Регулятор для батарей: виды, принцип работы, выбор и установка на батареи

Содержание

Электронный регулятор температуры батареи отопления Frontier

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

Перед использованием Сайта Пользователю необходимо внимательно изучить настоящую Политику конфиденциальности.

1. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

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

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

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

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

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

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

2. МЕРЫ ПО ЗАЩИТЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ

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

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

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

3. ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛИТИКИ КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ

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

особенности регулирования температуры, видео-инструкция и фото

Традиционно регулирование температуры радиаторов отопления выполнялось посредством обычной запорной арматуры. То есть, на трубе с подачей теплоносителя устанавливался обыкновенный водопроводный кран, посредством которого поток разогретой воды можно было увеличить или напротив уменьшить.

Схема устройства обычного вентиля

Комплект регулирующего устройства для автоматического управления котлом

Такое решение, несмотря на свою простоту исполнения, имело один существенный недостаток, регулирование проводилось своими руками с оглядкой на личное восприятие микроклимата или на показания термометра.

Сравнение конструкций обычного вентиля и термоголовки

Более технологичным и одновременно простым способом контроля температурных параметров является установка устройства, которое сможет определить необходимость увеличения или уменьшения интенсивности подачи теплоносителя самостоятельно.

Таким устройством является регулятор отопления радиатора отопления – термостатическая головка. Этот прибор также известен под такими названиями как термоголовка или термостат и применяется для автоматического поддержания заданных температурных параметров в рамках того или иного помещения.

Конструктивные особенности

Вертикально установленный термостат

Современный автоматический регулятор температуры на радиаторе отопления устанавливается на трубе подачи теплоносителя и внешне представляет собой небольшое по размеру устройство в закрытом корпусе.

Термостат конструктивно состоит из двух частей:

  • клапан, который перекрывает и открывает подачу теплоносителя;
  • термостатический элемент, задающий интервал срабатывания клапана.

Корпус по конфигурации схож с корпусом радиаторного крана, но вместо обычного вентиля на корпусе располагается термостат. На поверхности термостатической головки нанесена градуировка, соответствующая температурным режимам. В соответствии с градуировкой можно выставить необходимый режим, который будет поддерживаться автоматически.

Горизонтальное расположение термостата

По принципу действия термоголовки подразделяются на две категории: механические и электронные.

Рассмотрим подробнее устройство этих модификаций.

  • Конструкция механического регулятора, несмотря на эффективность применения, отличается простотой.
    В основе устройства применена закрытая герметичная конструкция – сильфон. Сильфон заполнен чувствительной к перепадам давления средой – жидкостью или газом.

Схема устройства механического регулятора

Важно: Газонаполненные модификации устройств особенно чувствительны к перепадам внешней температуры и давления.
По этой причине такие устройства следует устанавливать на тех батареях, поверх которых нет вперед выступающей кромки подоконника.

По мере повышения температуры воздуха в помещении, закачанная в сильфон среда расширяется. В результате перекрывается запорный клапан, который частично или полностью останавливает поступление теплоносителя в батарею.

За счет снижения интенсивности поступления теплоносителя батарея остывает, и температура воздуха в помещении падает. В итоге, закачанная в сильфон среда сжимается и клапан открывает пропускное отверстие.

Отличительным преимуществом устройств является плавность регулировки, так как жидкость чувствительна к перепадам давления и плавно перекрывает клапан ровно настолько, насколько это необходимо для выравнивания температуры;

  • Электронная модификация термостатов более удобная в применении и отличается большей стабильностью в плане поддержания температуры.

Разумеется, цена электронных устройств выше стоимости механических регуляторов. Но эта разница полностью оправдана простотой эксплуатации и точностью поддержания заданных температурных параметров на требуемом уровне.

На фото электронная термоголовка

В основе электрического термостата применен программируемый микропроцессор. Если механический прибор настраивается на один режим работы, то электрическая модификация может быть запрограммирована на каждый день недели.

Для функционирования электронных устройств используются стандартные батарейки типа АА. Для удобства эксплуатации в некоторых модификациях термостатов предусмотрен датчик заряда батарей.

Помимо перечисленных отличий отметим следующие отличительные характеристики:

  • Современные термостаты могут быть изготовлены в прямом или в угловом исполнении. Выбор той или иной модификации актуален с точки зрения простоты и эффективности проведения монтажных работ;
  • Регуляторы изготавливаются с разным сечением пропускного канала клапана. По этой причине можно подобрать модели для обустройства однотрубных и двухтрубных систем;
  • Регуляторы производятся с выносным или интегрированным датчиком. Выбор той или иной модели обусловлен конструкционными особенностями радиатора и местом установки.

Какой термостат лучше

Необычное расположение регулятора на секции чугунной батареи

Попробуем разобраться в том, какую термоголовку выбрать, чтобы регулировка радиаторов отопления была простой и эффективной.

Какое устройство выбрать – с жидкокостным или с газонаполненным сильфоном?

Как правило, продавцы в специализированных магазинах по этому поводу не имеют единого мнения, поскольку и та и другая модификация имеет характерные преимущества.

  • Регуляторы с газонаполненным сильфоном отличаются большей реакцией чувствительного элемента на перемены давления воздуха в помещении;
  • Модификации жидкостного типа не так быстры в срабатывании, но их реакция более точная.

Сразу же отметим, что на надежности и долговечности устройства тип среды, закачанной в сильфон никак не сказывается.

Какое устройство выбрать – с встроенным или с выносным датчиком?

  1. Термостатические элементы со встроенным датчиком следует устанавливать таким образом, чтобы вокруг них была обеспечена свободная циркуляция воздуха. Если пренебречь этим правилом, устройство будет нагреваться потоками, исходящими от батареи, что, в свою очередь, станет причиной неверных срабатываний;

Важно: Для того чтобы исключить перегрев регулятора, датчик устанавливаем горизонтально.

  1. Термостатические элементы с выносным датчиком устанавливаются в следующих случаях:
    • если передняя кромка выступает дальше лицевой поверхности радиатора;
    • если подоконник приближен к батарее на расстояние менее 100 мм;
    • если радиатор установлен в нише;
    • если глубина отопительного прибора составляет больше 160 мм;
    • если термостат в процессе эксплуатации будет прикрыт плотными шторами.

Монтаж регуляторов

Монтаж выполняется с помощью разводного ключа

До того, как определиться с порядком проведения монтажных работ, выясним как на расположении регуляторов сказывается близость штор:

  • Закрыв батарею, оснащенную термостатом, тяжелой шторой или декоративным экраном, мы изолируем отопительный прибор от остального помещения
    . В итоге, регулятор срабатывает не на изменение температуры воздуха в помещении, а на изменение воздуха в промежутке между батареей и шторой;
  • Разумеется, воздух в этом промежутке прогреется быстрее, чем в остальной комнате, а потому работа термостата будет некорректной. Поэтому, выбирая место для монтажа, стараемся подобрать такое расположение, где отопительный прибор и регулирующий й элемент в частности будет открытым.

Инструкция проведения монтажных работ несложная. Корпус клапана монтируется на входном отверстии батареи. На клапане есть отметка в виде стрелки обозначающей направление потока теплоносителя. При установке клапан располагаем так чтобы стрелка указывала в сторону батареи.

Для установки клапана с датчиком не потребуются какие-либо специальные инструменты достаточно разводного ключа.

Процесс настройки прибора может отличаться в зависимости от модели. Тем не менее, большинство устройств позволяет выставить температурные режимы в интервале от +10°С до +25°С.

В большинстве механических термостатов в процессе настройки выставляется не конкретная температура, а режим, соответствующий температуре. С перечнем режимов можно ознакомиться в инструкции пользователя, которая прилагается к приобретённому термостату.

Вывод

Несмотря на то, что на рынке представлен широкий перечень регуляторов, лучшим решением для комфортной эксплуатации отопительной системы являются термостаты.

По статистике правильная установка электрической термоголовки позволяет экономить до 20-30% энергии при эксплуатации автономной системы. Более того, одинаковая температура во всех помещениях – это залог комфорта и уюта.

Остались какие-либо вопросы? Больше полезной информации можно найти, посмотрев видео в этой статье.

Как правильно следует регулировать батареи отопления

Автоматические терморегуляторы имеют высокую практичность в системах отопления жилых помещений и с успехом заменяют запорную арматуру. Несмотря на то что обычные краны относятся к дешёвому варианту, контроль отопления с помощью специальных элементов обладает большей безопасностью и удобством. При использовании запорной арматуры в системе могут образовываться воздушные пробки или остановки потоков воды. Регулятор работает так, что поток воды уменьшается, но не перекрывается полностью, поэтому аварийные ситуации исключаются. С использованием кранов затрачивается дополнительное время, а на автоматическом регуляторе достаточно установить необходимую температуру.

Итак, преимущества автоматических клапанов установлены, и теперь можно поговорить о том, как регулировать батареи отопления. Терморегуляторы или термостатические вентили отлично справляются со своей задачей, обеспечивая эффективность теплоотдачи в зависимости от температурных условий на улице.

Стандартный автоматический терморегулятор оснащён термической головкой, реагирующей даже на незначительное изменение температуры. В сильфоне регулятора находится специальный состав, который при нагреве изменяет своё состояние и расширяется. Это обеспечивает воздействие на клапан, после чего расход теплоносителя уменьшается.

Регуляторы температуры для батарей отопления: виды и особенности

Ручная регулировка с механическим расходом теплоносителя через клапан. Работает по принципу простого вентиля и имеет надписи на ручке, которые определяют положение крана. Эффективность прогрева комнат до нужной температуры обеспечивается только ручной регулировкой с применением специального термометра.

Механический регулятор температуры для батарей отопления с автоматическим управлением. При использовании вручную придётся выставлять только допустимый нагрев батареи до определённой температуры. В остальном терморегулятор относится к автоматизированному устройству.

Как регулировать батареи отопления с помощью электронного устройства

Электронный регулирующий вентиль батареи имеет встроенный дисплей, где указываются необходимые данные. Работа устройства осуществляется через электрический сигнал. Вместо сильфона в электронном вентиле встроено электромагнитное реле. Регуляция температуры происходит посредством подачи сигнала, после чего реле срабатывает и закрывает клапаны радиаторного элемента.

Регулировка батарей отопления начинается с установки регуляторов, которые крепятся на входе магистрали систем отопления. Автоматические терморегуляторы подлежат к установке на алюминиевые, стальные и биметаллические батареи. Данный тип приборов не подходит для чугунных батарей, так как их материал имеет большую инертность.

Как регулировать температуру батареи отопления

Чтобы тёплый воздух равномерно распределялся по всему жилому помещению необходимо спустить оставшийся в радиаторах воздух. Если не учесть это, помещение не будет эффективно прогреваться, а в одной из комнат, где есть радиатор с воздухом, будет существенно холоднее. Спускать воздух из радиаторов следует аккуратно, чтобы избежать возможного выброса горячего пара.

Как отрегулировать батарею в самой холодной комнате

Регулировка батарей отопления подразумевает открытие и закрытие регулировочных кранов на определённые позиции. Если к котлу присоединено три и более радиатора, то вентили на них открываются на разные уровни, чтобы они равномерно прогревались.

Перед настройкой системы отопления все краны на радиаторах открываются. Необходимо вычислить, какая из комнат является самой холодной. Именно с этого места потребуется начать регулировку, открывая кран на радиаторе полностью. После того как котёл установлен в нужное положение, комнату хорошо прогревают и переходят к радиаторам в других комнатах. Даже если радиаторы уже прогрелись, краны не рекомендуется прикручивать сразу, чтобы помещение сохранило тепло на длительный срок.

Регулятор температуры для радиатора отопления: автоматический, ручной, механический

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

Основные составные части терморегуляторов для радиаторов – это:

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

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

Почему использовать термостатические клапаны для батарей выгодно?

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

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

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

Достойная альтернатива обычным запорным кранам

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

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

Особенности регулятора

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

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

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

По какому принципу работают?

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

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

Ручные и автоматические

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

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

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

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

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

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

Особенности для двухтрубных схем отопления

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

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

Как правильно установить терморегулятор на батарею отопления

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

Регуляторы температуры следует устанавливать на такие батареи:

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

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

Строение

Конструкция любого терморегулятора состоит из двух основных элементов:

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы

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

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

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

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

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

Виды

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

  1. Тип термоголовки.
  2. Вид теплового агента.

Согласно первому критерию бывает:

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


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

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

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

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

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

Типы теплового агента

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

  1. Жидкостные.
  2. Газовые.

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

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

На практике разница между реакцией двух типов маленькая.

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

Особенности термоклапана

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

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

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

Установка

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

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


Особенности установки:

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

Терморегулятор для батарей отопления: термостатический клапан для радиатора, как настроить регулятор тепла, термостат, вентиль, как правильно установить, как работает, как снять

В завершение

Использование терморегуляторов для радиаторов отопления позволяет сделать работу отопительной системы максимально гибкой. Можно изменять в широком диапазоне температуру отдельных батарей, так что в доме всегда будет комфортный микроклимат.

На видео в этой статье рассмотрен принцип действия автоматического терморегулятора.

При установке радиаторов отопления и в системах горячего водоснабжения используются термостатические клапаны, которые обеспечивают автоматическое поддержание заданных температурных параметров. Для этого в конструкции изделия предусмотрен вентиль, который подсоединен к элементу термического срабатывания. Настройка вентилем задает предельно допустимую температуру рабочей среды; превышение заданных показателей приводит к прекращению подачи нагретого потока.

Виды и выбор термостатических клапанов

Устройства автоматического срабатывания, реагирующие на превышение заданных температурных параметров, отличаются:

  • по форме корпуса;
  • материалам изготовления;
  • диаметром и способом подключения.

Термостатические клапаны бывают прямолинейными и угловыми, с вертикальным и горизонтальным размещением вентиля. Изделия выбирают с учетом пропускной способности и функциональной совместимости с трубами, радиаторами, трубопроводной арматурой.

Характеристики термостатических клапанов

Устройства автоматического срабатывания на превышение заданной температуры с регулировкой вентилем характеризуются:

  • максимально допустимым внутренним давлением;
  • диапазоном регулировки и точностью настроек;
  • типом, размером соединительных окончаний и местом установки;
  • устойчивостью к электрохимической коррозии и температурным расширениям.

Особенности изделий

Термостатические клапаны отличаются от регулирующих кранов конструкцией и принципом действия. Запорно-регулировочная арматура требует выставления значения, определяющего направленную динамику рабочей среды до внесения очередных корректировок в настройки. Устройства, реагирующие на превышение заданных температурных параметров, автоматически перекрывают и восстанавливают движение потока по трубопроводному участку согласно положению вентиля.

Применение термостатических клапанов

Устройства автоматического срабатывания, реагирующие на превышение заданных температурных параметров, применяются в локальных отопительных системах с подключением к радиаторам, батареям или конвекторам. Термостатические клапаны-смесители используются в системах горячего водоснабжения и подачи теплоносителя для смешивания подаваемых потоков с разной температурой.

Установка и монтаж

Термостатические клапаны устанавливаются рядом с отопительными радиаторами и на трубопроводных участках согласно технической схеме.

Для чего нужен термостатический комплект для подключения радиатора? Из чего он состоит? Как устроены основные элементы этого комплекта и как они работают? Трудно ли укомплектовать радиатор термостатом и настроить его? Попробуем ответить на эти вопросы.

Ручные вентили

Вентили с ручной регулировкой позволяют изменять объем теплоносителя, поступающего в радиатор, за счет увеличения или уменьшения диаметра проходного отверстия.

В состав вентиля входит клапан, имеющий запорную головку. Она, в свою очередь, связана с рукояткой, на которую может быть нанесена шкала с делениями. Поворот рукоятки вызывает перемещение запорной головки и изменение объема поступающего теплоносителя в меньшую или большую сторону. Метки на шкале позволяют выставить требуемую температуру батареи.

Ручные вентили просты, надежны и недороги, однако требуют регулярного контроля.

Установка и настройка

Перед тем как купить и установить терморегулятор на батарею, надо убедиться, что ваш отопительный прибор не укомплектован клапаном с завода. Это касается стальных панельных радиаторов некоторых производителей, например, KERMI или HEIMEIER. Для них нужно приобрести только саму термостатическую головку с подходящей резьбой и вкрутить ее в соответствующее гнездо.

Настройка и установка терморегулятора на батареи своими руками не должна вызвать у вас больших сложностей. Вот несколько рекомендаций:

  1. Вентиль всегда ставится только на подающем трубопроводе.
  2. Соблюдайте направление потока, указанное в паспорте на изделие.
  3. При монтаже используйте американки, дабы узел всегда можно было разобрать.
  4. Положение клапана и головки, а также расстояния до ближайших конструкций указаны на схеме:

Если в терморегуляторе не предусматривается функция механической блокировки потока теплоносителя, то для обслуживания радиатора перед клапаном придется поставить дополнительный шаровой кран, как показано на схеме:

Монтаж термоголовки

Крепление элемента к корпусу вентиля осуществляется двумя способами – на резьбе или простым защелкиванием, как на изделиях фирмы DANFOSS. В любом случае сначала надо снять с буксы клапана защитный колпачок, затем рукоятку головки повернуть в положение «max» и вставить в гнездо до щелчка или же слегка подтянуть ключом (когда соединение – резьбовое). Если головка терморегулятора вращается нормально, то установка выполнена успешно.

Вентили некоторых производителей, а также все головки имеют функцию преднастройки. Это заблаговременное ограничение диапазона регулирования температур, которое реализуется в различных моделях по-разному. Например, терморегулятор HERZ ARMATUREN ограничивается с помощью специальных штифтов, в других изделиях прилагается ключ, фиксирующий головку в определенном положении.

Эксплуатационная настройка термостата батареи осуществляется рукояткой с нанесенной шкалой и цифрами (обозначениями). Как правило, диапазон плавной настройки составляет 16—28 °С, а в положении «*» клапан станет поддерживать температуру воздуха 6—7 °С, дабы не случилось размораживания.

В заключение несколько слов о совместимости терморегуляторов с чугунными приборами отопления. В принципе, противопоказаний к установке никаких нет, но есть сомнения в эффективности работы термостатов. Чугунные батареи массивны и вмещают много воды, а оттого инерционны и будут с опозданием реагировать на автоматическое регулирование. Так что здесь предпочтительнее поставить обычный кран на подаче и балансировочный – на обратке.

Рекомендуем:

Выгодно ли ставить индивидуальный счетчик тепла в квартире и как это правильно сделать Как выбрать предохранительный клапан сброса давления в котле Как подобрать трехходовой клапан для теплых полов и дровяного котла

Системы отопления > Как выбрать и установить терморегуляторы на батареи отопления

Клапан для теплого пола

Небольшое помещение

Если теплый пол устраивается в ванной, прихожей, на кухне или просто в одной комнате, нецелесообразно устанавливать узел подмеса, т. к. его стоимость будет слишком высокой. Как вариант, есть возможность установить комплект, специально предназначенный для теплого пола. В комплект входят отсечные вентили (две штуки) и термостатический клапан.

Теплоноситель для теплого пола не должен быть слишком горячим. Для этого термостат определяет температуру подачи его из котла и, если она превышает допустимые границы – клапан перекрывается. После этого прекращается циркуляция в системе отопления теплого пола. Когда жидкость остывает – клапан открывается.

Большая площадь

Если устраивается теплый пол для большого помещения или частного дома, то целесообразно установить узел смешения, который будет являться распределителем отопительной системы на два контура. Один контур будет высокотемпературным, он обеспечит подвод теплоносителя до 90 0 С к радиаторам отопления. Второй контур будет обеспечивать подачу теплоносителя до 50 0 С к теплому полу.

Такая система заключается в работе большого контура, который будет обеспечивать радиаторы отопления, а на обратке устанавливается трехходовой термостатический клапан. Он обеспечивает остывшим теплоносителем контур теплого пола. После этого жидкость стремится в сторону котла для подогрева.

Общественные здания

Если выполняется большой объем работ по устройству теплого пола в здании общественного назначения или многоэтажного жилого дома, устраивается сложная система отопления. Здание разбивается на отдельные зоны или монтируется большой смесительный узел, который будет обеспечивать смешивание для всех контуров теплых полов. Смешивание обеспечивает трехходовой термостатический клапан.

Такую систему обеспечивает вязка контроллера, трехходового оборудования и привода. Термостат определяет допустимые температурные границы, которые будут приемлемы для отопления с помощью системы теплого пола. После смесительного узла жидкость попадает на общий распределительный коллектор теплого пола либо на коллектор, находящийся на этаже или в квартире.

Особенности установки

Отопительные системы собираются по различным схемам, от чего будет зависеть расположение труб горячего водоснабжения, заглушек и регулировочных клапанов. Прежде чем начинать установку, нужно перекрыть подачу теплоносителя к радиатору и слить остатки воды.

При однотрубной отопительной системе горячая вода циркулирует по одной трубе, а приборы отопления подключаются последовательно. Теплоноситель к радиатору подводится посредством специальной трубы, установленной сверху. В контуре он проходит через батарею и выходит с другой стороны, перенаправляясь в магистраль. При таком подключении термостат монтируется на байпас, соединяющий прямую и обратную трубу прибора отопления. И даже если клапан будет перекрыт, горячая вода все равно продолжит перемещаться. Сбой термостата может произойти из-за того, если не установить байпасы под трубами. Если отключиться одну батарею, то сбой будет не только у вентиля, но и у всей отопительной системы.

В двухтрубных системах дела обстоят иначе, так как в ней по одной трубе подается теплоноситель, а по другой он отводится. Перемычка, то есть байпас, в такой ситуации не требуется, поэтому термостатический вентиль устанавливается на трубе подачи. Регулировочный клапан эффективен и в индивидуальных отопительных системах. Актуален он и для централизованных сетей, но с учетом того, что предусмотрен счетчик горячей воды.

Установленный в систему отопления вентиль

Прежде чем приступить к настройке термостата, в первую очередь потребуется изолировать помещение от тепловых потерь. Для этого закрываются все двери и окна. Далее клапан выставляют на максимальную теплоотдачу и включают отопление, после чего замеряют температуру в комнате. После ее увеличения на 5 градусов, вентиль закрывают. Теперь нужно немного выждать и плавно открывать регулятор до той поры, пока не пойдет вода. Это положение следует запомнить.

Разновидности 3-ходовых клапанов

Все термостатические трехходовые клапаны для отопления делятся на 3 вида по устройству и принципу работы:

  • смесительные;
  • разделительные;
  • переключающие.

О назначении каждой из 3 разновидностей можно судить по названию. Первый тип клапана смешивает два потока теплоносителя с различной температурой, второй – разделяет, третий занимается переключением воды между 2 линиями. Распознать их внешне нетрудно, обычно принцип работы изображен на корпусе в виде рисунка. Вот как выглядит трехходовой смесительный клапан:

На заводском шильдике от фирмы Herz четко показано смешивание 2 потоков, значит, это смесительный вентиль

Похожее обозначение стоит на разделительном элементе. Что же касается переключающих кранов, то на их корпусе изображения может и не быть, зато есть значительные внешние отличия по форме.

Разделительный (фото слева) и переключающий (справа) 3-ходовой клапан

С помощью смешивания или разделения потоков добиваются оптимальной температуры теплоносителя, подаваемого в радиаторы системы отопления или контуры теплого пола. Переключение используется в газовых двухконтурных котлах, когда нагретую воду надо поочередно направлять в разные теплообменники.

Предназначение. Характеристика

С помощью кранов обеспечивается эффективная работа водопроводов. Система отопления не может работать без этих устройств, а в некоторых ситуациях ее использование без них становится просто опасным.

Когда стояк дает течь, именно запорная арматура перекрывает воду, что дает возможность сделать ремонт и при этом не останавливать всю систему

Важной функцией также будет управление теплоотдачей батареи

Минимальный набор для нормального функционирования обычной системы отопления состоит из нескольких видов запорной и регулирующей арматуры. При соединении к радиатору монтируются запорные шаровые краны на трубы подачи, на отвод и на байпас. На подачу устанавливается механизм для регулировки напора теплоносителя. Сам радиатор должен быть оснащен краном Маевского. чтобы стравливать воздух. Как видим, количество таких изделий существенное и это отнюдь не избыточный вариант.

Вся вместе указанная система позволяет:

  • отключать радиатор без перекрытия всего контура для ремонта, замены, обслуживания;
  • направлять весь носитель тепла через отопитель при отключенном байпасе;
  • управлять мощностью напора через радиатор для снижения или повышения температуры;
  • спускать воду, стравливать воздух;
  • осуществлять защиту системы от гидравлических ударов, поломок;
  • регулировать эффективность и уровень теплоснабжения, что экономит расходы на отопление.

Требования

Критериями видового разнообразия кранов, размещаемых на радиаторах отопления, являются: конструкция, принцип действия и материал

Важно знать, что механизмы такого типа разделяются на запорную и регулирующую арматуру. Какие лучше краны ставить? Нужно учитывать, что они имеют достаточно сложное устройство и должны отвечать ряду требований, чтобы функционировать в непростых условиях

  • температура теплоносителя до 200°С;
  • должны выдерживать давление в 16–40 Бар;
  • высокая коррозионная стойкость;
  • стойкость к механическим нагрузкам.

Для систем отопления такие механизмы изготавливаются более устойчивыми. Обычные краны и вентили для холодной воды нельзя ставить в отопительных батареях.

У каждого подключения свои особенности: есть обычные и угловые (для нижнего соединения) краны. Такое разделение позволяет максимально оптимизировать распределения труб при монтаже системы отопления. Особенности конструкции вентилей позволяют спрятать трубы за декором, в стяжке, смонтировать радиаторы в небольшом пространстве под оконным проемом.

В быту применяют обобщающее название – «краны». Но с технической точки зрения правильно различать:

В отопительных системах также используются терморегуляторы, в радиаторах не рекомендуют использовать заслонки или задвижки – они быстро становятся неработоспособными. Если нужна запорная арматура, то лучшими для этого будут шаровые краны. Они имеют только два положения — закрыто/открыто. Для управления напором вручную предназначены вентили с конусом. Также есть механизмы для автоматической регулировки — это терморегуляторы с клапанами или конусами.

Регулировочные вентили

Принцип действия

Регулировочный кран на радиатор отопления – это устройство, которое позволяет автоматически управлять движением теплоносителя.

Конструкция таких изделий достаточно сложна, но и работают они куда эффективнее вентилей для ручной регулировки:

За восприятие наружной температуры отвечает сильфон – емкость, заполненная жидкостью или газом. При повышении температуры сильфон расширяется, оказывая воздействие на регулировочный узел.

Обратите внимание! Цена жидкостных и газонаполненных устройств примерно одинакова, а вот особенности работы отличаются. Так, газовые модели быстрее реагируют на изменение температуры, а жидкостные – точнее передают воздействие на поток теплоносителя

  • Расширенный сильфон давит на шток клапана, тот опускается и постепенно перекрывает седловину крана, по которой горячая вода поступает в батарею.
  • При охлаждении наблюдается обратная ситуация: шток поднимается, и просвет седловины расширяется.

Степень изначального сжатия сильфона мы задаем самостоятельно, либо устанавливая нужное нам значение температуры на цифровом дисплее, либо вращая рукоятку механической настройки. Также возможно соединение термоклапана с внешними датчиками — в этом случае движением штока управляет не сильфон, а сервопривод под действием электрической или гидравлической системы.

Установка терморегуляционного крана

В среде специалистов вопрос о том, нужно ли ставить краны на радиаторы отопления, практически не обсуждается. Даже монтаж простого шарового вентиля обеспечивает ряд преимуществ, а наличие качественного терморегулятора — и подавно. Однако инструкция советует при установке подобных устройств соблюдать ряд правил:

Пример правильной установки изделия

  • Во-первых, нужно выбрать подходящую модификацию вентиля. Для систем с одной трубой используем изделия типа RTD-G, для двухтрубных — RTD-N.
  • Во-вторых, перед тем как ставить краны на радиаторы отопления, проверяем направление движения теплоносителя (указывается на корпусе стрелочкой). Если перепутаем, то устройство будет работать как угодно, только не так, как нам нужно.
  • В-третьих, располагаем терморегуляционную головку перпендикулярно плоскости батареи. чтобы тепловой поток не влиял на ее работу.

Как регулировать радиаторы отопления кранами – тоже вопрос достаточно простой:

  • Установив вентиль на радиатор, проверяем герметичность и подаем теплоноситель в систему .
  • С помощью рукоятки или циферблата выставляем среднюю температуру .
  • Примерно через час корректируем настройку клапана по своим ощущениям и сверяясь с градусником в комнате.
  • Если необходимо, повторяем корректировку еще раз. однако обычно это не требуется.

Систему настраиваем путем вращения рукоятки

После этого вмешиваться в работу устройства обычно приходится не чаще раза в месяц — при резких изменениях внешней температуры.

Запорные устройства

Краны, используемые для установки в систему обогрева помещения, следует условно разделить на две группы – запорные и регулирующие. Деление это во многом условно, поскольку и запорная арматура позволяет регулировать движение теплоносителя. Естественно, в этом случае точность регулировки получается довольно низкой, однако отсечь батарею от источника воды можно.

Схема шаровой конструкции

Самой простой и часто используемой разновидностью кранов являются шаровые:

Шаровой кран предназначен для отключения радиатора. Его конструкция позволяет устанавливать устройство либо в открытое, либо в закрытое положение, так что регулировка осуществляется довольно по принципу «есть тепло – нет тепла».

Шаровые краны для радиаторов отопления обеспечивают двухпозиционную регулировку

Обратите внимание!В принципе, можно зафиксировать вентиль и в промежуточном положении, но тогда скорость его износа возрастет многократно за счет трения взвешенных в воде частиц о запорный элемент.Так что лучше этого не делать без крайней необходимости

  • Блокировка потока теплоносителя осуществляется за счет движения металлического шара с отверстием, соосным трубному просвету. При повороте рукоятки крана в действие приходит шток, который проворачивает сферу внутри корпуса, совмещая отверстие в ней с просветом трубы.
  • Как правило, детали кранов производятся из стали, бронзы или латуни. За герметизацию соединений и запорной части отвечают фторопластовые прокладки, которые при необходимости можно заменить своими руками.
  • Присоединение к радиатору осуществляется либо с помощью обычной гайки, либо с помощью «американки».

Шаровая конструкция с американкой

В отличие от шаровых кранов, конусные вентили дают возможность регулировать поток теплоносителя более плавно. Это обеспечивается особенностями их конструкции:

Устройство в разрезе

  • Запорным элементом выступает конусный шток, на поверхность которого наносится резьба.
  • Когда мы вращаем маховик, шток двигается по резьбе, смещаясь в вертикальной плоскости.
  • В крайнем нижнем положении просвет трубы полностью перекрывается. Герметичность перекрытия обеспечивается эластичными прокладками, которые надеваются на кольцевые канавки штока.
  • Поднимая запорную часть, мы приоткрываем просвет, и теплоноситель начинает поступать в радиатор.

Обратите внимание!Регулировать микроклимат в помещении можно лишь приблизительно, уменьшая или увеличивая количество горячей воды в каждой батарее

Модель в полипропиленовом корпусе

На практике чаще всего используются бронзовые или латунные конусные краны для радиаторов отопления: полипропиленом комплектуются только системы, часть труб в которых тоже сделана из пластика. Это объясняется сравнительно небольшой прочностью и износостойкостью полимеров по сравнению с сантехническими сплавами.

С другой стороны, полипропиленовые краны для радиаторов отопления стоят несколько дешевле, потому в условиях дефицита бюджета их вполне можно использовать.

Кран Маевского

При заливке теплоносителя в систему отопления внутрь вместе с водой или антифризом попадает и воздух.

Для его удаления используются специальные устройства – так называемые краны Маевского:

Устройство для выпуска воздуха

  • Конструкция такого изделия достаточно проста: его основу составляет запорный шток, установленный в корпусе с резьбой под радиаторную пробку.
  • Шток приводится в движение либо отверткой, либо специальным ключом, открывая просвет трубы в седловине.

Обратите внимание!Если есть возможность, покупайте вентили под отвертку, поскольку ключ вы будете регулярно терять, что и неудивительно – пользоваться им придется один-два раза в год. Нужно иметь в виду, что пропускная способность у такого крана невелика, так что, например, на расширительный бак его ставить не стоит: стравливать лишний воздух придется около часа. В такой ситуации больше подойдет обычный вентиль или водоразборный кран, установленный изливом вверх

В такой ситуации больше подойдет обычный вентиль или водоразборный кран, установленный изливом вверх

Нужно иметь в виду, что пропускная способность у такого крана невелика, так что, например, на расширительный бак его ставить не стоит: стравливать лишний воздух придется около часа. В такой ситуации больше подойдет обычный вентиль или водоразборный кран, установленный изливом вверх.

Фото установленного клапана

Устройство и принцип работы термостата

Задача термостата — контроль нагрева батареи при изменениях температуры воздуха в помещении. Порядок работы у всех автономных термоголовок основан на внутреннем устройстве. Внутри корпуса прибора расположен сильфон — гофрированная емкость с теплочувствительным веществом.

Принцип работы термоголовки:

  1. Нагретый воздух действует на состав, начинается расширение сильфона.
  2. За счет гофрированной структуры сама емкость тоже увеличивается в объеме.
  3. Расширение приводит в движение шток, который постепенно ограничивает проход теплоносителя в радиатор.
  4. Пропускная способность уменьшается, температура радиатора отопления падает.
  5. Обогрев ослабляется, воздух остывает.
  6. Охлаждение заставляет сильфон сжиматься, возвращая шток в исходное положение.
  7. Подача теплоносителя возобновляется с прежней силой.

Деления определяют границу движения штока

Любой автоматический радиаторный клапан состоит из 2 частей:

  1. Термостатический вентиль с исполнительным механизмом перекрывания потока теплоносителя.
  2. Термоголовка с управляющим элементом, реагирующим на изменение температуры воздуха.

Внутри термостатической головки находится маленький герметичный контейнер, заполненный термочувствительной средой — жидкостью или газом. При нагревании эта среда расширяется, контейнер увеличивается и сильнее нажимает на шток, перекрывая поток теплоносителя. При охлаждении процесс идет в обратном направлении, в чем и заключается принцип работы термоголовки. Рукоятка регулировки с нанесенной шкалой механически ограничивает максимальное открывание клапана.

В качестве основного датчика выступает сильфон, жидкость или газ в котором находятся под определенным давлением. За балансировку устройства отвечает настроечная пружина, которая сжимает сильфон, когда мы устанавливаем нужную нам температуру путем вращения поворотной рукоятки.

  • При повышении температуры объем сильфона увеличивается (в основном за счет расширения газа или частичного испарения рабочей жидкости).
  • Увеличение объема сильфона приводит к тому, что пружина, фиксирующая шток, освобождается, и клапан постепенно перекрывает просвет в трубе.
  • Это продолжается до тех пор, пока внутри устройства не установится равновесие, или пока радиаторный клапан под термоголовку не будет полностью перекрыт, т.е. шток не перейдет в крайнее нижнее положение.

Модели с выносными элементами работают по аналогичной схеме. Разница заключается лишь в том, что на изменение температуры реагируют либо специальные программируемые устройства (системы климат-контроля), либо дистанционные датчики (жидкостные, газовые или электронные). Только после этого информация поступает к механизму термоклапана и приводит в действие шток.

Регулировать температуру можно с помощью термоголовки для радиатора отопления.

Первые термостаты для установки на радиаторы отопления были выпущены компанией DANFOSS в середине 20-го века, а уже в конце того же столетия устройства претерпели модернизацию и стали более точными.

Устройство состоит из клапана и термоголовки, соединенных посредством специального фиксирующего механизма. Принцип работы термоголовки для радиатора отопления заключается в измерении и анализе температуры в батарее и регулировки ее с помощью клапана, который перекрывает поток теплоносителя.

Установка и эксплуатация терморегулятора

Термостатическая головка для радиаторов устройство достаточно простое, но требующее правильной установки и калибровки перед использованием. От этого зависит точность его работы.

Классификация терморегуляторов


Любой терморегулятор можно разделить на 2 основных компонента: термоголовку, которая, собственно, и следит за изменением температуры в доме и клапан, перемещение которого изменяет ток теплоносителя .

В зависимости от особенностей конструкции и принципа действия можно выделить такие типы регулирующих устройств как:

механический термостатический регулятор на радиатор, регулировка выполняется вручную путем поворота ручки
. При этом снижается расход теплоносителя и теплоотдача отопительного прибора. Для удобства использования такие регуляторы снабжены шкалой;

автоматические устройства
. Калибровка выполняется только один раз, после установки регулятора. В дальнейшем он сам будет регулировать объем теплоносителя, проходящий через батарею, подстраиваясь под температуру в комнате;

можно приобрести термостатический комплект для подключения радиатора с электронным регулирующим устройством
. Это наиболее сложная категория терморегуляторов, но и возможностей они дают куда больше. В дополнение к простой регулировке температуры в комнате можно, например, задать режим работы отопительной системы на каждый день недели и даже время суток. Когда хозяева в отъезде отопительная система будет работать в экономном режиме, не отапливая пустые комнаты.

Что касается внешнего вида, то подобрать терморегулятор можно под любой тип батареи. Под обычные батареи подбирают устройства, которые врезаются непосредственно перед батареей. Но можно приобрести и встраиваемый термостатический клапан для стальных радиаторов, он немного отличается по конструкции, хотя принцип действия остается тот же.

Устройство и принцип работы терморегулятора


По соотношению стоимость/эффективность лучшим выбором можно считать автоматические регулирующие устройства. Электронные комплекты слишком дорогие, а ручные не так удобны в эксплуатации, если дом большой, то придется вручную регулировать температуру каждого отопителя.

Ключевой элемент, отвечающий за то, что термостатический кран радиаторов быстро реагирует на изменение температуры в комнате – сильфон, заполненный жидкостью либо газом.Газовые устройства быстрее реагируют на изменение температуры, но и стоят чуть дороже.

Сильфон выглядит как герметичная емкость (иногда с гофрированными стенками), при нагревании газа или жидкости внутри нее емкость расширяется и толкает шток, а золотник частично перекрывает проход трубы, в этом и заключается принцип работы термостатического клапана для радиатора.

Первоначальная калибровка проводится для того, чтобы выявить положение ручки, при котором в комнате будет комфортная температура. В дальнейшем прибор сам будет заниматься регулировкой.

Установка и настройка термоклапана


Регулятор устанавливается только на подающей трубе, сам процесс несложен, так что его можно выполнить своими руками от начала и до конца.

Его установка ничем не отличается от врезки обычного клапана, работа выполняется в такой последовательности:

сперва радиатор выключается из системы отопления, вода спускается. То есть схема подключения должна выглядеть так: сперва идет байпас, затем шаровый кран, а только потом терморегулятор;

Регулировка выполняется в такой последовательности:

  • сперва клапан открывается полностью, ждем пока температура в комнате поднимется и стабилизируется;
  • затем он полностью закрывается и ждем, пока в комнате не установится комфортная температура;
  • после этого понемногу нужно начать открывать его, пока не станет слышен шум проходящей воды, а корпус устройства не станет теплым.

На этом установка термостатической головки на радиатор может считаться завершенной.

Правила установки термоголовки

Место подключения при установке термоголовки на радиатор не зависит от ее вида. В любом случае это труба, напрямую подающая теплоноситель к батарее.

Чтобы устройство работало корректно, вокруг него беспрерывно должен циркулировать воздух.

Рекомендации по подключению

Каждый производитель дает рекомендации по поводу подключения термоголовки.

Несмотря на это, существуют и общие условия монтажа:

  1. Корпус должен быть защищен от прямых ультрафиолетовых лучей. В противном случае прибор будет работать неточно.
  2. Термоголовка должна быть открыта. Ее не следует скрывать никакими защитными коробами, мебелью.
  3. Нельзя, чтобы устройство находилось над трубами отопления. В этом случае будет несоответствие между температурой в помещении и зоной вокруг головки.
  4. Если устройство практически изолировано, нужно устроить байпасную линию или поставить перепускной клапан в районе подающей трубы и обратки.
  5. Подсоединяемый трубопровод не должен оказывать давление на корпус клапана.

Во время монтажа регулятор термоголовки нужно установить на максимум. Это обеспечит правильную работу устройства. Непосредственно перед установкой движение воды или другого теплоносителя в контуре нужно перекрыть, затем слить.

Устанавливать термоголовку вертикально запрещено. Она должна располагаться параллельно полу. Такое положение гарантирует, что на нее не оказывает влияния теплый воздух

Последовательность монтажа прибора

Монтаж нужно начать с обрезки труб, которую выполняют, отступив немного от радиатора. Следующий шаг — демонтаж существующей запорной арматуры. Далее, отделяют хвостовики от клапанов и ввинчивают их в пробки радиатора.

Монтируют на место обвязку, предварительно собрав ее, соединяют трубы. Остается отрегулировать температуру путем поворота ручки термостата до тех пор, пока насечки не совпадут с имеющимися метками на корпусе, соответствующими определенной температуре.

Не рекомендуется перетягивать гайки крепления термоголовки, т.к. материалы, из которых она изготовлена, довольно мягкие. Для этого лучше применить динамометрический ключ

Важно, чтобы стрелка на корпусе показывала в сторону потока горячего теплоносителя в системе. В противном случае работа проделана напрасно, работать ничего не будет

Устанавливать термоголовку можно как на входе, так и на выходе.

Нельзя пренебрегать рекомендациями производителей по поводу уровня установки прибора, поскольку он откалиброван на температурный режим на этой высоте. В основном это 0,4 – 0,6 м от пола.

Но не все батареи имеют верхнюю подачу, она бывает и нижней. Если нет образца, подходящего по высоте, выход в настройке термоголовки на более низкую температуру.

Поскольку у пола более прохладно, а прибор настроен на температуру, которая должна быть у верхнего края батареи, в помещении будет жарко. Чтобы не делать этого, можно установить термоголовку с выносным датчиком. Есть и такой вариант, как самостоятельная настройка регулятора.

Особенности выполнения настройки

Для нормальной работы устройства нужна предварительная настройка. Перед этим включают отопление и изолируют комнату, закрыв дверь.

В определенной точке устанавливают термометр и приступают к выполнению настройки:

  1. Поворачивают термоголовку в левую сторону до упора с тем, чтобы течение теплоносителя было полностью открыто.
  2. Ждут пока температура повысится на 5-6° по сравнению с исходной.
  3. Поворачивают головку до упора вправо.
  4. Когда температура упадет до нужной величины, вентиль постепенно откручивают. Останавливают вращение, при появлении шума в радиаторе и потеплении корпуса.

Последнее положение термоголовки соответствует комфортной температуре. Она и будет постоянно поддерживаться.

В конструкцию электронных термоголовок заложены встроенные программы. Они дают возможность настраивать температуру с большой точностью — вплоть до 1 градуса

Описанная последовательность подходит для большинства приборов. Если она и отличается, то выполнить ее несложно, поскольку в паспорте все подробно расписано.

Что это такое и для чего он нужен

Термоклапан — это разновидность трубопроводной арматуры. Он позволяет поддерживать в помещении заданный температурный режим за счет оптимизации теплоотдачи отдельного отопительного прибора.

Назначение и область применения

Термоклапан предназначен для ручного или автоматического регулирования расхода теплоносителя через радиатор или распределительный коллектор.

Установка подобных устройств рекомендуется:

  1. В автономных отопительных системах, где нагрев носителя осуществляется твердотопливным котлом.
  2. На трубопроводах горячего водоснабжения. Вода для бытовых нужд может подаваться слишком горячей (до 95 ºС) и при отсутствии крана-смесителя вызывает ожоги у пользователей.
  3. Перед пластиковыми элементами трубопроводной системы. Термоклапан защитит от перегрева материал, из которого изготовлены трубы.

Характеристики

Для ознакомления приведу ряд основных технических характеристик термостатических клапанов:

  1. Максимальный уровень рабочего давления — 1,0 Мпа.
  2. Давление опрессовки перед вводом в эксплуатацию — 1,5 Мпа.
  3. Максимальная рабочая температура — +110 ºС.
  4. Максимально допустимая температура окружающей среды — +50 ºС.
  5. Пропускная способность клапана — от 1,6 до 2,5 м³/ч.
  6. Диапазон регулирования температур — +20…+60 ºС.
  7. Время срабатывания — 25 мин.
  8. Наработка на отказ при ручном управлении — 8000 циклов.

Из каких материалов изготавливают

Для изготовления корпуса термостатического клапана используют стойкие к коррозии металлы:

  • Латунь.
  • Бронзу.
  • Нержавеющую сталь.

Термоголовки для радиаторов отопления | +7(495)665-29-20

Термоголовки для радиаторов отопления.

   Устройство,  позволяющее  регулировать  температуру  радиаторов  отопления  называется  термоголовка. Это  не  единственное название этого устройства, встречаются также: терморегулятор на батарею, термостатическая головка, регулятор температуры на батарею, радиаторный термостат,  радиаторный терморегулятор и другие. Поговорим же более подробно о этом устройстве.

Различные виды термоголовок для радиатора отопления.
  1. Принцип действия.
  2. Классификация.
  3. Варианты установки.
  4. Настройки.
  5. Заключение.
1. Устройство и принцип действия термоголовки для радиатора отопления.

  Термостатическая головка может использоваться только совместно с термостатическим вентилем. Термостатический вентиль относится к запорно-регулирующей арматуре и с помощью термоголовки может регулировать или перекрывать потоки жидкости в системе.

Устройство термостатической головки отопления и термостатического вентиля.

  Температура окружающего воздуха рядом с термоголовкой влияет на состояние вещества в сильфоне.  Уменьшаясь или увеличиваясь в объеме, вещество  воздействует  на   положение  нажимного  штока  и  тем  самым  регулирует  объем   поступающего  в  радиатор  теплоносителя.   Когда температура  воздуха  в  помещении  повышается,  вещество  в  сильфоне  начинает  расширяться,  выдавливая  шток,  который   в  свою очередь уменьшает  сечение канала, и  объем поступающего в  радиатор теплоносителя сокращается.   При понижении температуры происходит  процесс наоборот: вещество в сильфоне сжимается, благодаря чему шток поднимается, увеличивая сечение канала, и объем поступающего теплоносителя повышается.

  Открытию  и  закрытию  штока  способствуют  две нержавеющие стальные пружины: одна возвращает шток после закрытия клапана, другая после открытия.

  ВАЖНО помнить, что для правильного функционирования термоголовки, её периодически необходимо очищать от пыли и грязи. При этом следует помнить, что для очистки не следует использовать чистящие средства и абразивные материалы!!! 

Термоголовка и клапан в разрезе.
2. Классификация радиаторных термоголовок.

  Все радиаторные термоголовки можно разделить на два типа:

   механические - регулировка осуществляется вручную;

   электронные – процесс регулировки происходит в автоматическом режиме. 

  Механические модели представляют собой головку различных размеров с поворотной ручкой. Температурный диапазон можно контролировать. В различных  моделях  он  начинается с показателя +5 °С и доходит до +28 °С. Термостатическая головка предусматривает несколько режимов работы, делением температурной шкалы. Каждое деление приравнивается к 2-5 °С.

Механическая термоголовка на батарею отопления.

  Электронные термоголовки  для  управления  радиаторами  отопления  –  это  многофункциональные  терморегуляторы,  позволяющие  сократить потребление теплоэнергии за счёт возможности программирования. Рассмотрим различные функции, которыми обладают электронные регуляторы для батарей. 

   Возможность точной настройки температуры на 0,5 °C; 

   Возможность временного программирования температуры; 

   Моментальное регулирование температуры помещения, обеспечивающее комфорт и экономию Ваших денежных средств за отопление; 

   Возможность программирования температуры комфорта и температуры снижения на каждый день недели; 

   Возможность дополнительной настройки различных заводских режимов, а также индивидуальных режимов работы терморегулятора батареи; 

   Дополнительные функции: отпуск/вечеринка, защита от детей/внешнего воздействия; 

   Большой дисплей с подсветкой, предназначенный для удобства эксплуатации;

   Автоматическая калибровка и регулярное самотестирование электронной термоголовки, предотвращающее заеданиe вентилей и отложениe извести;

   Безопасность: защита от замерзания, автоматическая защита против засорения клапанов путем самостоятельных действий без участия человека;

Электронная беспроводная термоголовка радиатора отопления.

3. Варианты установки радиаторных термоголовок.

  Подключение  каждой  конкретной  модели  термоголовки  должно  осуществляться  согласно  рекомендациям  производителя, которые указаны в инструкциях по эксплуатации. Однако можно выделить общие требования к монтажу, характерные для большинства моделей:

   Горизонтальное  размещение  на  клапане.  Чтобы  регулятор батареи не торчал в бок, не мешал хождению возле батареи, влажной уборке и так далее,  его  монтируют  вертикально,  забывая  или  не  зная,  что при этом, происходит нагрев сильфона тепловыми потоками, поднимающимися от клапана! Поэтому следует размещать головку термостатическую горизонтально наружу.

   Не устанавливать термоголовку для радиатора в нишах. Ниша является замкнутым пространством, в котором конвекция сильно снижается, тепло аккумулируется за шторами, под подоконниками, температура срабатывания термоголовки отражается не корректно.

   Монтаж  в  нисходящих  потоках  у  подоконника.  В  данном  случае  сильфон интенсивно охлаждается сквозняком из окна, форточки и перестает срабатывать.

   Исключить попадание прямых солнечных лучей. Прямые солнечные лучи не должны попадать на корпус, т.к. это приведет к некорректной работе устройства.

  ВАЖНО. В однотрубных системах отопления термоголовка для радиатора отопления с клапаном может устанавливаться только с байпасом, так как при работе клапана поток жидкости перекрывается полностью. Из-за этого прекращается циркуляция в обогревательных контурах. Обводная труба байпаса полностью решает данную проблему.

Конструктивные различия однотрубной и двухтрубной систем. 
4. Настройка радиаторных термостатов.

  Настройка механических радиаторных термоголовок на батарею не представляет из себя ничего сложного. Необходимо просто вращением рукоятки относительно цифровой шкалы с метками регулировать температуру,  в  пределах того диапазона, который задан производителем. Обычно диапазон температуры в термостатических головках составляет +5 - +28 °С.

  Настройка электронного терморегулятора для радиатора отопления процесс ненамного сложнее. Вам просто несколькими нажатиями кнопок будет необходимо настроить  для себя индивидуальные показания температуры по временной  шкале, чтобы создать наиболее оптимальный микроклимат. Например, в периоды времени с 6:00 до 9:00 и с 17:00 до 23:00 задать температуру +21 °С, а в остальные периоды  времени  +17 °С.  Вот  и  всё.  Дальше терморегулятор будет работать в автоматическом режиме.

5. Заключение.

  Современными  электронными  беспроводными термоголовками  можно  дистанционно  управлять  с  помощью  электронных  комнатных  радио  термостатов  или дистанционных  пультов  управления,  их  можно  программировать  с помощью специальных USB-программаторов, а также ими можно управлять с помощью смартфона или планшета через сеть Интернет.

  Применение  термоголовок  для  радиаторов  отопления  позволяет  создать максимально комфортный микроклимат  в квартире, доме или любом другом помещении, а также позволяет ощутить экономию затрат на энергоресурсах.

  Купить терморегулятор для радиатора отопления,  а  также любое  другое оборудование для управления климатическими системами по выгодным ценам, возможно в интернет-магазинах Termogolovka-EC.ru и Salus-Controls24.ru.

  Звоните  нам  по  телефону  +7  (495)  665-29-20 мы  всегда  ответим  на  все  интересующие  Вас  вопросы  и  поможем  подобрать  необходимое оборудование для Вашей системы отопления.

Что такое регулятор напряжения?

Если вы были одним из тех любопытных студентов во время занятий по электронике, вы вспомните транзистор и его способность регулировать токи и напряжения. Но помнить об этих принципах работы транзисторов необязательно, чтобы понять, почему важно поддерживать в исправном состоянии стабилизатор напряжения генератора переменного тока вашего автомобиля или блока питания компьютера. Было бы неплохо помнить, что правильное регулирование напряжения в зарядных устройствах, которые мы используем каждый день в наших электронных гаджетах и ​​приборах, позволит избежать дефектов.

Как это работает

Регулятор напряжения входит в состав практически любой системы электроснабжения, работающей от постоянного напряжения. Генератор нашей машины - хороший тому пример. Внутри него генерируемое переменное напряжение преобразуется в постоянное напряжение (посредством процесса преобразования переменного тока в постоянный), которое, в свою очередь, будет подаваться на батарею SLI. Теперь аккумулятор не предназначен для приема постоянного напряжения выше или ниже 12 вольт (важно отметить, что другая система зарядки аккумуляторов SLI работает на 13.8 В, 14,5 В и 16 В). Стабилизатор напряжения поддерживает постоянное выходное напряжение генератора постоянного тока на уровне 12 вольт.

Источник изображения: Веб-сайт Electronics Project Circuits

Из приведенной выше принципиальной схемы видно, что от входа 12-14 В выход стабилизируется до стабильного 12 В. В этой системе используется транзистор. Генератор переменного тока автомобиля (как показано ниже) имеет систему цепи регулятора напряжения, рассчитанную на выходное напряжение 12 В, собранную для совместимости с механической системой и способной выдерживать условия окружающей среды двигателя.

Источник изображения: Сайт Auto Shop 101

Общие приложения

Существуют различные типы и конструкции регуляторов напряжения в зависимости от области применения. Чаще всего регулятор напряжения применяется в системах зарядки аккумуляторов. Это зарядные устройства, которые мы используем каждый день для наших мобильных телефонов, ноутбуков и других портативных устройств, которые работают от аккумулятора. Один отличный тип аккумуляторной батареи для широкого применения - это батарея SLI.О способах зарядки мы поговорим в следующем посте.

Статьи по теме:

Процесс преобразования переменного тока в постоянный

Как работает генератор?

Что такое батарея SLI?

Генераторы и регуляторы заряда | Mastervolt

Существующий генератор на главном двигателе предназначен для зарядки стартерной батареи. В результате комбинация не идеальна для быстрой и полной зарядки других батарей, особенно если вы хотите зарядить батареи в течение короткого времени или при питании большой нагрузки.

Есть два варианта решения этой проблемы:

Оборудуйте стандартный генератор регулятором заряда Mastervolt Alpha Pro. Этот регулятор заряда максимизирует выходную мощность генераторов, регулируя генератор таким образом, чтобы обеспечить оптимальный заряд аккумуляторов. Проверенный метод 3-этапной + зарядки гарантирует быструю и безопасную зарядку ваших аккумуляторов.

Вы также можете выбрать второй мощный генератор Mastervolt Alpha с регулятором заряда Alpha Pro. Эта комбинация была специально разработана для зарядки служебных аккумуляторов и позволяет быстро заряжать и выключать двигатель, когда захотите.

Регуляторы заряда Alpha Pro

  • Подходит для 12 и 24 В.
  • Включая соединительный кабель Plug & Play, адаптерный кабель для генераторов Bosch является дополнительным.
  • Серия Alpha Pro подходит для большинства генераторов переменного тока с зарядным током до 400 ампер.
  • Автоматическая компенсация напряжения и температуры.
  • Функция «Keep alive» для тахометра.
  • Совместимость с MasterBus.

Регулятор заряда измеряет температуру аккумулятора и соответствующим образом регулирует процесс зарядки, обеспечивая безопасную и быструю зарядку.Поэтому аккумулятор всегда содержится в хорошем состоянии.

Генератор серии Alpha
  • Быстрая и полная зарядка стартерных и сервисных аккумуляторов.
  • Электроснабжение всех потребителей.
  • Версии на 12 и 24 В.
  • Зарядный ток от 75 A до 150 A.
  • Standard поставляется с регулятором заряда Alpha Pro MB для оптимальной работы и увеличения срока службы батарей.

Использование Battery Mate или изолятора батареи в сочетании с генератором Alpha позволяет легко заряжать два или три отдельных комплекта батарей одновременно.

Сравнение типов аккумуляторов и регуляторов напряжения

Источник питания устройства и управление питанием - одна из самых важных частей любого электронного продукта. В конце концов, без стабильного источника напряжения, который может обеспечить ток, достаточный для правильной работы схемы, нет жизни. В последнее десятилетие наблюдается экспоненциальный рост электронных продуктов, в которые встроены батареи. Таким образом, необходимость знать различные типы батарей, чтобы вы могли выбрать правильный для вашего приложения, требуется как никогда.

Типы батарей

Есть очень хороший веб-сайт Battery University, который я настоятельно рекомендую, если вы хотите углубиться в изучение аккумуляторов и полностью их понять. Одним из наиболее полезных ресурсов является следующая таблица, в которой сравниваются различные аккумуляторные технологии и указаны важные конструктивные параметры, такие как внутреннее сопротивление и рабочая температура, которые впоследствии могут быть использованы для проведения WCA:

Скобка экологичности - дважды подумайте, прежде чем выбирать NiCd, поскольку они были запрещены в ЕС из-за их высокой концентрации кадмия, поскольку он не соответствует директиве RoHS, описанной в статье об экологически чистой электронике:

Ni – Cd аккумуляторы содержат от 6% (для промышленных аккумуляторов) до 18% (для коммерческих аккумуляторов) кадмия, который является токсичным тяжелым металлом и поэтому требует особой осторожности при утилизации аккумуляторов.В Соединенных Штатах часть стоимости батареи - это плата за ее надлежащую утилизацию в конце срока службы. В соответствии с так называемой «директивой о батареях» (2006/66 / EC) продажа потребительских никель-кадмиевых батарей в Европейском союзе запрещена, за исключением использования в медицинских целях; системы сигнализации; аварийное освещение; и переносные электроинструменты. Эта последняя категория была запрещена с 2016 года. Согласно той же директиве ЕС, использованные промышленные Ni – Cd батареи должны собираться их производителями для вторичной переработки на специальных предприятиях.

Кадмий, будучи тяжелым металлом, может вызвать значительное загрязнение при выбросе на свалку или сжигании. По этой причине во многих странах сейчас действуют программы утилизации старых батарей.

Зарядка аккумулятора

Аккумулятор необходимо заряжать в соответствии с его напряжением, током и используемым материалом. Подключение аккумулятора напрямую к источнику питания может повредить аккумулятор и значительно сократить срок его службы. По этой причине должна быть разработана схема, которая может управлять зарядкой аккумулятора.В качестве альтернативы можно использовать микросхему зарядного устройства.

Есть разные способы зарядки аккумулятора. Каждый разный метод используется для разного типа материала. Общим параметром при зарядке аккумулятора является коэффициент C, который является способом выражения того, какой ток используется по сравнению с номинальной токовой емкостью аккумулятора. Например: если батарея заряжена при 0,3 ° C для батареи 600 мАч, то зарядное устройство будет постоянно выдавать 180 мА.

Iout = 600 мАч * 0.3 = 180 мАч

В следующей таблице сравниваются различные методы зарядки с разными типами аккумуляторов и степенями C:

Это потрясающее и очень информативное видео от Afrotechmods, которое более подробно и ясно объясняет концепцию Ah и C rate:

Регулирование мощности

Даже несмотря на то, что аккумуляторный источник питания является источником постоянного тока, его все же необходимо регулировать, чтобы уменьшить пульсации, вызванные выбросами паразитного тока, и изолировать его от остальной электроники в цепи.Типичный подход заключается в использовании регулятора напряжения, который создает устойчивый источник напряжения, способный справляться с пульсациями питания. Регуляторы напряжения в основном делятся на две категории:

линейный

Линейный стабилизатор работает с использованием источника тока, управляемого напряжением, чтобы вынудить фиксированное напряжение появиться на выходной клемме регулятора. Схема управления должна контролировать (определять) выходное напряжение и регулировать источник тока (в соответствии с требованиями нагрузки), чтобы поддерживать выходное напряжение на желаемом уровне.

Линейные регуляторы подразделяются на Low Drop Out (LDO) и Standard. Основное различие между ними - падение напряжения, которое определяется как минимальное падение напряжения, необходимое на регуляторе для поддержания стабилизации выходного напряжения. Важным моментом, который следует учитывать, является то, что линейный регулятор, который работает с наименьшим напряжением на нем, рассеивает наименьшую внутреннюю мощность и имеет наивысший КПД. LDO требует наименьшего напряжения на нем, в то время как стабилизатор Standard требует наибольшего напряжения.

Переключение

Импульсный стабилизатор преобразует входное напряжение постоянного тока в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой MOSFET или BJT-переключатель. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя мощности подается обратно в схему, которая управляет временем включения и выключения переключателя питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки. Типичные топологии импульсных регуляторов включают понижающий преобразователь, который преобразует более высокое входное напряжение в более низкое выходное напряжение, и повышающий, который преобразует более низкое входное напряжение в более высокое выходное напряжение.

Сравнение регуляторов

В следующей таблице, взятой из примечания к приложению 751 Maxim Integrated, сравниваются линейные и импульсные регуляторы:

В этой короткой статье было проведено сравнение различных технологий аккумуляторов и объяснен основной принцип зарядки. Мы также поговорили о регулировании мощности и двух основных способах регулирования напряжения источника питания в цепи. В следующей статье мы рассмотрим пример того, как разработать простое зарядное устройство и схему регулирования мощности для портативного устройства.

Если вам понравилось то, что вы читаете, поделитесь со мной своим адресом электронной почты, и я буду продолжать присылать вам специальный контент, который поможет вам перейти от концепции к продукту 🙂

Список литературы

http://batteryuniversity.com/learn/article/whats_the_best_battery

http://batteryuniversity.com/learn/article/all_about_chargers

https://www.wikiwand.com/en/Nickel%E2%80%93cadmium_battery#/Environmental_impact

К. Симпсон, «Линейное и коммутируемое напряжение, примечания по применению: SNVA558», Texas Instruments

Analogue Devices, «Понимание того, как работает регулятор напряжения», 2009 г.

Maxim Integrated, «Примечание по применению 751: линейные регуляторы в портативных приложениях», 2002 г.

Топологии регуляторов

для батарейного питания | Максим Интегрированный

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

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

Введение

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

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

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

Таблица 1. Иерархия топологии DC / DC


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

Линейные регуляторы

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

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

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

Таблица 2. Сравнение линейных регуляторов

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

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

Нагнетательные насосы

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

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

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

Импульсные регуляторы

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

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

Пиковый ток критичен

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

Таблица 3. Примерные уравнения пикового значения тока индуктора

Конфигурация Устройство Пиковый ток индуктора (A)
Понижающий / Бак MAX8566
Повышение / Повышение MAX15059
Инвертор MAX1846
* LIR - это отношение тока пульсаций индуктора к среднему продолжительному току при минимальной нагрузке.цикл. Для достижения максимальной производительности и стабильности рекомендуется выбирать LIR в диапазоне от 20% до 40%.
** T S - период переключения устройства, η - эффективность.
*** D MAX - максимальный рабочий цикл.

Напряжение на переключающем транзисторе обычно не является проблемой для преобразователей с батарейным питанием. Номинальные значения напряжения пробоя 20 В и 50 В для стандартных полевых МОП-транзисторов логического уровня подходят для низких входных и выходных напряжений в системах с батарейным питанием.

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

Другие топологии

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

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

I = P IN / V IN .
Топология инвертора, иногда называемая повышающей-понижающей схемой, генерирует выходное напряжение, полярность которого противоположна входному.Регуляторы инвертирования и обратного хода электрически эквивалентны с учетом пиковых токов и напряжения. Эти топологии наиболее подходят для приложений, требующих отрицательных или гальванических изолированных выходов. В целом, однако, высокие пиковые токи делают инвертирующие и обратноходовые топологии наименее привлекательными среди простых регуляторов.

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

Перевернутая топология с переключателем на нижней стороне

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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.

Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения. Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

Эта статья - ваше руководство по выбору регуляторов напряжения, подходящих для вашей конструкции. Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

Выбор необходимого регулятора

Первым шагом при выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Несмотря на то, что существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

Регуляторы напряжения

можно разделить на две широкие классификации:

  • Понижающий : выдает напряжение ниже входного
  • Повышающий : Выходное напряжение больше входного

Знание входного и выходного напряжения поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

  • Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
  • Импульсные регуляторы : Высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, с большим шумом на выходе.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение ниже входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

Линейные регуляторы

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому, как правило, они должны быть вашим первым выбором.

Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, - это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

Мощность = (Входное напряжение - Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)

Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.

Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному.

Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin - Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В - 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

Например, в приведенном выше случае, если вы теперь используете ток нагрузки только 100 мА, рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? "

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это - определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

Для этого сначала рассчитайте, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).

Theta-JA указывает на количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.

Просто умножьте расчетную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

  • 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
  • 2 Вт нагреется до 100 ° С.
  • ½ ватта нагревается до 25 ° C.

Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

125 ° C - это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся до того, как вызовут какие-либо повреждения.

Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.

В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.

Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.

Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C под нагрузкой, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.

Например, если Vin - Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения. Это ни в коем случае не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

Например, если у вас много шума на входе, он обычно отфильтровывается линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания проходит прямо через выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, популярные стабилизаторы серии 7800 имеют паспортное напряжение 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

Рис. 2. Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

Хотя 2 В - это не так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, теряемой зря.

Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

  • Разница между входным и выходным напряжением мала
  • У вас низкий ток нагрузки
  • Требуется исключительно чистое выходное напряжение
  • Вам нужно сделать дизайн максимально простым и дешевым

Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают много шума на выходе и могут создавать нечеткое выходное напряжение.

Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шумов любого типа.

Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток.И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.

С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.

В этом уроке я проектирую печатную плату с использованием простого линейного регулятора, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату с использованием более сложного импульсного регулятора.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, выдает выходное напряжение ниже входного.

Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.

В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.

Импульсные регуляторы

обладают высокой эффективностью даже при очень больших перепадах между входом и выходом.

КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.

КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)

Уравнение эффективности то же самое для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (Уравнение 4)

Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе катушка индуктивности используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение - 3 В, выходное напряжение - 5 В, выходной ток - 1 А, а энергоэффективность - 90% (как указано в таблице данных).

Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

Buck-Boost Регуляторы

Допустим, вы питаете свой продукт от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.

Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.

Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.

В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.

Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник clean 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий регулятор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также убирает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления подачи питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

Рис. 5 - Коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Резюме

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный импульсный стабилизатор.

Наконец, если вам нужен чистый выходной сигнал, но требуется энергоэффективность импульсного регулятора, используйте импульсный регулятор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Выбор подходящего регулятора мощности для конструкций с батарейным питанием

Я сталкивался с этой проблемой несколько раз в своих хобби-проектах, но мне уже надоело делать обоснованные предположения.

Я часто занимаюсь проектами микроконтроллеров и часто хочу, чтобы они питались от липо-ячейки 3,7 В, заряжаемой стандартным кабелем Microusb. Это означает, что входное напряжение может варьироваться от 3,0 В до 5,0 В, а мне нужно выходное напряжение 3,3 В. Что делать с тысячами регуляторов напряжения, отвечающих этим требованиям?

Я могу спрашивать о каждом конкретном проекте, чтобы найти подходящих регулирующих органов, но я предпочел бы иметь знания, которые мне нужны, чтобы найти нужных регулирующих органов самостоятельно. Я буду добавлять правки, когда найду больше ответов.

Редактировать1 :

Импульсный регулятор

- это единственный выбор, если вам нужно повысить напряжение. Они наиболее эффективны и выделяют меньше тепла, чем LDO, но производят шум, непригодный для использования с RF-приложениями, включая Bluetooth и Wi-Fi, и, как правило, более дорогие. Если вы хотите использовать это с RF, вам потребуется соответствующая фильтрация.

LDO - LDO дешевы и предпочтительны для ВЧ приложений, потому что LDO не создают помех EMI. Как правило, они имеют низкий КПД, но КПД зависит от соотношения входного и выходного напряжения.Чем ближе они два, тем эффективнее будет результат. В приложениях с сильным током они могут выделять много тепла, поэтому может потребоваться надлежащее охлаждение.

Charge-pump - Подмножество импульсных регуляторов, для которых не требуется внешний индуктор. Как правило, они имеют худший КПД, чем импульсные стабилизаторы на основе индуктивности, но лучше, чем LDO. Они также могут выводить только относительно небольшие количества тока. Их следует использовать, когда вам нужна более высокая эффективность, чем у LDO, но при ограниченном пространстве на плате.

Hybrid - Есть несколько компаний, которые производят гибридные регуляторы Switching / ldo. Они обеспечивают эффективность импульсного регулятора с бесшумным выходом LDO. Обратной стороной является то, что они очень популярны и в большинстве случаев у них невысокий выходной ток. Они по-прежнему выделяют тепло, как LDO.

Ток покоя - в приложениях с батарейным питанием вам нужно беспокоиться о величине тока, который регулятор использует для работы. Чем больше энергии он потребляет, тем меньше заряда аккумулятора остается для вашего устройства.LDO обычно имеют гораздо меньший ток покоя, чем импульсные регуляторы, но поскольку импульсные регуляторы имеют возможность повышать напряжение, когда входное напряжение падает ниже желаемого выходного напряжения, использование которого зависит от требований к напряжению ваших устройств.

Можно ли использовать регулятор напряжения 12 В для зарядки аккумуляторной системы на 12 В с использованием солнечных панелей

Можно ли использовать регулятор напряжения на 12 В для зарядки системы аккумуляторных батарей на 12 В с использованием солнечных панелей - Электротехника
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Зарегистрироваться

Electrical Engineering Stack Exchange - это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 201 раз

\ $ \ begingroup \ $

У меня есть комплект батарей 3 х 18650 с bms.Я хотел бы, чтобы это было заряжено с помощью 12-вольтовой солнечной панели, которая выдает от 15 до 20 вольт. BMS имеет максимальное номинальное напряжение 12,8 В.

Мне было интересно, можно ли использовать регулятор напряжения, например 7812, для регулирования выхода солнечной панели до 12 вольт, чтобы он мог заряжать батареи?

Я не хочу использовать контроллер солнечного заряда, если этого можно избежать.

Создан 20 ноя.

Уроборос

20711 серебряный знак66 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 2 \ $ \ begingroup \ $

№Литиевые батареи необходимо очень аккуратно заряжать с помощью зарядного устройства для литиевых батарей. 7812 - это просто регулятор напряжения, а не зарядное устройство. BMS также не является зарядным устройством.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *