Как пользоваться регулятором на батарее отопления: принцип работы терморегулятора для радиатора, как пользоваться

принцип работы терморегулятора для радиатора, как пользоваться

Терморегулятор — устройство, соответствуя названию, предназначенное для контроля температуры в системе отопления.

Приборы делят по двум принципам — управлению и характеристикам.

Терморегулятор на батареи: как регулировать отопление?

Контроллер температуры состоит из двух компонентов: головки и клапана. Последний — исполнительный механизм.

Термоголовка содержит цилиндр с рабочей жидкостью. В некоторых устройствах её заменяют на газ.

Летучие вещества быстрее влияют на подачу воды в обвязку, но делают это не столь точно.

Важно! При создании проекта учитывайте гидравлическое сопротивление системы. При использовании одной трубы оно меньше, чем при двух.

Принцип работы регулятора тепла для радиатора

Рабочая жидкость реагирует на изменение температуры, увеличиваясь или уменьшаясь в объёме.

Он оказывает на шток влияние, толкая исполнительный клапан. Механизм воздействует на подачу теплоносителя в систему.

Устройства делят на две категории по способу управления.

Приборы с механическим контролем работают по принципу старых холодильников, требуют ручной настройки температурного режима. Программируемые самостоятельно меняют подачу теплоносителя, в зависимости от заданных функций.

Виды устройств и как они работают: особенности регулировки температуры

Отличают механические и электрические, жидкостные и газонаполненные термостаты. Разделение по первому принципу влияет на управление прибором, а по второму — на технические характеристики.

Механические

Используют в качестве рабочего тела не только спирты и летучие вещества, но также твёрдые. Последние надёжнее, но оказывают влияние спустя 30–40 минут после изменения температуры.

Фото 1. Механический терморегулятор для батареи, работает на спирту, твердых веществах, быстро меняет температуру.

Имеет пару значительных недостатков:

• Сложную настройку.
• Высокую чувствительность к солнечному свету, ветру и источникам тепла.

Внимание! Последний фактор сильно ограничивает количество мест, в которых разрешён монтаж.

Электрические

Для изменения температуры используются характеристики электрической цепи:

• резистор меняет сопротивление, в зависимости от нагрева или охлаждения устройства;
• поддержка постоянного напряжения влияет на силу тока;
• в зависимости от этого работает вентилятор.

Хотя ток получается небольшим, транзисторы воздействуют на клапаны, управляя подачей теплоносителя. Электронная схема работает вне зависимости от разброса температуры.

Прибор достаточно прост, но позволяет регулировать и управлять лишь небольшими механизмами. Существуют промышленные устройства, способные контролировать котлы до нескольких тысяч Ватт.

Электрические термостаты бывают аналоговыми и цифровыми. Первые попроще, легко настраиваются, в них встроено всего пару индикаторов. Вторые можно запрограммировать на несколько дней вперёд.

Фото 2. Термостат электрический для изменения температуры, подключен в розетку над батареей, прост в эксплуатации.

Цифровые также делятся на две категории по логике работы:

1. Закрытые легко настраиваются, но обладают ограниченным потенциалом.
2. Открытые полностью программируемы, но требуют приглашения специалиста.

Вторые, обычно, используют в промышленных целях, поскольку они дороже и требуют более редкого отслеживания сотрудниками.

Справка! Термостаты могут управлять газовыми или электрическими котлами, вне зависимости от размеров обвязки.

Жидкостные

Средняя длительность отклика устройства на регулировку и изменение температуры составляет 25 минут. Они находят более широкое применение, поскольку достаточно головки меньшего диаметра. В зависимости от модели, изменяется защита от температурного воздействия и погрешность измерений.

Газонаполненные

Среди трёх типов механических термостатов является лучшим. Он быстрее реагирует на изменения, хотя обладает немного большей погрешностью.

Время перемещения штока составляет 7–9 минут, что втрое меньше, чем у жидкостного.

Эта особенность вызвана строением устройства. Капсула со сжатым газом устанавливается на максимальном расстоянии от стенок. Отсутствие взаимодействия с внешними факторами повышает чувствительность и скорость работы регулятора.

Полезное видео

В видео рассказывается о том, как регулировать температуру в помещении с помощью комнатного термостата.

Эксплуатация термостата: как им пользоваться?

Пользоваться прибором просто. В механических достаточно указать температуру тепла, которая должна поддерживаться. Для обслуживания проверяют износ компонентов раз в полгода. Электрические нужно тщательно программировать, а работоспособность контролируют постоянно.

Как установить терморегулятор на батарею отопления

Отопительная система старого образца далеко не всегда обеспечивает равномерный прогрев всех комнат. В одних может быть слишком жарко, в других – наоборот, прохладно так, что приходится одеваться. Чтобы создать комфортную температуру в каждой комнате, следует выполнить простую модернизацию: установить терморегулятор на батарею отопления.

Зачем нужен терморегулятор?

Температурный регулятор, устанавливаемый на радиаторы, позволяет контролировать количество тепла, поступающего в конкретную комнату, за счет увеличения или уменьшения потока жидкого теплоносителя. С его помощью можно не только установить комфортную температуру в каждом помещении, но и сэкономить, если квартира оборудована теплосчетчиком.

В многоквартирных домах при слишком высокой температуре в комнате хозяева вынуждены открывать форточки, отапливая при этом улицу. Если за тепло нужно платить по нормативам, как часто бывает в хрущевках, то это не так страшно. Но при наличии счетчиков тепла деньги жильцов буквально вылетают в окно. И другая ситуация: нет смысла по полной программе отапливать квартиру, когда никого нет дома.

Более выгодно положение обладателей автономных систем отопления. Они могут регулировать подачу тепла в квартиру на выходе из котла. Но без использования термостатов обеспечить комфортный температурный режим во всех комнатах не получится.

Почему именно терморегулятор?

Помимо терморегулятора, ограничить поток теплоносителя в батарею можно при помощи шарового крана или конусного вентиля. Но их использование связано со значительными неудобствами:

• Шаровой кран рассчитан на эксплуатацию только в двух режимах: открыт или закрыт. При работе в промежуточных положениях он быстро выйдет из строя.
• Регулировать поток теплой воды обоими приспособлениями нужно вручную и довольно часто. При большом количестве комнат это долго и неудобно.

Монтаж терморегуляторов на радиаторы отопления решит эту проблему. Термостат после установки и настройки будет автоматически поддерживать заданную температуру, регулируя поступление горячей воды в батарею.

С чугунными радиаторами сложнее. Из-за высокой тепловой инертности материала (чугун медленно разогревается и так же медленно остывает) быстро и точно отрегулировать температуру не получится.

Устройство и виды термостатов

По принципу работы терморегуляторы делятся на две большие группы:

• Приборы прямого действия, реагирующие на температуру теплоносителя. Внутри таких устройств расположен сильфон, заполненный жидким, твердым или газообразным материалом, и тарельчатый запорный механизм. Рабочее тело сильфона меняет свой объем при перепаде температуры и двигает шток, увеличивая или уменьшая подачу в радиатор теплоносителя.

Такие приборы выигрывают в плане стоимости, но уже морально устарели. В квартирах рекомендуется использовать терморегуляторы второго типа.

• Устройства с выносными датчиками и электрическим приводом механизма регулировки. Они удобнее в эксплуатации, так как настраиваются непосредственно на нужную температуру воздуха в комнате. Электронные системы управления позволяют задать свои режимы обогрева для определенных периодов суток, программируются и по другим параметрам.

Терморегулятор выбирают исходя из размеров патрубка, присоединяемого к устройству, и типа отопления:

1. Клапаны с маркировкой RTD-G предназначены для установки в однотрубных системах подводки с естественной циркуляцией.
2. Устройства с маркировкой RTD-N применяются в двухтрубных системах. Также они необходимы, если установлен нанос для принудительной циркуляции теплоносителя.

Профессионалы рекомендуют выбирать клапаны, изготовленные из латуни, бронзы или нержавеющей стали. Они надежнее и долговечнее силуминовых.

Подробнее обо всех типах устройств, предназначенных для регулировки температуры радиаторов, написано в этой статье. Там же можно найти способы увеличения теплоотдачи батарей.

Выбор мест для установки термостатов

На работу этих устройств плохо влияют:

• Прямые солнечные лучи.
• Приборы, выделяющие в процессе работы тепло.
• Затрудненная циркуляция воздуха: термостат не должен быть закрыт шторами, портьерами и декоративными решетками.

Не всегда есть возможность установить терморегуляторы на всех радиаторах отопления в квартире.  Где в таком случае их поставить в первую очередь:

• В частных многоэтажных домах – на батареи на верхних ярусах. Теплый воздух в помещении поднимается вверх, поэтому на втором и третьем этаже температура будет выше, чем на первом.
• В квартирах и одноэтажных домах в первую очередь терморегуляторы ставят на батареи, расположенные ближе к обогревательному котлу.

Если доступ к устройству затруднен, оно закрыто предметами интерьера, то выбирают изделие с выносным датчиком температуры.

Установка терморегулятора

Важно не только правильно выбрать нужную модель, но и грамотно ее поставить. Система отопления должна продолжать работать при прекращении подачи теплоносителя в радиатор. Для этого:

• В однотрубной системе дополнительно подключают специальную перемычку – байпас. Вентиль монтируют на верхнюю трубу. Для замены или ремонта батареи или термостата на верхнюю и нижнюю трубы устанавливают шаровые краны.
• В двухтрубной системе достаточно только запорной арматуры на входе и выходе из радиатора.

Работы лучше проводить в теплое время года, так как придется сливать воду из системы отопления. В многоквартирных домах требуется обязательное согласование этого мероприятия с управляющей компанией.

Алгоритм дальнейших действий такой:

• Слив теплоноситель, обрезают трубы, подходящие к радиатору.
• При однотрубной подводке ставят байпас.
• Устанавливают шаровые краны на подводящей трубе и обратке.
• Монтируют терморегулятор.

Благодаря низкой цене и простоте термостаты с сильфоном используются наиболее часто. Устанавливаются они следующим образом:

• Прибор ориентируется по стрелке, нанесенной на его корпус. Она показывает направление перемещения теплоносителя. Сначала монтируется его неподвижная часть, на которую затем надевают вращающуюся головку.
• К подающей трубе клапан крепится при помощи «американки» (муфты с накидной гайкой): так его проще снять при необходимости.

Клапан обязательно должен устанавливаться горизонтально! В противном случае поднимающийся от трубы теплый воздух будет нагревать сильфон, что приведет к некорректной работе устройства.

• Подключение к батарее осуществляется за счет резьбового соединения. Герметичность достигается при помощи сантехнического льна или специальной уплотнительной ленты.
• Сняв защитный колпачок, устанавливают сильфонную головку. Она фиксируется гайкой, которую затягивают накидным ключом. Другой вариант – головки с защелкой. Их без труда можно надеть, повернув в положение максимального открытия и надавив до щелчка.

На завершающем этапе собирают до конца трубную обвязку и проверяют всю систему на протечки, заполнив ее теплоносителем.

Этапы установки показаны на видео.

Настройка

Предварительная настройка необходима для терморегуляторов, имеющих сильфоны: модели с выносными датчиками и электронным управлением настраивать не нужно.

Настроить термостат можно следующим образом:

• Минимизировать влияние посторонних факторов: в помещении отключить все приборы, закрыть двери и окна.
• В удобном месте расположить контрольный термометр.
• Полностью открутить клапан терморегулятора, поворачивая его головку до упора против часовой стрелки.
• Подождать, когда температура в комнате поднимется на 1–2 ˚C выше желаемого значения.
• Полностью закрыть клапан, вращая головку по часовой стрелке.
• В момент достижения нужной температуры в помещении понемногу открыть терморегулятор до тех пор, пока он не станет нагреваться. Из радиатора в этом момент должен послышаться шум воды. На этом преднастройку считают оконченной.

Ведущие производители терморегуляторов

Можно отметить следующие бренды, хорошо зарекомендовавшие себя на этом рынке:

• Датские приборы Danfoss.
• Терморегуляторы Far, произведенные итальянской фирмой.
• Сильфонные термостаты Herz австрийского производства.
• Устройства марок Honeywell, Kermi, Luxor, Prado, Purmo, Sira, имеющие много положительных отзывов.

Установка терморегуляторов на радиаторы отопления в частном доме или в квартире позволит создать комфортные условия в каждом помещении и снизить затраты на обогрев жилища.

Электронный регулятор температуры батареи отопления Frontier

Настоящая Политика конфиденциальности является составной частью Пользовательского соглашения Сайта и действует в отношении всей информации, в том числе персональных данных Пользователя, получаемых Администрацией Сайта в процессе работы Пользователя с Сайтом, исполнения Пользовательского соглашения  и соглашений между Администрацией сайта и Пользователем. Использование Сайта означает безоговорочное согласие Пользователя с настоящей Политикой конфиденциальности и указанными в ней условиями обработки его персональных данных; в случае несогласия с этими условиями Пользователь должен воздержаться от использования Сайта.

Перед использованием Сайта Пользователю необходимо внимательно изучить настоящую Политику конфиденциальности.

1. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

1.1. Предоставление в любой форме (регистрация на Сайте, осуществление заказов, подписка на рекламные рассылки и тд.) своих персональных данных Администрации сайта, Пользователь выражает согласие на обработку персональных данных Администрацией сайта в соответствии с Федеральным законом “О персональных данных” от 27.07.2006 №152-ФЗ.

1.2. Обработка персональных данных осуществляется в целях исполнения Пользовательского соглашения и иных соглашений между Администрацией сайта и Пользователем.

1.3. Обработка персональных данных производится исключительно на территории Российской Федерации, с соблюдением действующего законодательства Российской Федерации.

1.4. Согласие Пользователя на обработку его персональных данных дается Администрации сайта на срок исполнения обязательств между Пользователем и Администрацией сайта в рамках Пользовательского соглашения или других соглашений между Пользователем и Администрацией сайта.

1.5. В случае отзыва согласия на обработку персональных данных Пользователя, Пользователь уведомляет об этом Администрацию Сайта письменно или по электронной почте. После получения данного уведомления Администрация Сайта прекращает обработку персональных данных Пользователя и удаляет.

1.6. Сайт не имеет статуса оператора персональных данных. Персональные данные Пользователя не передаются каким-либо третьим лицам, за исключением случаев, прямо предусмотренных настоящей Политикой конфиденциальности.

2. МЕРЫ ПО ЗАЩИТЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ

2.1. В своей деятельности Администрация сайта руководствуется Федеральным законом “О персональных данных” от 27.07.2006 №152-ФЗ.

2.2. Администрация сайта принимает все разумные меры по защите персональных данных Пользователей и соблюдает права субъектов персональных данных, установленные действующим законодательством Российской Федерации.

2.3. Защита персональных данных Пользователя осуществляется с использованием физических, технических и административных мероприятий, нацеленных на предотвращение риска потери, неправильного использования, несанкционированного доступа, нарушения конфиденциальности и изменения данных. Меры обеспечения безопасности включают в себя межсетевую защиту и шифрование данных, контроль физического доступа к центрам обработки данных, а также контроль полномочий на доступ к данным.

3. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛИТИКИ КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ

3.1. Администрация сайта оставляет за собой право в одностороннем порядке вносить любые изменения в Политику конфиденциальности без предварительного уведомления Пользователя. Актуальный текст Политики конфиденциальности размещен на данной странице.

Как правильно установить терморегулятор на батарею отопления

Устанавливаемый на батарею терморегулятор является отличным инструментом для создания благоприятного микроклимата и дополнительным способом сэкономить на отоплении, поскольку позволяет уменьшить подачу теплоносителя. Терморегулятор для радиатора отопления выгодно использовать тогда, когда батареи очень сильно нагреваются. 

Регуляторы температуры следует устанавливать на такие батареи:

1. Алюминиевые.
2. Стальные.
3. Биметаллические.
4. Медные.

Ставить регулятор на чугунные изделия бесполезным потому, что чугунный радиатор или батарея имеют большую тепловую инерцию.

Строение

Конструкция любого терморегулятора состоит из двух основных элементов:

1. Термоклапана (термостатического вентиля).
2. Термоэлемента.

Термоклапан является обычным клапаном или вентилем. Он представляет собой запорную арматуру, через которую проходит теплоноситель, и внутри которой находится седло и конус. Конус влияет на степень перекрытия рабочего сечения. Этот элемент может подниматься вверх и опускаться вниз, что приводит к изменению количества поступающего теплоносителя.

В термостатическом вентиле конус двигает термоголовка. Она также известна как термостатический элемент.

Она состоит из:

• основания;
• крышки, которая и представляет собой корпус. В некоторых моделях крышка может менять свое положение. Таким образом настраивается рабочая температура;
• цилиндра;
• теплового агента;
• шпинделя. Его часто дополняют сильной пружиной.

Главным элементом является цилиндр. Его еще называют «сильфоном».  

Цилиндр представляет собой небольшую герметичную и эластичную емкость. Она заполнена тепловым агентом. Чаще всего он представлен газом и жидкостью. Газ и жидкость подбираются так, чтобы при малейших колебаниях температуры они могли быстро изменять свой объем. Некоторые производители используют твердые тепловые агенты. Из-за того, что они реагируют на изменения температуры через 30 минут и более, их используют немногие компании.

Цилиндр с тепловым агентом размещают под верхом крышки-корпуса. Под сильфоном находится шпиндель, который присоединяется к штоку термоклапана.

Принцип работы

1. Меняется температура воздуха в помещении. Если она растет, увеличивается объем цилиндра. В результате сильфон растягивается.
2. Увеличенный сильфон давит на размещенный под ним шпиндель.
3. Шпиндель вызывает давление на шток и конус (золотник). Последний опускается вниз и частично или полностью перекрывает поток нагретой жидкости.
4. Батарея начинает остывать, температура в помещении падает, что приводит к уменьшению объема сильфона.
5. Пружина давит на шпиндель или конус, и оба элемента поднимаются вверх, что увеличивает поток теплоносителя.
6. Радиатор нагревается, поднимая температуру в помещении. В то же время увеличивается цилиндр. Цикл повторяется.

Наиболее прогрессивные терморегуляторы для радиаторов способны регулировать температуру с точностью до 1 °С. Все зависит от того, какой тепловой агент находится в середине сильфона. Если он быстро реагирует на изменение климата в помещении, то точность высокая.

Работа всех терморегуляторов на батареях приводит к тому, что часть радиаторов всегда остается холодной. Ограничивается поток теплоносителя. Однако холодными батареи могут быть и из-за засорения или наличия воздуха. Обнаруживают эти проблемы путем снятия термоголовки и ожидания. Если через некоторое время поверхность радиатора стала полностью теплой, то проблем нет.

Не всегда терморегуляторы для радиаторов могут корректно работать. Это происходит из-за следующих факторов:

1. Закрытия шторой.
2. Сквозняков.
3. Попадания прямых солнечных лучей.
4. Дополнительных источников тепла.

Виды

Терморегуляторы для радиаторов бывают разных видов. Причем их классифицируют по двум признакам:

1. Тип термоголовки.
2. Вид теплового агента.

Согласно первому критерию бывает:

1. Ручной терморегулятор для батарей отопления.
2. Механический.
3. Электронный.

Первый вид представляет собой обычный вентиль с простой крышкой, которую нужно крутить вправо-влево. Ее вращение приводит к поднятию/опусканию золотника в кране. Такой регулятор нуждается в постоянной опеке, ведь когда становится слишком тепло, нужно перекрывать вентиль, а когда становится холодно, опять нужно менять положение его крышки. Но можно легко снять крышку и на ее место поставить автоматический терморегулятор. Заменять клапан не нужно, ведь он универсален.

Термостат с механической головкой также требует ручной настройки. Однако она проводится только один раз. Далее температура регулируется в автоматическом порядке. Выставление нужного уровня температуры происходит путем поворота крышки термоголовки. В большинстве случаев на крышке есть отметки «больше-меньше» или цифры от 1 до 5-7.

Некоторые модели имеют выносной датчик. Он соединяется с основанием с помощью капиллярной трубки.

Электронные терморегуляторы на батареи имеют очень много полезных опций. Они отличаются большими размерами. Это обусловлено тем, что электронный блок управления, а также сервопривод требуют электрической энергии. Во многих моделях ее источником выступают батарейки или съемные аккумуляторы. Находятся они в корпусе.

Главная особенность электронных терморегуляторов для радиаторов заключается в возможности работать в нескольких режимах и самостоятельно изменять их. На ночь, на выходные или на время отсутствия людей в квартире можно выставить сниженную температуру. Далее можно настроить термоголовку так, чтобы за несколько часов до появления жителей в квартире или доме произошла смена режима, и помещение прогрелось до нужной температуры.

Типы теплового агента

Наиболее часто используют жидкость и газ. Из-за этого выделяют такие виды термоголовок:

1. Жидкостные.
2. Газовые.

Более дешевыми и простыми являются регуляторы первого вида. Но они управляют батареей медленнее.

Газовый регулятор для батареи отопления имеет меньшую инерционность, благодаря чему способен быстро среагировать на изменение температуры в помещении.

На практике разница между реакцией двух типов маленькая.

Практически все виды терморегуляторов способны устанавливать температуру, диапазон которой составляет +6…+28 °С.

Особенности термоклапана

Он имеет две разновидности. Они зависят от того, в какой системе отопления должен использоваться кран: однотрубной или двухтрубной.

Если вы установите в однотрубную систему кран для двухтрубной, радиатор будет плохо прогреваться. Причиной этого является то, что запорная арматура для 2-трубной системы имеет высокое гидравлическое сопротивление. Фактически оно вдвое больше такого показателя вентилей для 1-трубной системы. Чтобы достичь такого сопротивления, производители делают малое проходное сечение. Оно позволяет уменьшить давление на вентили и сбалансировать давление в системе. Из-за этого при условии низкого давления (характерно для 1-трубной системы) через кран поступает мало теплоносителя.

Для 1-трубных систем подходят те вентили, проходная способность которых равна или превышает 3.

Установка

Монтируют электронный терморегулятор на батарею просто. Для этого выполняют следующие действия:

1. Перекрывают стояк и спускают воду.
2. У радиатора отрезают кусок трубы. Его длина должна соответствовать длине термостатического вентиля. Трубу перерезают в одном месте.
3. Демонтируют часть трубы, которая осталась в радиаторе. Эти шаги не выполняют, если система отопления только создается или стоит кран с такими размерами, как и у нужного вентиля.
4. Откручивают от термовентиля штуцер с американкой.
5. Штуцер фиксируют в радиаторе, а основание крана на трубе.
6. Прикладывают кран к штуцеру в радиаторе и затягивают американку. Вентиль должен находиться так, чтобы шток «смотрел» в сторону.
7. Фиксируют электронную или механическую термоголовку.

Особенности установки:

• термостат обычно ставят на вводную трубу. При этом стрелка на нем должна совпадать с направлением движения теплоносителя;
• электронное устройство всегда должно находиться в горизонтальном положении. Запрещается размещение термоголовки над трубой потому, что тепло от трубы будет нагревать цилиндр и вызывать ненужное перекрытие радиатора. Следствие – холодное помещение;
• большинство электронных и механических регуляторов настроены для монтажа на высоте 40-60 см. Если разместить их на высоте 10-15 см (нижнее подключение батареи), то в помещении будет слишком тепло. Решить проблему с нижним подключением можно благодаря перенастройке терморегулятора, использованию выносного датчика или покупкой специально предназначенного регулятора;
• если система отопления является однотрубной, то вводную и выводную трубу правильно соединять дополнительной трубой. Надо создавать байпас.

Регулятор температуры для радиатора отопления: автоматический, ручной, механический

Основная функция регуляторов отопления – изменение степени обогрева помещения посредством изменения количества теплоносителя, проходящего через радиаторы. Грамотно установленные и правильно используемые термостатические регуляторы способны сделать более эффективным отопление в квартире, частном доме и других помещениях.

Основные составные части терморегуляторов для радиаторов – это:

• терморегулирующий вентиль, или термоклапан;
• с помощью которого осуществляется воздействие на шток клапана.

Регулятор отопления внешне похож на обычный кран, который устанавливается на входе и выходе труб из батарей, но вместо стандартного вентиля термостатические регуляторы оснащены быстросъемной гайкой, при помощи которой на корпусе закрепляется термоэлемент. Регулировка степени нагрева радиаторов и температурного режима в помещении становится более наглядной, благодаря градуировке, которая имеется на термостатической головке.

Почему использовать термостатические клапаны для батарей выгодно?

Во-первых, при помощи регулятора для батареи отопления происходит более тонкий контроль над микроклиматом в помещении, так как можно изменять температурный фон не во всей комнате сразу, а по отдельности в тех зонах, где установлены радиаторы.

Во-вторых, локальные термостатические регуляторы, в отличие от централизованной системы управления отоплением, учитывают и такой фактор, как нагрев помещения солнцем, что исключает возможность перегрева комнаты в солнечную погоду.

В-третьих, для каждой комнаты в доме или квартире регулировка обогрева может проводиться по особой программе. Для помещений с небольшой проходимостью и посещаемостью обычно выставляется минимальная теплоотдача радиаторов. Там, где члены семьи проводят больше времени, необходима более интенсивная работа батарей, то есть больший объем циркулирующего в них теплоносителя (воды).

Достойная альтернатива обычным запорным кранам

Для того чтобы сэкономить на организации обогрева помещения, вместо регулятора температуры батарей отопления на входе трубы в нагревательный элемент врезают обычный кран. Этот механический способ регулирования ухудшает качество отопления, потому что:

• запорная арматура быстро выйдет из строя, если ее часто открывать и закрывать;
• использование чревато «завоздушиванием» всего стояка;
• после установки механического регулятора возможен будет только ручной контроль работы радиаторов, а это – лишние временные затраты;
• с его помощью выставляется лишь приблизительная температура в помещении.

Особенности регулятора

Регулятор температуры отопления, который устанавливается на батарею, работает в автоматическом режиме – необходимо лишь вначале выбрать требуемую степень нагрева радиатора при помощи градуированной шкалы на термоголовке.

Современные термостатические регуляторы отопления работают таким образом, что никогда не перекрывают подачу теплоносителя в батареи полностью, а лишь увеличивают или уменьшают ее, в зависимости от температуры в помещении.

Термоклапан – это прибор для самого тонкого контроля над нагревом радиатора отопления. Погрешность при определении температурного режима в комнате будет минимальной.

По какому принципу работают?

Одна из ключевых деталей термоклапана – шток, оснащенный уплотнительной прокладкой из резины. Этот шток подвижный, он может опускаться и подниматься, при этом изменяя диаметр отверстия, через которое в батареи попадает вода.

Если открыть клапаны, в радиаторах будет циркулировать больший объем теплоносителя, и они будут сильнее обогревать. Регулятор температуры с опущенным штоком уменьшит количество проходящей воды. Для радиатора отопления это означает менее интенсивный нагрев.

Ручные и автоматические

Менять температуру в помещении термостатическим регулятором можно вручную (механический способ) или автоматически. Ручной термоклапан для изменения положения штока требует поворота маховика вентиля. Следует учитывать, что защитный колпачок, имеющийся на клапане, может выйти из строя вследствие частых поворотов вентиля.

Автоматический регулятор – это более эффективный способ изменения температуры на радиаторе отопления. В клапанах такого типа термоголовка оснащена сильфоном – резервуаром, стенки которого представляют собой «гармошку». Внутреннее содержимое сильфона (газ или жидкость) мгновенно реагирует даже на незначительные изменения температуры в помещении.

Когда воздух прогрелся до определенного уровня, газ или жидкость в сильфоне расширяется, растягивает «гармошку», которая, в свою очередь, выталкивает и опускает шток. Шток давит на вентиль, и подача теплоносителя в батарею уменьшается.

Когда воздух начинает остывать, регуляторы температуры работают по обратному алгоритму: содержимое сильфона уменьшается в объеме, «гармошка» сжимается, шток поднимается. Для батарей отопления это означает начало более интенсивной подачи теплоносителя. Следовательно, и температура в помещении начинает подниматься.

При выборе терморегуляторов необходимо учитывать, как именно расположены радиаторы в данном помещении. Инструкция по монтажу термоклапанов включает следующее обязательное условие: термоголовка должна устанавливаться горизонтально. Такое положение обеспечит наилучшую циркуляцию воздушных потоков вокруг нее, а терморегулятор будет работать более четко и тонко.

Существуют термоклапаны с прямой и угловой термоголовкой, благодаря чему в разных системах отопления удается установить регулятор так, чтобы он находился в горизонтальной плоскости.

Особенности для двухтрубных схем отопления

Регуляторы для двухтрубных систем отопления должны обязательно иметь устойчивость к перепадам давления. Гидравлическая балансировка в двухтрубной системе происходит посредством снижения давления в районе клапана, поэтому у него должно быть высокое гидравлическое сопротивление и проходное отверстие не слишком большого диаметра. К регуляторам для однотрубных систем столь жесткие требования не предъявляются.

Более эффективными в работе считаются те термоклапаны для двухтрубных систем, которые можно настраивать дополнительно, в зависимости от особенностей помещения. Так удастся минимизировать обогрев комнат. Следовательно, отопление дома или квартиры станет более рациональным и экономным.

порядок установки и монтажа, настройка

Терморегулятор для батареи отопления – это тот самый прибор, с помощью которого можно откалибровать теплоотдачу радиатора. И если вам нужно уменьшить теплоотдачу на одной батарее и/или увеличить ее на другой, то вам нужен именно этот прибор, который, к тому же, помогает сэкономить на оплате коммунальных услуг.  

Словом, регулятор – это, пожалуй, самый нужный узел системы отопления, после котла,  радиатора и теплопровода. Поэтому в данной статье нами будет рассмотрена установка терморегуляторов на батареи отопления. Изучив этот материал, вы сможете установить регулятор на сою батарею даже без помощи наемных специалистов.

Терморегулятор батарей отопления

Где монтируют регулятор?

Перед тем как установить регулятор температуры на батарею нам нужно выбрать месторасположение этого прибора. Причем обычно его монтируют у самого ниппеля батареи, на подающем отводе от напорного стояка. Ну а если монтаж у ниппеля невозможен, то терморегулятор врезают в горизонтальный участок, соединяющий напорную трубу и радиатор отопления.

Место расположения терморегулятора батареи

Такое расположение дает возможность отрегулировать температуру с точностью один градус Цельсия в пределах от 5 до 30 °С. Однако близкое расположение затрудняет адекватную оценку температуры воздуха в комнате. Поэтому, пред тем  как установить терморегулятор на батарею, необходимо подключить к регулирующему прибору особый дистанционный датчик, считывающий температуру окружающей среды на расстоянии 2-8 метров от самого радиатора.

Аналогичным образом нужно поступать и в том случае, когда батарею камуфлируют декоративной решеткой или коробом. Ведь установленный в частично закрытом боксе прибор сможет отслеживать внешнюю температуру лишь с помощью выносных датчиков.

Кроме того, в случае однотрубной разводки системы отопления, перед монтажом регулирующего датчика напорную ветвь и обратку нужно связать вертикальной перемычкой – байпасом, врезаемым в систему перед регулирующим прибором. А на обратной трубе стоит поставить обычный вентиль, с помощью которого можно перекрыть обратку при возможном демонтаже радиатора.

Как монтируют регулятор?

Схема подключения терморегулятора предполагает, что этот прибор будет инсталлирован прямо на патрубок радиатора.

Поэтому сам монтаж регулирующего прибора лучше всего выполнить в такой последовательности:

Подготовка посадочного места под терморегулятор

• В самом начале нужно слить воду из системы отопления, предварительно перекрыв напорный (подающий) участок теплопровода. Поэтому монтаж лучше проводить до начала отопительного сезона, когда в трубах еще нет теплоносителя.
• Следующий шаг – подготовка «посадочного» места терморегулятора. То есть, если у ниппеля трубы не было никакого вентиля, то подводящий горизонтальный участок разрезается, а на торцах разделенных труб нарезаются (плашкой) резьбовые сгоны. Если перед ниппелем радиатора был установлен вентиль, то его демонтируют.
• Далее нужно вмонтировать в полученный зазор (посадочное место) корпус терморегулятора. Обычно для этого нужно накрутить на первый (со стороны стояка) сгон контргайку, обмотать его ФУМ и накрутить на трубу сам регулятор, поджав стык контргайкой. Далее нужно ослабить контргайку у ниппеля батареи и накрутить такую же гайку на второй сгон. После чего нужно зафиксировать корпус регулятора первым разводным ключом и вкрутить второй сгон в торец регулятора, проворачивая вторым разводным ключом саму трубу. В финале поджимаются обе контргайки (у регулятора и у радиатора).
• Последний этап – это монтаж управляющего элемента на корпус регулятора. Он вкручивается в переходник, зафиксированный на боковом отводе корпуса регулятора. Причем, меняя переходники, можно использовать управляющие элементы от разных производителей. То есть, корпус регулятора с запорным вентилем остается на прежнем месте, а управляющий блок можно заменить, в любой момент, более совершенным аналогом. При этом менять сам корпус регулятора уже не нужно.

Вот, собственно, и все. Надеемся, что вам стало понятно как установить терморегулятор на радиатор отопления. И мы можем переходить к следующему этапу – настройке. И это очень важный этап, от успеха которого зависит работоспособность терморегулятора.

Как настроить регулятор?

Монтаж терморегулятора на радиатор – это еще не все. Перед вводом в эксплуатацию любой регулирующий элемент нужно еще и настроить, сверив его шкалу с температурой батареи.

Причем такую настройку, в большинстве случаев, проводят по следующей схеме:

Настройка терморегулятора

• В комнате закрывают окна и двери, обеспечивая тем самым стабильность микроклимата, на который  не повлияют ни сквозняки, ни теплые потоки из соседних комнат.
• Далее в центр отапливаемого регулируемым радиатором помещения вносят градусник, устанавливая его на подставке, высота которой равна половине высоты комнаты.
• После этого нужно открыть вентиль терморегулятора, повернув его влево, до упора. Так мы выставим максимальное значение, предполагающее прогрев до максимальной температуры.
• После прогрева помещения на 5-7 градусов Цельсия (этот показатель фиксируют с помощью термометра) терморегулятор «закрывают» закрутив вентиль вправо до упора.

• Далее нужно следить за градусником на подставке, ожидая падения температуры до нужного уровня. После того, как градусник «покажет» желаемую температуру, нужно очень медленно повернуть вентиль влево до тех пор, пока вы не услышите шум воды в регуляторе. Это значит, что вентиль настроен.

• После этого нужно маркировать положение вентиля регулятора, начертив вертикальную полосу или сделав засечку.

В дальнейшем, если совместить «черточки» маркированной линии, то регулятор «выведет» батарею на желаемую температуру. Соответственно, таким же образом можно калибровать и другие температурные режимы, определяя положение вентиля регулятора при «нужной» температуре на градуснике.

А вот автоматический терморегулятор калибровать не нужно. Эту работу сделает за вас завод изготовитель. Поэтому в данном случае вы сможете лишь выверить положение дистанционных датчиков температуры, сравнивая показатели на градуснике и на шкале регулятора.

как установить и принцип работы

Вопрос, как установить терморегулятор на батарею, интересует и людей, проживающих в многоквартирных домах, и владельцев частного жилья с автономной системой отопления. Терморегулирующее устройство позволяет поддерживать в помещениях комфортную температуру, а во втором случае – еще и экономить затраты на энергоноситель.

Терморегулятор имеет смысл ставить на батареи любого типа за исключением чугунных – они отличаются высокой тепловой инерцией, из-за чего регулировка становится неэффективной.

Терморегулятор для батареи отопления

Особенности регулировки

Нагрев радиатора происходит за счет циркуляции жидкости, нагретой отопительным котлом. Теплоноситель отдает значительную часть тепловой энергии прибору отопления, который обеспечивает прогрев воздуха в помещении.

Чем меньше горячей жидкости пройдет через батарею в единицу времени, тем слабее она нагреется. Принцип количественной регулировки и лежит в основе функционирования терморегулятора. До изобретения термостатического клапана для этих целей использовался сантехнический вентиль.

Обратите внимание! Шаровой кран рассчитан на работу только в двух положениях – полностью открытом и полностью закрытом. При использовании шарового крана в качестве вентиля для регулировки потока теплоносителя, он быстро выйдет из строя.

Принцип работы современного термостатического клапана тот же, что и у вентиля – специальное устройство в корпусе ограничивает или полностью перекрывает поток теплоносителя. Основная разница заключается в принципах управления – в случае использования сантехнического вентиля температуру батарей приходится регулировать поворотом ручки, то терморегулятор для радиатора отопления работает без вмешательства человека, достаточно его правильно установить и настроить.

Конструкция терморегулятора

Терморегулятор представляет собой клапан, оснащенный термоголовкой, которая управляет его работой.

Клапаны различаются по конструкции корпуса, в зависимости от особенностей места установки используется клапан:

• стандартный прямой;
• угловой горизонтальный;
• угловой вертикальный;
• угловой, у которого головка и патрубки расположены по трем перпендикулярным осям (левый и правый вариант).

Обратите внимание! Клапаны для однотрубной системы отопления (маркировка литерой G) отличаются повышенной пропускной способностью, из-за чего их корпус имеет больший объем. Они также подходят для двухтрубных систем с естественной циркуляцией. Если система оборудована насосом для принудительной циркуляции теплоносителя, требуются клапаны, маркированные литерами N или D, они рассчитаны на высокое давление.

В корпусе из сплава, устойчивого к коррозии, имеется седло клапанной части, которое может быть полностью перекрыто тарельчатым клапаном при его полном опускании. При изменении высоты расположения тарелки изменяется количество жидкости, проходящей через клапан за единицу времени.

Устройство регулятора температуры

Тарелка закреплена на штоке, который приводится в действие штифтом-толкателем, его верхняя часть выступает из корпуса клапана. В стандартном исполнении штифт прикрыт колпачком. Его снимают и устанавливают выбранный механизм управления клапаном.

Важно! Рекомендуется ставить клапаны из латуни, нержавеющей стали, бронзы. Силумин хрупок и ненадежен. При выборе изделия также обратите внимание на монтажные размеры патрубков – они должны соответствовать параметрам трубопровода.

Выбор управляющего механизма

Терморегулятор для батарей отопления требуется оснастить подходящим механизмом управления:

• запорная рукоятка;
• термоголовка сильфонного типа;
• головка с сервоприводом;
• электронная термоголовка.

Запорная рукоятка

Она превращает терморегулятор в обычный вентиль. Рукоятка обычно используется при необходимости надежно перекрыть клапан для проведения ремонтных работ или для замены прибора отопления. Ее можно рассматривать как съемный вспомогательный атрибут.

Термоголовка с сильфоном

Взглянув на разобранный термостат, можно увидеть сильфон – эластичную емкость, заполненную жидкостью или газом с высокой термочувствительностью. Если температура воздуха в районе термоголовки повышается, сильфон расширяется и нажимает на штифт-толкатель, благодаря чему тарельчатый клапан перемещается вниз. При охлаждении сильфона идет обратный процесс. Установленный на радиаторе терморегулятор такого типа энергонезависим, его достаточно один раз настроить, и уровень нагрева батареи будет поддерживаться автоматически с достаточно высокой точностью.

Головка с сервоприводом

Шток клапана перемещает вверх или вниз миниатюрный электрический двигатель, который получает соответствующие сигналы от электронного блока управления. Такая система позволяет обеспечивать очень точную регулировку нагрева теплоносителя. Установка требует прокладки кабеля для электропитания двигателя и передачи сигналов управления. Устройство подходит для использования в составе комплекса «умный дом».

Электронная термоголовка

Отопительный прибор, оснащенный электронной термоголовкой, меняет уровень нагрева помещения в зависимости от заданной программы. К примеру, работать в течение дня в экономном режиме и подогревать воздух до нужных значений к приходу хозяев дома с работы. Такая термоголовка с электронным дисплеем работает автономно, электропитание обеспечивают батарейки.

Установка терморегулятора на радиатор отопления

Рассмотрим, как монтировать и настраивать термоголовку с сильфоном – это наиболее популярный вариант благодаря доступной стоимости.

У большинства термоклапанов в верхней части имеется резьба под гайку М30х15 – именно с ее помощью устанавливается автоматическая механическая термоголовка. Ее неподвижная часть крепится к корпусу клапана, а верхняя свободно вращается вокруг своей оси. В пластиковой головке предусмотрены отверстия для того, чтобы воздух попадал к сильфону, заставляя его сжиматься или расширяться.

Установленный терморегулятор

Монтаж термоклапана выполняется на этапе подсоединения радиатора отопления к трубопроводу. Он ставится на подающую трубу, фиксируется переходником «американкой» — такое соединение при необходимости легко разобрать. На корпусе устройства обозначено направление потока теплоносителя – это обязательно следует учесть. Перед монтажом изучите паспорт изделия – если термоклапан не имеет функции полной блокировки потока, до него на подводящую трубу требуется установить шаровой кран.

Обратите внимание! Термоголовка обязательно должна располагаться горизонтально, иначе нагретый воздух, поднимающийся от радиатора, будет постоянно воздействовать на сильфон.

Свободным патрубком клапан подсоединяется к батарее. Затем с термоклапана снимается защитный колпачок и устанавливается сильфонная термоголовка путем закручивания накидным ключом соответствующей гайки. Если в модели предусмотрена установка методом защелкивания, головку требуется повернуть в положение «max», приставить и надавить до щелчка.

Правильное положение термоголовки

После монтажа выполняется настройка. Положение штока, штифта-толкателя и сильфона относительно корпуса термоклапана можно менять, вращая подвижную часть головки. На нее нанесена температурная шкала и метка для ориентира, что дает возможность ставить требуемую температуру с точностью до градуса. Подходящий режим работы батареи определяется на практике.

Важно! Производители термоголовок предлагают различные варианты преднастройки – при помощи штифтов или специального ключа сразу после установки задается допустимый температурный диапазон работы радиатора. Это позволяет избежать проблем, связанных с перегревом помещений или полным остыванием системы в результате вмешательства маленьких детей или из-за случайного контакта с подвижной частью термоголовки.

Существуют разные варианты исполнения термоголовки.
Если радиатор перекрывается плотными шторами, мебелью или конструкциями, устанавливая регулятор, можно использовать термоголовку с выносным датчиком-зондом. Датчик, соединенный с сильфоном капиллярной трубкой, размещается на расстоянии до 2 метров от батареи.

Терморегулятор на батарею отопления также может быть оснащен вынесенным пультом управления, который можно смонтировать в любом удобном месте. Такая модель снабжена двумя сильфонами (на клапане и в пульте управления), соединенными капиллярной трубкой.

Монтаж терморегулятора не сложно выполнить самостоятельно, если речь идет об автономной отопительной системе. В доме с центральным отоплением такое возможно в ситуации, когда на подающей трубе после байпаса установлен шаровой кран. В противном случае требуется вызвать специалистов и договориться о временном перекрытии подачи теплоносителя по стояку.

У меня к вам вопрос.

Мощность и тепловыделение

По мере роста объема и сложности вашего встроенного проекта потребление энергии становится все более очевидной проблемой. По мере увеличения энергопотребления такие компоненты, как линейные регуляторы напряжения, могут нагреваться во время нормальной работы. Небольшой нагрев — это нормально, однако, когда становится слишком жарко, производительность линейного регулятора ухудшается.

Сколько — это много?

Хорошее практическое правило для регуляторов напряжения: если внешний корпус становится неудобным на ощупь, то деталь должна иметь эффективный способ передачи тепла другой среде.Хороший способ сделать это — добавить радиатор, как показано ниже.

Радиатор, прикрепленный к линейному регулятору напряжения на блоке питания макетной платы.

Радиатор часто представляет собой просто большой кусок металла, который помогает отводить тепло от детали под нагрузкой. За счет увеличения площади поверхности радиатора большее количество тепла передается более холодному воздуху, тем самым охлаждая деталь более эффективно. Вот почему вы видите «ребра» на некоторых радиаторах, как показано на рисунке выше.

Если вы используете радиатор, рекомендуется добавить радиатор или термоленту в зону физического контакта между регулятором напряжения и радиатором. Компаунд для радиатора или лента обеспечивает надлежащую передачу тепла от регулятора напряжения к радиатору. На картинке выше вы можете увидеть белый теплоотвод. Помните, что вам нужно совсем немного!

В вашем макете также можно использовать медные пластины в качестве радиаторов.

Иногда медные заливки на печатных платах используются в качестве радиаторов.На изображении выше микросхема для зарядки литий-полимерной батареи MCP73831 должна рассеивать тепло на печатной плате. Серые области — это медные плоскости, а черные точки — переходные отверстия (медные отверстия в нижнем слое). Вся эта медь составляет большую площадь излучаемой тепловой массы, которая будет эффективно рассеивать тепло в наружный воздух.

---

Почему греется регулятор напряжения?

В этом кратком обсуждении мы поговорим о линейных регуляторах (по сравнению с SMPS).Эффективность линейного регулятора зависит от разницы между входным и выходным напряжениями и от величины тока, потребляемого вашей схемой. Чем больше разница между входным и выходным напряжением или больше ток, тем больше тепла будет рассеиваться регулятором. Это означает, что линейные регуляторы мощности не очень эффективны при регулировании напряжения, поскольку так много энергии теряется в виде тепла! Импульсные источники питания (SMPS) намного более эффективны и становятся все более распространенными, однако их трудно использовать, поскольку они иногда чувствительны к генерации шума при неправильном использовании.

Мы можем рассчитать среднее количество мощности, рассеиваемой регулятором, которое напрямую связано с теплом, выделяемым регулятором.

.

Чтобы рассчитать мощность, используемую регулятором в приведенной выше схеме, нам необходимо знать:

1. Vin, напряжение на входе регулятора.
2. Vout, выход регулятора и напряжение, которое используется для питания внешних устройств.
3. I, максимальное количество тока, которое может потреблять система.Для надежной оценки сложите указанный (RTFM) максимальный ток, потребляемый всеми устройствами (MCU, GPS, светодиоды и т. Д.).

Теперь мы можем использовать уравнение мощности и подставить три значения для расчета мощности, используемой регулятором.

---

ПРИМЕР 1

Какую мощность потребляет регулятор на картинке выше? Вот данные значения:

1. Вин. Допустим, мы используем полностью заряженный аккумулятор на 9 В.
2. Vout. В нашем примере это 5 В.
3. I. Предположим, максимальный ток, потребляемый всеми устройствами, составляет 2,5 А.

Используйте уравнение мощности:

Power = мощность в ваттах
V = напряжение в вольтах
I = ток в амперах

10 Вт — это много энергии, которую нужно рассеять через небольшой электронный компонент! Вот почему может потребоваться использование радиаторов с линейными регуляторами напряжения.

Важный момент, о котором следует помнить: наш расчет можно рассматривать как пиковую мощность, рассеиваемую регулятором, потому что в действительности система не потребляет 2,5 А непрерывно. Модули MCU, GPS и CELL обычно пульсируют током, который в среднем достигает гораздо меньшего значения. Но всегда полезно принимать значения наихудшего сценария!

Уважайте свой регулятор: безопасная зарядка литиевых батарей Powersport

Автор Эван Грист.Опубликовано в Tech-n-Tips

По мере того, как цены падают, а качество улучшается, литий-ионные батареи быстро завоевывают рынок силовых видов спорта. Райдеры стремятся перейти на литий-ионные из-за их компактных размеров, малого веса, долговечности и экстремальной выходной мощности. Водители не знают, что требования к зарядке этих аккумуляторов отличаются от требований к зарядке старых свинцово-кислотных аккумуляторов или аккумуляторов AGM, что может серьезно повлиять на их безопасность, срок службы и производительность.

Конкретные требования к зарядке этих аккумуляторов часто четко не указываются производителем, и большое количество дезинформации, распространяемой в Интернете, также не помогает.Использование того же регулятора напряжения, который отлично работал с вашей старой батареей, потенциально может привести к опасному отказу литий-ионной батареи, включая расширение корпуса, взрывы или возгорание. Давайте разберемся, как безопасно заряжать литиевую батарею на приключенческом велосипеде!

Большинство литий-ионных аккумуляторов PowerSports относятся к типу LiFePO4 или литий-железо-фосфат , который идеально подходит для этих приложений. По своей природе они имеют постоянную скорость разряда и могут поддерживать свое напряжение под нагрузкой, обеспечивая полную мощность до почти полной разрядки.Они производятся из нескольких отдельных ячеек, соединенных вместе, и эти ячейки имеют довольно узкий идеальный диапазон напряжений.

Напряжение ниже идеального они не могут эффективно заряжаться, а при превышении этого напряжения в лучшем случае они подвержены низкой надежности и в худшем случае физическим повреждениям. За это отвечает регулятор напряжения вашего велосипеда, и это называется «средним выходным напряжением». Литиевые батареи обычно имеют некоторую базовую встроенную схему для балансировки ячеек, сохраняя их выходную мощность равномерно согласованной для наилучшей производительности.Вот почему также неплохо иметь зарядное устройство для литиевых аккумуляторов или зарядное устройство конкретного производителя для домашнего обслуживания, поскольку система зарядки PowerSports не может обеспечить эту функцию.

Чтобы элементы LiFePO4 заряжались наиболее эффективно и работали как можно дольше, напряжение аккумулятора должно быть как можно более стабильным. По своей природе система зарядки PowerSports будет иметь некоторые колебания в напряжении батареи, но очень важно использовать правильный регулятор напряжения для управления этим фактором, называемым пульсацией зарядного напряжения.

Среднее выходное напряжение

Нормальный выход регулятора

Среднее выходное напряжение является ключевым фактором безопасной и надежной зарядки литиевых батарей. Наиболее распространенные регуляторы напряжения Powersports были разработаны для использования со свинцово-кислотными и AGM-аккумуляторами, которые имеют идеальное напряжение зарядки 14,6 В. Эти типы батарей очень устойчивы к даже более высоким напряжениям и не будут иметь никаких проблем до тех пор, пока длительное использование не превышает 15 В.Напротив, литиевые батареи имеют максимальное значение напряжения , равное 14,6 В, при превышении которого может начаться повреждение. Из-за этого стабилизатор для литиевой батареи должен иметь гораздо более низкое напряжение зарядки для защиты батареи.

Выход регулятора MOSFET

Использование стандартного стабилизатора напряжения с литиевой батареей — рискованное предложение, поскольку типичное напряжение зарядки уже находится в максимальном диапазоне, а любые отклонения в компонентах и ​​конструкции могут привести к еще большему увеличению.Опять же, неплохо для свинцово-кислотных или AGM-аккумуляторов, но зачем рисковать с новыми блестящими литий-ионными аккумуляторами !? Например, стабилизатор литиевого аккумулятора RMSTATOR имеет характеристики зарядного напряжения, идеально подходящие для защиты аккумулятора, обеспечиваемые и стабилизированные за счет использования компонентов и конструкции премиум-класса.

Пульсация напряжения заряда

Другой важной частью зарядки литиевой батареи является «пульсация напряжения» или изменение выходного напряжения от регулятора PowerSports.Пульсации напряжения на выходе системы зарядки вашего велосипеда неизбежны при работе этих регуляторов напряжения, однако очень важно свести их к минимуму для эффективной зарядки и надежности литиевых аккумуляторных элементов.

Нормальная пульсация напряжения регулятора

Чрезмерная пульсация зарядного напряжения может привести к разбалансировке отдельных литиевых элементов и их неэффективности, что повлияет на срок их службы. Использование электронных компонентов премиум-класса может иметь большое значение, поэтому часто дешевые регуляторы напряжения намного хуже в этом отношении.Регуляторы OEM могут решить эту проблему с качеством компонентов, но не рассчитаны на пульсации зарядного напряжения. Компоненты и конструкция низкого качества могут привести к появлению шума на выходе, который невозможно обнаружить с помощью обычного мультиметра.

MOSFET Voltage Ripple

Лучший способ уменьшить пульсации зарядного напряжения для литиевых батарей — это стабилизатор напряжения типа MOSFET , в котором используются быстрые и эффективные транзисторы для выполнения функций регулирования напряжения. RMSTATOR Знаменитая схема регулирования MOSFET используется исключительно в наших регуляторах с литиевыми батареями. RMSTATOR Регулятор предназначен для универсальной установки. Его легко установить, и он подходит к оригинальному месту установки регулятора для многих приключенческих велосипедов. (Для получения дополнительной информации о регуляторах MOSFET см. Мою статью «MADNESS MOSFET» в ADVMoto , январь / февраль 2017, № 96).

___________________
Эван Грист — инженер-электрик в компании RMSTATOR из Форт-Коллинза, штат Колорадо, которая занимается покупкой, продажей, торговлей, ремонтом и ездой на мотоциклах более 16 лет.Эван специализируется на электронике для силовых видов спорта, в частности, на компонентах системы зарядки и зажигания. Он любит ездить по улицам, грязи и приключениям, часто катаясь по всем трем в горах Северного Колорадо на своем KTM 950 Adventure. RMStator.com

батареи — Понимание мощности, рассеиваемой регулятором LDO, в отношении срока службы батареи

Напряжение батареи падает с момента полной зарядки до полной разрядки. При расчете КПД линейного регулятора (LDO — разновидность линейного регулятора) это нужно как-то учитывать.Самый простой способ — использовать СРЕДНЕЕ напряжение аккумуляторов по всей кривой разряда. Среднее напряжение щелочной батареи AA составляет около 1,3 В, хотя это зависит от нагрузки. Таким образом, с 4 батареями, включенными последовательно, среднее напряжение будет около 1,3 В * 4 = 5,2 В. Таким образом, средний КПД LDO будет 3,3 / 5,2, что составляет около 63%.

Если вы используете понижающий преобразователь, вы, вероятно, можете рассчитывать на получение 85% с относительной легкостью. Возможен и более высокий КПД, но все придется делать очень осторожно.Таким образом, вы получите примерно на 30% больше времени автономной работы с понижающим преобразователем.

Есть еще кое-что, что нужно учесть. Рассеиваемая мощность в LDO будет равна Iload * (Vin — Vout). Теперь вам нужно использовать максимальное напряжение, а не среднее. Итак, давайте использовать 1,5 В. То есть Iloud * (6 — 3.3) = Iload * 2.7.

Для 100 мА это всего 270 мВт. Достаточно управляемый. Но если ваша нагрузка составляет 500 мА, то это 1,35 Вт, с чем будет сложно справиться. Таким образом, более высокие токи должны увести вас от LDO к понижающему преобразователю.

Теперь рассмотрим ток покоя. Если регулятор будет работать в течение продолжительных периодов времени при малой нагрузке или без нагрузки, следует учитывать ток покоя. LDO будет иметь гораздо более низкий ток покоя, чем понижающие преобразователи, хотя некоторые понижающие преобразователи достаточно малы, чтобы работать в течение многих месяцев (без нагрузки) от батареек AA. Обратите внимание на характеристики тока покоя, если это применимо к вам. Кроме того, КПД понижающего регулятора при очень малых нагрузках не намного лучше, чем у LDO.

Теперь посмотрим на стоимость. Если вы строите только один, разница в цене не имеет значения. Но если вы производите их массово, имейте в виду, что LDO намного дешевле, чем понижающие преобразователи (по объему). Хотя это может быть неверно, если у вас выходной ток 200 мА или более, потому что тогда вам понадобится большой LDO или радиатор LDO plus.

Так что это все компромиссы. Я предполагаю, что вам будет лучше с понижающим преобразователем в вашем приложении, если выходной ток не будет ниже 50 мА или около того, и в этом случае я бы использовал LDO.

3 общие причины, по которым аккумулятор квадроцикла нагревается

Аккумулятор квадроцикла может немного нагреться при нормальной зарядке, но никогда не должен становиться горячим при прикосновении или перегреваться. Это применимо как при езде, так и при зарядке с помощью внешнего зарядного устройства. Аккумулятор, который нагревается больше обычного, является верным признаком проблемы, требующей немедленного внимания.

Наиболее частой причиной нагрева аккумулятора квадроцикла является перезаряд или неисправный аккумулятор.Перезарядка может произойти, если регулятор напряжения на квадроцикле неисправен или вывести аккумулятор из строя при слишком высоком значении ампер с помощью внешнего зарядного устройства.

В этом посте мы более подробно рассмотрим все эти сценарии.

Неисправный регулятор / выпрямитель может вызвать перезаряд, который приведет к перегреву и потенциально повредит батарею.

Выпрямитель регулятора напряжения является важной частью системы зарядки аккумуляторной батареи квадроцикла, которая служит двум ключевым целям.

Во-первых, он преобразует переменный ток (AC) от статора в постоянный (DC), который могут использовать электрические компоненты квадроцикла.

Затем он регулирует напряжение до стабильного выходного значения около 14,5 В. Входное напряжение от статора колеблется в зависимости от числа оборотов двигателя и может достигать уровня 20 В и более.

Поскольку электрические компоненты квадроцикла, включая аккумулятор, не предназначены для работы с уровнями напряжения выше примерно 14,5 В, мы должны регулировать входное напряжение до стабильного рабочего напряжения.

Когда регулятор выходит из строя, он будет распространять чрезмерное напряжение, которое может повредить компоненты и перезарядить аккумулятор.Перегрев аккумулятора — признак того, что он заряжается слишком высоким напряжением.

Вы можете использовать мультиметр, чтобы проверить, правильно ли работает регулятор; выполните следующие действия:

• Установите мультиметр на 20 В постоянного тока.
• Красный провод идет к положительной клемме аккумулятора, а черный — к отрицательной.
• При выключенном двигателе вы должны получить значение примерно от 12,4 до 12,6 В. Это указывает на здоровую батарею.
• Запустите квадроцикл и измерьте напряжение на холостом ходу, затем увеличьте скорость примерно до 3000 об / мин.
• Напряжение должно возрасти примерно до 13-14.5 вольт. У некоторых регуляторов максимальное напряжение достигает 14,8 В.
• Если напряжение колеблется или вы получаете показания за пределами этого диапазона, это означает, что ваш регулятор неисправен.

Еще один способ сказать, что регулятор напряжения неисправен, — это когда яркость света меняется, когда вы увеличиваете скорость квадроцикла. При уровнях выше 14,5 В лампы будут светиться намного ярче, чем обычно, пока в конечном итоге полностью не перегорят.

Для дальнейшего тестирования регулятора напряжения вы можете использовать мультиметр, чтобы проверить, правильно ли работают диоды внутри регулятора.Partzilla.com сделал отличное видео, демонстрирующее эту процедуру:

Старые велосипеды или некоторые бюджетные квадроциклы используют автономный регулятор / выпрямитель, в то время как большинство современных квадроциклов теперь имеют комбинированный модуль ECU.

Так выглядит модуль ECU на большинстве квадроциклов Polaris.

Этот модуль управляет зарядкой аккумулятора, но он также управляет работой вентилятора, управляет стартером, имеет главные автоматические выключатели и защиту аккумулятора, управляет светом горячего двигателя, среди множества других вещей.

Обратной стороной объединения многих функций в одном устройстве является то, что чаще всего ломается часть регулятора. Вместо того, чтобы заменять только регулятор, теперь вы должны заменить весь блок ECU примерно в три раза дороже, чем обычный блок регулятора выпрямителя.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о том, как работает система зарядки квадроцикла.

Плохой элемент вызовет перегрев аккумулятора при зарядке.

Если ваш регулятор / выпрямитель исправен, проблема, скорее всего, связана с самой батареей.

Батарея делится на ячейки, каждая из которых удерживает определенную часть общего напряжения батареи. Когда одна ячейка выходит из строя, это отрицательно влияет на общее напряжение батареи.

Аккумулятор 12 В обычно состоит из 6 элементов 2,2 В, что соответствует номинальному напряжению 12,6 В. Они рассчитаны на зарядку напряжением около 14,5 В. Если одна ячейка закорачивается, часто из-за внутреннего сульфатирования, у вас остается только пять рабочих ячеек. 2,1 В x 5 ячеек равны только номинальному напряжению 10,5 В.

Система зарядки квадроцикла или внешнее зарядное устройство будет воспринимать его как низкий, заставляя пять рабочих ячеек принять полный заряд. Это приведет к перезарядке и нагреву аккумулятора.

Если вы подозреваете, что ваша батарея разряжена, вы проверяете ее самостоятельно, выполнив так называемый нагрузочный тест (вы найдете инструкции о том, как это сделать в этом посте), или можете отнести его своему дилеру, и он проверим это для вас.

Зарядка аккумулятора слишком сильным или слишком длинным током вызывает перезарядку

Если аккумулятор не нагревается от обычной езды, но при зарядке с помощью внешнего зарядного устройства, вы, вероятно, либо:

• Зарядка с использованием слишком сильного заряда тока заряда
• Слишком долгая зарядка с помощью ручного зарядного устройства
• Зарядка в неправильном режиме зарядки

Убедитесь, что вы используете правильную настройку силы тока небольшой ток заряда (амперы, А).

Хорошее эмпирическое правило, чтобы определить правильную силу тока для зарядки аккумулятора, — разделить его номинальную мощность на десять. Для аккумулятора на 15 Ач следует использовать зарядное устройство с выходной мощностью не более 1,5 А. Большинство основных брендов аккумуляторов для квадроциклов также предоставляют данные о зарядке, напечатанные на корпусе аккумулятора.

Это иллюстрированное пошаговое руководство расскажет вам, как зарядить аккумулятор квадроцикла или UTV.

Никогда не заряжайте аккумулятор квадроцикла током более 3 А. Если вы это сделаете, он перезарядится и, следовательно, станет горячим.

Не подключайте аккумулятор к ручному зарядному устройству и не оставляйте его без присмотра.

Ручное зарядное устройство будет продолжать подавать ток в аккумулятор, даже после того, как он полностью заряжен и больше не может потреблять больше тока. Это вызовет «кипение» электролита внутри батареи до полного испарения.

В этом случае вы можете почувствовать странный запах испарившегося электролита. Некоторые говорят, что пахнет тухлыми яйцами. Это признак того, что вы перезаряжаете аккумулятор.

Осторожно! Газы, образующиеся при перезарядке аккумулятора, очень взрывоопасны. В этом случае следует отключить зарядное устройство и оставить его подключенным к аккумулятору, чтобы не возникло искр. Дайте ему выпустить воздух в течение не менее 30 минут, прежде чем снимать положительный и отрицательный зарядные провода.

С другой стороны, автоматические зарядные устройства знают, когда аккумулятор почти полностью заряжен. Они будут постепенно уменьшать силу тока, пока она полностью не прекратится, когда батарея будет полностью заряжена.

После полной зарядки аккумулятора зарядное устройство автоматически переключается в режим обслуживания. Он будет добавлять небольшой заряд только тогда, когда необходимо, чтобы батарея оставалась полностью заряженной. Это замечательно, когда квадроцикл долгое время простаивает без езды.

Также обратите внимание, что обычное автомобильное зарядное устройство может оказаться слишком большим для аккумулятора квадроцикла.

Использование неправильного режима зарядки также может привести к перезарядке.

Различные типы аккумуляторов (свинцово-кислотные, AGM, гелевые и т. Д.) Требуют немного другого зарядного тока.Гелевые батареи, например, потребляют более высокий ток, чем вы использовали бы в типичных свинцово-кислотных аккумуляторах.

Таким образом, если вы заряжаете обычную батарею в режиме GEL на своем зарядном устройстве, она будет заряжать ее при более высоком напряжении, чем рассчитана на влажную свинцово-кислотную батарею. Это может привести к его перезарядке и нагреву.

Свинцово-кислотный аккумулятор может иметь низкий уровень электролита

Свинцово-кислотный аккумулятор должен иметь минимальный уровень электролита, иначе он может нагреваться или даже нагреваться во время зарядки.

На обычных влажных свинцово-кислотных аккумуляторах необходимо следить за тем, чтобы уровень электролита не был ниже минимальной отметки. Пластины электролита внутри батареи не должны быть открыты.

Некоторые квадроциклы потребляют больше аккумулятора, чем другие.

Если вы поищете на форумах, вы узнаете, что квадроциклы Honda печально известны кипячением аккумуляторов, в результате чего в них остается низкий уровень электролитов. Некоторые считают, что до полного высыхания батареи требуется всего 2-3 года.

Хорошая мера предосторожности — иметь под рукой бутылку дистиллированной воды и регулярно проверять уровень электролита.Долейте все ячейки, которые становятся низкими.

Опасна ли горячая батарея?

Не игнорируйте признаки перегрева батареи. Продолжение работы от аккумулятора в горячем состоянии может привести к необратимому повреждению аккумулятора или других компонентов квадроцикла.

Газы, образующиеся при перезарядке аккумулятора, очень взрывоопасны. Небольшая искра может привести к взрыву со смертельным исходом. Так что, если ваша батарея нагревается, помните об этом и будьте осторожны, чтобы не образовать искр.

Топологии регуляторов

для батарейного питания | Максим Интегрированный

Аннотация: В этом руководстве представлен обзор топологий регуляторов для оборудования с батарейным питанием.Обсуждаются линейные регуляторы, насосы заряда, понижающие и повышающие регуляторы, инверторы и конструкции с обратным ходом. Объясняется важность пикового тока и показаны схемы каждой топологии.

Аналогичная версия этой статьи появилась в номере EDN от 20 января 1994 г.

Введение

Источники питания, пожалуй, самые важные элементы системы с батарейным питанием. Знание некоторых базовых топологий регуляторов поможет вам выбрать и спроектировать правильную конфигурацию источника питания для ваших нужд.В этом руководстве представлен обзор топологий регуляторов для оборудования с батарейным питанием. Обсуждаются линейные регуляторы, насосы заряда, понижающие и повышающие регуляторы, инверторы и конструкции с обратным ходом. Объясняется важность пикового тока и показаны схемы каждой топологии. Обзор топологии регулятора

Настольные компьютеры, ноутбуки, нетбуки, смартфоны, КПК и многие другие бытовые электронные устройства обычно требуют более одного источника питания. Этим устройствам может потребоваться адаптер переменного / постоянного тока, зарядное устройство, высоковольтный преобразователь постоянного / переменного тока для подсветки и другие источники питания для лазеров, сотовых радиопередатчиков и вспомогательного оборудования. Таблица 1 показывает семь наиболее распространенных топологий регуляторов, начиная с простейшей (линейный регулятор) и переходя к более специализированным типам (например, обратноходовому регулятору). В таблице также перечислены плюсы и минусы каждой топологии.

Перестановка компонентов в базовой схеме импульсного регулятора изменяет топологию схемы для создания регуляторов, которые повышают (повышают), понижают (понижают) или инвертируют входное напряжение. Замена катушки индуктивности на трансформатор дает еще как минимум две цепи регулятора или вспомогательные выходные напряжения.

Таблица 1. Иерархия топологии DC / DC

В таблице 1 отсутствуют сложные топологии, такие как регуляторы с резонансным режимом, поскольку их схемы управления потребляют слишком много энергии для небольших систем с батарейным питанием. Правило для этих систем — простота: чем проще схема, тем лучше. В простых схемах нет магнитов, простых индукторов или трансформаторов 1: 1. Стандартные магниты упрощают сборку и минимизируют затраты. Другие топологии могут быть получены из основных топологий, приведенных в таблице 1.Сюда входит преобразователь Cuk, который сочетает в себе топологии понижающего и повышающего преобразования, и прямой преобразователь, который объединяет понижающий преобразователь с половиной двухтактного преобразователя. Однако эти топологии подробно не обсуждаются в этом руководстве.

Линейные регуляторы

Линейные регуляторы являются самыми простыми и наименее дорогими из цепей питания, но за такую ​​простоту использования обычно приходится платить. Как указано в Таблице 1, линейный регулятор включает в себя сеть обратной связи, которая отслеживает выходное напряжение и регулирует его, управляя внутренним проходным транзистором (BJT или FET).Когда входное напряжение значительно превышает выходное напряжение, этот проходной транзистор рассеивает большое количество энергии (в виде тепла) при высоких нагрузках. Это приводит к более низкой эффективности, чем у сопоставимого импульсного регулятора.

Линейные регуляторы особенно полезны при генерации нескольких напряжений, когда используются вместе с импульсным регулятором. Импульсный регулятор может повысить низкое напряжение батареи. Однако вместо того, чтобы включать несколько переключателей на небольшую плату, разработчик может использовать линейные регуляторы с низким падением напряжения для генерации напряжения для последующих цепей.

При использовании линейных регуляторов в системах с батарейным питанием важно учитывать ток покоя (типичный и при полной нагрузке), падение напряжения, тепловые характеристики и возможности отключения. Таблица 2 показывает краткое сравнение некоторых доступных регуляторов Maxim.

Таблица 2. Сравнение линейного регулятора

Часть	Диапазон входного напряжения (В)	Ток покоя		Падение напряжения (при нагрузке 500 мА) (мВ)	Ток отключения (мкА)	Пакет
		Без нагрузки	I НАГРУЗКА = 500 мА (мкА)
MAX15029	1.425-3,6	275 мкА	315	40	5,5	ТДФН
MAX1806	от 2,25 до 5,5	210 мкА	575	201	0,02	µMAX®
MAX1589	от 1,62 до 3,6	70 мкА	90	175	0,01	ЦОТ, ТДФН
MAX1935	от 2,25 до 5,5	210 мкА	575	201	0.02	TQFN

См. Примечание по применению 751 компании Maxim «Линейные регуляторы в портативных приложениях», где подробно обсуждается использование линейных регуляторов в цепях с батарейным питанием.

Зарядные насосы

В зарядных насосах вместо схемы переключателя индуктивности используются конденсаторы для генерации выходного напряжения, которое выше или ниже входного. Насосы регулируемого заряда также могут инвертировать входное напряжение.

Обычно ток нагрузки, который может быть получен от зарядного насоса, ограничен несколькими десятками миллиампер.Выходное напряжение нерегулируемого зарядового насоса зависит от входного напряжения и падает пропорционально увеличению выходной нагрузки. Регулируемые насосы заряда не зависят от входного напряжения для установки выходного напряжения, и, поскольку они регулируются, выходное напряжение остается постоянным во всем диапазоне нагрузки. Некоторые зарядные насосы способны выдерживать ток до 125 мА (например, MAX1595), а некоторые — до 250 мА (MAX682).

Зарядные насосы создают шум при зарядке и разряде конденсатора (ов), подключенного к устройству.Из-за пределов небольшой нагрузки и отсутствия индуктора этот шум обычно меньше по величине, чем у сопоставимого импульсного стабилизатора.

Регуляторы переключения

Импульсные регуляторы более эффективны и универсальны, чем их линейные аналоги; однако они также заметно сложнее. Параметры, влияющие на выбор топологии импульсного стабилизатора, включают пиковые токи для нагрузки и индуктивности, уровень напряжения на силовых транзисторах и необходимость в магнитном и емкостном накопителе энергии.Импульсные регуляторы

имеют два основных режима работы: прерывистая проводимость и непрерывная проводимость. Прерывистая проводимость позволяет току индуктора снижаться до нуля в течение каждого периода выключения, что приводит к передаче накопленной энергии на выходной фильтр во время каждого цикла переключения. В режиме непрерывной проводимости ток индуктора включает постоянную составляющую, пропорциональную нагрузке. Работа в режиме непрерывной проводимости снижает отношение пикового тока индуктора к постоянному току нагрузки.Это, в свою очередь, снижает размах пульсаций тока и уменьшает потери в сердечнике.

Пиковый ток критичен

В преобразователях с батарейным питанием важен пиковый ток индуктивности, поскольку он напрямую влияет на срок службы батареи и паразитные потери. Это частично зависит от среднего тока нагрузки, который зависит от топологии регулятора, схемы управления и от того, является ли ток индуктора непрерывным. Некоторые примеры уравнений для пикового тока катушки индуктивности для повышающих, понижающих и инверторных регуляторов показаны в Таблица 3 .

Таблица 3. Примерные уравнения пикового значения тока индуктора

Конфигурация	Устройство	Пиковый ток индуктора (A)
Понижающий / Бак	MAX8566
Повышение / Повышение	МАКС15059
Инвертор	MAX1846

* LIR — это отношение тока пульсаций индуктора к среднему продолжительному току при минимальной нагрузке.цикл. Для достижения максимальной производительности и стабильности рекомендуется выбирать LIR в диапазоне от 20% до 40%.
** T _S — период переключения устройства, а η — эффективность.
*** D _MAX — максимальный рабочий цикл.

Напряжение на переключающем транзисторе обычно не является проблемой для преобразователей с батарейным питанием. Номинальное напряжение пробоя 20 В и 50 В для стандартных полевых МОП-транзисторов с логическим уровнем соответствует низким входным и выходным напряжениям в системах с батарейным питанием.

Диссипативные потери возникают в паразитных резистивных элементах цепи регулятора. Эти потери включают последовательное сопротивление батареи; эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсаторов фильтра; сопротивление коммутирующего элемента во включенном состоянии; и сопротивления в проводниках, разъемах и проводке. Потери на рассеяние пропорциональны квадрату пикового тока, поэтому уменьшение пикового тока может значительно минимизировать эти потери. Кроме того, внутренний нагрев ухудшает химический состав батареи; таким образом, чрезмерные пиковые токи могут сократить срок службы батареи.

Другие топологии

Понижающий стабилизатор — лучший выбор для большинства приложений с батарейным питанием, при условии, что вы можете позволить себе несколько ячеек, необходимых для генерации напряжения батареи, превышающего выходное напряжение. Ток индуктора течет к нагрузке в течение обеих фаз цикла переключения, поэтому средний выходной ток равен среднему току индуктора. Теоретически наибольший КПД достигается при низком входном напряжении, что подразумевает меньшее количество последовательно соединенных элементов батареи. Если предположить, что падение напряжения в открытом состоянии переключателя намного меньше входного напряжения, низкое входное напряжение снижает коммутационные потери переменного тока и среднеквадратичный входной ток.

Повышающие или повышающие топологии генерируют выходное напряжение, превышающее входное. Эти топологии подходят для систем с ограниченным количеством аккумуляторных элементов. Поскольку напряжение источника и катушка индуктивности включены последовательно, средний ток катушки индуктивности равен входному постоянному току, определяемому по формуле:

I = P _IN / V _IN .

Топология инвертора, которую иногда называют повышающей-понижающей схемой, генерирует выходное напряжение, полярность которого противоположна входному.Инвертирующие и обратноходовые регуляторы электрически эквивалентны с учетом пиковых токов и напряжения. Эти топологии наиболее подходят для приложений, требующих отрицательных или гальванических изолированных выходов. В целом, однако, высокие пиковые токи делают инвертирующие и обратноходовые топологии наименее привлекательными среди простых регуляторов.

Инвертирующая и повышающая топологии работают аналогично, но выпрямленный ток индуктивности инвертора создает отрицательное выходное напряжение, которому не способствует напряжение источника.Переключающий элемент инвертирующего регулятора испытывает большие перепады напряжения, которые приводят к высоким коммутационным потерям и нагрузке на транзистор. Кроме того, инвертирующие и обратноходовые регуляторы имеют конденсаторы входного и выходного фильтров, которые должны поглощать формы волны тока с большими резкими переходами. На входном конденсаторе повышающего регулятора или на выходном конденсаторе понижающего регулятора отсутствуют быстро движущиеся края формы волны.

Перевернутая топология с переключателем на нижней стороне

Вы можете реализовать три отрицательные топологии, перевернув классические топологии понижающего, повышающего и инвертирующего уровней.Поскольку входной источник инвертирован, вы должны поменять полярность переключателя и выпрямителя (рисунок 1). Хотя в настоящее время нет доступных ИС для отрицательной топологии, вы можете использовать ИС с положительным выходом. Регуляторы с отрицательным понижающим сопротивлением обладают всеми преимуществами регуляторов с положительным понижающим сопротивлением с дополнительным преимуществом переключателя нижнего уровня. В схеме переключателя нижнего уровня используется n-канальный МОП-транзистор с низким R _ON с простыми требованиями к приводу. Отрицательный понижающий стабилизатор имеет некоторую привлекательность в качестве альтернативы основному положительному регулятору, если батарея может плавать относительно заземления системы.Если возможно «плавающее» напряжение батареи, вы можете подключить массу к отрицательному выходу, а положительный полюс батареи — к V _OUT .

Рисунок 1. Вы можете инвертировать входной источник для создания трех топологий. Отрицательный понижающий стабилизатор (а) имеет выходное напряжение меньше входного. Регулятор отрицательного усиления (b) имеет более отрицательный выход, чем вход. Стабилизатор с отрицательным инвертором (c) преобразует отрицательное напряжение в положительное.

Обычно создание нескольких независимых источников питания — лучший способ спроектировать несколько выходов в системе с батарейным питанием.Используя простые топологии, вы можете сгенерировать оставшиеся выходы, используя стандартные трансформаторы или ответвители для накачки заряда.

Цепи со связанными индукторами (, рис. 2, ) добавляют дополнительную обратную обмотку к базовой топологии понижающего, повышающего и инвертирующего сигналов. Эти гибридные схемы важны, потому что они сочетают в себе преимущества схемы обратного хода (изоляция и недорогие множественные выходы) с преимуществами понижающих и повышающих схем (низкий пиковый ток и низкое напряжение на переключателе).Схема со связанными индукторами уменьшает количество обмоток, необходимых для схемы обратного хода, на одну. Это сокращение позволяет использовать недорогой трансформатор 1: 1 для генерации двойных выходных напряжений.

Рис. 2. Вы можете создать вспомогательные выходы, используя обратноходовой трансформатор вместо катушки индуктивности в базовой (а) понижающей, (б) повышающей и (в) инверторной конфигурациях.

Понижающий стабилизатор с возвратной обмоткой — это топология с превосходными характеристиками для многих приложений с батарейным питанием.Конфигурация имеет отличную стабильность, низкие пиковые токи и низкие пульсации на выходе. Выходная мощность вторичной обмотки зависит от тока нагрузки основного выхода и величины дифференциального напряжения на первичной обмотке. Оба эти параметра определяют изменение магнитного потока в сердечнике, которое запускает обратный механизм.

Как правило, общая доступная вторичная мощность равна или меньше половины основной выходной мощности. Это правило применимо только к высоким входным напряжениям.Оценка вторичной мощности должна быть уменьшена для входного напряжения менее чем в полтора раза превышающего выходное напряжение. Правило также не распространяется на схемы, содержащие синхронный выпрямитель вместо простого диода. Синхронные выпрямители имеют короткий период, когда первичный ток меняет направление, что заставляет схему вести себя как прямой преобразователь, а не как обратный преобразователь. Чтобы эффективно передавать мощность в этом режиме прямой проводимости, вы должны минимизировать индуктивность рассеяния, уменьшить импеданс обмотки и выпрямителя, а также сделать конденсатор фильтра вторичного выхода настолько малым, насколько это позволяет напряжение пульсации.

Насосы заряда диод-конденсатор предлагают еще один недорогой способ генерации нескольких выходных напряжений. Любой узел, который имеет повторяющиеся импульсы, может управлять диодно-конденсаторной цепью. Выход драйвера затвора или главный переключающий узел импульсного регулятора — хороший кандидат. Например, повышающие регуляторы могут заряжать летающий конденсатор через заземленный диод, когда коммутационный узел находится под высоким уровнем (, рис. 3а, ). Включение повышающего транзистора переводит узел переключения и положительное напряжение летающего конденсатора на 0 В.Когда повышающий транзистор включается, летающий конденсатор генерирует отрицательное напряжение, разряжаясь во вспомогательный выходной конденсатор.

Рис. 3. Ответвитель подкачки заряда предлагает недорогой способ получения вспомогательного выходного напряжения. Отключение цепи повышения с летающим конденсатором (а) создает накачку отрицательного заряда. Размещение удвоителя напряжения на выходе цепи повышения напряжения (b) создает вспомогательный выход высокого напряжения.

Диодно-конденсаторные насосы заряда лучше всего работают с импульсными импульсными регуляторами, поскольку коммутационный узел переключается между четко определенным напряжением V _OUT и землей.Поэтому линейное регулирование хорошее. Однако регулировка не так хороша, когда вы нажимаете узел переключения понижающего или инвертирующего регулятора, потому что высокое напряжение, V _IN , изменяется в зависимости от напряжения батареи. Регулировка нагрузки в основном зависит от прямого падения напряжения на диоде. В приложениях с очень низким энергопотреблением (20 мА или меньше), где выходной сигнал питает операционный усилитель или драйвер затвора на полевом транзисторе, вы можете создать накачку заряда, используя недорогой диод 1N4148 и конденсатор 1 мФ.

Эффективное терморегулирование литий-ионных аккумуляторов с пассивным межфазным терморегулятором на основе сплава с памятью формы

Статьи

https: // doi.org / 10.1038 / s41560-018-0243-8

1 Кафедра машиностроения, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния, США. 2Ключевая лаборатория термического преобразования и контроля энергии

Министерства образования, Школа энергетики и окружающей среды, Юго-Восточный университет, Нанкин, Китай. 3 Лаборатория энергетики, средств управления и приложений, Департамент

Гражданской и экологической инженерии, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния, США. 4 Отделение материаловедения, LBNL, Беркли, Калифорния, США.

* e-mail: [email protected]

Продолжающаяся трансформация энергетического сектора в пользу возобновляемых

аккумуляторов и развитие аккумуляторных технологий привели к появлению

аккумуляторных батарей, особенно литий-ионных батарей (LIB),

в центре нашего будущего энергетического ландшафта. В последние годы

использование LIB для электромобилей (EV), дронов, а также жилых помещений

и накопителей энергии в масштабе сети неуклонно растет, в дополнение к

к их растущему использованию в более устоявшейся потребительской электронике —

ics market1–3.Однако широкому распространению

серьезно препятствовала низкая производительность LIB как в горячем, так и в холодном климате.

mates4–6. При высоких температурах аккумуляторы разлагаются с гораздо большей скоростью

(срок службы примерно наполовину увеличивается на каждые 13 ° C температуры аккумулятора

7), что приводит к увеличению затрат на замену8,9. Когда

температура опускается ниже 15 ° C, LIB страдают от пониженной емкости, мощности и эффективности, которые отвечают за более короткий круизный диапазон

для электромобилей и автоматическое отключение смартфонов6,10,11.Многие сценарии реальных приложений

не находятся в скромных условиях4. Для экземпляра

из 51 мегаполиса (с населением более 1 миллиона человек —

страны) в США, в 20 районах обычно наблюдаются экстремальные

холодных дня ниже — 18 ° C (0 ° F), а летние температуры

в 11 областях (включая перекрытие с предыдущими 20) обычно превышает

38 ° C (100 ° F) 12. Поддержание температуры батареи в оптимальном диапазоне

независимо от условий окружающей среды жизненно важно для работы любой системы накопления энергии на основе LIB (рис.1).

В связи с современной тенденцией к быстрой зарядке и разрядке

(то есть более высокой скорости C; скорость 1C полностью заряжает / разряжает батарею за

1 час), управление температурным режимом батареи становится еще более сложной задачей.

С одной стороны, батареи теряют способность к потреблению энергии при низких температурах,

, что еще больше затрудняет достижение высоких значений C. Недавние исследования

-х годов показали, что внутреннее отопление может быстро нагреть LIB, а

восстановить питание13,14.Однако для того, чтобы эта стратегия работала, должна быть установлена ​​хорошая теплоизоляция

, чтобы тепло не могло просто уйти в окружающую среду14,15. С другой стороны, высокие значения C

существенно увеличивают тепловыделение внутри батареи. Keyser et al. По оценкам

, чрезвычайно быстрая зарядка (5 ° C или выше), которая позволяет заряжать электромобили

так же быстро, как заправляются обычные автомобили, и весьма желательна для внедрения электромобилей

, повысит температуру аккумулятора на

более чем на 200 ° C, если пакет не нагревается должным образом 7.Поэтому высокая термическая проводимость

имеет решающее значение для предотвращения перегрева батарей в условиях высокой температуры окружающей среды

. Из-за этих противоречивых требований к BTMS (

— это теплоизоляция при низкой температуре и теплопроводность при высокой температуре

), было трудно управлять температурой батареи для обоих экстремальных условий с использованием традиционного линейного термического

компоненты (для которых тепловой поток и температурный градиент

всегда линейно пропорциональны).В то время как контролируемые контуры жидкости

могут выполнять эту тепловую функцию в некоторой степени (например, посредством

включения и выключения циркуляционного насоса), контраст ВКЛ / ВЫКЛ составляет

,

недостаточно велик26. Кроме того, эти системы имеют более высокую стоимость и вес

, и не подходят для портативных приложений.

Здесь мы сообщаем о пассивном терморегуляторе без жидкости, который стабилизирует температуру батареи как в горячих, так и в холодных экстремальных условиях.Без какого-либо источника питания или логики терморегулятор

переключает свою теплопроводность в соответствии с температурой местной батареи

и обеспечивает желаемые тепловые функции, сохраняя

тепла, когда он холодный, и облегчая охлаждение, когда он горячий. Ниже,

, мы сначала познакомимся с механизмом и продемонстрируем работу терморегулятора

в идеальной вакуумной среде.

Затем мы применяем его для пассивного управления температурой коммерческих

18650 LIB (наиболее широко используемая модель LIB) в воздухе в большом диапазоне

температур окружающей среды от -20 ° C до 45 ° C.

Конструкция и рабочий механизм терморегулятора

Концепция терморегулятора существует уже несколько десятилетий, но

приложения были ограничены несколькими нишевыми рынками, такими как терморегулятор

в космических кораблях17,18 и криогенных системах19, несмотря на то, что

растущий интерес к другим месторождениям в последние годы20. Основные проблемы

с текущими терморегуляторами — это низкий коэффициент переключения (SR),

Эффективное терморегулирование литий-ионных аккумуляторов

с пассивным межфазным терморегулятором на основе

на основе сплава с памятью формы

MenglongHao  1, JianLi1,2, SaehongPark 3, ScottMoura3 и ChrisDames1,4 *

Низкая производительность литий-ионных батарей при экстремальных температурах препятствует их более широкому применению в энергетическом секторе.

Фундаментальная проблема в системах терморегулирования батарей (BTMS) заключается в том, что горячие и холодные среды предъявляют противоположные требования

: теплопередача при высокой температуре для охлаждения батареи и тепловая изоляция при низкой температуре для сохранения тепла, генерируемого внутри батарей. , что приводит к неизбежному компромиссу как в горячем, так и в холодном состоянии. Здесь мы демонстрируем терморегулятор

, который регулирует свою теплопроводность в зависимости от температуры, как это требуется для

BTMS.Без какого-либо внешнего логического управления этот терморегулятор увеличивает емкость батареи в 3 раза при температуре окружающей среды

(Tambient) — 20 ° C по сравнению с базовым BTMS, который всегда является теплопроводным, а также ограничивает батарею

повышение температуры до 5 ° C в очень жаркой среде (температура окружающей среды = 45 ° C) для обеспечения безопасности. Результат расширяет возможности использования литий-ионных батарей

в экстремальных условиях и открывает новые области применения термически функциональных устройств.

ПРИРОДНАЯ ЭНЕРГИЯ | VOL 3 | ОКТЯБРЬ 2018 | 899–906 | www.nature.com/natureenergy 899

Торговая марка Nature является зарегистрированной торговой маркой Springer Nature Limited.

Поддержка STELLA — База знаний доктора Даббера

Stella Введение

Stella — это испарительная ручка нового поколения, в основе которой лежит отмеченная наградами предшественница, доктор Даббер Аврора. Модель Dr.Dabber Stella — это новый стандарт вапорайзера премиум-класса… Готовьтесь к взлету.

---

Основы

Stella поставляется со встроенной камерой испарения из глиноземной керамики с герметичным нагревательным элементом из глиноземной керамики. Мы также разработали батарею Стеллы с нагревательным элементом TCR. TCR (Температурный коэффициент сопротивления) относится к контролю температуры Stella, и это очень важно для улучшения производительности вейп-пера. Вместо того, чтобы батарея вырабатывала постоянное напряжение, напряжение регулируется в зависимости от желаемой температуры нагревательного элемента.К преимуществам контроля температуры относятся предотвращение попадания влаги или ожогов, увеличенный срок службы распылителя, увеличенный срок службы батареи и общая стабильность.

Батарея Stella оснащена функцией безопасности, включающей / выключающей 5 щелчков, чтобы батарея была включена только тогда, когда вы этого хотите. Это наиболее удобно для пользователей, которые могут носить ручку в кармане или сумочке. Быстро нажмите кнопку аккумулятора 5 раз, чтобы включить / выключить аккумулятор. Батарея загорится и начнет вибрировать после того, как устройство будет правильно включено или выключено.Нажмите и удерживайте кнопку, чтобы начать нагрев с помощью распылителя, индикаторы должны оставаться включенными во время этого процесса и мигать, когда будет достигнута отсечка. Защитное отключение срабатывает через 15 секунд.

Мы рекомендуем держать устройство в вертикальном положении во время использования или пока оно теплое. Это поможет удерживать масла в камере нагрева.

Разбивка профиля нагрева (в приближении): ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ (фиолетовый) 460, НИЗКИЙ (зеленый) 550 градусов, СРЕДНИЙ (синий) 630 градусов, ВЫСОКИЙ (оранжевый) 750 градусов.Переключение между каждым режимом нагрева так же просто, как нажатие кнопки 3 раза. Это устройство также предлагает режим предварительного нагрева / сеанса, который можно активировать, нажав кнопку 2 раза. Индикаторы на кнопке и в нижней части батареи укажут, какой профиль нагрева вы ввели.

** Аккумулятор Stella НЕ совместим с картриджами с резьбой 510. **

---

Как загрузить и использовать перо

Загрузите концентраты прямо на нижнюю нагревательную пластину для достижения наилучших результатов.Помните, сколько продукта вы загружаете в распылитель. Мы рекомендуем использовать примерно 1/2 размера горошины за раз, так как перегрузка ограничит поток воздуха и, в свою очередь, будет производить меньше пара.

1. Потяните мундштук вверх, чтобы отделить его от распылителя.

2. Подготовьте продукт и загрузите его прямо на нижнюю нагревательную пластину.

3. Как только ваш продукт будет правильно загружен, снова подсоедините регулятор воздушного потока и мундштук к распылителю.

4.Включите аккумулятор, выберите режим нагрева, нажмите кнопку и сделайте долгое медленное перетаскивание для достижения наилучших результатов. Наслаждайтесь паром!

Мы рекомендуем запустить цикл предварительного нагрева примерно на 5-10 секунд, прежде чем нажимать кнопку, чтобы сделать первый удар по холодному агрегату. Это поможет создать максимальное количество пара во время использования ручки.

Не сжигайте насухо форсунки. Это поможет продлить срок службы этих деталей. Во время работы в распылителе всегда должно быть небольшое количество масла.В ваших распылителях начнется сезонная переработка, что позволит им производить больше пара с меньшим количеством концентратов. Гарантия не распространяется на распылители, поскольку они являются одноразовыми компонентами и со временем необходимо будет заменять. Мы рекомендуем от 4 до 12 недель в зависимости от использования.

Смена распылителя — это просто еще одна часть успешного ухода за вейп-ручкой. Вот некоторые признаки того, что ваш распылитель, возможно, необходимо заменить:

-Он визуально темный, покрытый коркой или поврежден.

-Блюдо треснутое или сломанное

-Вы чувствуете привкус подгоревшего даже после тщательной очистки устройства.

-В вашем распылителе есть проблемы с утечкой.

-У вас снижение парообразования.

---

Зарядка пера

Мы рекомендуем полностью зарядить устройство перед первым использованием. Батарея будет мигать цветом текущей настройки нагрева и трижды вибрировать, когда ее необходимо перезарядить.Stella использует зарядный кабель USB-C для быстрой зарядки. Зарядить перо очень просто: просто подключите зарядный кабель к USB-порту (или к адаптеру переменного тока для более быстрой зарядки) и вставьте другой конец кабеля в зарядный порт в нижней части аккумулятора. Старайтесь не применять слишком много силы. Индикатор на аккумуляторе будет мигать, когда зарядное устройство зарегистрирует его, указывая на то, что он заряжается. Когда устройство будет полностью заряжено, индикатор на аккумуляторе загорится зеленым. Батареи хватает примерно на 40-60 ударов, а зарядка занимает около 1 часа.Эта батарея также обеспечивает сквозную зарядку, что означает, что вы можете использовать перо во время зарядки.

---

Очистка ручки

Мы рекомендуем использовать изопропиловый спирт (ISO), 91% или выше, для очистки любых остатков внутри и вокруг вашего распылителя, устройства и зарядного кабеля.

1. Снимите мундштук с распылителя и снимите встроенный силиконовый фильтр / регулятор воздушного потока, проталкивая инструмент для нанесения мазка через мундштук.

2.Налейте немного изоцианата в небольшой стакан.

3. Опустите мундштук и регулятор воздушного потока в ISO, убедившись, что они полностью погружены в воду. Оставьте в ISO не более чем на 10-15 минут.

4. Слегка нагрейте распылитель, примерно 4-5 секунд, и используйте сухой ватный тампон, чтобы впитать любые остатки внутри распылителя. Затем используйте ватный тампон, смоченный изоцианатом, чтобы удалить стойкие остатки на дне и боковых стенках распылителя. Не прилагайте чрезмерных усилий при очистке нижней нагревательной пластины.Высушите, нагрейте распылитель еще 4-5 секунд, чтобы испарить остатки изоцианата.

5. Дайте всем вещам полностью высохнуть на воздухе в течение 10-15 минут.

6. Соберите регулятор воздушного потока и мундштук и прикрепите к распылителю. Перед повторной загрузкой продукта просушите распылитель в течение 1-3 секунд.

** ЗАПРЕЩАЕТСЯ оставлять регулятор воздушного потока и форсунки в спирте дольше рекомендованного периода времени. Это может повредить отделку этих деталей. ЗАПРЕЩАЕТСЯ ополаскивать форсунки в воде и перед использованием убедитесь, что они полностью высохли от спирта.**

---

Устранение неисправностей

Stella мигнет КРАСНЫМ цветом и трижды завибрирует, указывая на неисправное соединение с распылителем или на то, что распылитель перестал работать.

Для достижения наилучших результатов убедитесь, что аккумулятор полностью заряжен.

Снимите распылитель с аккумулятора и убедитесь, что между контактом и аккумулятором нет мусора, затем установите его на место. Это поможет с любыми неисправными соединениями или пропусками зажигания.

Убедитесь, что распылитель не слишком плотно прикреплен к батарее. Рекомендуется плотно прилегать пальцами.

Очистите все точки соединения между распылителем и аккумулятором ватной палочкой, смоченной изоцианатовым спиртом. Удалите остатки из отверстий для воздушного потока на распылителе.

Проверьте ударник на аккумуляторной батарее на предмет повреждений или остатков.