Zabezpieczenie pompy ciepła

Pompy ciepła stają się coraz popularniejsze, głównie z uwagi na rosnącą świadomość ekologiczną wśród użytkowników, a także wysoką wydajność tego typu rozwiązań. Decydując się na pompę ciepła, należy zadbać nie tylko o odpowiednią instalację grzewczą, ale również o prawidłowe przygotowanie instalacji elektrycznej.

Zabezpieczenia obwodu elektrycznego pompy ciepła

Bez względu na to, jaki rodzaj pompy ciepła zostanie zainstalowany (pompa gruntowa, pompa powietrzna), najważniejszym aspektem takiego montażu jest prawidłowe doprowadzenie zasilania oraz odpowiednie zabezpieczenia.

Pompy ciepła oferowane na rynku to w większości urządzenia typu split, składające się z jednostek zewnętrznych i wewnętrznych. Taki system wymaga zasilania złożonego z dwóch obwodów:

• zasilanie obwodu sprężarki w jednostce zewnętrznej

• zasilanie obwodu grzałek w zasobniku c.w.u. lub bufora ciepła

Przekrój i liczba żył przewodów zasilających, a także wymagane zabezpieczenie zależą w głównej mierze od mocy pompy ciepła oraz rodzaju zasilania (1 lub 3 fazy).

Najczęściej w pobliżu pompy ciepła umieszczana jest skrzynka bezpiecznikowa, podłączona do zabezpieczeń głównych. Pozwala ona kontrolować prawidłową pracę obwodu elektrycznego zarówno jednostki wewnętrznej, jak i zewnętrznej pompy ciepła. Zazwyczaj są to zestawy 3-fazowe zabezpieczające pompę oraz grzałki przed przepięciami, a także pozwalające na pomiar zużytej energii. Zabezpieczeniem jest również przekaźnik kontroli faz, który chroni silnik sprężarki pompy ciepła przed nieprzewidzianym zanikiem faz lub pojawieniem się asymetrii napięcia między fazami w sieci trójfazowej.

Czujnik zaniku fazy True RMS CZF-334

Zjawisko zaniku faz - problemy i zagrożenia

Największym zagrożeniem dla silników asynchronicznych jest praca na co najmniej jednej fazie mniej (tzw. zjawisko zaniku fazy). Praca niepełnofazowa ma miejsce, gdy dochodzi do zaniku napięcia na skutek całkowitego przerwania zasilania jednej z trzech faz sieci zasilającej. Przyczyną zaniku fazy na co najmniej jednej z faz może być przepalenie któregoś z bezpieczników będących zabezpieczeniem faz. Do zaniku fazy dochodzi również niejednokrotnie na skutek przerwy w zasilaniu przewodów lub uzwojeń transformatora, albo silnika.

Jeżeli do zaniku fazy dojdzie na co najmniej jednej fazie silnika, wówczas prądy pozostałych dwóch działających faz osiągną wartość o ponad 70% wyższa od wartości znamionowej. Pojawienie się asymetrii zasilania doprowadzi do dwukrotnego wzrostu poboru prądów zasilających (o ile silnik nie ulegnie zatrzymaniu), co w konsekwencji spowoduje spalenie uzwojenia silnika lub aktywację zabezpieczenia.

Kontrola fazy pompy ciepła

Czujnik zaniku fazy oraz czujnik kontroli kolejności faz znajdują się najczęściej na zaczepie montażowym szyny TH-35, choć występują też wersje montowane bezpośrednio do podłoża.

Czujniki zaniku fazy dostępne są w wersjach do montażu w układach trójfazowych (czujnik zaniku fazy 3 fazowy), jak np. model CZF-334 True RMS F&F, z lub bez przewodu neutralnego (na przykład w przypadku pracy z agregatem prądotwórczym).

Czujnik zaniku faz oraz czujnik zaniku i kolejności faz F&F

Aby uchronić system przed nieprawidłowościami zasilania silników trójfazowych oraz zapewnić szybkie wyłączenie urządzenia w momencie zaniku faz, wykorzystuje się narzędzia pomiarowo-kontrolne takie, jak przekaźnik kontroli faz – CZF. W celu ograniczenia ryzyka nieprawidłowej kolejności podłączenia faz, stosuje się z kolei czujnik zaniku i kolejności faz CKF.

Czujnik zaniku fazy CZF https://www.fif.com.pl/pl/przekazniki-kontroli-faz/1080-czujnik-zaniku-fazy-czf-334.html monitoruje poziom napięcia fazowego, porównując go do znamionowych nastaw. Przekaźnik nie sprawdza kolejności podłączenia oraz asymetrii faz, dlatego też jest on wykorzystywany głównie w maszynach i urządzeniach elektrycznych, w których zmiana kierunku wirowania nie zagraża uszkodzeniu układu.

Czujnik zaniku fazy CZF-334 True RMS F&F chroni silnik elektryczny zasilany z sieci trójfazowej przed:

• zanikiem napięcia w co najmniej jednej fazie

• spadkiem napięcia w co najmniej jednej fazie poniżej 320 V

• wzrostem napięcia w co najmniej jednej fazie powyżej 480 V

• asymetrią napięć między fazami powyżej ustawionej wartości

Z kolei czujnik zaniku i kolejności faz stanowi o wiele wszechstronniejsze narzędzie pomiarowe, które pełni funkcję czujnika zaniku fazy, kontrolując poziom napięć fazowych oraz nadzorując kolejność podłączenia faz. Zapewnia w ten sposób kompleksowe zabezpieczenie silnika elektrycznego przed zjawiskiem asymetrii i przed uruchomieniem w nieprawidłowym kierunku.

Zasada działania przekaźnik kontroli faz oraz czujnika zaniku i kolejności faz

Czujnik kontroli fazy CZF oraz czujnik zaniku i kolejności fazy CKF odpowiedzialne są za przeprowadzanie w sposób ciągły pomiarów napięć fazowych. Jeżeli któryś z nich wykryje niewłaściwe parametry zasilania i pojawienie się asymetrii napięciowej większej niż dopuszczalna, przejmuje kontrolę nad stykami stycznika sterującego silnikiem i dokonuje wyłączenia zasilania urządzenia, chroniąc je przed uszkodzeniem.

Podstawowe czujniki zaniku faz (modele CKF-B i CZF-B) nie zapewniają możliwości ustawienia nastawy wartości napięcia asymetrii oraz czasu zadziałania czujnika. W ich przypadku odpowiednie parametry ustawia producent „na sztywno” (najczęściej o wartości 55 V). Z kolei produkty bardziej rozbudowane (modele CZF-BT i CKF-BT) pozwalają na bardziej precyzyjną regulację napięcia asymetrii napięciowej oraz czasu zadziałania, po którym nastąpi wyłączenie zasilania.

Dostępne są również rozwiązania, które nie tylko pełnią funkcję czujników zaniku fazy, ale także reagują w sytuacji uszkodzenia styczników sterujących pracą silnika. Tego rodzaju czujnik to np. model CZF2-B, który mierzy parametry sieci i kontroluje stan styków stycznika.

Pomiar rzeczywistej wartości skutecznej True RMS

Aby precyzyjnie kontrolować parametry zasilania urządzeń elektrycznych, wykorzystuje się w tym celu urządzenia do pomiaru rzeczywistej wartości skutecznej napięcia dla przebiegów odkształconych. Są to tzw. czujniki True RMS, które mierzą chwilową wartość napięcia każdego okresu napięcia zasilania. Rozwiązania True RMS pozwalają na dokładne zweryfikowanie wartości skutecznej napięcia bez względu na odkształcenia przebiegu sygnału i zewnętrznych zakłóceń oddziałujących na kształt sinusoidy.

Czujniki True RMS zapewniają pomiar rzeczywistych wartości skutecznych napięcia w każdej sieci zasilającej. Mogą również współpracować z generatorami prądotwórczymi, które podczas znamionowej pracy tworzą zakłócenia, mogące zakłócać działanie przekaźników bez pomiaru wartości True RMS.