczące maksymalnej przełączanej mocy w zależności od ilości łączeń w ciągu doby. Ponieważ mam obciążenie indukcyjne wolę przyjąć pewien zapas więc zakładam 25 cykli na dobę.

Tylko, czy na pewno 25 A stycznik modułowy A9C20837 wytrzyma indukcyjne obciążenie 10 kW i z jaką liczbą łączeń? Zagadnienie jest dla mnie ważne więc, aby się upewnić skontaktowałem się z doradcami technicznymi Schneider od których otrzymałem następującą odpowiedź: 

Dla styczników iCT parametry prądowe odnoszą się do dwóch kategorii użytkowania:

• • AC-7a obciążenia o małej indukcyjności stosowane w gospodarstwie domowym
  • AC-7b obciążenia silnikowe stosowane w gospodarstwie domowym

Oddzielnie podano dobór styczników do oświetlenia, czy ogrzewania, które są określone przez producenta styczników. Jeśli stycznik iCT A9C20837 ma być użyty do sterowania piecem 3-fazowym o mocy 10 kW, w oparciu o powyżej tabelę można to robić zakładając nawet 100 łączeń na dobę.

Znam już wytrzymałość stycznika więc czas zastanowić się ilu cykli łączeniowych mogę się spodziewać w mojej aplikacji? Jeśli podstawowe sterowanie elektrycznych źródeł ciepła ulegnie awarii i temperatura wody osiągnie 90 ^oC termostat RE62 załączy stycznik (rozłączając obwód), ale gdy temperatura wody obniży się o ustawioną wartość histerezy 50 ^oC, czyli do 40 ^oC termostat RE62 wyłączy stycznik co spowoduje załączenie obwodu grzewczego. Jeśli usterka nie ustąpiła, do czasu interwencji człowieka termostat Lumel RE62 będzie odpowiedzialny za sterowanie ogrzewaniem (utrzymanie temperatury w obwodach CO i CWU). Ponieważ termostat RE62 załączając stycznik jednocześnie wysyła do mnie zdalne powiadomienie i włącza w domu sygnał ostrzegawczy interwencja człowieka powinna nastąpić stosunkowo szybko, ale może wystąpić sytuacja że nikogo nie będzie w domu i zabezpieczenie przed przegrzaniem kilkukrotnie zadziała co jest równoznaczne z kilkoma cyklami jakie będzie musiał wytrzymać 25 A stycznik Schneidera. Analogiczna sytuacja wystąpi w przypadku zaniku jednej lub dwóch faz, albo przy obniżeniu lub wzroście napięcia przynajmniej w jednej fazie. Realne jest zatem, że w ciągu roku stycznik przynajmniej kilka razy rozłączy i załączy obwód (wykona przynajmniej kilka cykli łączeniowych). 

Pobierz kartę katalogową stycznika A9C20837 Schneider Electric >>

Pobierz kartę katalogową zabezpieczenie nadnapięciowe iACTp 220-240 V AC A9C15920 Schneider Electric >>

Pobierz kartę katalogową styk pomocniczy 1Z 1R montaż boczny iACTs A9C15914 Schneider Electric >>

Montowane bocznie do stycznika styki pomocnicze wykorzystałem do wykonania zdalnego układu powiadamiania dzięki czemu, gdy zadziała awaryjne zabezpieczenie przed przegrzaniem, lub zanik albo wzrost napięcia poza ustalony zakres dostanę w aplikacji na smartfonie odpowiednie powiadomienie. Sposób wykonania zdalnego powiadamiania opisałem w artykule: Jak wykonać sygnalizację np. uszkodzenia ogranicznika przepięć lub zadziałanie czujnika zalania? Wspomniałem, że wybrałem również zabezpieczenie nadnapięciowe cewki iACTp 220-240 V AC A9C15920. Po co? Zapewnia ono ochronę innych urządzeń wpiętych w obwód, przed przepięciami łączeniowymi jakie są generowane podczas wyłączania cewki stycznika.

Warto wspomnieć, że jednofazowy układ zasilający automatykę w tym termostat Lumel RE62 i przekaźnik zaniku faz HRN-54N oraz cewka stycznika i układ zdalnego powiadamiania są podłączone przez automatyczny przełącznik faz i chronione przed przepięciami jakie może generować kocioł indukcyjny przez dedykowany ogranicznik przepięć (pełną automatykę kotła opiszę w innym artykule). Dzięki temu wiem, że automatyka będzie maiła odpowiednie zasilanie.

Ponieważ mam już wszystkie elementy można wykonać układ automatyki zabezpieczającej.

Blokowy układ połączeń zabezpieczenia przed przegrzaniem

Kompletny dodatkowy układ zabezpieczenia przed przegrzaniem i obniżeniem lub wzrostem napięcia elektrycznego kotła indukcyjnego o mocy 10 kW składa się z:

• Regulatora temperatury RE62-11100M0 Lumel
• Sondy pomiaru temperatury Uni-T UT-T10K
• Przekaźnika kolejności i zaniku faz 1P 8A 3×400 V/230V HRN-54N 002471412 ETI
• Stycznika modułowego 25A 0Z 4R 230V AC iCT A9C20837 Schneider Electric
• Pomocniczego zabezpieczenia nadnapięciowego iACTp 220…240 V AC A9C15920 Schneider Electric
• Styków pomocniczych 1Z 1R montaż boczny iACTs A9C15914 Schneider Electric

Blokowo układ dodatkowego zabezpieczenia przed przegrzaniem przedstawia się następująco:

Jeśli uważnie analizowałeś powyższy schemat zauważyłeś bloczek opisany: Układ awaryjnego wyłączenia przed przegrzaniem grzałek 12 kW. Według obliczeń w moim przypadku kocioł indukcyjny 10 kW może okazać się trochę za słaby, aby w trakcie dużych mrozów utrzymać w domu temperaturę na komfortowym poziomie, w związku z tym wykonałem kaskadowe połączenie dwóch źródeł ciepła i sterowanie w którym grzałki są włączane dopiero, gdy w określonym czasie przyrost temperatury wody na wyjściu kotła indukcyjnego 10 kW będzie zbyt mały. W praktyce każde z dwóch źródeł ciepła ma indywidualne zabezpieczenia różnicowoprądowe i nadprądowe, ale jeden dodatkowy układ detekcji przegrzania i osobne (ale takie same) układy wykonawcze awaryjnego zabezpieczenia przed przegrzaniem. Blokowo cały układ grzejny przedstawia się następująco:   

W tym miejscu, dla osób które zdecydują się wykonać takie zabezpieczenie podam zmiany jakie dokonałem w domyślnych ustawieniach elektronicznego termostatu.

Ustawienia regulatora temperatury RE62 Lumel

Nie będę opisywał tu całego menu regulatora RE62 Lumel w którym można indywidualnie zmienić aż 58 parametrów, lecz wypiszę tylko te ustawienia, które zmieniłem z wartości domyślnych na własne (mój wybór w poniższej tabeli zaznaczyłem kolorem czerwonym).

Parametr	Opis parametru	Nastawa fabryczna	Zakres zmian
WEJŚCIE – parametry wejścia
TYP	Rodzaj wejścia pomiarowego	PT100	±10V – wejście 10 V ±60mV – wejście 60 mV ±20mA – wejście 0/20 mA 4..20mA – wejście 4/20mA PT100 – czujnik PT100 TCJ – termoelement typu J TCK – termoelement typu K
WYJŚCIE – parametry wyjść
FUNKCJA 2	Funkcja wyjścia 2	BRAK	BRAK – wyjście wyłączone STEROWANIE – sygnał sterujący B. GÓRNY – alarm bezwzgl. górny B. DOLNY – alarm bezwzgl. dolny W. GÓRNY – alarm względny górny W. DOLNY – alarm względny dolny WEWN. – alarm względny wewnętrzny ZEWN. – alarm względny zewnętrzny BLAD CZUJNIKA – alarm awarii czujnika
FUNKCJA 3	Funkcja wyjścia 3	BRAK	BRAK – wyjście wyłączone STEROWANIE – sygnał sterujący B. GÓRNY – alarm bezwzgl. górny B. DOLNY – alarm bezwzgl. dolny W. GÓRNY – alarm względny górny W. DOLNY – alarm względny dolny WEWN. – alarm względny wewnętrzny ZEWN. – alarm względny zewnętrzny BLAD CZUJNIKA – alarm awarii czujnika
REGULACJA – parametry regulacji
ALGORYTM	Algorytm regulacji	PID	ON-OFF – regulacja załącz-wyłącz PID – algorytm regulacji PID
TYP	Rodzaj regulacji	ODWROTNA	WPROST – regulacja wprost (chłodzenie) ODWROTNA – regulacja odwrotna (grzanie)
HISTEREZA	Histereza	1,1 °C	0,2..100,0 °C zmiana na 50 oC
W. ZADANA – parametry wartości zadanej
WARTOŚĆ	Wartość zadana	0,0 °C	MIN..MAX * zmiana na 90 °C
DOLNY PRÓG	Dolne ograniczenie szybkiej zmiany wartości zadanej	-200,0 °C	MIN..MAX * zmiana na 35 °C
GÓRNY PRÓG	Górne ograniczenie szybkiej zmiany wartości zadanej	1372,0 °C	MIN..MAX * zmiana na 95 °C
SERWIS – parametry serwisowe
STROJENIE	Funkcja samostrojenia	ZAŁ	WYŁ – zablokowana ZAŁ – dostępna
*) Wartości MIN i MAX zależne od typu wejścia. Patrz tablica 2.

Podsumowując dodatkowe zabezpieczenie przed przegrzaniem jest wymagane przez większość producentów źródeł ciepła, lecz rzadko który użytkownik zdaje sobie z tego sprawę. Takie zabezpieczenie można zrobić prosto i tanio, ale funkcjonalność takiego rozwiązania jest niewielka, albo można użyć ogólnie dostępnych i stosunkowo niedrogich komponentów jednak, czy na rozwiązaniach domowych, przy tworzeniu których konstruktorzy wybierają kompromis pomiędzy jakością a ceną można polegać jeśli mówimy o długoletnim bezawaryjnym działaniu? Moim zdaniem nie i dlatego do takich zastosowań zawsze staram się wybierać rozwiązania które są przeznaczone do działania w warunkach przemysłowych. Takie urządzenia przeznaczone są często do bardzo trudnych warunków pracy więc w domowych zastosowaniach najczęściej mają bardzo dobre warunki pracy co wpływa na wydłużenie ich sprawności. Stosownie profesjonalnych urządzeń wiąże się niestety z większymi kosztami i tu każdy sam musi odpowiedzieć sobie na pytanie czy wybiera niską cenę, czy wieloletnią niezawodność.