太阳能热水工程控制系统——一些常见部件的原理及使用

1、主回路的电流容量估计

一般的太阳能工程都安装控制柜来集中控制工程的运作,对于不同供水量的太阳能工程,控制柜的形式基本是一样的,其主控制仪表、元件都大概相同,区别在控制柜控制的电流大小不同。所以,在考虑控制柜方案时,要对控制柜的最大控制电流,也就是通常所说的控制柜的容量进行估算。

控制柜的容量主要是电加热器的耗电量,还有空气能热水器的耗电量,其他的水泵的用电,仪表的用电都很小。所以主要是考虑电加热和空气能的耗电量,重头还是电加热的用电量。容量的表示可以用干瓦(kw)和电流(A)。千瓦数比较容易获得,电流量往往要通过计算来得到,下面给出两个经验公式,就可以大概测算出电流的大小:

(1)对于3相电流供电,电流量I3=2×主要用电功率

(2)对于单向电流供电,电流量I2=3×主要用电功率

主要用电功率=电加热耗电功率+空气能耗电功率

一般这样估算就行了,如要进一步计算,可以参考本书第十一章的内容。

2、空气开关

空气开关是一种手动的开关。在小型太阳能工程控制中,一般采用物美价廉.安装方便的空气开关作为接通电源和断开电源的开关。可以作为主回路开关,也可以作为分回路开关,空气开关除了关断功能外,还带有限制电流的保险丝的作用,有一些空气开关也带有漏电保护的作用,可以有效地保护太阳能工程操作者的安全。空气开关的电流一般选定在使用电流的1.5~3倍。如求得电流量I3=32A,则空气开关可确定为64A。这样选型的情况下,一般工程用电量在32A以下,空气开关工作正常,当电路出现故障,尤其是短路故障时,电流变大;但电流超过63A时,空气开关自动断路,将电源切断,保护用电器和线路的安全。空气开关的外形见图5—22和图5—23,例如选用DZ47一63系列的空气开关作为小型太阳能工程的安全断路器(系列编号各生产厂可能不同)。

太阳能热水工程控制系统:常见部件的原理及使用-智恩太阳能控制柜

常用空气开关的容量型号见表5-1。

  表5-1DZ47-63100系列空气开关的主要技术参数

额定工作

电压/V

极数

额定电流/A

额定短路分断能力

试验线路

预期电流/A

功率因数

230

1

1,2,3,4,5,6,10,16,20,25,32,40

4000

0.65~0.70

230/400

2,3,4,

1,2,3,4,5,6,10,16,20,25,32,40

4000

0.65~0.70

400

2,3,4,

1,2,3,4,5,6,10,16,20,25,32,40

4000

0.65~0.70

230

1

50,63

4000

0.75~0.80

230/400

2,3,4,

50,63

4000

0.75~0.80

400

2,3,4,

50,63

4000

0.75~0.80

230/400

1

32,50,63,80,100,125

10000

0.45~0.50

230/400

2,3,4,

32,50,63,80,100,125

10000

0.20~0.25

400

2,3,4,

32,50,63,80,100,125

10000

0.45~0.50

注:1.机械寿命:20000次(断-通)。2.抗湿热性:2类(温度55℃时,相对湿度为95%)。3.接线采用带夹箍的接线端子,电缆截面可达:25mm2(63型)、50mm2(100型)。

3、接触器

接触器也是一种开关,它是自动开关,当控制器给它信号时,它就会动作,吸合,接通电源。工程中的电加热就是由它执行接通电流的动作的。接触器的容量要比通过的电流大一些,才能保证它的正常工作,一般选通过电流的1.3~1.5倍,太大了成本较高。一般选用CJ10\CJX2系列的接触器为太阳能热水工程的执行元件。见图5-24。

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常用CJX2接触器容量和型号对照见表5—2。

4、小型继电器

小型继电器实际与接触器一样都是自动的电源开关,只是通过的电流小一点,一般在1OA以下,在太阳能热水工程中,作用还是比较大的。

(1)作为不同供电形式的转换开关在家用控制仪中,进水的控制通常用12V直流来控制小型的电磁阀动作、供水。但在太阳能热水工程中,动作的电磁阀口径比较大,一般都是220V交流供电的,还有为了提高供水速度,还要增加水泵,水泵也是220V。在这种情况下,一般采用驱动电压直流12V(DC12V)的、接通电压为220V(AV220V)的小型继电器作为中间继电器。控制仪驱动小型继电器动作,接通触点的220V的电源,再驱动水泵和大口径的电磁阀动作,实现较大流量部件的进水功能。

  表5—2CJX2系列交流接触器的技术参数

型号

CJX2

-09

CJX2

-12

CJX2

-18

CJX2

-25

CJX2

-32

CJX2

-40

CJX2

-50

CJX2

-63

CJX2

-80

CJX2

-95

额定工作电流/A

380V

AC-3

9

12

18

25

32

40

52

63

80

95

AC-4

3.5

5

7.7

8.5

12

18.5

24

28

37

44

660V

AC-3

6.6

8.9

12

18

21

34

39

42

49

49

AC-4

1.5

2

3.8

4.4

7.5

9

12

14

17.3

21.3

约定发热电流/A

20

20

32

40

50

60

80

80

110

110

约定发热电压/V

660

660

660

660

660

660

660

660

660

660

可控三相鼠笼电动机功率(AC-3/kw

220V

2.2

3

3

5.5

7.5

11

15

18.5

22

25

380V

4

5.5

5.5

11

15

18.5

22

30

37

45

660V

5.5

7.5

7.5

15

18.5

30

37

37

45

45

操作频率/(次/h

电寿命

AC-3

1200

1200

1200

1200

600

600

600

600

600

600

AC-4

300

300

300

300

300

300

300

300

300

300

机械寿命

3600

3600

3600

3600

3600

3600

3600

3600

3600

3600

电寿命/万次

AC-3

100

100

100

100

80

60

60

60

60

60

AC-4

20

20

20

20

20

15

15

15

10

10

机械寿命/万次

1000

1000

1000

1000

800

800

800

800

600

600

0配用熔断器型号

RT16

-20

RT16

-20

RT16

-32

RT16

-40

RT16

-50

RT16

-63

RT16

-80

RT16

-80

RT16

-100

RT16

-125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)放大器功能小型的继电器还有一个重要作用就是将控制器的驱动电流进行放大。在上面例子里,控制器的输出电流只有6W,但一般水泵的功率都在100W以上,小型继电器的触点通过电流一般在5A以上,功率1000W以上,基本满足了小型太阳能工程的需要。

5、加热器

工程性的电加热器功率常用的有3kW、6kW和9kW三种,适用范围是1~20t以内的太阳能热水工程。