Для работы большинства бытовых электроприборов совершенно безразлично как будет вставлена вилка прибора в розетку. А вот для некоторых типов газовых котлов важно, чтобы фаза и ноль сети поступали на строго определённые клемы L и N. При неправильном подключении котёл не будет работать. Котлы, работа которых зависит от правильного подключения фазы и нуля, называются фазозависимыми.
В фазозависимых котлах имеется электрод для контроля за наличием пламени. Он установлен на определённом расстоянии от горелки, связанной с корпусом котла. Пламя — это плазма, проводящая электрический ток. Наличие тока (ионизационный ток) от электрода через пламя на корпус горелки, контролирует специальное электронное устройство, которое даёт команду на отключение котла когда пламя пропадает (прекращается ионизационный ток).
Величина ионизационного тока в газовых котлах измеряется в микроамперах (мкА) и зависит от модели котла и интенсивности пламени.
Так почему же фазозависимые котлы работают только при правильном фазном подключении. Для понимания этого рассмотрим упрощённую электрическую схему настенного газового котла, предназначенного для отопления помещений (рис. 1).
При замыкании переключателя S1 и срабатывании комнатного датчика температуры S3 включается промежуточное реле К1. Через замыкающий контакт К1 фаза L попадает на катушку реле времени КТ1, а через замкнутые контакты КТ1 (размыкаются с выдержкой времени) на промежуточное реле К2, газовый клапан EV1, а также на блок розжига. Замыкается контакт К2, включается в работу циркуляционный насос и вентилятор, срабатывают датчики напора S4 и протока S5.
Открывается газовый клапан EV1 и происходит поджиг газа. Возникает ионизационный ток, срабатывает реле контроля пламени К3, замыкая свой контакт в цепи газового клапана EV1 и реле К2. Контакты реле времени КТ1 через 5 секунд размыкаются, розжиг прекращается, газовый клапан EV1 и реле К2 остаются в рабочем состоянии благодаря шунтирующей цепочке S4 - S5 - К3, котел работает в нормальном режиме.
Если при разгоне котла в течении пяти секунд не сработает датчик напора или датчик протока (вышел из строя двигатель, недостаточно воды в системе - "сухой ход") или отсутствует пламя, то шунтирующая цепь S4 - S5 - К3 будет разомкнута, закроется газовый клапан, останавливается вентилятор и циркуляционный насос.
При нормальном режиме работы и достижении заданной температуры контакты датчика S3 разомкнутся и схема ввернётся в первоначальное положение. Датчик предельной температуры S2 служит для защиты теплообменника от перегрева. Если во время работы возникнут аварийные ситуации, аналогичные описанным при разгоне котла, то также произойдёт отключение электрооборудования.
Подключим котел неправильно, перевернём например вилку в розетке (рис. 2). Включится в работу насос и вентилятор; сработают датчики протока и напора; откроется газовый клапан и из искры разгорится пламя. Но гореть оно будет ровно до момента срабатывания реле времени КТ1, так как шунтирующая цепь S4 - S5 - К3 разомкнута.
Реле контроля пламени К3 не сработает, потому что нет ионизационного тока - корпус горелки и электрод контроля пламени имеют равные потенциалы (корпус горелки и контакт А1 реле контроля пламени оказались присоединёнными соответственно к РЕ и N проводникам, к одному и тому же узлу схемы - PEN).
Подключение генератора к фазозависимому газовому котлу.
У однофазных генераторов обмотки выходного напряжения изолированы от корпуса, между выводами обмоток напряжение 230 В. Если подключить такой генератор к фазозависимому котлу по двухпроводной схеме, то он будет работать по алгоритму описанному для рис. 2.
Через 5 секунд пламя погаснет и котёл прекратит работу (некоторые типы котлов допускают до 5 попыток розжига, лишь затем уходят в "ошибку"). Это происходит потому что РЕ - проводник котла висит в воздухе, нет замкнутой цепи для возникновения ионизационного тока (рис. 3).
Чтобы котёл заработал необходимо создать цепь для тока ионизации Iи. Для этого нужно соединить с контуром заземления корпуса котла и генератора, а один из выводов генератора соединить с его корпусом (рис. 4).
Для корректной работы котла тут также необходимо соблюдать правильность подключения проводников L и N.
Иногда система может работает и без специально выполненного заземления котла, особенно когда его используют не только для отопления, но и для получения горячей воды (двухконтурные), связь с землёй осуществляется через металлические трубы. Но всё же для надёжной работы электрооборудования и безопасности жильцов необходимо обеспечить хорошую связь корпуса котла с контуром заземления.
Встречался генератор у которого один конец обмотки был соединен с корпусом и выведен на заземляющий и рабочий контакт розетки, второй конец обмотки подсоединён на другой рабочий контакт розетки (трёхпроводка).
Таким образом была создана замкнутая цепь для тока ионизации. В этом случае котел будет работать и без заземления, но на корпуса генератора и котла будет вынесен потенциал, что небезопасно. Корпус генератора должен быть надёжно заземлён.
Можно ли подключить фазозависимый котёл без присоединения одного из выводов однофазного генератора к заземляющему устройству? Можно. Разработано специальное устройство для согласованной работы фазозависимых котлов с автономными генераторами.
Устройство работает по принципу гальванической развязки с формированием искусственного зануления. Таким устройством можно воспользоваться также для подключение фазозависимых котлов в домах, где электропроводка выполнена по двухпроводной схеме (L - N).
В инструкциях по эксплуатации генераторов всегда есть такая или похожая запись: работы по подключению генератора и котла должны выполнять квалифицированные специалисты.
Выдержка из инструкции к генератору PATRIOT:
PS. Фазозависимые котлы работают не со всеми источниками бесперебойного питания (ИБП). Причина всё та же - отсутствие цепи для ионизационного тока. При покупке ИБП уточняйте может ли работать фазозависимый котёл с данным источником (наличие "жесткой нейтрали").