Простая схема отопления: Системы отопления частного дома своими руками – схемы разводки

Содержание

Как сделать отопление в доме: варианты схем отопления

Насколько бы хороши ни были различные инновационные схемы обогрева зданий (например, на основе тепловых насосов), но одни малопригодны (с учетом специфики нашего климата), другие стоят так дорого, что если и монтируются, то лишь в качестве резервных. Типовое решение проблемы отопления дома – водяной контур. Такая традиционная система известна каждому с детства. Но все ли хорошо представляют, что понадобится для ее монтажа, и на что обратить внимание при выборе оборудования и материалов?

Каждый дом имеет свои особенности – размеры, планировку, этажность. Много различий и в том, из чего возведены стены, вид утепления (наружное, внутреннее), расположение на местности и по ряду других параметров. Это больше касается выбора соответствующих типов оборудования. Но перечень всего, что необходимо, практически идентичен, разве что с небольшими изменениями.

1. Котел

Выбор типа отопительного прибора определяется в первую очередь доступностью того или иного эн/ресурса в данной местности и стоимостью эксплуатации установки.

1.1 Газовые котлы

Если к дому подведена магистраль (или планируется подключение к ней «новостроя») – лучший вариант. Учитывая стоимость «голубого топлива», затраты на отопление будут самыми низкими. Конкуренцию могут составить разве что твердотопливные агрегаты. Другое дело, какая модификация газового прибора лучше?

По способу монтажа

1.1.1. Газовый настенный котел

Для сравнительно небольшого дома наиболее удобный вариант. Существенный плюс – установка прибора может производиться в любом нежилом помещении (при соблюдении ряда условий), и отдельной топочной не требуется. Он монтируется даже на кухне, что чаще всего и делается. Но мощность большинства котлов этого класса недостаточна для эффективного отопления частного дома. Как вариант – прибор настенный конденсационный. У таких моделей за счет повышенного КПД возможностей по обогреву больше. Подробнее о них здесь.

1.1.2. Напольный котел

Вариантов выбора приборов данной группы по мощности сколько угодно. Но для таких котлов требуется специальное помещение, оборудованное в соответствии с требованиями СНиП.

По принципу работы

1.1.3. Энергозависимые

Наиболее распространенное исполнение котлов. Недостаток один – они работают только при подключении к пром/напряжению. Если учесть, что отопительная система обладает инерционностью, а у хорошего хозяина всегда есть резервный источник питания, минус не столь существенный.

Плюсы

  • Возможность использования труб меньшего сечения. Это упрощает монтаж и дает определенную экономию на материалах.
  • В такую отопительную систему можно включать радиаторы всех типов по любой схеме.

1.1.4. Энергонезависимые приборы

В системе с таким котлом теплоноситель циркулирует по контуру самотоком, за счет разности температур. Агрегаты группы TLO, например, газовый котел Protherm Медведь TLO, хоть и привлекательны для собственников домов, но имеют ряд ограничений по монтажу. Это связано с выбором схемы и радиаторов «под них», этажностью строения, протяженностью (с обязательным уклоном) трассы и рядом иных факторов. К тому же автоматика большинства таких котлов самая простая, и практически все управление производится вручную.

1.2. Твердотопливные агрегаты

О котлах этой группы подробно рассказывается здесь .

  • Прямого горения. Такие котлы сейчас приобретаются для жилых домов редко. По сравнению с аналогами они характеризуются самым низким КПД (не более 75%). Но это лишь заявленная производителем величина; по факту она еще меньше. Оборудование данной группы требует постоянного присмотра, и если в доме в рабочие часы никого нет – не вариант для его отопления, так как закладки (в зависимости от вида твердого топлива) хватит часа на 4, не больше.
  • Котлы пиролизные. Приборы более эффективные (КПД – до 80%). По расходу топлива экономичнее, и гораздо удобнее в эксплуатации.
  • Агрегаты пеллетные. Их недаром называют котлами длительного горения. Загрузив партию топлива в бункер, к отопительному прибору можно не подходить достаточно долго (периодичность зависит от модификации). Их единственный недостаток – высокая цена.

Здесь более подробная информация о наиболее популярных модификациях твердотопливных установок.

1.3. Котлы электрические

Выбирая такой обогревательный прибор для дома, нужно учесть несколько моментов.

  • Высокие тарифы на эн/ресурс. Из расчета на весь отопительный период получится «неподъемная» сумма.
  • Качество водоочистки. Слабое место всех электрических котлов – нагревательные элементы. Наслоения резко снижают эффективность прибора, что напрямую отражается на отоплении. Регулярные изменения режима работы гарантированы. К тому же ТЭН нередко перегорают, и их приходится заменять. Хотя следует уточнить, что не все электрические котлы имеют такие элементы в своем составе. Есть и иные варианты нагрева воды.
  • Надежное заземление. Следовательно, придется грамотно монтировать контур. Как показывает практика, в процессе строительства дома, да еще своими силами, этим многие пренебрегают, ограничиваясь лишь «точечным» погружением в грунт различных самоделок из 3-х металлических прутков.
  • Мощным эл/котлам нужно питающее напряжение 3ф. Подведено ли оно к дому изначально?
Но если перечисленное не смущает, то эл/котлы – одни из самых удобных моделей. Им не требуется отдельное помещение, канал дымохода, приточная вентиляция – словом, сам монтаж обходится дешево. Да и обслуживание таких приборов сведено к минимуму.

1.4. Жидкотопливные котлы

Наихудший из вариантов отопления дома. Разве что как временный (а впоследствии резервный) источник тепла, если уже «на горизонте» газификация строения.

Минус

Учитывая стоимость соляры, эксплуатация не самая дешевая. Котлы на отработке экономичнее, но эффективность ниже. К тому же придется на участке устанавливать топливные резервуары, заглублять их в грунт, утеплять, тянуть к дому «нитку» трубопровода.

Плюс

Если правильно подобрать котел, то его несложно (при необходимости) перевести на другое топливо. К примеру, на тот же газ. Но самостоятельно этого не сделать – понадобятся услуги профессионала.

2. Радиаторы

По выбору их материала ограничений нет, если отопительная система – автономная, так как собственники частных домов ежегодную опрессовку контура не проводят. Самые дешевые – алюминиевые радиаторы. Но выбирая батареи, следует учитывать химический состав воды и габариты образцов.

3. Насос

В большинстве современных котлов он уже есть (расположен под кожухом). Но если общая длина труб отопления большая, то в систему включается еще один, как дополнительный. Место установки – на обратной «нитке», перед входным патрубком агрегата! При использовании для обогрева дома котла энергонезависимого в ряде случаев насос также ставится.

4. Трубы отопления

  • Металлические. Стальные образцы, даже из нержавейки, для отопления дома практически не применяются. Причины – значительный вес, сложность изгиба и множество резьбовых соединений (а это – вероятные места протечек).
Трубы медные всем хороши. Но стоимость 1 п.м. продукции и монтажа системы такова, что делает их для большинства застройщиков малопривлекательными.
  • Полимерные. Для отопления дома (учитывая специфику контура) следует использовать образцы многослойные. Оптимально – из металлопластика или сшитого ПЭ.

Подробнее – здесь.

5. Гидроаккумулятор

Такое устройство обеспечивает постоянство давления в трубах отопления. Но применяется лишь для систем закрытых. В контурах открытого типа устанавливается расширительный бак.

6. Бойлер

Для частного дома – рациональное решение проблемы ГВС. Основных причин, почему его следует смонтировать, две.

  • Даже если котел двухконтурный, при большом расходе горячей воды он не всегда сможет обеспечить все потребности хозяев. К примеру, если в доме несколько ванных комнат.
  • В летний период достаточно включить котел 1 раз, нагреть воду в бойлере накопительном, и ее хватит надолго. Вместимость таких бытовых «термосов» доходит до 500 л.

7. Фильтр очистки

Он всегда устанавливается на «обратке», перед насосом, защищая его и котел от попадания в них различных взвесей, которые находятся в теплоносителе. Даже если трубы пластиковые, фильтр грубой очистки ставится обязательно. Он нередко используется для слива воды из системы перед ее ремонтом (например, при замене отдельных труб).

8. Коллектор

Необходим для разводки труб, если выбрана лучевая схема отопления.

Подробнее – здесь.

9. Арматура, фитинги

Различные вентили, клапана, «гидрострелка», воздухоотводчик, соединительные элементы. Все, что требуется, предусматривается проектом.

10. Схемы отопления

Один из сложнейших вопросов, разобраться с которым самостоятельно вряд ли получится.

  • Однотрубная. Горизонтальная разводка – только для небольшого строения в 1 этаж, с количеством батарей не более 5 – 6. Все они включаются последовательно, и по мере удаления от котла степень их нагрева падает. То есть последняя – самая «холодная». Вертикальная разводка работает неплохо (для строений в 2 – 3 этажа), но придется монтировать несколько стояков.
  • Двухтрубная. Более рациональное решение с разделенными «подачей» и «обраткой». Варианты: схема попутная и тупиковая. Для домов с площадью обогрева до 150 «квадратов» – неплохой выбор.
  • Коллекторная система (разновидность двухтрубной). Несмотря на то, что стоимость монтажа такого отопительного контура выше, удобство индивидуального регулирования температуры в каждой комнате делает эту схему максимально удобной и экономичной для любого строения.

Примечание. Все системы также подразделяются на открытые и закрытые.

Эта информация дает лишь общее понятие об основных принципах организации отопления дома. В первую очередь необходим грамотный проект. Самостоятельно, имея определенные навыки, можно многое сделать. Но как рассчитать сечения труб, оптимальную схему их прокладки, расстановку батарей по помещениям и их габариты (количество)? Вопросов, кроме обозначенных, более чем достаточно. К тому же все придется соотносить с особенностями конкретного строения.

Вывод – тому, кто хочет действительно разумно сэкономить на монтаже системы отопления дома, следует привлечь профессионалов. На каком этапе (или на весь цикл работ) – другой вопрос. Проектирование «своими руками» лишь на основе рекомендаций, размещенных в интернете или от «знающих» людей, гарантированно приведет к тому, что уже первой же зимой возникнет мысль о необходимости переделки контура или замене какой-либо его составной части. Во что это обойдется (кроме нервов и времени), пояснений не требует.

Жителям Подмосковья достаточно набрать номер 8 (495) 109-00-95, и специалисты компании «АЛЬФАТЭП» подробно проконсультируют по любому вопросу, связанному с организацией отопления дома, помогут с выбором оборудования и доставят его на место. По желанию клиента (на основании исследования строения) подготовят проект и произведут монтаж системы, ее опробование, настройку и пуск в эксплуатацию. Заодно проведут обучение членов семьи грамотной работе с котельной установкой.

Схема отопления с естественной циркуляцией частного дома. Жми!

Централизованная система отопления постепенно отживает свое, поскольку, как можно заметить, она не способна справиться с возложенными на нее задачами по отоплению помещений. Поэтому, все чаще можно встретить использование автономного отопления. Наиболее актуальным данный вопрос является для частных домов, по причине отсутствия какого-либо источника тепла. Существует несколько схем отопления, что дает возможность каждому выбрать свою по душе и в соответствии с финансовыми предпочтениями.

  • 2 Принцип функционирования оборудования
  • 3 Используемые радиаторы отопления
  • 4 Разновидности схем подключения радиаторов
  • 5 Выбор труб
  • 6 Особенности систем самотеком

Разновидности

Рассмотрим варианты систем отопления для частных и многоквартирных домов:

• с использованием принудительной циркуляции теплоносителя;

• естественная циркуляция с использованием самотёка теплоносителя.

Системы с естественной циркуляцией получили широкое распространение, главным образом, благодаря своим сильным сторонам:

• функционирование системы с естественной циркуляцией независимо от того есть напряжение в сети или нет;

• высокие показатели инерционности системы, где внешние факторы не влияют на распространение тепла.

Статья, посвящённая установке насоса в систему отопления, расположена здесь:


Недостатки схемы отопления с естественной циркуляцией

Основной недостаток схемы отопления с естественной циркуляцией, это ограничение в длине контура отопления.

Примечание: Контур отопления это замкнутый «маршрут» движения теплоносителя, от выхода из котла отопления до его входа обратно. Контур отопления включает все устройство и приборы системы.

Длина контура отопления для полноценной реализации схемы отопления с естественной циркуляцией не должна быть более 30 метров. Следовательно, схема отопления с естественной циркуляцией применима только для небольших домов. Также самотек теплоносителя провоцирует засорение системы, а, следовательно, отопление по такой схеме, требует более частой промывки системы.

На этом все. Схема отопления с естественной циркуляцией разобрана. В следующей статье рассмотрим насосную схему отопления.

©ObOtoplenii.ru

Другие стать раздела: Схемы отопления

  • Гидрострелка (гидравлическая стрелка) отопления: всё самое важное
  • Двухтрубная схема отопления: вертикальная, горизонтальная
  • Насосная схема отопления
  • Однотрубная схема отопления: особенности, проблемы
  • Особенности лучевой (коллекторной) схемы отопления частного дома
  • Принципиальная схема топочной — пример рабочего чертежа топочной с газовым настенным котлом
  • Схема отопления с естественной циркуляцией
  • Схема отопления, коллекторная разводка труб
  • Схемы монтажа котлов Галан от производителя
  • Упрощенный расчет системы отопления

Принцип функционирования оборудования

Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.
С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше. Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше.

Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.

В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.

Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла, горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.

Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка. Разновидности самотечных отопительных систем

Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.

Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.

Узнать подробнее об однотрубной системе отопления можно в данном материале:

Подробный анализ самотечного отопления

В процессе анализа мы предлагаем рассмотреть однотрубную схему, которая в дальнейшем может вам помочь при построении вашей системы отопления.

Давайте договоримся, что в схеме в качестве теплоносителя будем рассматривать воду. Для круглогодичного применения в системах отопления рекомендуют использовать составы, которые не замерзают при температурах ниже нуля (антифризы и пр.)

Применяя антифризы, вы исключите возможность размораживания вашей системы.

Самотечные системы отопления своим названием говорят о своём принципе работы. В такой системе горячая вода перемещается без применения насоса. Происходит это за счёт разной температуры теплоносителя на входе и выходе из котла.

Как уже писалось выше, такая система устарела и редко встречается в эксплуатации.

Объясняется это существенными недостатками:

  • большая стоимость;
  • невысокий КПД;
  • не экономична.

Но если посмотреть с другой стороны, то эта одна система, с помощью которой можно отапливать дачный домик или не большой частный дом без наличия электроэнергии. Таких домов практически нет, но всякое может быть.

Подбор котла, труб и рассмотрение схемы

Что касается выбора отопительного газового котла, то у нас ограниченный выбор. Если думать логически, то если нет электричества, скорей всего нет и газа. Значит, вариант установки электрического газового котла невозможен.

Нам остается брать твердотопливный котел, который работает на угле, дровах и всем что горит.

Классическая однотрубная схема самотёчной системы

Рассмотрим однотрубную систему отопления.

  • Для анализа схемы мы не будем пользоваться сложными математическими расчётами, так как небольшие системы отопления требуют продуманного и правильного подхода. Постараемся объяснить всё в доступной форме.
  • Из школьного курса физики мы знаем, что горячая вода или воздух подымаются вверх, а холодные вниз. В этом и заключается принцип работы самотечной системы.
  • Нагревшись в котле, вода идет вверх по стояку. Далее она попадает в отопительный радиатор и там отдаёт часть своего тепла. Отдав тепло, вода становится холоднее, чем в стояке и она идет вниз его, поступая в следующий радиатор. Это происходит до тех пор, пока она не вернется в котел.
  • Для правильного функционирования системы нужно верно подобрать диаметр труб и при монтаже соблюсти нужные уклоны, чтобы не было контр уклонов. При большом желании всё это сделать можно и своими руками.
  • На выходе из котла, не допускается, чтобы стояк имел повороты и изгибы. Будет великолепно, если он будет вертикально ровным вплоть до самого верха.
  • В том случае, если необходимо сделать поворот, то желательно брать минимальный угол. Трубы должны быть диаметром не менее одного дюйма, а лучше полтора. Чем больше диаметр труб, тем лучше будет происходить циркуляция.
  • Забор теплоносителя из стояка должен происходить выше самого верхнего радиатора, а сам котел должен располагаться ниже всех отопительных приборов.
  • Трубы должны иметь небольшой наклон в сторону котла, достаточным будет уклон в один сантиметр на метр трубы. Выполнение этого условия обеспечит циркуляцию.
  • Стоит отметить, что схема с естественной циркуляцией, имеет больший объём воды, чем с принудительной. Объясняется это различием в диаметрах.
  • Что касается труб, то трубы из полиэтилена и полипропилена нам не подходят, так как они могут расплавиться. Произойти это может из-за вскипания воды в трубах.

Железная труба

Поэтому лучшим выбором в нашем случае будут железные трубы.

Как следствие сразу получаются недостатки:

  • маленький КПД;
  • дорогой и сложный монтаж системы;
  • размер труб не эстетичный;
  • цена труб высокая.

Не эстетичный вид труб

Нужно также учесть то, что при входе в первый радиатор вода будет иметь самую высокую температуру. Следовательно, вначале нужно устанавливать меньшее количество секций радиаторов, чем в конце. Большой объём секций радиатора компенсирует низкую температуру воды (теплоносителя).

Расширительный бак – это важный элемент системы отопления. Нужно учитывать, что при нагревании вода, как и любой материал, имеет свойство расширяться. Для того чтобы не деформировать систему устанавливают расширительный бак. Инструкция поможет вам правильно подобрать его объём.

Расширительный бак устанавливается в самой верхней точке системы отопления.

Используемые радиаторы отопления

Наиболее значимый показатель здесь – это минимальное сопротивление потоку воды. А от ширины просвета радиатора зависит струя теплоносителя, вне зависимости от того, используете вы трубы из полипропилена или из других материалов. Однако, чугунные радиаторы в данном отношении будут просто идеальными, особенно когда используется однотрубная система. Они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление.
Хорошо себя зарекомендовали в использовании алюминиевые и биметаллические радиаторы, но нужно обращать внимание на их внутренний диаметр, который не должен быть менее 3/4”. Этого будет для отопления одноэтажного дома вполне достаточно, не используя циркуляционный насос. Разрешается использовать стальные трубчатые батареи.

Преимущества и недостатки самотечной системы

Популярностью система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией пользуется из-за простоты монтажа и удобства эксплуатации. Нет необходимости в установке дорогостоящего дополнительного оборудования, не будет расходов на электроэнергию. Поддержание автономности работы отопления – еще один плюс.

К минусам можно отнести только небольшую эффективность конструкции – отопление с принудительной транспортировкой обладает повышенной теплоотдачей. Это достигается за счет ускорения транспортировки нагретого теплоносителя, вода не успевает остывать и доходит в нужном температурном режиме до самых крайних радиаторов. Однако снижение температуры теплоносителя наблюдается в помещениях значительных площадей, а если обустраивается тепловая конструкция в строении малого объема, отопление самотеком является лучшим выбором.

Разновидности схем подключения радиаторов

Характерно, что для хорошего отопления недостаточно того, чтобы котлы хорошо нагревали воду. Очень важно для поступления теплоносителя в радиаторы правильно их подключить.
На практике для однотрубного используется нерегулируемое последовательное подключение. Правда, этой проблемы удастся избежать, если у вас будет использована двухтрубная система. Данная система также не использует регулятор, однако, если радиатор завоздушится, система будет функционировать, поскольку вода будет проходить через перемычку (байпас). Правда для такой системы, как теплый пол, данный вариант не подходит.

Подробнее о необходимости установки байпаса можно прочитать здесь:

Установка за перемычкой двух шаровых кранов позволяет, перекрыв поток, снять или отключить радиаторы, при этом систему останавливать не нужно. Так правильный расчет радиаторов отопления позволит Вам помещение оснастить теплоаккумулятором.

Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя

Более сложная гравитационная схема отопления, предусматривающая наличие сразу двух контуров отопительной системы. По одному происходит передвижение горячей воды, которая движется от котла к радиаторам. А второй контур предназначен для оттока остывшего теплоносителя от радиаторов к нагревательному котлу. Данная самотечная система отопления предусматривает более тщательное планирование и использования увеличенного количества материалов (труб).


Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя

Принцип монтирования двухтрубной системы, предполагающей отопление самотеком, являет собой довольно трудоемкий процесс, который можно разделить на несколько этапов:

Лучевая система отопления

  • монтаж основного стояка. Отопительная труба (по которой движется горячая вода) поднимается от котла к расширительному баку. Следует отметить, что наилучшее место присоединения стояка к баку – нижняя треть от общей его высоты.
  • на уровне примерно трети высоты помещения (отмерять следует от уровня пола) отопительная труба соединяется с разводкой. Именно от нее и будут прокладываться трубы к приборам отопления – радиаторам.
  • для своевременного удаления излишков жидкости в системе в бак должна быть врезана также труба перелива. Посредством ее использования лишняя жидкость будет направлена в канализацию.
  • трубы для отведения уже отработанной (то есть – остывшей) воды следует врезать в нижнюю часть радиатора. По этим трубам вода возвращается к нагревательному котлу. Прокладываются они параллельно трубам подачи горячего теплоносителя.

Планируя естественное отопление дома, следует учитывать некоторые особенности. Прежде всего, труба основного стояка непременно должна быть утеплена – иначе существует вероятность существенной потери тепла.

Кроме того, обязательно следует утеплить помещение, в котором стоит расширительный бак. Чаще всего таким помещением является специальная комната на верхнем этаже или чердак. Если данная комната не будет утеплена, это может привести к тому, что часть теплоносителя попросту замерзнет – а это спровоцирует поломку системы.


План отопления

Еще одна важная особенность – при планировании системы, перед тем, как сделать отопление без насоса, необходимо тщательно просчитать уровень расположения котла, расширительного бака и радиаторов. При правильном планировании достигается необходимое давление, которое способствует более эффективной работе системы. Следует учитывать, что ниже всего должен располагаться нагревательный котел.

Для него лучше всего оборудовать отдельную комнату на цокольном этаже или в подвале. Если возможности оборудования отдельного помещения нет (или просто нет цоколя, подвала), котел следует располагать в углублении. При правильном расчете, подобной системы достаточно для обогрева строения состоящего из 4-5 комнат с прилегающими бытовыми помещениями.


Котельная частного дома

Выбор труб

Выбирая трубы для отопления, большое значение имеет не только диаметр, но и материал, из которого они изготовлены, а, если быть точнее, гладкость их стенок, поскольку это коренным образом влияет на систему.
Также, на выбор материала большое влияние оказывает котел, поскольку в случае с твердотопливным предпочтение следует отдать стальным, оцинкованным трубам или же изделиям из нержавейки, в связи с высокой температурой рабочей жидкости.

Однако, металлопластиковые и армированные трубы предполагают использование фитингов, что значительно сужает просвет, армированные полипропиленовые трубы будут идеальным вариантом, при рабочей температуре 70С, и пиковой – 95С.

Изделия из особого пластика PPS имеют рабочую температуру 95С, и пиковую – до 110С, что позволяет использовать в открытой системе.

Какое отопление лучше, естественное или принудительное?

Если дом не отличается величиной площадей, насчитывает всего 1 этаж и количество радиаторов не превышает 3-5 шт., самотечная система отопления будет оптимальным решением задачи.

Во всех прочих случаях следует продумать установку циркуляционного насоса, и вот по каким причинам:

Схема отопительной системы – петли Тихельмана в двухэтажном доме

  • При наличии насоса жидкость быстрее прогревается, достигает положенной температуры в + 50 С, расширяется и начинает циркулировать по системе. То есть прогрев помещений будет более быстрым.
  • При самотечном движении воды теплоноситель в крайнем радиаторе будет остывшим, поэтому число модулей в батарее нужно увеличить, а это дополнительные расходы.
  • Если стоит насос, риск завоздушивания батарей минимальный, даже при формировании открытой системы отопления.

При подключении насоса есть возможность управлять температурой прогрева, интенсивностью подачи теплоносителя в трубы, самотечная система такого не подразумевает.

Организация парового отопления в частном городском либо загородном доме.

В настоящее время использование парового отопления в коттеджах не столь популярно, как в раннее время.

Такой тип отопления устанавливают в больших помещениях, и там, где пар проявляется, как побочный продукт. Но все таки паровое отопление до сих пор имеет применение в коттеджах, ведь оно все еще обладает целым набором преимуществ.

Устройство и схема системы парового отопления

В первую очередь при подобном виде отопления не происходят затраты тепла в системе теплообмена, трубы такой системы намного уже, ведь пар имеет хорошие теплоаккумулирующие свойства. Для водяного отопления требуются трубы большего сечения, что не очень рационально.

Пар достаточно быстро прогревает комнаты, так как инерционность этой схемы отопления крайне маленькая. Недостатками являются такие факторы, как относительно короткий срок работы системы, а также очень сильный нагрев теплоотдающих поверхностей.

Принцип работы

Сначала вода доводится в котле до состояния кипения, затем испаряется, а пар, который при этом образуется, проникает в нагреватели, там остывает и в виде конденсата возвращается в котел.

Абсолютно так же, как и в случае водяного отопления, воздух из системы вытесняется паром под большим давлением. Воздух проходит нагревающиеся трубы и через конденсационный паропровод попадает наружу, по воздухоотводным трубам.

Большой популярностью в частных домах пользуются системы отопления с низким давлением пара, от 100 до 170 кг/м2, чуть реже употребляются вакуумно-паровые системы (при давлении не доходящим до 100 кг/м2. Также для отопления существуют системы с высоким давлением, доходящим до 600 кг/м2.

По способу возвращения остывшего конденсата в котел различают:

  • разомкнутые или открытые
  • замкнутые или закрытые системы отопления.

В закрытой системе конденсат самостоятельно возвращается в котел по трубам, поэтому данная система нуждается в достаточно широких трубах.

Открытая система накапливает конденсат в специально приспособленном для этого баке, и затем эта охлажденная вода перекачивается обратно в котел для дальнейшего нагрева.

Среди других не очень популярных, но эффективных видов отопления хотелось бы отметить системы воздушного отопления частного дома.

Или ПЛЭН отопление – очень эффективна, но не популярна, ввиду незнания её преимуществ. Вы можете ознакомиться с ней по адресу: https://obogreem.net/otoplenie-zdanij/sistema-otopleniya-zdanij/ple-n-otoplenie.html

Трубы применяемые для монтажа

Работа систем трубопровода отопления тоже разнообразна. Практически так же, как и в случае водяного отопления, схема делается по однотрубной, либо двухтрубной схеме.

Схема с одной трубой более экономична и выгодна, ее проще монтировать и она имеет неплохой внешний вид. Трубопровод прокладывается с незначительным углом наклона, такая открытая замкнутая схема отопления паром соединяет котлы и все отапливающие элементы.

При этой схеме диаметр трубопровода стоит делать немного больше, дабы пар не сталкивался с конденсированной влагой, потому, что пар и конденсат продвигаются по трубопроводу в противоположные стороны.

Сверху трубы должны иметь клапанное устройство для выпуска пара.

Такая система крайне проста, но при этом она не способна сама по себе к регуляции теплового потока. Частично его можно отрегулировать, но для этого придется устанавливать специальные приборы, что крайне негативно отразиться на цене конструкции.

Система с двумя трубами отличается от однотрубной тем, что теплоноситель идет через вентиль, а конденсирующаяся влага попадает в трубу через отводчики назад. Такая схема почти бесшумна, но при этом требует прокладки дополнительного теплопровода.

Делаем паровое отопление своими руками

Начинают работы с составления плана, где как минимум будут обозначены:

  • места будущих батарей
  • места для выпускного клапана
  • сама система отопления
  • место установки котла.

Ведутся работы в котельном помещении, стены обшиваются листами с асбестом либо иным несгораемым материалом, заливаются фундаменты для котлов.

Устанавливать котлы в котельной, которая может загореться нельзя. Она либо должна быть кирпичной или каменной, либо обшитой листами асбеста.

Котел устанавливают так ниже уровня трубопроводов и батарей, чтобы пар беспрепятственно шел из него наверх и проходил по отопительной системе, а конденсат спокойно сливался обратно в котел.

Затем начинается монтаж и установка трубопровода. Выбираются подходящие по диаметру трубы и с небольшим обратным наклоном устанавливаются по периметру помещений. Пластик в данном случае не применяется.

Лучший материал труб – медь, но он слишком дорог, поэтому обычно обходятся железом.

Между трубами устанавливаются, прикручиваются либо привариваются отопительные батареи. Нужно соблюдать строгую герметичность всех соединений.

Устанавливается котел и все датчики, которые должны на нем присутствовать, например манометр. Система соединяется сваркой воедино и превращается в герметическую конструкцию.

Для каждой из батарей устанавливаются по два крана, которые позволяют регулировать ее температуру и отключать их при необходимости. Система оснащается клапаном для сброса пара и насосом при открытой системе отопления. Она тщательно тестируется и проверяется при паре повышенного давления.

Если тесты успешны, то в дальнейшем данная система готова служить верой и правдой.

Сегодня самостоятельно можно изготовить практически всё, даже такие сложные работы как изготовление индукционного котла отопления своими руками, не являются чем-то сверхестественным.

Ещё можно сделать самодельную газогенераторную печь – вот схема.

Выбираем печи и котлы

Разумеется, печи для такого отопления могут быть выполнены как из металла, так и из кирпича. Но основной элемент отопления – это паровой котел, в котором вода превращается в пар. Конструктивно его система довольно сложна.

Жидкость в котле постоянно перемешивается, достигается это его конструктивными особенностями или принудительно, так же, как и при отоплении горячей водой.

Обязательным условием является расположение котлов существенно ниже уровня отопительных труб, тогда пар будет поступать в трубопровод намного лучше.

Котлы делятся на одноконтурные и двухконтурные.

Одноконтурные превращают воду в пар для отопительной системы, двухконтурные еще и нагревают воду для нужд здания, например, для водопровода с горячей водой. Они выступают в роли бойлера, что применимо для не слишком больших зданий и сооружений.

Котлы делятся на различные конструкции в зависимости от потребляемого ими топлива. Самый распространенный в нашей стране – это котел, который нагревается энергией горящего газа. Котел требует хорошей, правильно разработанной и построенной вентиляции.

Самым безопасным, но довольно дорогим видом топлива является электричество, хотя электрический котел идет где-то наравне с газовым, но используется намного реже. Мощность электросети для котла может просто быть недоступной в селе или пригороде, кроме того, в снабжении электричеством могут быть перебои.

Котлы на жидком топливе экономичны, они в принципе идут также наравне с газовыми котлами, но требуют специального разрешения при установке и топливо должно время от времени завозиться в резервуары, от которых питаются котлы.

Топливные цистерны должны быть одобрены пожарной охраной. Топливо выделяет много сажи, что заставляет производить частые чистки котла.

Котлы на твердом топливе практически не используются, лишь в местах, где уголь в изобилии и стоит не дорого, а кроме того газ не проведен. Топливо очень дешевое, но при этом котлы необходимо протапливать, от них не оторвешься.

При установке котла нужно четко рассчитать мощность котла и установить его с учетом площади здания и длины трубопровода, чтобы не расходовать зря деньги на отопление и поддерживать в комнатах нужную температуру.

Ariston. Современные схемы отопления частного дома |

Конденсационные котлы

Конденсационные котлы — это экономия газа и компактная мощность. Они используют для нагрева не только энергию сгорания газа, как традиционные котлы, но и дополнительную энергию, получаемую при конденсации водяного пара дымовых газов. Примером может служить процесс закипания воды в кастрюле на газовой плите. Традиционный котел работает как открытая кастрюля, а конденсационный — как закрытая. Именно поэтому конденсационные котлы существенно экономят топливо и мощнее традиционных котлов при тех же размерах.

Основные преимущества конденсационных котлов:
— экономия потребления газа до 35% по сравнению с традиционным котлом;
— возможность прямого нагрева контура теплого пола;
— более длительный срок службы.

Конденсационные котлы позволяют снизить расходы на отопление и обеспечить максимальный уровень комфорта для потребителя! Представляем две основные схемы отопления.

ПРОСТАЯ СХЕМА

Простая схема отопления подходит для дома, площадью до 100 м2 и 4х проживающих человек. Преимущества схемы:

  • Простота
  • Низкая стоимость

Состав схемы:

  • Один высокотемпературный контур для отопления.
  • 3 точки водоразбора.
  • Традиционный двухконтурный котел CARES X
  • Термостат программатор. Включает и выключает котел в зависимости от температуры в помещении. Позволяет задать параметры нагрева на неделю.
  • Коаксиальная системы дымоудаления. Система компактного индивидуального дымохода «труба в трубе», забор воздуха по внешней трубе и вывод по внутренней.

«ПРОДВИНУТАЯ» СХЕМА

Продвинутая схема отопления подходит для больших домов, площадью от 100м2. Преимущества схемы:

  • Высокий уровень температурного комфорта.
  • Возможность поддерживать разную температуру в разных помещениях.
  • Минимальная частота включения и выключения котла.
  • Высокий уровень комфорта по горячему водоснабжению.
  • Максимальная эффективность и минимальные затраты на отопление и нагрев воды.

Состав схемы:

  • 2 тепловых контура для отопления и горячей воды: высокотемпературный (радиаторы) и низкотемпературный (теплый пол).
  • 3 точки водоразбора.
  • Конденсационный одноконтурный котел Genus Premium Evo System
  • Гидравлический модуль MGZIII EVO.
  • Накопительный водонагреватель косвенного нагрева BCH 80
  • Модуль управления Sensys. Позволяет удаленно устанавливать режимы работы котла, а также автоматически плавно регулировать мощность нагрева в зависимости от температуры в помещении и потребности в тепле.
  • Уличный датчик. При подключении к котлу позволяет добиться максимального уровня комфорта, более экономичной и оптимальной работы котла.
  • Легкая в установке и эксплуатации, экономичная система раздельного дымоудаления.

Источник: ariston.com

Схема простого индукционного нагревателя

Идея предлагаемой схемы простого индукционного нагревателя проста. Катушка генерирует высокочастотный магнитный поток, а затем металлические предметы в катушке создают вихревые токи, которые могут нагревать ее.

Просадки гистерезиса дополнительно способствуют нагреву. Возможно, даже для такой катушки меньшего размера, как эта, обычно используется ток около 100 А, следовательно, в случае с катушкой вы обнаружите резонансную емкость, которая составляет их индуктивный характер.

Цепь катушка-конденсатор должна получать питание на их резонансной частоте. Ток мотивации значительно меньше, чем ток по всей катушке. Источником питания является простой полумост MOSFET, регулируемый схемой IR2153. МОП-транзисторы имеют компактный радиатор.

Управляющая частота настраивается на резонанс с помощью потенциометра. Резонанс определяется неоновой лампочкой. Частоту можно было регулировать в диапазоне примерно от 20 до 200 кГц.

Для схемы управления требуется вспомогательное напряжение 12-15 В постоянного тока.Я буду использовать небольшой источник питания для настенной розетки, но просто потому, что можно использовать всего несколько мА, не стесняйтесь использовать осаждающий резистор или конденсатор.

В основном из-за того, что выходной драйвер не может быть напрямую связан, вы можете последовательно найти дополнительный дроссель. Он включает около двадцати витков диаметром 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8×10 мм, а также прочность может быть определена путем изменения воздушного зазора.

Индукционный нагрев работает напрямую от электросети.Он будет использовать двухполупериодное выпрямленное напряжение без фильтрующего электролитического конденсатора. Лампочка подключается последовательно, чтобы уменьшить ток и помочь сохранить схему в случае ошибки, перегрузки или нежелательной работы.
Рабочая катушка индукционного нагрева должна быть из прочной медной проволоки или, что более желательно, из медной трубки и иметь примерно 12-30 витков на диаметре 3-10 см.

Резонансный конденсатор — результат большой силы тока, создаваемой многочисленными (как минимум 6) конденсаторами.В моем примере катушка имеет 26 витков, а конденсаторы — 6 x 330n 250V ~.

Вместе очень сильно нагреваются после длительной работы. Резонансная частота составляет примерно 29 кГц. Мой резонансный контур построен быстро, с добавлением метода проб и ошибок можно достичь значительно лучших конечных результатов.

Это действительно мой первый опыт работы с простой схемой индукционного нагревателя

Модель простой схемы нагрева.

Централизованное отопление и охлаждение — это эффективные системы распределения тепла и холода в городских районах. Они являются ключевым решением для планирования будущих городских энергосберегающих систем из-за их высокого потенциала для интеграции возобновляемых источников энергии. Эти системы также играют важную роль в обеспечении устойчивости сообщества, что делает их предметом междисциплинарных исследований. Непрерывное развитие этих систем теперь достигло пятого поколения, благодаря которому конечные потребители могут извлечь выгоду из внутренней синергии, которую предлагает это поколение.Типичная система централизованного теплоснабжения и охлаждения пятого поколения (5GDHC) состоит из соединенных между собой зданий, которые вместе имеют одновременные потребности в обогреве и охлаждении. Местные тепловые насосы и охладители на децентрализованных подстанциях регулируют низкую температуру сети до желаемой температуры подачи в здание. Потребности потенциально уравновешиваются за счет рекуперации местного отработанного тепла от чиллеров, а также использования тепловых насосов для обеспечения прямого охлаждения. Таким образом, теплоноситель в распределительных трубах может течь в любом направлении в так называемой двунаправленной низкотемпературной сети.Блок балансировки встроен для компенсации дисбаланса сетевой энергии. Обмен потоками энергии осуществляется на разных этапах внутри отдельного здания и между соединенными зданиями. На количество и качество передаваемых потоков энергии влияет множество факторов. Профили спроса в каждом здании, эффективность энергосистем здания и логика управления компонентами системы — вот некоторые примеры этих факторов. Исследование этого поколения с использованием традиционных вычислительных инструментов, разработанных с использованием императивных языков программирования, больше не подходит из-за сложности системы, изменчивости размеров и изменений, принятых в различных случаях использования.Modelica — это бесплатный объектно-ориентированный язык на основе уравнений с открытым исходным кодом, используемый для моделирования и моделирования многодоменных физических систем. Модели описываются дифференциально-алгебраическими и дискретными уравнениями. Математические отношения между переменными модели заключены внутри значка, который представляет модель. Различные модели компонентов взаимодействуют с переменными через стандартизованные интерфейсы и соединительные линии. Большие сложные системы состоят из визуальной сборки компонентов в стиле Lego.Модели, разработанные в Modelica, можно легко унаследовать для быстрого виртуального прототипирования и / или отредактировать, чтобы внести изменения в использование модели. Эта диссертация преследует четыре цели. Во-первых, он демонстрирует разработку имитационной модели для установленной системы 5GDHC, расположенной в Лунде, Швеция. Во-вторых, он характеризует компоненты, составляющие систему 5GDHC. В-третьих, он раскрывает обмен потоками энергии на разных уровнях системы и описывает в логической последовательности моделирование 5GDHC с помощью Modelica.В-четвертых, в нем представлен анализ этического риска различных комбинаций ролей, которые могут возникнуть в бизнес-моделях 5GDHC. Разработанная модель используется при проведении ежегодных симуляций и для оценки производительности системы при двух различных вариантах проектирования подстанции. Результаты показывают, что добавление теплообменника прямого охлаждения на каждой подстанции может снизить потребление электроэнергии как на уровне подстанции, так и на уровне системы примерно на 10 и 7% соответственно. Кроме того, ежегодные выбросы тепла в окружающий воздух можно уменьшить примерно на 17%.Диссертация способствует этическому дискурсу, который вовлекает общественность и всех, кто принимает участие в междисциплинарных исследованиях 5GDHC, чтобы гарантировать безопасную работу и соответствующие услуги. Дальнейшие исследования будут основываться на моделях, представленных в этой диссертации, для изучения различных стратегий управления температурой и давлением в сети, в дополнение к принятию нескольких проектных концепций для балансировки блоков и систем хранения тепловой энергии.

Как сделать тепловой контур

Тепловой контур, такой как элемент, который вы найдете в электронагревателе, фактически представляет собой короткое замыкание между положительным и отрицательным проводом.Однако другие компоненты встроены в электрический нагреватель, который вы используете дома, чтобы гарантировать, что предохранители не перегорят, а провод не расплавится. Вы можете сделать свой собственный тепловой контур в качестве образовательного проекта со своими детьми. Он совершенно безопасен, так как питается от батареек, и его приятно делать. Он учит детей основам электрических цепей.

Оберните вокруг карандаша около 4 дюймов оголенного провода 18-го калибра AWG. Вы хотите, чтобы он выглядел как спираль или пружина. Это тепловой элемент.Убедитесь, что у вас есть около 1 дюйма на каждом конце катушки.

Отрежьте ножом две 6-дюймовые полоски одножильного провода AWG 14 с пластиковым покрытием. Удалите 1/4 дюйма с одного конца каждого провода и 1/2 дюйма с противоположных концов, используя приспособления для зачистки проводов.

Присоедините конец одной из полосок размером 1/4 дюйма к клемме «-» на аккумуляторе. Используйте полоску изоленты, чтобы удерживать провод на месте.

Накрутите противоположный конец провода, прикрепленного к батарее, на один из свободных концов провода, намотанного на карандаш.Накрутите 1/2-дюймовый конец проволоки на второй полоске на противоположный конец проволоки, намотанной на карандаш.

Вытащите карандаш из мотка проволоки. Делайте это осторожно, чтобы не изменить форму катушки.

Вставьте противоположный конец второго провода, присоединенного к катушке, к «+» клемме аккумулятора. Пальцами удерживайте провод на клемме. Посмотрите на моток проволоки; он светится красным и выделяет тепло, потому что вы замкнули цепь нагрева из-за короткого замыкания.Снимите провод с аккумулятора и дайте ему остыть.

Вещи, которые вам понадобятся:

  • Карандаш
  • Оголенный провод AWG 18 калибра
  • Провод AWG 14 калибра с пластиковым покрытием
  • Нож
  • Устройства для зачистки проводов
  • Батарея 9 В (PP3 или аналогичный)
  • Изоляционная лента

Предупреждения:

  • Этот проект совершенно безопасен при использовании батареи. Однако катушка с оголенным проводом сильно нагревается и обожжет вас, если вы дотронетесь до нее.

Простая схема

Простая схема

Понимание основ работы с автомобильной электрической системой важно для ваших базовых навыков и помогает вам выявлять первопричины и устранять электрические неисправности. Следующая информация поможет вам изучить элементы электричества, определить методы понимания цепей, сопротивления, нагрузки, проверить напряжение холостого хода или доступное напряжение, а также падение напряжения.

Помните о трех элементах электричества; напряжение, сила тока и сопротивление.Напряжение (иногда называемое электродвижущей силой) — это представление электрической потенциальной энергии между двумя точками в электрической цепи, выраженное в вольтах. Подумайте о напряжении как об электрическом давлении, которое существует между двумя точками в проводнике, или о силе, заставляющей электроны двигаться в электрической цепи. Другими словами, это давление или сила, которые заставляют электроны двигаться в определенном направлении внутри проводника. Когда электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область, это движение электронов между атомами называется электрическим током.Электрический ток — это мера потока этих электронов через проводник или электричества, протекающего в цепи или электрической системе. Если вы подумаете о садовом шланге в качестве примера, ток — это количество воды, протекающей через шланг. Напряжение — это величина давления, под действием которого вода проходит через шланг.

Этот поток электронов измеряется в единицах, называемых амперами. Амперы или ампер — это единица измерения силы или скорости протекания электрического тока. Электрическое сопротивление описывает величину сопротивления протеканию тока.Чем больше значение сопротивления, тем больше он борется. Все, что препятствует или останавливает прохождение тока, увеличивает сопротивление цепи. Это сопротивление или противодействие тока измеряется в Ом. Один вольт — это величина давления, необходимая для того, чтобы пропустить один ампер тока через один ом сопротивления в цепи.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Цепь — это законченный путь, по которому течет электричество. Основными элементами базовой электрической цепи являются: источник, нагрузка и заземление.Электричество не может течь без источника питания (батареи), нагрузки (лампочка или резистор-электрическое устройство / компонент) и замкнутого проводящего пути (соединяющих его проводов). Электрические цепи состоят из проводов, соединителей проводов, переключателей, устройств защиты цепей, реле, электрических нагрузок и заземления. Схема, показанная ниже, имеет источник питания, предохранитель, выключатель, лампу и провода, соединяющие их в петлю. Когда соединение завершено, ток течет от положительной клеммы батареи через цепь к отрицательной клемме батареи.

В замкнутой цепи напряжение источника обеспечивает электрическое давление, которое проталкивает ток через цепь. Сторона источника цепи включает в себя все части цепи между положительным полюсом батареи и нагрузкой. Нагрузка — это любое устройство в цепи, которое производит свет, тепло, звук или электрическое движение при протекании тока. Нагрузка всегда имеет сопротивление и потребляет напряжение только при протекании тока. В приведенном ниже примере один конец провода от второй лампы возвращает ток в аккумулятор, поскольку он подключен к кузову или раме транспортного средства.Корпус или рама работают как заземление (то есть часть цепи, которая возвращает ток к батарее).

ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕПИ

Полная электрическая цепь необходима для практического использования электричества. Электроны должны течь от источника питания и возвращаться к нему. Соединяя отрицательный и положительно заряженный концы источника питания с проводником, мы получаем потенциал движения электронов. Таким образом, полная цепь — это «путь» или петля, которая позволяет электричеству (току) течь.Но чтобы заставить этот контур или схему работать на нас, нам нужно добавить две вещи: источник питания (аккумулятор или генератор переменного тока) и нагрузку (пример — фары). После того, как электричество выполнило свою работу через Нагрузку, оно должно вернуться обратно к Источнику (Батареи). Если у вас где-то в этой цепи произойдет обрыв, у вас будет разрыв электрического тока. Это также известно как «разомкнутая цепь». Напряжение холостого хода измеряется при отсутствии тока в цепи.

Типы цепей

Существует три основных типа цепей: последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.Отдельные электрические цепи обычно объединяют одно или несколько устройств сопротивления или нагрузки. Конструкция автомобильной электрической цепи будет определять, какой тип цепи используется, но все они требуют одинаковых основных компонентов для правильной работы:

1. Источник питания (аккумулятор, генератор, генератор и т. Д.) Необходим для обеспечения потока электронов (электричества).

2. Защитное устройство (предохранитель, плавкая вставка или автоматический выключатель) предотвращает повреждение цепи в случае короткого замыкания.

3. Управляющее устройство (переключатель, реле или транзистор) позволяет пользователю управлять включением или выключением цепи.

4. Нагрузочное устройство (лампа, двигатель, обмотка, резистор и т. Д.). Преобразует электричество в работу.

5. Проводник (обратный путь, заземление) обеспечивает электрический путь к источнику питания и от него.

Цепи серии

Компоненты последовательной цепи соединены встык один за другим, чтобы образовалась простая петля для прохождения тока через цепь.Последовательная цепь имеет только один путь к земле, все нагрузки размещены последовательно, поэтому ток должен проходить через каждый компонент, чтобы вернуться на землю. Если в цепи есть разрыв (например, перегоревшая лампочка), вся цепь и любые другие лампочки гаснут. Если путь прерван, ток не течет, и никакая часть цепи не работает. Рождественские огни — хороший тому пример; когда гаснет одна лампочка, вся струна перестает работать.

Параллельные схемы

Параллельная цепь имеет более одного пути для прохождения тока.На каждую ветвь подается одинаковое напряжение. Если сопротивление нагрузки в каждой ветви одинаково, ток в каждой ветви будет одинаковым. Если сопротивление нагрузки в каждой ветви разное, ток в каждой ветви будет разным. Компоненты параллельной цепи соединены бок о бок, поэтому для протекания тока можно выбирать пути в цепи. Если одна ветвь сломана, ток продолжит течь к другим ветвям.

В приведенной ниже параллельной цепи два или более сопротивления (R1, R2 и т. Д.) соединены в цепь следующим образом: один конец каждого сопротивления подключен к положительной стороне цепи, а один конец подключен к отрицательной стороне.

Последовательно-параллельные схемы

Последовательно-параллельная схема включает некоторые компоненты, включенные последовательно, а другие — параллельно. Источник питания и устройства управления или защиты обычно включены последовательно; нагрузки обычно параллельны. Если последовательный участок прерывается, ток перестает течь по всей цепи.Если параллельная ветвь разорвана, ток продолжает течь в последовательной части и оставшихся ветвях.

Внутреннее освещение приборной панели — хороший пример соединения резисторов и ламп в последовательно-параллельную цепь. В этом примере, регулируя реостат, вы можете увеличить или уменьшить яркость света.

Диагностические схемы

Проблемы с электрической цепью обычно вызваны неисправным компонентом или низким или высоким сопротивлением в цепи.

Низкое сопротивление в цепи, как правило, может быть вызвано коротким замыканием компонента или замыканием на землю и, как правило, приводит к перегоранию предохранителя, плавкой вставки или автоматического выключателя.

Высокое сопротивление в цепи может быть вызвано коррозией или разрывом в цепи источника или заземления. Все, что препятствует или останавливает прохождение тока, увеличивает сопротивление цепи.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЦЕПИ

Устройства защиты цепей используются для защиты проводов и разъемов от повреждения избыточным током, вызванным перегрузкой по току или коротким замыканием.Избыточный ток вызывает чрезмерное нагревание, что может вызвать «разрыв цепи» защиты цепи. Предохранители, плавкие вставки и автоматические выключатели используются в качестве устройств защиты цепей. Устройства защиты цепей доступны в различных типах, формах и определенных номинальных токах.

Предохранители

Предохранитель

A — это наиболее распространенный тип устройства защиты от перегрузки по току. В электрическую цепь вставлен предохранитель, который получает такое же электрическое питание, что и защищаемая цепь.Короткое замыкание или заземление позволяет току течь на землю до того, как он достигнет нагрузки. Поэтому, когда подается слишком большой ток, превышающий номинал предохранителя, он «перегорает» или «перегорает», потому что металлический провод или плавкий элемент в предохранителе плавится. Это размыкает или прерывает цепь и предотвращает повреждение проводов, разъемов и электронных компонентов схемы перегрузкой по току. Размер металлического плавкого элемента (или плавкой вставки) определяет его номинал.

Помните, что чрезмерный ток вызывает избыточное тепло, и именно тепло, а не ток вызывает размыкание цепи защиты.Как только предохранитель «перегорел», его необходимо заменить новым. После того, как вы определили, что предохранитель перегорел, наиболее важным элементом является обеспечение замены предохранителя с той же номинальной силой тока, что и перегоревший. Максимальная нагрузка на один предохранитель не должна превышать семидесяти процентов от номинала предохранителя. Обычно следует выбирать предохранитель с номиналом, немного превышающим нормальный рабочий ток (сила тока), который может использоваться при любом напряжении ниже номинального напряжения предохранителя. Если новый предохранитель тоже перегорел, значит, в цепи что-то не так.Проверьте проводку к компонентам, выходящим из строя сгоревший предохранитель. Ищите плохие соединения, порезы, разрывы или шорты.

Предохранители

имеют разные время-токовые нагрузочные характеристики для конечного времени работы при использовании и для скорости, с которой плавкий элемент перегорает в ответ на состояние перегрузки по току. Со временем нормальные скачки напряжения могут вызвать усталость предохранителей, что может привести к перегоранию предохранителя даже при отсутствии неисправности. На предохранителях всегда указывается номинальный ток в амперах, на который они рассчитаны в непрерывном режиме при стандартной температуре.

Расположение предохранителей

Предохранители расположены по всему автомобилю. Обычное расположение включает в себя моторный отсек, под приборной панелью за левой или правой панелью для ног или под IPDM. Предохранители обычно сгруппированы вместе и часто смешиваются с другими компонентами, такими как реле, автоматические выключатели и плавкие элементы.

Крышки блока предохранителей

Крышки блока предохранителей / реле обычно маркируют расположение и положение каждого предохранителя, реле и элемента предохранителя, содержащегося внутри.

Типы предохранителей

Предохранители подразделяются на основные категории: предохранители ножевого типа и патронные предохранители старого образца. Используются несколько вариаций каждого из них.

Общие типы предохранителей

Лопастной предохранитель и плавкий элемент на сегодняшний день являются наиболее часто используемыми. Предохранители ножевого типа имеют пластиковый корпус и два штыря, которые вставляются в гнезда и могут быть установлены в блоки предохранителей, встроенные держатели предохранителей или зажимы предохранителей. Существуют три различных типа плавких предохранителей; предохранитель Maxi, предохранитель Standard Auto и предохранитель Mini.

Базовая конструкция

Предохранитель плоского типа представляет собой компактную конструкцию с металлическим элементом и прозрачным изоляционным корпусом, который имеет цветовую кодировку для каждого номинального тока. (Стандартный автоматический режим показан ниже; однако конструкция предохранителей Mini и Maxi одинакова.)

Номинальный ток предохранителя, сила тока

Номинальные значения силы тока предохранителя для предохранителей Mini и Standard Auto идентичны. Однако для определения номинальной силы тока предохранителей макси используется другая схема цветовой кодировки.

Плавкие вставки и элементы предохранителей

Плавкие вставки делятся на две категории: патрон плавкого элемента и плавкая вставка. Конструкция и принцип действия плавких вставок и элементов предохранителей аналогичны плавким предохранителям. Основное отличие состоит в том, что плавкая вставка и плавкий элемент используются для защиты электрических цепей с более высоким током, как правило, для цепей на 30 ампер или более. Как и в случае с предохранителями, при перегорании плавкой вставки или плавкого элемента его необходимо заменить новым.Плавкие вставки защищают цепи между аккумулятором и блоком предохранителей.

Плавкие вставки

Плавкие вставки — это короткие отрезки проволоки меньшего диаметра, предназначенные для плавления при перегрузке по току. Плавкая вставка обычно на четыре (4) сечения провода меньше, чем цепь, которую она защищает. Изоляция плавкой вставки — специальный негорючий материал. Это позволяет проводу расплавиться, но изоляция останется нетронутой в целях безопасности. Некоторые плавкие ссылки имеют на одном конце тег, который указывает их рейтинг.Как и предохранители, плавкие вставки необходимо заменять после того, как они «перегорели» или расплавились. Многие производители заменили плавкие вставки плавкими вставками или предохранителями Maxi.

Картридж с предохранителем

Предохранители, плавкая вставка картриджного типа, также известна как предохранители Pacific. Элемент имеет клеммную и плавкую части как единое целое. Элементы предохранителя почти заменили плавкую перемычку. Они состоят из корпуса, в котором находятся клемма и предохранитель.Картриджи с плавкими предохранителями имеют цветовую маркировку для каждой силы тока. Хотя элементы предохранителей доступны в двух физических размерах и могут быть вставлены или закреплены на болтах, вставной тип является наиболее популярным.

Конструкция картриджа с предохранителем

Конструкция элемента предохранителя довольно проста. Цветной пластиковый корпус содержит элемент термозакрепления, который виден через прозрачный верх. Номиналы предохранителей также указаны на корпусе.

Цветовая маркировка элемента предохранителя

Номинальные значения силы тока предохранителя

приведены ниже.Плавкая часть элемента предохранителя видна через прозрачное окошко. Номинальные значения силы тока также указаны на предохранительном элементе.

Плавкие элементы

Плавкие элементы часто располагаются рядом с аккумулятором сами по себе.

Плавкие элементы также могут располагаться в блоках реле / ​​предохранителей в моторном отсеке.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели используются вместо предохранителей для защиты сложных силовых цепей, таких как электрические стеклоподъемники, люки на крыше и цепи обогревателя.Существует три типа автоматических выключателей: тип с ручным сбросом — механический, тип с автоматическим сбросом — механический и твердотельный с автоматическим сбросом — PTC. Автоматические выключатели обычно располагаются в блоках реле / ​​предохранителей; однако в некоторые компоненты, такие как двигатели стеклоподъемников, встроены автоматические выключатели.

Конструкция автоматического выключателя (ручного типа)

Автоматический выключатель в основном состоит из биметаллической ленты, соединенной с двумя выводами и контактом между ними.Ручной автоматический выключатель при срабатывании (ток превышает номинальный) размыкается и должен быть сброшен вручную. Эти ручные автоматические выключатели называются автоматическими выключателями «без цикла».

Автоматический выключатель (ручной тип)

Автоматический выключатель содержит металлическую полосу, состоящую из двух разных металлов, соединенных вместе, называемую биметаллической полосой. Эта полоса имеет форму диска и вогнута вниз. Когда тепло от чрезмерного тока превышает номинальный ток автоматического выключателя, два металла меняют форму неравномерно.Полоса изгибается или деформируется вверх, и контакты размыкаются, чтобы остановить прохождение тока. Автоматический выключатель можно сбросить после срабатывания.

Ручной сброс Тип

Когда автоматический выключатель размыкается из-за перегрузки по току, автоматический выключатель требует сброса. Для этого вставьте небольшой стержень (канцелярскую скрепку), чтобы установить биметаллическую пластину в исходное положение, как показано на рисунке.

Тип с автоматическим сбросом — механический

Автоматические выключатели с автоматическим сбросом называются «циклическими» выключателями.Этот тип автоматического выключателя используется для защиты силовых цепей, таких как дверные замки с электроприводом, электрические стеклоподъемники, кондиционер и т. Д. Автоматический выключатель с автоматическим возвратом в исходное положение содержит биметаллическую полосу. Биметаллическая полоса будет перегреваться и открываться из-за перегрузки по току в условиях перегрузки по току и автоматически сбрасывается, когда температура биметаллической ленты остывает.

Устройство и работа с автоматическим сбросом

Циклический автоматический выключатель содержит металлическую полосу, состоящую из двух разных металлов, соединенных вместе, называемую биметаллической полосой.Когда тепло от чрезмерного тока превышает номинальный ток автоматического выключателя, два металла меняют форму неравномерно. Полоса изгибается вверх, и набор контактов размыкается, чтобы остановить прохождение тока. При отсутствии тока биметаллическая полоса охлаждается и возвращается к своей нормальной форме, замыкая контакты и возобновляя прохождение тока. Автоматические выключатели с автоматическим возвратом в исходное состояние считаются «циклическими», потому что они циклически размыкаются и замыкаются, пока ток не вернется к нормальному уровню.

Тип твердотельного накопителя с автоматическим сбросом — PTC

Полимерный прибор с положительным температурным коэффициентом (PTC) известен как самовосстанавливающийся предохранитель.

Полимерный PTC — это специальный тип автоматического выключателя, называемый термистором (или терморезистором). Термистор PTC увеличивает сопротивление при повышении температуры. PTC, которые сделаны из проводящего полимера, представляют собой твердотельные устройства, что означает, что они не имеют движущихся частей. PTC обычно используются для защиты электрических цепей стеклоподъемников и дверных замков.

Конструкция и эксплуатация полимеров PTC

В нормальном состоянии материал в полимерном ПТК имеет форму плотного кристалла с множеством частиц углерода, упакованных вместе.Углеродные частицы обеспечивают проводящие пути для прохождения тока. Это сопротивление низкое. Когда материал нагревается от чрезмерного тока, полимер расширяется, разрывая углеродные цепи. В этом расширенном «отключенном» состоянии есть несколько путей для тока. Когда ток превышает порог срабатывания, устройство остается в состоянии «разомкнутой цепи» до тех пор, пока на цепь остается поданное напряжение. Он сбрасывается только при снятии напряжения и остывании полимера. PTC используются для защиты электрических цепей стеклоподъемников и дверных замков.

УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

Управляющие устройства используются для «включения» или «выключения» протекания тока в электрической цепи. Устройства управления включают в себя различные переключатели, реле и соленоиды. Электронные устройства управления включают конденсаторы, диоды и переключающие транзисторы. Коммутационные транзисторы действуют как переключатель или реле с электронным управлением. Преимущество транзистора — это скорость открытия и закрытия цепи.

Управляющие устройства необходимы для запуска, остановки или перенаправления тока в электрической цепи.Устройство управления или переключатель позволяет включать или выключать электричество в цепи. Выключатель — это просто соединение в цепи, которое можно разомкнуть или замкнуть. Большинству переключателей для работы требуется физическое движение, в то время как реле и соленоиды работают с электромагнетизмом.

Коммутаторы

  • Однополюсный одинарный бросок (SPST)
  • Однополюсный, двойной бросок (SPDT)
  • Многополюсный многопозиционный переключатель (MPMT или групповой переключатель)
  • Мгновенный контакт
  • Меркурий
  • Температура (биметалл)
  • Время задержки
  • Мигалка
  • РЕЛЕ
  • СОЛЕНОИДЫ

Переключатель — это наиболее распространенное устройство управления цепями.Переключатели обычно имеют два или более набора контактов. Размыкание этих контактов называется «разрывом» или «размыканием» цепи, замыкание контактов называется «замыканием» или «завершением» цепи.

Переключатели описываются количеством полюсов и ходов, которые они имеют. «Полюса» относятся к количеству клемм входной цепи, а «Броски» относятся к количеству клемм выходной цепи. Переключатели называются SPST (однополюсные, одноходовые), SPDT (однополюсные, двухходовые) или MPMT (многополюсные, многоходовые).

Однополюсный одинарный бросок (SPST)

Самый простой тип переключателя — переключатель «шарнирная защелка» или «лезвие ножа». Он либо «завершает» (включает), либо «размыкает» (выключает) цепь в одной цепи. Этот переключатель имеет один входной полюс и один выходной ход.

Однополюсный, двойной бросок (SPDT)

Однополюсный входной двухпозиционный выходной переключатель имеет один провод, идущий к нему, и два выходных провода. Переключатель света фар является хорошим примером однополюсного двухпозиционного переключателя.Переключатель диммера фары посылает ток либо в дальний, либо в ближний свет цепи фары.

Многополюсная многоточечная (MPMT)

Многополюсный вход, многополюсные выходные переключатели, также известные как «групповые» переключатели, имеют подвижные контакты, подключенные параллельно. Эти переключатели перемещаются вместе для подачи тока на разные наборы выходных контактов. Выключатель зажигания — хороший пример многополюсного многопозиционного переключателя. Каждый переключатель посылает ток от разных источников к разным выходным цепям одновременно в зависимости от положения.Пунктирная линия между переключателями указывает, что они движутся вместе; один не будет двигаться без движения другого.

Мгновенный контакт

Переключатель мгновенного действия имеет подпружиненный контакт, который не позволяет ему замкнуть цепь, за исключением случаев, когда на кнопку прикладывается давление. Это «нормально открытый» тип (показан ниже). Выключатель звукового сигнала является хорошим примером переключателя с мгновенным контактом. Нажмите кнопку звукового сигнала и раздастся звуковой сигнал; отпустите кнопку, и звуковой сигнал прекратится.

Вариантом этого типа является нормально закрытый (не показан), который работает наоборот, как описано выше. Пружина удерживает контакты в замкнутом состоянии, кроме случаев, когда кнопка нажата. Другими словами, цепь находится в состоянии «ВКЛ» до тех пор, пока не будет нажата кнопка для разрыва цепи.

Меркурий

Ртутный выключатель представляет собой герметичную капсулу, частично заполненную ртутью. На одном конце капсулы расположены два электрических контакта. Когда переключатель вращается (перемещается из истинной вертикали), ртуть течет к противоположному концу капсулы с контактами, замыкая цепь.Ртутные переключатели часто используются для обнаружения движения, например, тот, который используется в моторном отсеке на светофоре. Другие применения включают отключение подачи топлива при опрокидывании и некоторые приложения для датчиков подушки безопасности. Ртуть — опасные отходы, с которыми следует обращаться осторожно.

Температурный биметаллический

Термочувствительный переключатель, также известный как «биметаллический» переключатель, обычно содержит биметаллический элемент, который изгибается при нагревании, замыкая контакт, замыкая цепь, или размыкая контакт, размыкая цепь.В реле температуры охлаждающей жидкости двигателя, когда охлаждающая жидкость достигает предельной температуры, биметаллический элемент изгибается, вызывая замыкание контактов в переключателе. Это замыкает цепь и загорается предупреждающий индикатор на панели приборов.

Время задержки

Выключатель с выдержкой времени содержит биметаллическую полосу, контакты и нагревательный элемент. Переключатель задержки времени нормально замкнут. Когда ток течет через переключатель, ток течет через нагревательный элемент, вызывая его нагрев, в результате чего биметаллическая полоса изгибается и размыкает контакты.Поскольку ток продолжает течь через нагревательный элемент, биметаллическая полоса остается горячей, сохраняя контакты переключателя открытыми. Время задержки перед размыканием контактов определяется характеристиками биметаллической ленты и количеством тепла, выделяемого нагревательным элементом. Когда питание выключателя отключается, нагревательный элемент охлаждается, и биметаллическая полоса возвращается в исходное положение, а контакты замыкаются. Обычное применение переключателя с задержкой времени — это обогреватель заднего стекла.

Мигалка

Мигающий сигнал работает в основном так же, как переключатель задержки времени; кроме случаев, когда контакты размыкаются, ток перестает течь через нагревательный элемент. Это вызывает охлаждение нагревательного элемента и биметаллической ленты. Биметаллическая полоса возвращается в исходное положение, замыкая контакты, позволяя току снова течь через контакты и нагревательный элемент. Этот цикл повторяется снова и снова, пока не будет отключено питание мигающего устройства. Обычно этот тип переключателя используется для включения сигналов поворота или четырехпозиционного указателя поворота (аварийных фонарей).

Реле

Реле — это просто переключатель дистанционного управления, который использует небольшой ток для управления большим током. Типичное реле имеет как цепь управления, так и цепь питания. Конструкция реле содержит железный сердечник, электромагнитную катушку и якорь (набор подвижных контактов). Существует два типа реле: нормально разомкнутые (показаны ниже) и нормально замкнутые (НЕ показаны). У нормально разомкнутого (Н.C.) реле имеет контакты, которые «замкнуты» до тех пор, пока реле не сработает.

Работа реле

Ток протекает через управляющую катушку, которая намотана на железный сердечник. Железный сердечник усиливает магнитное поле. Магнитное поле притягивает верхний контактный рычаг и тянет его вниз, замыкая контакты и позволяя мощности от источника питания поступать на нагрузку. Когда катушка не находится под напряжением, контакты разомкнуты, и питание на нагрузку не поступает.Однако, когда переключатель схемы управления замкнут, ток течет к реле и питает катушку. Возникающее магнитное поле тянет якорь вниз, замыкая контакты и позволяя подавать питание на нагрузку. Многие реле используются для управления большим током в одной цепи и низким током в другой цепи. Примером может служить компьютер, который управляет реле, а реле управляет цепью более высокого тока.

Соленоиды — тянущие типа

Соленоид — это электромагнитный переключатель, который преобразует ток в механическое движение.Когда ток течет через обмотку, создается магнитное поле. Магнитное поле притянет подвижный железный сердечник к центру обмотки. Этот тип соленоида называется соленоидом «тянущего» типа, поскольку магнитное поле втягивает подвижный железный сердечник в катушку. Обычно тянущие соленоиды используются в пусковой системе. Соленоид стартера соединяет стартер с маховиком.

Работа вытяжного типа

Когда ток течет через обмотку, создается магнитное поле.Эти магнитные силовые линии должны быть как можно меньше. Если рядом с катушкой, по которой течет ток, поместить железный сердечник, магнитное поле будет растягиваться, как резинка, вытягивая и втягивая железный стержень в центр катушки.

Работа толкающего / толкающего типа

В соленоиде двухтактного типа в качестве сердечника используется постоянный магнит. Поскольку «одинаковые» магнитные заряды отталкиваются, а «непохожие» магнитные заряды притягиваются, изменяя направление тока, протекающего через катушку, сердечник либо «втягивается», либо «выталкивается наружу».«Обычно этот тип соленоида используется в электрических дверных замках.

УСТРОЙСТВА НАГРУЗКИ

Любое устройство, такое как лампа, звуковой сигнал, электродвигатель стеклоочистителя или обогреватель заднего стекла, потребляющее электричество, называется нагрузкой. В электрической цепи все нагрузки считаются сопротивлением. Нагрузки расходуют напряжение и контролируют величину тока, протекающего в цепи. Нагрузки с высоким сопротивлением вызывают протекание меньшего тока, в то время как нагрузки с более низким сопротивлением позволяют протекать большим токам.

Фары

Фонари бывают разной мощности, чтобы излучать больше или меньше света. Когда лампы соединяются последовательно, они разделяют доступное напряжение в системе, и излучаемый свет уменьшается. Когда лампочки расположены параллельно, каждая лампочка имеет одинаковое количество напряжения, поэтому свет будет ярче.

Двигатели

Двигатели используются в различных системах автомобиля, включая сиденья с электроприводом, дворники, систему охлаждения, системы отопления и кондиционирования воздуха.Двигатели могут работать на одной скорости, например, сиденья с электроприводом, или на нескольких скоростях, например, электродвигатель вентилятора системы отопления и кондиционирования воздуха. Когда двигатели работают на одной скорости, на них обычно подается системное напряжение. Однако, когда двигатели работают с разной скоростью, входное напряжение может быть в разных точках якоря, чтобы уменьшить, чтобы увеличить скорость двигателя, аналогично тому, как разработан двигатель стеклоочистителя, или они могут делить напряжение с резистором, который находится в серия с двигателем, как двигатель вентилятора для системы отопления и кондиционирования воздуха.

Нагревательные элементы

Нагревательные элементы установлены в наружных зеркалах, заднем стекле и сиденьях. На нагревательные элементы обычно подается напряжение системы в течение определенного времени для нагрева компонента по запросу.

ЧТО ТАКОЕ ЗАКОН ОМА?

Понимание взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением в электрических цепях важно для быстрой и точной диагностики и ремонта электрических проблем.Закон Ома гласит: ток в цепи всегда будет пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален величине имеющегося сопротивления. Это означает, что если напряжение повышается, ток будет расти, и наоборот. Кроме того, когда сопротивление растет, ток падает, и наоборот. Закон Ома можно найти хорошее применение при поиске и устранении неисправностей в электрических сетях. Но вычисление точных значений напряжения, тока и сопротивления не всегда практично … да и действительно необходимо. Однако вы должны быть в состоянии предсказать, что должно происходить в цепи, в отличие от того, что происходит в аварийном транспортном средстве.

Source Voltage не зависит ни от тока, ни от сопротивления. Он либо слишком низкий, либо нормальный, либо слишком высокий. Если он слишком низкий, ток будет низким. Если это нормально, ток будет высоким, если сопротивление низкое, или ток будет низким, если сопротивление высокое. Если напряжение слишком высокое, ток будет большим.

На ток влияет напряжение или сопротивление. Если напряжение высокое или сопротивление низкое, ток будет большим. Если напряжение низкое или сопротивление велико, ток будет низким.Ток увеличивается, когда сопротивление падает.

На сопротивление не влияют ни напряжение, ни ток. Он либо слишком низкий, хорошо, либо слишком высокий. Если сопротивление слишком низкое, ток будет высоким при любом напряжении. Если сопротивление слишком велико, ток будет низким, если напряжение в норме. Мера сопротивления — насколько сложно протолкнуть поток электрического заряда.

Хорошее сопротивление: для правильной работы некоторым цепям требуется «ограничение» протекания тока. В этом случае используются «резисторы».Резисторы имеют разные номиналы в зависимости от того, насколько ток должен быть ограничен.

Плохое сопротивление: в большинстве случаев слишком большое сопротивление снижает ток и может привести к неправильной работе системы. Обычно причиной является грязь или коррозия на электрических разъемах или заземляющих соединениях.

Цепи управления для систем HVAC Советы по качеству HVAC 101

Как это все работает — трансформаторы

Цепи управления для систем HVAC

Понижающие трансформаторы используются в системах кондиционирования и отопления для понижения напряжения с линейное напряжение на более безопасное и эффективное напряжение для использования в управлении системой.Трансформаторы (понижающие) могут быть от 120 до 24 В, от 240 до 24 В и многие другие комбинации. Некоторые управляющие трансформаторы представляют собой многоотводные трансформаторы, которые можно использовать как на 120 В, так и на 240 В для понижения напряжения до 24 В. Управляющие трансформаторы всегда имеют номинальную мощность в ВА, что дает максимальную мощность, при которой для этого трансформатора может использоваться максимальное количество нагрузок.

Каждое реле или нагрузка в системе управления имеет номинальную мощность в ВА. Сумма этих номинальных значений в ВА для всех нагрузок в цепи не может превышать номинальных значений в ВА трансформатора.Если номинальная мощность трансформатора в ВА превышает количество нагрузок в системе, цепь управления не будет работать должным образом, и трансформатор выйдет из строя. Кроме того, важно, чтобы встроенный предохранитель был размещен на горячей ноге или на горячей стороне 24 В трансформатора. Кроме того, в случае полного короткого замыкания в цепи управления предохранитель предотвратит перегорание трансформатора.

Реле и контакторы

Реле и контакторы используются в цепях управления HVAC для включения и выключения таких устройств, как электродвигатель вентилятора, электродвигатель вентилятора конденсатора или компрессор.Более того, контакторы и реле работают примерно так же в типичной цепи управления HVAC. Оба они обычно управляются напряжением 24 В и обычно передают сетевое напряжение на двигатель или компрессор. Реле и контакторы имеют несколько очень важных номиналов. Один — это напряжение, которым управляет катушка на реле или контакторе, а другой — номинальный ток контактов.

Реле или контактор с катушкой на 24 В выйдет из строя, если на катушку подается 120 В. То же и с контактами в реле.Если реле с номиналом 5 А для контактов используется для управления двигателем с номиналом 10 А, тогда контакты перегорят, и реле или контактор будут бесполезны. Если необходимо заменить реле или контактор, его необходимо заменить на точно соответствующее реле или контактор.

Цепи управления для кондиционирования воздуха и отопления — как это все работает

Реле или контактор — это не что иное, как выключатель, который включает двигатель или компрессор. Работает через цепь управления 24 В.Некоторые реле управляются другими реле в зависимости от компонентов в системе и последовательности работы.

Проектирование термостата — мероприятие

(0 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 9 (9-11)

Требуемое время: 2 часа

(можно разбить на два 60-минутных сеанса)

Расходные материалы на группу: 13 долларов США.00

Макетные платы, провода, устройства для зачистки проводов, резисторы и мультиметры можно использовать повторно.

Размер группы: 2

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Физические науки, физика

Ожидаемые характеристики NGSS:


Поделиться:

Резюме

Студенты исследуют схемы и их компоненты, создавая простой термостат.Они узнают, почему для работы схемы необходимы ключевые детали, и изменяют схему, чтобы оптимизировать температурный диапазон термостата. Они также узнают, как инженеры-электрики проектируют схемы для бесчисленных электронных продуктов в нашем мире. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Схемы широко распространены в мире современной инженерии.Большинство инженеров хорошо разбираются в электричестве и основных схемах, чтобы лучше проектировать все, от автомобилей и домов до мобильных телефонов и компьютеров. Инженеры-электрики разрабатывают схемы, питающие наши дома и бытовые приборы. Аэрокосмические инженеры и инженеры-механики используют свое понимание схем для проектирования систем управления (таких как антиблокировочные тормоза), двигателей, аттракционов, волновых машин и оборудования для космических полетов. Другие инженеры проектируют устройства, такие как термостаты, для сокращения потребления энергии и отходов.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Опишите связь программируемого термостата с энергосбережением.
  • Разработайте модель схемы программируемого термостата.
  • Опишите, как инженеры используют принципиальные схемы для проектирования электрической цепи.
  • Перечислите преимущества использования макетной платы при проектировании схем.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемые характеристики NGSS

HS-PS3-3.Спроектируйте, создайте и доработайте устройство, которое работает с заданными ограничениями для преобразования одной формы энергии в другую. (9–12 классы)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Щелкните здесь, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям.
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Сквозные концепции
Разработайте, оцените и / или доработайте решение сложной реальной проблемы, основываясь на научных знаниях, источниках доказательств, созданных студентами, критериях приоритета и компромиссных решениях.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

В макроскопическом масштабе энергия проявляется множеством способов, таких как движение, звук, свет и тепловая энергия.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Хотя энергия не может быть уничтожена, ее можно преобразовать в менее полезные формы — например, в тепловую энергию в окружающей среде.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Критерии и ограничения также включают удовлетворение любых требований, установленных обществом, таких как учет вопросов снижения риска, и они должны быть количественно определены, насколько это возможно, и сформулированы таким образом, чтобы можно было определить, соответствует ли им данный проект.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Энергия не может быть создана или уничтожена — она ​​только перемещается между одним местом и другим местом, между объектами и / или полями или между системами.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Современная цивилизация зависит от основных технологических систем. Инженеры постоянно модифицируют эти технологические системы, применяя научные знания и методы инженерного проектирования для увеличения выгод при одновременном снижении затрат и рисков.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Государственные стандарты Common Core — математика
  • Решите линейные уравнения и неравенства с одной переменной, включая уравнения с коэффициентами, представленными буквами.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Используйте единицы как способ понять проблемы и направить решение многоэтапных проблем; последовательно выбирать и интерпретировать единицы в формулах; выбрать и интерпретировать масштаб и начало координат на графиках и дисплеях данных.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Создавайте уравнения, описывающие числа или отношения (Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Перегруппируйте формулы, чтобы выделить интересующее количество, используя те же рассуждения, что и при решении уравнений.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
  • Студенты разовьют понимание отношений между технологиями и связи между технологиями и другими областями обучения.(Оценки К — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Энергетические ресурсы могут быть возобновляемыми или невозобновляемыми.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Установленные принципы проектирования используются для оценки существующих проектов, сбора данных и руководства процессом проектирования.(Оценки 9 — 12) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

  • 1 макетная плата (рекомендуется EXP 350, у интернет-продавцов; или RadioShack; или найти использованные макеты)
  • 1 (или более) микросхема датчика температуры LM35 (онлайн с www.digikey.com; получить дополнительные услуги на случай, если ученики случайно сломают одну из-за неправильной настройки схемы.)
  • 1 Интегральная схема операционного усилителя LM324AN (в RadioShack)
  • 1 9-вольтовая батарея с разъемами для батареек (или есть несколько для общего пользования)
  • 1 9-вольтовый аккумуляторный отсек (опционально или несколько штук для общего пользования)
  • Лед
  • Сумка на молнии
  • Рабочий лист термостата
  • Раздаточный материал по макетным платам и принципиальным схемам

На долю всего класса:

  • 1 комплект перемычки (предпочтительнее, поскольку это проще и сокращает время настройки, в RadioShack), или каждой группе требуется 2 отрезка 1-дюймового провода, 2 отрезка 3-дюймового провода и 5 отрезков 2-дюймового провода проволока и изолента
  • Небольшие приспособления для зачистки проводов (необходимы только при использовании изолированного провода, а не набора перемычек для удаления изоляции на концах проводов)
  • Несколько резисторов ¼ Вт различных размеров от 500 Ом до 10 кОм (комплект из 100 и 500 в RadioShack)
  • Несколько мультиметров для различных измерений (например, Kelvin 50LE http: // www.kelvin.com/ часть # 9

    )

Примечание по материалам: макеты, провода, устройства для зачистки проводов, резисторы и мультиметры можно использовать повторно.

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_housing_lesson02_activity1], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной учебной программы

Урок средней школы Цепи

Студенты знакомятся с несколькими ключевыми понятиями электронных схем. Они узнают о некоторых физических принципах схем, ключевых компонентах схемы и их распространении в наших домах и повседневной жизни.

Предварительные знания

Знакомство с электрическими цепями, включая концепции открытых и замкнутых цепей.

Введение / Мотивация

Кто может назвать некоторые объекты, в которых используется цепь или несколько цепей? (Возможные ответы: сотовые телефоны, радио, телевизоры, компьютеры, видеоигры, автомобили, дома, здания, калькуляторы.) Это все отличные ответы. Все, что подключается к розетке или работает от батарей, содержит цепь для работы. Может ли кто-нибудь объяснить мне причину, по которой инженеру нужно знать о схемах? (Ответ: Чтобы иметь возможность конструировать и создавать вещи, для работы которых используется электричество.Правильно, многие инженеры используют схемы при разработке и производстве всего, что мы упомянули. Инженеры-электрики в большей степени, чем другие инженеры, проектируют, используя схемы. Они несут ответственность за дизайн большинства схем, встречающихся в повседневных устройствах повсюду вокруг нас, включая компьютеры и компьютерные микросхемы. Однако многие другие инженеры должны иметь хотя бы базовое представление о схемах и способах создания простых схем.

Сегодня мы собираемся исследовать схему в термостате.Кто-нибудь знает, что такое термостат? Термостат — это устройство, устанавливаемое в домах и зданиях для регулирования температуры в определенной части здания, например, в отдельной комнате, нескольких комнатах (зоне) или во всем здании. Они спроектированы таким образом, чтобы выделять тепловую отходящую энергию за счет преобразования электрической энергии в тепловую. Обычно термостат определяет температуру в непосредственной близости от датчика и преобразует эту температуру в электрический сигнал. Термостат запрограммирован на выполнение выбранной задачи на основе этого электрического сигнала.Электрический сигнал сообщает термостату включить или выключить обогреватель или кондиционер, чтобы изменить температуру в комнате.

Мы все хотим сберечь энергию и убедиться, что мы эффективно используем энергию в наших домах, школах и на работе. Знаете ли вы, что некоторые термостаты предназначены для экономии энергии? Большинство новых домов и предприятий используют программируемые термостаты , которые регулируют температуру всего или части здания. Эти термостаты полезны для экономии энергии и могут быть запрограммированы на множество различных настроек.Они часто устанавливаются на , а не на для обогрева или охлаждения здания в периоды, когда в здании не используются люди, поскольку никто не присутствует, чтобы получить выгоду от выработки энергии. Это могут быть вечера в офисах и школах или днем ​​дома. Представляете, сколько энергии мы сможем сэкономить, если не будем включать печь или кондиционер, когда они не нужны?

Пример программируемого термостата в доме. Попросите учащихся найти термостат в своих домах или школьных классах.авторское право

Copyright © 2008 Дениз В. Карлсон. Используется с разрешения. Все права защищены.

Программируемые термостаты также можно настроить так, чтобы обогреватель или кондиционер поддерживали определенный диапазон температур в течение всего времени, когда люди используют здание; вы устанавливаете низкую температуру и верхнюю, комфортную для жителей дома. Если в любой момент температура на датчике термостата выходит за пределы установленного комфортного диапазона, термостат генерирует электрический сигнал для включения либо обогревателя, чтобы нагреть комнату обратно до диапазона температур, либо кондиционера, чтобы охладить комнату. в температурный диапазон.Термостат держит нагреватель / охладитель включенным до тех пор, пока температура не достигнет противоположной стороны установленного диапазона комфорта, затем отправляет другой сигнал, чтобы выключить его, давая воздуху время, чтобы снова охладиться или нагреться, прежде чем цикл начнется заново.

Например, если температура в комнате опускается ниже установленной комфортной температуры, термостат включает обогреватель, чтобы нагреть комнату. Термостат поддерживает нагреватель до тех пор, пока температура не достигнет верхней границы температуры. Как только температура в помещении достигает этой верхней границы, термостат подает сигнал на выключение обогревателя.Поскольку нагреватель работает более эффективно (экономит энергию), когда он не включается и не выключается постоянно, это гарантирует, что температура должна упасть более чем на один или два градуса, прежде чем нагреватель снова включится. Таким образом, преимущество программируемого термостата перед стандартным состоит в том, что он позволяет вам устанавливать собственный диапазон температур для термостата, чтобы поддерживать температуру в комнате, вместо того, чтобы нагреватель постоянно включался и выключался. Благодаря более совершенным конструкциям программируемых термостатов вы можете заранее запрограммировать диапазоны температур для разных дней недели, чтобы учесть различия в использовании здания в будние и выходные дни.

Как мы упоминали ранее, схемы используются разными типами инженеров. Например, схемы важны для инженеров-механиков при проектировании двигателей, потому что большинство двигателей работают и обслуживаются с помощью схемы. Инженеры-механики должны хорошо разбираться в схемах, чтобы эффективно проектировать и создавать двигатели для работы с деталями, которые они проектируют. Команды инженеров разных специальностей часто работают вместе, чтобы построить все, от автомобилей до американских горок и медицинских инструментов — устройств, сочетающих в себе механические части и электрические системы.Знание основных компонентов схемы и того, как они подходят и работают вместе, важно для инженеров, чтобы понять, должны ли они проектировать что-либо, использующее электричество.

Сегодня мы собираемся узнать о различных компонентах схемы и о том, как собрать их вместе, чтобы создать простую схему, термостат. Мы собираемся разработать программируемый термостат, в котором пользователь определяет температурный диапазон, в котором он хотел бы оставить комнату / здание, а термостат гарантирует, что он делает это с низким энергопотреблением.

Процедура

Фон

Схемы стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Электрические цепи можно найти повсюду — в машинах, телевизорах, компьютерах, телефонах, домах, школах и т. Д. Их влияние на нашу жизнь огромно, и большая часть нашего общества не была бы прежней без схем. Практически каждая электрическая цепь содержит одни и те же основные компоненты — резисторы, интегральные схемы, конденсаторы и катушки индуктивности.Каждый из этих компонентов выполняет определенную задачу (иногда разные компоненты объединяются для выполнения работы одного из других компонентов) и используются большинством инженеров, особенно тех, кто работает с электричеством или продуктами, которые используют электричество.

Термостаты — это полезные устройства для регулирования температуры в помещении, в помещении или во всем здании. Они работают с помощью датчика температуры — обычно это электронный чип, изменяющий свое сопротивление в зависимости от температуры. При изменении температуры микросхемы сопротивление микросхемы изменяется и изменяется падение напряжения на микросхеме.Чип внутренне откалиброван для получения линейной зависимости между температурой и выходным напряжением датчика. После того, как датчик определяет температуру, результирующий электрический сигнал (выходное напряжение) отправляется в другую часть схемы, предназначенную для интерпретации входящего напряжения и выбора результата на основе сигнала. Эта часть схемы может быть выполнена разными способами; однако наименее сложный способ — использовать операционный усилитель (ОУ).

Использование операционного усилителя позволяет ввести гистерезис в схему или память.В этом упражнении учащиеся берут выходной сигнал датчика и сравнивают его с заранее определенным напряжением, установленным вручную. Если напряжение от датчика ниже, чем напряжение, установленное учащимися, что указывает на то, что датчик температуры показывает температуру, которая ниже, чем мы хотели бы, нагреватель (светодиод) включается, чтобы «нагреть» комнату. . Как только нагреватель (светодиод) включается, гистерезис операционного усилителя заставляет нагреватель оставаться включенным до тех пор, пока напряжение не превысит второе или высокое напряжение, установленное в желаемом комфортном диапазоне.Это предохраняет термостат от быстрого включения и выключения нагревателя, если температура колеблется около желаемой начальной температуры. Заставляя нагреватель оставаться включенным до второго напряжения, схема демонстрирует зависимость от пути, что означает, что она запоминает, где она была, и использует это, чтобы сообщить, что она будет делать дальше. Он не выключится после того, как напряжение превысит установленное нижнее значение, потому что он «знает», что совсем недавно он упал ниже этой отметки. Он заставляет нагреватель оставаться включенным до тех пор, пока не будет пройдена вторая отметка напряжения.

Схема, которую создают ученики, содержит датчик температуры LM35, который имеет линейную зависимость между температурой датчика и выходным напряжением; соотношение составляет 10 мВ (0,01 В) на каждый градус Цельсия. Следовательно, при комнатной температуре (~ 20-23 ° C) LM35 должен иметь выходное напряжение 200-230 мВ (0,20-0,23 В). При повышении или понижении температуры выходное напряжение повышается или понижается на 10 мВ (0,01 В) на каждый градус изменения температуры.

Перед мероприятием

Со студентами

Часть 1: Как можно измерить температуру электронным способом?

  1. Разделите класс на группы по два-три ученика в каждой.
  2. Раздайте материалы каждой группе вместе с рабочим листом и раздаточным материалом.
  3. При использовании изолированного провода попросите учащихся зачистить от 1/4 до 3/8 дюйма с обоих концов каждого провода.
  4. Попросите учащихся настроить схему, как показано в части 1 рабочего листа, используя макетную плату, перемычки, батарею 9 В и микросхему датчика температуры LM35. Схема показана на рисунке 1. Обратитесь к раздаточному материалу для получения дополнительной информации, особенно пояснения символов принципиальной схемы и частей макета.

Рис. 1. Схема подключения Copyright

Copyright © Aaron Osowiecki

  1. Попросите учащихся включить мультиметры и настроить их для измерения напряжения в мВ. Попросите учащихся измерить напряжение на резисторе 1 кОм. Они должны получить положительное значение около 0,23 В.
  2. Попросите учащихся потереть руки вместе и коснуться верхней части датчика LM35. Обратите внимание, что происходит с показаниями напряжения.
  3. Попросите учащихся измерить температуру (ºC) и напряжение (В) в комнате и на ладони с помощью термометра и схемы, которую они только что построили.Запишите данные в отведенном для этого месте Таблицы термостата.
  4. Используя свои данные, учащиеся должны составить уравнение для определения напряжения на резисторе 1 кОм в единицах температуры (ºC), предполагая линейную зависимость.

Часть 2: Как можно «настроить» термостат?

  1. Установите термостат в режим охлаждения. Попросите учащихся выбрать «заданную» температуру ниже, чем температура их ладони, но выше, чем комнатная температура.
  2. Определите выходное напряжение LM35, соответствующее заданной температуре.
  3. Попросите учащихся разделить 9 В, подаваемое батареей, так, чтобы часть цепи равнялась выходному напряжению LM35 для их желаемой температуры. Сделайте это, переместив резистор 1 кОм (R2) и соединив его с другим (R1), как показано на рисунке 2.

Рис. 2. Настройка новой схемы Copyright

Copyright © Aaron Osowiecki

  1. Попросите учащихся ответить на вопросы в части 2 (вопрос 5) рабочего листа, чтобы определить взаимосвязь между током и напряжением.
  2. Также в своих рабочих листах попросите учащихся составить уравнение для количественной оценки стоимости R 1 .
  3. После получения уравнения для R 1 введите известные значения (V Bat = 9 В, R 2 = 1 кОм, V 2 уставка), чтобы определить значение, необходимое для R 1 .

Часть 3: Включается ли свет, когда должен?

  1. Попросите учащихся подключить датчик LM35 и делитель напряжения к операционному усилителю (LM324).Добавьте LM324, резистор 2 кОм (R3), светоизлучающий диод (LED) и подключения к их макетной плате, как показано в таблице и на Рисунке 3 ниже.

Рисунок 3. Схема с добавленным операционным усилителем Copyright

Copyright © Aaron Osowiecki

  1. Попросите учащихся подключить батарею 9 В (см. Следующие шаги) к цепи, чтобы измерить напряжение на R 2 .
  2. Попросите учащихся поместить батарею в держатель батареи или прикрепить концы двух отрезков 3-дюймового провода к положительной и отрицательной клеммам батареи.
  3. Подключите провод, идущий от положительной клеммы (обозначенной знаком «+» на той стороне батареи, где находится положительная клемма) к ряду питания на макетной плате.
  4. Чтобы замкнуть цепь, подключите провод, идущий от отрицательной клеммы (обозначенной знаком «-» на стороне батареи), к ряду заземления на макетной плате.
  5. Напомните учащимся отключать аккумулятор между измерениями.
  6. Попросите учащихся продолжать следить за своими рабочими листами, чтобы отвечать на поставленные вопросы.

Часть 4: Может ли термостат экономить энергию?

  1. Попросите учащихся ответить на вопросы в своих рабочих листах, чтобы изменить конструкцию своих термостатов для случая, когда никого нет дома.

Часть 5: Можно ли использовать контур для отопительного контура?

  1. Попросите учащихся отрегулировать свои контуры так, чтобы они подходили для обогрева, следуя инструкциям в их рабочих листах.

Часть 6: Могут ли «включаться» и «выключаться» при разных температурах?

  1. Попросите учащихся использовать свою нагревательную цепь для измерения температуры и напряжения, когда она включается и выключается, и записывать в свои рабочие листы.
  2. Попросите одного ученика в каждой команде продолжать измерять напряжение на выходе датчика температуры, в то время как другие охлаждают датчик температуры с помощью пакета Ziploc со льдом.
  3. Попросите учащихся добавить один резистор (R 4 ) для создания различных точек включения и выключения для контура отопления. Отопительный контур должен напоминать схему на Рисунке 4 ниже.

Рис. 4. Авторское право на отопительный контур

Авторское право © Аарон Осовецкий

  1. Попросите учащихся измерить падение напряжения между контактом 14 и землей, когда светодиод горит, чтобы позже вычислить значение R 4 .
  2. Следуя рабочим листам, предложите студентам разработать уравнение для R 4 , используя закон Ома (V = IR) и свойства последовательных цепей.
  3. Используя соответствующий R 4 , попросите учащихся протестировать схему и прокомментировать ее поведение.

Часть 7: Отражение

  1. В заключение проведите обсуждение в классе, чтобы просмотреть ответы на листе с помощью ключа ответов на листе термостата.
  2. Чтобы еще больше проверить понимание учащихся, спросите их, как бы они заставили гистерезис термостата работать в обратном направлении, чтобы цепь включалась при более высокой температуре и выключалась при более низкой температуре — как кондиционер, а не обогреватель.
  3. Попросите учащихся заполнить раздаточный лист «Рабочий лист энергосбережения с программируемым термостатом». Это позволяет учащимся рассчитать потенциальную экономию энергии с помощью программируемого термостата.

Словарь / Определения

Макетная плата: многоразовый инструмент без пайки, используемый для создания временной (обычно прототипа) схемы, с которой можно экспериментировать, пока не будет создана более постоянная схема.

Проводник: материал, который позволяет зарядам легко перемещаться, например медная проволока.

Электрический ток: поток электрического заряда через электрическую цепь или проводник.

Электрическая цепь: набор элементов схемы (сопротивления, индуктивности, емкости и т. Д.), Соединенных по замкнутым путям проводниками.

Гистерезис: электрическая цепь, которая зависит от пути и, таким образом, имеет память.

Полоса гистерезиса: разница в напряжении между точками включения и выключения в электрической цепи с использованием гистерезиса.

Интегральная схема (ИС): несколько элементов схемы, которые производятся вместе на одной микросхеме с помощью последовательности этапов обработки.

Операционный усилитель (операционный усилитель): интегральная схема, содержащая несколько резисторов и конденсаторов. Операционные усилители находят множество практических применений в инженерном оборудовании.

Параллельно: два или более элемента схемы подключены параллельно, если они подключены к одному и тому же узлу или соединению схемы и имеют одинаковое падение напряжения на своих выводах.

Резистор: элемент схемы, который сопротивляется электрическому току и рассеивает энергию в виде тепла.

Последовательность: два или более элемента цепи включены последовательно, если через них протекает одинаковый ток.

Напряжение: мера потенциальной энергии электрического поля, вызывающей электрический ток в проводнике.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Обсуждение в классе Вопрос : Задайте ученикам и обсудите в классе:

  • Почему может быть хорошей идеей иметь возможность контролировать, при каких температурах обогреватель и / или кондиционер включается и выключается?

Мероприятие Встроенная оценка

Рабочий лист : Попросите учащихся заполнить Рабочий лист термостата; просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Оценка после деятельности

Обсуждение рабочего листа : Просмотрите и обсудите ответы рабочего листа, представленные в Ключе ответов рабочего листа термостата, со всем классом. Используйте ответы учащихся, чтобы оценить их уровень владения предметом.

In Reverse : Предложите учащимся провести мозговой штурм или исследовать способы, позволяющие гистерезису термостата работать в обратном направлении, чтобы цепь включалась при более высокой температуре и выключалась при более низкой температуре — как кондиционер, а не обогреватель.Для этого ученики перепрограммировали схему, чтобы она включалась и выключалась при разных температурах.

Вопросы безопасности

  • Работать с электричеством всегда опасно. Чтобы убедиться, что компонент не перегревается, напомните учащимся дважды проверить свою схему с помощью схемы и изображения, представленных на рабочем листе, перед подключением схемы к батарее.
  • Внимание к деталям важно.Напомните учащимся, что необходимо следить за тем, чтобы компоненты были размещены там, где они должны быть. Неправильное подключение к земле и / или источнику питания может привести к перегреву, задымлению и (потенциально) необратимому повреждению этих микросхем.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Убедитесь, что учащиеся не оставляют батарею подключенной к макетной плате, если они не проводят активных измерений, отладки или наблюдения за схемой. Если большую часть времени держать его отключенным, это продлевает срок службы батареи и гарантирует, что компоненты схемы не станут слишком горячими, если их «оставить включенными» на некоторое время.

Если цепь группы не работает, отсоедините провода от макетной платы, идущие от батареи, и перепроверьте электрическую схему и цепь. Убедитесь, что контакты LM35 и LM324AN подключены и ориентированы правильно. Если все в порядке, снова подключите аккумулятор и отладьте схему с помощью мультиметра. Проверьте входные и заземляющие контакты датчика температуры и LM324AN, чтобы убедиться, что они правильно подключены. Мультиметр должен показывать 9 вольт (или близкое к этому) для входа на датчике температуры; заземление для обоих должно показывать ноль вольт (или близкое к этому).Вход LM324AN должен быть таким же, как выход датчика температуры. Также проверьте подключения к светодиоду; Убедитесь, что вход есть, хотя он должен быть, и что вывод заземления светодиода показывает ноль вольт.

Светодиоды

могут легко перегореть, если оставить их включенными слишком долго или если через них будет проходить слишком большой ток. Вот почему выходной сигнал LM324AN проходит через сопротивление, прежде чем достигнет светодиода. Если цепь не работает, а все остальное кажется правильным, попробуйте другой светодиод.

Убедитесь, что ни один из резисторов не касается другого резистора, который соединяет эти два резистора последовательно и, таким образом, изменяет значение сопротивления и, следовательно, напряжение, проходящее через этот участок цепи.

Расширения деятельности

Попросите студентов исследовать гистерезис. Узнайте, что это означает, как в этой схеме используется гистерезис и другие примеры гистерезиса.

Попросите студентов исследовать, где еще проявляется гистерезис.Попросите их подготовить абзац с описанием обнаруженного ими явления и того, как в нем отображается гистерезис. Также попросите их сравнить его со схемой, которую они только что построили. Чем они похожи? Насколько они разные?

Масштабирование активности

  • Для студентов, лучше разбирающихся в анализе цепей, предложите им изучить формулы, используемые для определения сопротивлений, необходимых для установки точек включения / выключения (законы Кирхгофа по напряжению и току, закон Ома и т. Д.)).

использованная литература

Hambley, Allan R., Электротехника: принципы и приложения , третье издание. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Pearson Education Inc., 2005.

авторское право

© 2007 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Тайлер Малин; Лорен Купер; Малинда Шефер Зарске; Дениз В.Карлсон; Аарон Осовецкий

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано в рамках гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда GK-12, грант No.0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 23 ноября 2021 г.

Основные схемы водонагревателя на 240 и 120 вольт

Используйте только провод на 600 вольт.
Шнур лампы, удлинители не рассчитаны на 600 вольт.
Используйте только медный провод.Алюминиевая проволока представляет собой опасность возгорания, и ее следует избегать. или установлен профессионалом.
30 выключатель ампер использовать 10 калибр /
120-240 вольт 30 ампер розетка может быть установлен только на 30-амперный выключатель / использовать провод 10-го калибра … не может быть подключенным к выключателю на 15-20-40 ампер.

Оранжевый / калибр # 10 провод, с массой … 30 ампер. Безопасный максимум: 30 x 80% = 24 ампера.
Купить:
10-2 манометр / 30 А
10-3 / 30 ампер
Southwire электроинструменты
желтый 12 калибр 20 ампер
120 вольт 20 ампер розетка может быть установлена ​​на 20-амперный выключатель, но не выключатель на 15 ампер / используйте провод 12 га.
… нельзя подключать к выключателю на 30-40 ампер. 1

Желтый / калибр # 12 провод, с массой … 20 ампер. Безопасный максимум 16 ампер.
Купить:
12-2 манометр / 20 А
12-3 / 20 А

НМБ — домашняя проводка
УФ — подземная
Рулоны из многожильного провода
HOOK УП провода

Белый 14 калибр 15 ампер
120 вольт 15 ампер розетка, AFCI, GFCI, таймер, переключатель и т. Д. Могут быть установлены на выключателе на 15 или 20 ампер. Никогда не подключайте провод 15 калибра к Выключатель на 20-30-40 ампер.

Белый / калибр # 14 провод, с землей… 15 ампер. Безопасный максимум 12 ампер.
Купить:
14-2 манометр / 15 А
14-3 / 15 ампер

НМБ домашний электропроводка
УФ подземная


Не металлические гибкие кабели должны иметь заземление провода, но не имеют опасности короткого замыкания, вызывающего травма от шока.

Бронированный стальной трос можно использовать как заземленный связь, и защитит провода от повреждений. Металл может быть возбужден от нарушение изоляции.

Все трубы … металлические, пластиковые … гибкие и жесткие… должно быть прикреплены к конструкции и прикреплены к ограждениям, ящикам.
Движение, повреждение и ухудшение являются основными причинами поражения электрическим током. отказ.
Купить:
Неметаллический гибкий кабелепровод
Power хлыст
Бронированный кабель
Southwire резак для бронированного кабеля
Pull ящики


Электрооборудование инструменты должны быть изолированы.
Всегда лучше отключать питание, но нарушение изоляции, отсутствие правильного заземления, заземленной нейтрали, отсутствия GFCI, несоответствия проводка, генератор работа без автоматического переключателя, и другие проблемы по-прежнему представляют опасность к любой, кто работает на электроэнергии… даже когда выключатель выключен.

Купить:
Электрик комплекты инструментов
KLEIN TOOLS
Инструменты комплекты
IRWIN инструменты
KNIPEX

Телефон кабельный нож
Low Кронштейн для монтажа напряжения для телефона


600 вольт 12 га Многожильный провод или провод THHN подходит для кабелепровода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.