ZON – 3 M pro inteligentní řízení elektrických ohřívačů
Návod na projektování, instalaci a servis.
www.wilkop.eu
OBSAH strana 1. ÚVOD ………………………. …………….
1
2. KONCEPCE ………………. …………….
1
3. FUNKČNÍ POPIS ………………………..
1
4. DOPORUČENÁ APLIKACE ……………
3
5. PARAMETRIZACE MODULU ………….
4
6. INSTALACE MODULU ………….. …….. 5
7. NÁVOD NA ÚDRŽBU …………………… 6
8. NÁVOD NA LIKVIDACI …………………
6
9. ZÁKLADNÍ TECHNICKÉ ÚDAJE …….
6
10. MECHANICKÉ ROZMĚRY …………….
7
1. ÚVOD Modul ZON – 3 M je zařízení pro velmi přesné řízení výkonu elektrických ohřívačů pro vzduchotechniku na bázi šířkové modulace. S tímto modulem lze docílit minimální rozkmit teploty výstupního vzduchu v porovnání s nastavenou (požadovanou) hodnotou. Modul ZON – 3 M je určen výhradně pro elektrické ohřívače vybavené bezkontaktními, galvanicky oddělenými spínači topných spirál a příslušnými ochrannými termokontakty.
2. KONCEPCE Základem modulu ZON – 3 M je mikroprocesor s příslušnými periferními okruhy a napájecími obvody - viz obr.1. Modul je vybaven celkem čtyřmi binárními vstupními okruhy, které jsou vyvedeny na svorky 2B až 5B. První tři vstupní binární okruhy (svorky 2B až 4B) jsou napájeny z externího zdroje řídícího nadřazeného systému. Binární okruhy vyvedené na svorky 2B a 3B jsou určeny k třístavovému řízení výkonu elektrického ohřívače. Binární vstupní okruh, který je vyveden na svorku 4B slouží k blokaci výkonu elektrického ohřívače. Poslední binární vstup, který je vyveden na svorku 5B je napájen z vnitřního zdroje malého napětí a je určen k napojení na ochranné prvky elektrického ohřívače jako je např. ochranný termokontakt elektrického ohřívače nebo anemostat v potrubí za ohřívačem (ve směru proudění vzduchu). Obr.1 – Blokové schéma. Modul ZON – 3 M je dále vybaven třemi bezkontaktními tranzistorovými výstupy (svorky 8B až 10B). K těmto výstupům se připojují bezkontaktní, galvanicky oddělené spínače topných spirál elektrického ohřívače. Napájecí napětí 230V / 50 Hz se připojuje k svorkám 1A až 3A.
3. FUNKČNÍ POPIS Modul ZON – 3 M zabezpečuje optimální šířkovou modulaci výkonu elektrických ohřívačů s diskrétností 3,3% z celkového jmenovitého výkonu ohřívače. K řízení hloubky modulace a k úplné blokaci výkonu jsou určeny binární vstupy na svorkách 2B, 3B a 4B. Sepnutím binárního vstupu na svorce 2B se snižuje hloubka modulace (snižuje se výkon) elektrického ohřívače. Sepnutím binárního vstupu na svorce 3B se zvyšuje hloubka modulace (zvyšuje se výkon) elektrického ohřívače. Protože se jedná o třístavové řízení, pak při vypnutí obou binárních vstupů na svorkách 2B a 3B je výkon elektrického 1
ohřívače udržován pomocí šířkové modulace na hodnotě, která byla nastavena posledním zásahem na binárním vstupu 2B nebo 3B. Nutnou podmínkou pro řízení výkonu elektrického ohřívače binárními vstupy na svorkách 2B a 3B je sepnutý binární vstup na svorce 4B a zároveň i vstup na svorce 5B. Při rozpojení binárního vstupu na svorce 4B nebo 5B je přerušena modulace elektrického ohřívače (ohřívač má nulový výkon) a to bez ohledu na stav binárních vstupů na svorkách 2B a 3B. Logické funkce binárních vstupů jsou uvedeny v tabulce č.1. Stav binárních vstupů S = sepnutý R = rozpojený X = libovolný stav 2B 3B 4B 5B S R R X X X *) …… **) …. ***) …
R S R X X X
S S S R S R
S S S S R R
Tabulka 1 – Logické funkce binárních vstupů. ODEZVA Snižování výkonu ohřívače Zvyšování výkonu ohřívače Bez změny výkonu ohřívače Ohřívač vypnut (nulový výkon) Ohřívač vypnut (nulový výkon) Ohřívač vypnut (nulový výkon)
Poznámka *) **) ***)
Ohřívač dodává výkon podle posledního regulačního zásahu. Po opětovné sepnutí vstupu 4B je výkon ohřívače nastaven na výchozí hodnotu (viz dále). Po opětovném sepnutí vstupu 5B je výkon ohřívače stejný jako před rozepnutím tohoto vstupu
Princip činnosti modulu ZON – 3 M je znázorněn na obr. 2. Po deblokaci (sepnut bin. vstup 4B a 5B) nastaví tento modul počáteční výkon ohřívače na cca 50% jmenovitého výkonu. Pokud se skutečná teplota vzduchu za ohřívačem nachází pod hodnotou Tn-dT musí nadřazený řídící systém (regulátor) sepnout binární vstup 3B (modul ZON – 3 M zvyšuje výkon ohřívače). Pokud teplota vzduchu dosáhne spodní úrovně hysterezního pásma (Tn-dT), řídící systém rozpojí binární vstup 3B (výkon ohřívače se ustálí na hodnotě, jaká byla v okamžiku rozpojení vstupu 3B. Pokud teplota vzduchu za ohřívačem stoupne nad hodnotu Tn+dT, pak řídící systém sepne binární vstup 2B - modul snižuje výkon ohřívače až do okamžiku kdy teplota vzduchu dosáhne opět úrovně Tn+dT a řídící systém rozpojí vstup 2B. Obr. 2 – Princip činnosti modulu ZON – 3 M. 2
Tento postup se opakuje až do okamžiku, kdy se teplota vzduchu pohybuje v mezích hysterezního pásma Tn ± dT. V tomto případě jsou řídícím systémem rozepnuty oba řídící vstupy 2B a 3B. Výkon ohřívače je v tomto okamžiku konstantní a jeho hodnota odpovídá hodnotě při posledním regulačním zásahu na vstupu 2B, popř. 3B. Modul ZON – 3M v průběhu modulace rovněž zajišťuje cyklickou výměnu v pořadí sepnutí jednotlivých spirál, a zajišťuje tak jejich rovnoměrné opotřebení.
4. DOPORUČENÁ APLIKACE Modul ZON – 3 M v žádném případě nenahrazuje funkci regulátoru teploty. Na základě informací z regulátoru s třístavovým výstupem zajišťuje velmi přesnou modulaci výkonu s paměťovým efektem a cyklickou výměnou pořadí sepnutí jednotlivých topných spirál. Proto je nutné provozovat modul ZON – 3 M vždy s regulátorem teploty, popř. nadřazeným řídícím systémem – viz obr. 3. Řídící systém musí být vybaven třístavovým (kontaktním nebo bezkontaktním) výstupem s možností nastavení co nejmenšího hysterezního pásma (pod hodnotu ± 0,5 °C) a napájecím zdrojem (pro binární vstupy).
Obr. 3 – Blokové schéma aplikace. Konkrétní doporučené zapojení modulu ZON – 3 M je uvedeno na obr. 4. Napájecí stejnosměrné napětí je z řídícího systému kladnou polaritou připojeno ke svorce 1B. Jednotlivé výstupy z řídícího systému připojují binární vstupy na svorkách 2B až 4B k zápornému napětí napájecího zdroje řídícího systému. Výstup z řídícího systému pro blokaci elektrického ohřívače musí být vždy aktivován (rozepnut) ještě cca 1 až 2 minuty před zastavením přívodního ventilátoru vzduchotechniky, aby bylo zajištěno dochlazení topných spirál ohřívače. Elektrický ohřívač musí být vybaven dvoustupňovou ochranou proti přehřátí. Termokontakt 1.stupně této ochrany, který je v klidové poloze sepnutý se připojuje ke svorkám 5B a 6B modulu ZON – 3 M. Zapojení termokontaktu 2.stupně ochrany proti přehřátí je uvedeno na obr. 5. Obr. 4 – Doporučené zapojení modulu ZON – 3 M 3
Bezkontaktní výstupy z modulu ZON – 3 M jsou připojeny k bezkontaktní spínačům (typ SSR) topných spirál v elektrickém ohřívači, přičemž na všechny vstupy těchto spínačů označených kladnou polaritou se připojuje výstup 7B modulu ZON – 3 M. Jednotlivé vstupy bezkontaktních spínačů, které jsou označeny zápornou polaritou se připojí ke svorkám 8B až 10B modulu ZON – 3 M. Poznámka : 1) Elektrický ohřívač nemusí mít nutně zapojeny topné spirály ve všech třech fázích. Pokud je počet topných spirál (nebo skupin topných spirál spínaných bezkontaktním spínačem) menší než tři, pak se tyto bezkontaktní spínače připojují ke svorkám modulu ZON – 3 M v pořadí od svorky 10B ke svorce 8B. Pro jednu topnou spirálu (sekci) – ke svorce 10B, pro dvě topné spirály (sekce) ke svorkám 10B a 9B. 2) Modul ZON – 3 M je přednastaven na řízení tří okruhů topných spirál. Pokud se použije pro řízení menšího počtu okruhů topných spirál, je nutné změnit toto nastavení – viz kapitola „Parametrizace modulu“. Ochrana elektrického ohřívače proti přehřátí (1.stupeň s nižší aktivační teplotou) je zabezpečena připojením termokontaktu – 1.stupeň k modulu ZON – 3 M (svorka 5B a 6B). Tato ochrana není dostatečná v případě poruchy (trvalého sepnutí) libovolného bezkontaktního spínače v elektrickém ohřívači. Z těchto důvodů musí být elektrický ohřívač vybaven dalším termokontaktem (2.stupeň) s vyšší aktivační teplotou než má termokontakt 1.stupně. Termokontakt 2. stupně musí být v klidové poloze rozepnutý. Termokontakt 2.stupně ochrany ohřívače proti přehřátí je nutné vždy zapojit do okruhu vyrážecí cívky jističe elektrického ohřívače - viz obr. 5. Nesplnění této podmínky může mít za následek zničení ohřívače, popřípadě i vznik požáru.
Obr. 5 – Zapojení ochranného termokontaktu (2.stupeň).
5. PARAMETRIZACE MODULU Jediným prvkem pro parametrizaci modulu ZON – 3 M, který je přístupný běžnému uživateli je dvoupólový DIP přepínač na desce plošného spoje – viz obr. 6. Tímto DIP přepínačem se nastavuje volba počtu řízeních topných spirál (popřípadě počtu skupin řízených topných spirál). Každý modul je od výrobce nastaven na tři řízené okruhy. V případě menšího počtu je nutné změnit nastavení DIP přepínače – viz tabulka 2. 4
Obr. 6 – Umístění DIP přepínače.
Tabulka 2 – Parametrizace modulu
Nastavení DIP přepínače
Počet řízených topných spirál (skupin) 1 2 3
Sekce 1 OFF ON OFF
Sekce 2 ON OFF OFF
6. INSTALACE MODULU Mechanická konstrukce modul ZON – 3 M umožňuje jeho instalaci (mechanické uchycení) na DIN lištu. Modul ZON – 3 M lze při dodržení základních technických podmínek – viz „Základní technické údaje“ umístit buď na DIN lištu v rozvaděči řídícího systému nebo na DIN lištu přímo v prostoru pro elektroinstalaci elektrického ohřívače. Jelikož modul ZON – 3 M není na primární straně síťového transformátoru vybaven tavnou pojistkou, musí být napájení modulu vybaveno pojistkou s odpovídající hodnotou. 5
7. NÁVOD NA ÚDRŽBU Veškerá údržba se omezuje pouze na pravidelné čištění - odstranění prachových částic z modulu vysavačem. Při tomto čištění je třeba dbát zvýšené opatrnosti, aby nedošlo k mechanickému poškození jednotlivých prvků na desce plošných spojů modulu. Upozornění : Čištění provádějte vždy při odpojeném napájecím napětí modulu ZON – 3 M.
8. NÁVOD NA LIKVIDACI Po skončení životnosti zařízení musí jeho likvidaci podle zákona 185 / 2001 Sb. provést firma specializující se na likvidaci a třídění odpadů. V žádném případě nesmí být regulátor po ukončení životnosti uložen do kontejneru pro komunální odpad
9. ZÁKLADNÍ TECHNICKÉ ÚDAJE Typ zařízení
Zařízení pro modulaci výkonu.
Základní rozměry
Viz Kapitola 10
Napájení
230V, 50 Hz
Příkon
Max 3 VA
Externí napětí pro binární vstupy
15V až 30 V =
Proudový odběr / 1 binární vstup
10 mA (při 15V) , 23 mA (při 30V)
Výstupní napětí pro spínače topných spirál
12V až 18 V =
Třída ochrany
ČSN 33 200 – 4 – 41 : I
Krytí
IP 20
Přípustná teplota okolí – provozní
+5 °C až + 40°C
Přípustná teplota okolí – skladovací
-25 °C až + 70°C
Jištění
Tavná pojistka 1 A
Ochrana před nebezpečným dotykovým napětím živých částí dle ČSN 33 2000 – 4 – 41
Izolací a krytím
Ochrana před nebezpečným dotykovým napětím neživých částí dle ČSN 33 2000 – 4 – 41
Samočinným odpojením od zdroje
Ochrana řídících obvodů dle ČSN 33 2000 – 4 – 41
Bezpečným napětím SELV
Zařízení je konstruováno a provozováno podle
ČSN EN 610101 - 1
6
10.MECHANICKÉ ROZMĚRY
7
