Электрообогрев. Выбор схемы

Оставлен Evgenij Bortnik Ср, 05/30/2018 - 20:48
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Выбор схемы питания электрообогрева. Предлагаемая вниманию телезрителей статья служит продолжением повествования по теме вынужденного применения пчеловодами низковольтного оборудования с разделительными трансформаторами на 12 вольт. Ранее было показано, что питание группы низковольтных ТЭН по магистральной схеме приводит к необходимости применения медных кабелей конского сечения для пропускания огромных токов. А это очень дорогое «удовольствие». Это просто не по карману ветхому пчеловодству. Решением проблемы служит перевод оборудование на повышенное напряжение и снижение потерь напряжения в проводах. Ниже показаны картинки для магистральной и радиальной схемы электропитания от одного источника. Вначале - магистральная двухпроводная схема электроснабжения, в которой есть отводы для череды электроприёмников. Это наиболее дешёвый и наиболее распространённый вариант.

Ниже показана радиальная схема электропитания. Она существенно дороже, поскольку количество проводов увеличено. А поскольку для снижения потерь применяется только медь, то ценник такого решения может оказаться довольно значительным.

А как же быть обманутым пчеловодам, которые уже потратили кучку денег на приобретение бесполезного 12-вольтного оборудования?! Особого выбора у таких пчеловодов, к сожалению нет. Но можно несколько повысить эффективность применения 12-вольтных ТЭН. Для этого придётся пойти по пути разукрупнения схемы и расчленения обогревателей на группы. Никуда им не деться и от применения толстых медных проводов. Если, например, использовать радиальную схему электропитания, тогда можно несколько ограничить сечение провода до 2,5 кв.мм. Но тогда увеличится количество гирлянд, а источник питания придётся устанавливать в геометрическом центре пасеки, среди ульев, расстояние до которых и определяет совокупные затраты на медь. Вполне возможно, что придётся объединить в одну гирлянду не более 5 обогревателей. Практический выбор сечения проводов можно сделать по моим графикам, показанным здесь в статье.

Для внутриульевого весеннего электрообогрева пчёл производственники выпускают тепловые нагревательные элементы (ТЭН) на напряжении 12 вольт. Расчёт показал, что при магистральном включении в одну гирлянду, питание 12 вольт непригодно. Если первый по порядку ТЭН перегревается вплоть до болевого порога, то последующие будут вялыми, поскольку потери напряжения оказываются столь большими, что в конце магистрали обогреватели почти не греют. Чтобы повысить равномерность тепловыделения в ульях можно применить радиальную схему электропитания. Так на пасеке в 30 ульев, при хорошем медном кабеле, придётся применить три (или более) гирлянды по 10 ульев. В каждом ТЭН мощностью 18 Вт ток 1,5 ампера и для 10 ульев эквивалентный ток одной гирлянды может достигать 15 ампер. Уточнённые результаты расчёта напряжений в гирлянде из проводов разного сечения (0,75-1,0-1,5-2,5-4-6-10 кв. мм) и выделения мощностей в 10 ульях приведены на рис. ниже. По графикам можно выбрать приемлемое каждому сечение проводов, по допустимым потерям напряжения DU = 12 – U10 и мощности в конце P10. Графики сгруппированы попарно, слева показан график напряжения для гирлянды из 10 обогревателей. Справа показан соответствующий график мощностей.

Нужно понимать, что с учётом сопротивления контактов, потери напряжения в 12-вольтном обогреве ещё больше. А надёжность системы при больших токах значительно хуже, поскольку контакты могут подгорать. Примечательно, что если применить повышенную до 42 вольт ступень, то потери напряжения в проводах, удаётся резко сократить более чем в 12 раз, а общий ток потребления уменьшить до 4 ампер. Пример расчёта режима 42-вольтной гирлянды из 10 ТЭН той же мощности показан ниже.

Выгода в уменьшении потерь и улучшении равномерности нагрева от повышения напряжения очевидна. Даже для провода 0,75 кв. мм потери напряжения не превышают 2,2 вольта (рис. 3), а неравномерность по мощности не превышает 2 Вт (рис. 4). Дополнительно удешевить электрообогрев можно применением кабеля ВВГ сечением 1-1,5 кв. мм и использованием наиболее простой – магистральной схемы соединения, вместо радиальной.

Изложенные результаты можно и дальше игнорировать. Однако, серьёзным подтверждением их объективности служит тот факт, что за 10 лет, большинство знакомых мне пчеловодов с разочарованием отвергли саму идею электрообогрева. Это вызывает сожаление, поскольку неэффективно 12-вольтное оборудование, а вовсе не идея. Именно поэтому 12-вольтные ТЭН и трансформаторы оказались на помойке, при том, что на оснащение было потрачено по 10 и более тысяч рублей.

Тем любознательным и разумным гражданам, кто желает экономить, можно пойти по пути доработки имеющегося 12-вольтного оборудования, дополнив источник питания ещё тремя трансформаторами на 12 вольт и включив все вторичные обмотки последовательно. Таким образом, удастся получить напряжение около 48 вольт, и это уже не плохо. Другое дело обогреватели, вот тут придётся поискать приемлемое техническое решение. Причём в результате рукодельной модификации 12-вольтного железа каждый начнёт понимать, что стоимость переделки дешёвой вовсе не покажется. Многие, использующие прежние совдеповские запасы железа, конечно же, решат проблему успешно. Однако в коммерческом пространстве предлагаемое мною оборудование окажется как минимум вдвое дешевле всей кучи хлама, которую сгородят уважаемые мною Кулибины. Так уж устроена действительность, что я проектирую и изготавливаю именно такое оборудование, которое необходимо для применения по заранее заданной характеристике мощности. Величина эквивалентной мощности определяется количеством обогреваемых ульев, с учётом некоторой, небольшой перспективы развития пасеки.

В результате переделки низковольтного источника питания и обогревателей разумный человек с большой вероятностью придёт к следующей ступени развития. А следующая ступень заключается именно в полном отказе от влезания в гнездо пчёл. Медленно созревают люди. Однако количество неудобств, связанных с размещением обогревателя внутри улья, всё равно окажется для нормального пчеловода решающим. Пусть каждый энтузиаст попрыгает вокруг улья, опутанного проводами, и тогда придёт понимание, что проще применить технологию фальшь-доньев. Всё встанет на свои места, когда Кулибин изготовит нормальные крепкие донья – короба и установит в них экстремально дешёвые обогреватели и стандартные розетки. И каждый год по весне, такой человек будет получать подтверждение правильности выбранной траектории. И станет такой пчеловод, с уважением к себе применять, одно и тоже, один раз изготовленное оборудование, в течение десятилетий и радоваться.

                        Евгений Бортник, Красноярск, Россия, май 2018

Тэги: