Grzałka 3 fazowa + układ sterowania i zabezpieczenia.

Dzień Dobry

Mamy grzałkę na poniższym rysunku.

Napięcie pracy 400V, połączenie typu gwiazda na stronie dystrybutora dopisane element grzejny połączony w gwiazdę 3x230V.
Jak rozumiem w centrum gwiazdy na 3 połączonych zaciskach przykręcamy przewód N. Oczywiście do korka dokręcamy przewód ochronny PE.
Czy dobrze rozumiem?

Punkt drugi sterowanie/zabezpieczenie układu z taką grzałką 3x1700W.
Sterowanie:
Termostat: F&F CRT-04 lub RT-822
Stycznik: F&F 3Z 230V AC ST25-30

Ewentualnie drugi termostat awaryjnie na skrają temperaturę, odcinający analogowy.
Zabezpieczenie:
Wyłącznik nadprądowy 3P C 16A 6kA
Wyłącznik różnicowoprądowy 4P 40A 0,03A

Jeszcze takie małe wolne przemyślenie zbiornik jest 200L, pompa cyrkulacji chodzi teraz na programatorze czasowym dobre wyjście było by podłączyć dodatkowo jeden wolny styk ze stycznika, żeby dodatkowo załączał pompę podczas pracy grzałki przy jednoczesnej pracy programatora?

W projekcie jest coś co gwałci dobro wykonania instalacji?

Mizuki wrote:

Wyłącznik różnicowoprądowy 4P 40A 0,03A

Witaj, wg. mnie powinieneś użyć RCD o prądzie zadziałania IΔn = 300mA= 0.3A, ponieważ prąd upływu grzałki w trakcie jej grzania rośnie i może przekroczyć te 30mA jak grzałka będzie miała najwyższą temperaturę co spowoduje wyłączenie RCD. Prąd upływu związany jest ze zmianą oporności izolacji wraz ze wzrostem temperatury. Pozdrawiam

Obwód odbiornika przyłączonego na stałe do instalacji zasilanej z sieci TN, według obecnych norm nie wymaga ochrony uzupełniającej w postaci RCD, z wyjątkiem gdy odbiornik znajduje się w pomieszczeniu określonym w 60364-7-701.

Mizuki wrote:

Wyłącznik nadprądowy 3P C 16A

Wyłącznik C16A jest przewymiarowany. Według podanej mocy 3x1700W, prąd jednej grzałki nie przekroczy 8A, czyli B10A wystarczy.

gorki73 wrote:

Witaj, wg. mnie powinieneś użyć RCD o prądzie zadziałania IΔn = 300mA= 0.3A, ponieważ prąd upływu grzałki w trakcie jej grzania rośnie i może przekroczyć te 30mA jak grzałka będzie miała najwyższą temperaturę co spowoduje wyłączenie RCD.

Możesz podać źródło tej informacji? U mnie grzałki są zabezpieczone RCD 30mA i problemu nie ma.

Witam.

Mizuki wrote:

Jak rozumiem w centrum gwiazdy na 3 połączonych zaciskach przykręcamy przewód N.

Jeśli (jak napisałeś), grzałki masz na 230V połączone w gwiazdę i wszystkie grzałki są takie same, oraz mają pracować jednocześnie, to nie jest konieczne przyłączanie N do środka gwiazdy, ale nie zaszkodzi. Oczywiście do flanszy grzałek obowiązkowo PE.

Oprócz termostatu sterującego grzałkami, musisz obowiązkowo zastosować termostat bezpieczeństwa (tak zwane STB). Termostat bezpieczeństwa samoczynny bez elektroniki i nie może być samopowrotny (po zadziałaniu musi być konieczność resetowania ręcznie). W praktyce stosuje się 3-fazowe (3-biegunowe) termostaty bezpieczeństwa, ewentualnie jednobiegunowy z oddzielnym stycznikiem.
Tu stycznik dla STB nie musi pracować stałe. Widziałem rozwiązania w fabrycznych urządzeniach, gdzie stycznik dla STB był sterowany z termostatu roboczego i dalej w szereg z STB, tak że załączał się równolegle z termostatem roboczym, a stycznik termostatu roboczego był dodatkowo włączony szeregowo ze stykiem pomocniczym stycznika STB.

Jako termostat roboczy można użyć termostatu mechanicznego lub elektronicznego. Dodatkowo można zastosować jakiś programator czasowy itp. wedle potrzeb.

Zabezpieczenie nadprądowe dla tych grzałek wystarczy 3x10A.
Dla obwodów sterowania (termostaty, styczniki, itp), można zastosować oddzielne zabezpieczenie nadprądowe.
Warto też zastosować wyłącznik różnicowo-prądowy 30mA.

Oczywiście wszystko solidnie i pewnie połączyć odpowiednimi przewodami. Co prawda prądy stosunkowo małe poniżej 10A, ale po mimo tego, w obwodzie grzałek nie schodził bym po niżej 2,5mm2.
Pozdrawiam.

Ok rozumiem.
Zabezpieczenie nadprądowe będzie 10A. Różnicowo prądowe będzie 3p 30mA na tą chwilę bo takie mam nowe na stanie, jak teoria o niepożądanym wyzwalaniu się potwierdzi to go wymienię.
Przewód będzie nie mniejszy niż 2.5mm2.

W środek gwiazdy wkręcam przewód neutralny.

Co do bezpieczeństwa układu sterowania.
Jak wepnę termostat mechaniczny bezpieczeństwa, szeregowo z termostatem roboczym do stycznika to nie będzie potrzeby dublowania styczników. Bo jeżeli roboczy przekroczy zadaną temperaturę to bezpieczeństwa przerwie prąd na cewkę stycznika.

Narodziła się jeszcze jedna tańsza wersja, może by tak wlutować termostat bimetaliczny na zasilanie cewki stycznika? Założyłbym bimetal rozłączający np. na 60C.

Mizuki wrote:

Jak wepnę termostat mechaniczny bezpieczeństwa, szeregowo z termostatem roboczym do stycznika to nie będzie potrzeby dublowania styczników. Bo jeżeli roboczy przekroczy zadaną temperaturę to bezpieczeństwa przerwie prąd na cewkę stycznika.

Nie. Nie możesz wykorzystać wspólnego stycznika dla termostatu roboczego oraz bezpieczeństwa. Jeśli termostat bezpieczeństwa ma sterować stycznikiem, to musi dla niego być oddzielny stycznik.
Chodzi o to, że w przypadku awarii którychkolwiek elementów roboczych (z zacięciem się stycznika w pozycji załączonej włącznie), obwód termostatu bezpieczeństwa musi pomimo tego odłączyć zasilanie grzałek.
Jeśli nie chcesz stosować drugiego stycznika, to zastosuj dedykowany termostat bezpieczeństwa 3-biegunowy (3-fazowy), ze stykami prądowymi do bezpośredniego zasilania grzałek.

Mizuki wrote:

może by tak wlutować termostat bimetaliczny

Nie zapominaj, że termostat bezpieczeństwa, nie może być samopowrotny, to znaczy że jak wyłączy, to nie może sam się załączyć po ostygnięciu, dopóki nie zostanie świadomie zresetowany.

Rozumiem czyli tutaj przyjmujemy najgorszy scenariusz, że awarii ulegnie także stycznik.

Jeżeli pierwszy układ sterowania lub stycznik zawieszą się w pozycji zamkniętej, to wtedy drugi stycznik się otworzy po przekroczeniu temperatury bezpieczeństwa.
Lub też można by to wykonać na drugim styczniku z termostatem bimetalicznym w podłączeniu szeregowo załącz - wyłącz - bimetal jako układ sterujący?
Wtedy rozłączenie obwodu przez bimetal wymagało by ręcznego włączenia przyciskiem załącz.


Powstało nowe pytanie, na sieci TT należy obecnie rozłączać stycznikiem przewód neutralny? Oczywiście rozłączać z opóźnieniem i załączać jako pierwszy?

Witam.

Mizuki wrote:

Rozumiem czyli tutaj przyjmujemy najgorszy scenariusz, że awarii ulegnie także stycznik.

Dokładnie tak.
Natomiast obwód zabezpieczający musi wymagać świadomego resetowania, ponieważ w przeciwnym razie mogłoby dojść do sytuacji, że gdy obwód roboczy uległby awarii i na stałe załączył grzałki, to obwód zabezpieczający zacząłby wyłączać i załączać przy wyższej temperaturze (jak sam napisałeś np. 60 stopni) i użytkownik mógłby nawet nie zauważyć, że jest usterka, aż do czasu np. awarii również obwodu zabezpieczającego. A jakby obwód zabezpieczający się również uszkodził, tak że załączy na stałe, to robi się już bardzo niebezpiecznie.
A jak obwód zabezpieczający wymaga resetu, to od razu wiesz, że coś się dzieje, bo urządzenie się wyłączyło awaryjnie.

Mizuki wrote:

Powstało nowe pytanie, na sieci TT należy obecnie rozłączać stycznikiem przewód neutralny?

Szczerze mówiąc, nic takiego nie słyszałem, aż poszukam na ten temat informacji.
Z drugiej strony, obecnie wprowadzane do obrotu grzałki z termostatami dedykowane do montażu w zbiornikach CWU, nie mają rozłączanego N przez termostat, a mają dopuszczenia, również na sieciach TT.

Mizuki wrote:

Oczywiście rozłączać z opóźnieniem i załączać jako pierwszy?

Grzałki masz takie same, a więc obciążenie symetryczne i połączone w gwiazdę. Nawet zakładając, że N rozłączy się pierwsze, to nadal na poszczególnych grzałkach będzie po 230V, a jak odłączy się następnie jeszcze jedna faza, to będziesz miał tak naprawdę 400V podane na dwie grzałki połączone szeregowo, czyli po 200V na grzałkę. Rozłączenie kolejnej fazy, przerywa już całkiem obwód. Tak więc w tym konkretnym przypadku, nie ryzykujesz uszkodzenia grzałek stosując stycznik 4-biegunowy. A jeśli chcesz odłączać również N od grzałek i zachować właściwą kolejność załączania i rozłączania N, to są specjalne styczniki do tego, ze wzmocnionym i obniżonym stykiem dla N, tak aby pierwszy się zamykał i ostatni otwierał.

Problemy się zaczynają jak miesza się wiedza starych elektryków z nowymi normami. W pierwotnym planie nie miałem zamiaru rozłączać przewodu N.
Generalnie jeżeli na 4 torowym styczniku rozłączałbym też przewód N to nie generuje to kolejnych problemów, ponieważ wcześniej wspomniane podłączenie go do gwiazdy nie jest wymagane (obciążenie jest symetryczne) i selektywne załączanie do grzałek też nie jest niezbędne.

Pytam o to wszystko bo na rynku obecnie jest dużo znachorów z papierami, przyjdą zamontują i działa... Potem mam zamontowane zabezpieczenia niskiej jakości lub dopuszczalne ale niezgodne ze sztuką.

Kwestia techniczna czy rozłączać N, bezpieczniej będzie chyba jednak rozłączać.

Mizuki wrote:

Kwestia techniczna czy rozłączać N, bezpieczniej będzie chyba jednak rozłączać.

Ne ma to żadnego znaczenia. Masz wyjaśnione powyżej, że odbiornik trójfazowy, symetryczny w ogóle nie potrzebuje żyły N.

Dobra zabezpieczenie dodatkowe na drugim styczniku mogło by wyglądać tak:
Symbole mogą się nie zgadzać i paintjob poglądowy:



Prosty układ sterowania stycznikiem z dodanym termostatem.

Witam.

Rozumiem, że ten prostokąt, to stycznik że stykami w pionie, a skrajne prawe, to cewka. Tak więc schemat połączeń jest poprawny. Jest to typowy układ włącz-wyłącz na styczniku w samopodtrzymaniu, tyle że z dołożonym dodatkowo termostatem.
Rozwiązanie takie pewnie będzie spełniać swoją funkcję, ale ma zasadnicze wady:
1. Będzie następowało wyłączenie, i konieczność ręcznego załączenia, po każdym zaniku zasilania, nawet krótkim mignięciu, które normalnie pewnie jest często nawet niezauważane.
2. Stycznik będzie pracował stałe, a w zależności od zapotrzebowania na CWU, może się okazać, że grzałka będzie średnio załączana być może zaledwie na parę procent czasu pracy, w stosunku do czasu wyłączenia.

Jeśli chcesz termostat bimetalowy, to lepiej zastosować taki z przyciskiem resetu, np coś takiego:

Cena w okolicach 20zł PLN.
Albo typowy termostat bezpieczeństwa STB, np. coś takiego:

Cena poniżej 100zł można już kupić.
I wyeliminowujesz wadę układu z punktu 1, a jeśli połączysz jak opisałem w pierwszym moim poście, to i z punktu 2.

Albo zastosować termostat bezpieczeństwa STB 3-fazowy, np. coś takiego:

I nie trzeba stosować oddzielnego stycznika dla STB.

Są też zintegrowane termostaty robocze z termostatami bezpieczeństwa w jednym module, np. coś takiego:

Takie urządzenia często są fabrycznie montowane w zintegrowanych grzałkach, dedykowanych do montażu w zbiornikach CWU.

Są też fabrycznie zabudowane oddzielne termostaty robocze i bezpieczeństwa w puszkach (obudowach), np. coś takiego:

Tu mamy gotowca, i pewnie wyjdzie taniej, niż składanie samemu.

Zdjęcia poglądowe, znalezione na szybko w internecie.
Termostaty są w sprzedaży o różnych zakresach temperatur, tak że nie było by problemu z zakupem właściwych.

Pozdrawiam.

Szukam w między czasie gotowego rozwiązania w przystępnych pieniądzach. Od biedy można kupić ten termostat STB z resetem za 100zł, kupić jakaś puszkę instalacyjną i gotowe.

Jednak wracając do przekombinowanego projektu bo strasznie kręci mi w dziurę brzuchu programator czasowy z termostatem w jednym jako tryb roboczy. To można by zrobić coś innego.

Dla termostatu bezpieczeństwa:
Zrobić stycznik 3 x Nc + No. Taki stycznik nie będzie pracował 24/7, termostat wzbudzając cewkę przerwie obwód zasilania grzałki, a styk No można wykorzystać do zablokowania stycznika w pozycji odłączonej grzałki.
Chwilowy brak prądu nie spowoduje zablokowania grzałki. Jedyną wadą takiego rozwiązania jest restart zabezpieczenia poprzez odłączenia zasilania.

Przejdę się jeszcze do lokalnego kolekcjonera, rozebranych elektro urządzeń przemysłowych. Może mi coś wyczaruje ze swojej kolekcji.

Dzięki wielkie za dobre rady, otwiera to nowe horyzonty i daje do myślenia. Będę raportował z postępu prac bo do 2 tygodni trzeba będzie to uruchomić.

Witam.

Mizuki wrote:

Dla termostatu bezpieczeństwa:
Zrobić stycznik 3 x Nc + No. Taki stycznik nie będzie pracował 24/7, termostat wzbudzając cewkę przerwie obwód zasilania grzałki, a styk No można wykorzystać do zablokowania stycznika w pozycji odłączonej grzałki.
Chwilowy brak prądu nie spowoduje zablokowania grzałki. Jedyną wadą takiego rozwiązania jest restart zabezpieczenia poprzez odłączenia zasilania.

Nie można stosować stycznika dla STB ze stykami NC, na zasilaniu grzałek, ponieważ ryzyko usterki któregoś elementu w obwodzie bezpieczeństwa, tak że w razie potrzeby stycznik nie zadziała i nie rozłączy, jest zbyt wysokie (awaria cewki stycznika, zaśniedziałe (utlenione) styki termostatu, nie łączące gdzieś połączenie, utrata zasilania obwodu bezpieczeństwa, itp) . W drugą stronę ryzyko usterki, tak że stycznik nie rozłączy, jest znikome. Dlatego stycznik w obwodzie bezpieczeństwa, musi być ze stykami NO, dla zasilania grzałek.

Mizuki wrote:

Jednak wracając do przekombinowanego projektu bo strasznie kręci mi w dziurę brzuchu programator czasowy z termostatem w jednym jako tryb roboczy

To zrób, tak jak już pisałem.
Termostat roboczy, programator, itp. steruje stycznikiem roboczym. Dobrze jest włączyć cewkę stycznika roboczego, dodatkowo przez styk pomocniczy NO stycznika bezpieczeństwa.
Cewkę stycznika bezpieczeństwa sterujesz w szereg przez termostat bezpieczeństwa (termostat bezpieczeństwa przy takiej konfiguracji, musi być z resetem), z termostatu roboczego.
Tym sposobem, tak jak chcesz, będziesz miał na stycznikach, a stycznik bezpieczeństwa, będzie załączał się prawie jednocześnie ze stycznikiem roboczym (stycznik bezpieczeństwa będzie zamykał swoje styki bez obciążenia prądem roboczym, bo dopiero po zamknięciu się jego styków, styk pomocniczy zezwoli na zadziałanie stycznika roboczego).
Jak już pisałem wcześniej, takie rozwiązania też widziałem w fabrycznych urządzeniach.

Pozdrawiam.

Raport prawie końcowy:

Wyłącznik nadprądowy B10 3P
Różnicowoprądowy AC 30mA 3P
Styczniki jak na zdjęciu
Grzałka 5.1kW
-> Nie ma na zdjęciach przeniesiony do innego pomieszczenia.
Układ sterowania:
Wyłącznik bimetalowy 60C z resetem
CRT-04
Wyłącznik różnicowoprądowy AC 30mA 1P
Nadprądowy B4 -> będzie B2 jest w drodze.



CRT-04 załącza pierwszy stycznik, ze styku nr 4. idzie napięcie zasilania sterowaniem, następnie przez bimetal do cewki drugiego stycznika.

Przekroje przewodów:
5x2.5mm2 do grzałki
4mm2 między stycznikami
0.75mm2 do bimetalu

Końcówki na grzałkach 4 sztuki oczkowe zaciśnięte i polutowane, ochronny końcówka widełkowa. Tulejki na bimetalu tak samo zaciśnięte i polutowane. Wszystko w rurkach termokurczliwych z czego grzałka na podwójnej.

Test bimetalu zrobiony, wyłączył się przy ~67C czyli elegancko. Bimetal jest przyklejony na klej termoprzewodzący.

Teraz zostaje tylko zaprogramować i podmienić zabezpieczenie prądu sterowania. Myślę, że jest dobrze.