Regulator a bezwładnośc cieplna aparatury

No to jestem na etapie pisania programu sterującego grzałkami.
Oczywiście, grzałki należy sterować grupowo czyli włączać triak w zerach przebiegów sieci. Można teoretycznie sterować je fazowo, ale nie bardzo jest sens to robić, bo sterowanie fazowe = kupa zakłóceń wprowadzanych w sieć i w eter (np. radio na AM nie działa) i wymaga ono sporego wysiłku w dziedzinie filtrowania i ekranowania. No i triaki się mniej grzeją.
Plan jest taki, żeby na 100 okresów sieci włączać grzałkę w czasie tylu okresów, ile mamy procent ustawionej mocy grzania. Oznacza to tylko tyle, że cykl grzewczy będzie trwał 2 sekundy.
Pytanie: czy bezwładność termiczna kega 30 l i kolumny jest większa niż te 2 sekundy? Wydaje mi się, że tak, ale wolę się upewnić. Bo jeśli miałbym w ten sposób mocno destabilizować kolumnę z okresem 2 sekundy, to będę musiał się poważnie zastanowić nad swoim nędznym życiem.
Można porozkładać impulsy w ramach okresu (np. przy zadanych 3-ch procentach uruchamiać grzałki w 0-wym, 33-cim i 66-tym), to ujednorodni nieco dostarczaną moc, ale i tak lepiej, żeby kolumna miała czas reakcji na zmiany mocy grzania większy niż kilka sekund.
No, to dziś wspomnijmy tych, co piwo piją już u Abrahama! Wieczne odpoczywanie...

Reakcja na skręcenie potencjometru przy 40l cieczy to ok... 1 sekunda. Sprawdzone na pot-stillu- sam byłem zdziwiony. Zaczynało mi bulgotać w deflegmatorze, więc reg. do zera i powolutku znowu w górę. Bulgotanie znikało od razu...
Na kolumnie nie wiem, bo staram się utrzymywać stałą moc grzania przez cały proces po stabilizacji.

Z tym, że ja grzałkami steruje fazowo. Radia na AM nikt w domu nie słucha, a zakłócenia mam gdzieś- cała zaawansowana elektronika domowa i tak ma filtry.

Dzięki, Zygmunt, znaczy, że przede mną mnóstwo zabawy i sprawdzania tematu. Za duzo się naczytałem o sterowaniu grupowym
Ale na fazowe w razie czego przejść to też nie jest jakiś gigaproblem.
Podmianka paru części, kodu i po krzyku.
Tylko nie wiem, czy bulgotanie jest tyleż ważne, co reakcja kega w dziedzinie temperatury - o ile spadnie temperatura w kegu przez 2 sekundy? Jak o mniej niz 0.1 stopnia, to bym nie robił jakiegos sporego halo. Ja po wyłączeniu grzania na pot-stillu jeszcze przez dobre kilkanaście sekund odbieram z chłodnicy skapującą ciecz. Intensywne bulgotanie z reguły oznacza, że dostarczamy za dużo mocy.

Co do bezwładności kega, powinna wystarczyć. Grzanie zajmie sporą część z tych dwóch sekund, a bezwład to 0,6 sek, albo jeszcze mniej. Kolumna na pewno nie wystygnie w stopniu wpływającym na stabilizacje procesu.
Do tego grzanie i przerwy będą powtarzać się cyklicznie. Rób swoje pokrec, bo mój pot-still z 10 litrowym (1/3 pojemności) wypełnieniem w kegu nie reaguje aż tak szybko.
Może to też kwestia ocieplenia kega. Część z grzania idzie na straty. Przy wyłączeniu grzałki chłodzenie robi swoje. Ja mam gumiaka, więc bezwładność jest większa.

Ja panowie chciałbym zapytać w temacie.
Co ma regulator do bezwładności cieplnej aparatury O co tu chodzi
Są to dwa różne, oddzielone od siebie urządzenia gdzie jedno dostarcza do drugiego energię cieplną za pośrednictwem przewodu NN.
Aparatura jako taka ma swoją bezwładność cieplną. Na ten parametr możemy wpływać poprzez np. ocieplenie itp.
Poza tym rodzaj materiału z jakiego zbudowana jest aparatura ma bardzo duży wpływ na bezwładność cieplną, która jest niczym innym jak tylko podatnością ciała na zmianę temperatury pod wpływem zmiany temperatury otoczenia.

Upraszczając- sterowanie grupowe to włączanie i wyłączanie grzałki. Rozchodzi się o to, czy wahania mocy oddawanej przez grzałkę na skutek tych cykli on-off, wpłyną negatywnie na stabilną pracę kolumny.

@Zygmunt
To już lepiej brzmi i ma sens.
Moim zdaniem nie ma to większej różnicy czy będziemy sterować regulatorem grupowym czy fazowym. Regulacja grupowa on-off jest tak szybka że grzałka tego "nie zauważy" i moc będzie utrzymywana na stałym zadanym poziomie. Natomiast regulacja fazowa ma tę wadę, że wahania napięcia wejściowego przekładają się na wartość napięcia wyjściowego a co za tym idzie na moc grzałki wg wzoru - P=U²/R gdzie R = constans (rezystancja grzałki).
Można tę małą "wadę" pominąć gdy zastosujemy E-ARC.

A jak to wygląda w praktyce:
Moja grzałka o mocy 2750W ma rezystancje równą 19,5 Ω.
Jeżeli stabilna praca kolumny jest przy wskazaniu woltomierza 190V to skok napięcia na wyjściu o np +/-3V odpowiada odpowiednio 1793,28 - 1910,20 W zamiast 1851,28 W. Różnica jaka nam wychodzi to około 58W w jedna lub drugą stronę.
Dla takiej mocy różnica w oddaniu ciepła przez grzałkę wyniesie - 0,0138 kcal/sek.
Czy dużo to czy mało dla naszych celów, i tak i nie.
Jeżeli zmiana ta miałaby miejsce przez dłuższy czas to tak a jeśli będzie to trwać kilka, kilkanaście czy kilkadziesiąt sekund to już nie.

No to jestem po testach, zrobiłem regulator na razie "w pająka".
Mam 3 grzałki po 2 kW każda. 15 litrów wody gotują w kegu w ciągu 15 min. Zasilanie trójfazowe, oczywiście.
Jedna grzałka jest sterowana ręcznie, jest to ta zamontowana najwyżej i służy do szybkiego zagotowywania, jak mamy powyżej 11 l wsadu. Pod nią, przy dnie (min. ilość wsadu to 5 l + to, co zamierzamy odparować) są 2 grzałki sterowane grupowo z okresem 2 sek (100 okresów sieci). Owe grzałki sterowane są na przemian - grzałka A działa w czasie, kiedy grzałka B ma przerwę. Czyli wypadkowy okres sterowania to 1 s.
Nie zauważyłem, żeby na mocy typu 20% w kegu wrzenie w jakikolwiek sposób oscylowało. Z punktu widzenia bezwładności cieplnej grzałek i kega sterowanie jest w 100% ciągłe i nie ma się czym przejmować.
Kultura pracy jest nieporównywalna z wynalazkiem klasy taboret gazowy. Po prostu bajka: taniej, szybciej, wygodniej, nie ma ryzyka wybuchu ani zaczadzenia jak piwnica jest słabo wentylowana.
Prąd do rozgrzania mojego kega to 3 kWh na zawrzenie + jakieś 2 h pracy na 20% mocy czyli 1 kWh, liczmy okrągło 5 kWh (na zapas) na gotowanie 30 l. standardowego nastawu 10%.
Taboret gazowy + butla 11 kg dawała jakieś 5 gotowań standardowych - 50 PLN za gaz.
5*5 kWh = 25 kWh czyli ok. 25 PLN licząc po złotemu za kWh (po ile jest 1 kWh?)
Inwestycja (ceny detaliczne brutto): grzałki - 100 PLN, regulator w częściach - ok. 200 PLN (wersja trójfazowa, jednofazowa będzie tańsza) + robocizna (za pierwszym razem, jednostkowo bezcenna, ale każda następna sztuka będzie sporo taniej), razem 350 PLN + bezcenna praca i czas skradziony poduszce.
W gazie butlowym: Butla 160 PLN + taboret gazowy ok. 150 PLN, razem 310 PLN. Warto jednak mieć 2 butle, bo gaz lubi się skończyć w czasie pracy (ten typ tak ma, nigdy jeszcze mi się nie zdarzyło, żeby gaz się skończył w czasie, gdy nie pracuję i na kilka dni przed planowana następną pracą), wychodzi 470 PLN, praktycznie nie ma wkładu pracy, jest wkład jeżdżenia z butlami do wymiany.
Konkluzja: prąd jest w tym fachu bardzo wygodny, tańszy i raczej bezproblemowy. Póki jest w gniazdku, oczywiście.
W sobotę planuję jechać po materiał na obudowę do tego sterownika, zmontuję, jak będzie gotów, to pokażę zdjęcia. Pająka nie chciałbym ze względów behapowsko - estetycznych pokazywać, trauma mogłaby być zbyt wielka, zdjęcia byłyby drastyczne.
Wstępnie ogłaszam:
Chętni na taki regulator są zachęcani do kontaktu ze mną. Wersja trójfazowa to oczywiście super-wypas, mogę zrobić go w wersji jednofazowej, dwufazowej, na dowolna ilość grzałek dowolnej mocy i dowolnego (prawie) napięcia, etc, etc. Moc grzania wyświetlana na wyświetlaczu w % mocy maksymalnej, ewentualne wodotryski, sugestie co do wykonania, czy ew. dodatkowych funkcji - do ustalenia. Obiecuje nie zedrzeć, koszty detaliczne części i materiałów oraz energii do wykonania i zużycie narzędzi oraz materiałów niestety, są, jakie są, robocizna - do negocjacji. Cenę każdego ustrojstwa ustalam indywidualnie, można się targować.
Niebawem wykonam obudowę, pokażę, jak to wygląda i działa.
Plan na przyszłość - stacja z termometrami i e-ARC + mozliwość sterowania tym drajwerem od grzałek (mikrokontrolery dają spore mozliwości zabawy).
Robię tez zabawki sterowane z komputera przez USB, jakby kogoś to interesowało.
Oczywiście przy rezygnacji z wyświetlacza, ustawianiu poziomu grzania z a pomocą potencjometru (i odczyt mocy z kąta obrotu) koszt części nie przekroczy kilkadziesiąt zł + obudowa + robocizna. W zamian jest gwarancja utrzymania zadanej mocy grzania i zasada, że po wyjęciu z pudełka system jest gotowy do pracy bez testów ani sprawdzania.

Moja sugestia zainteresować się jeszcze czujnikami ciśnienia i je też tam zagonić do roboty.

Czujniki ciśnienia? A po kiego? W aparaturze otwartej, jaka jest kolumna, ciśnienie raczej nigdzie nie wzrośnie powyżej jakiejs rozsądnej wartości klasy pojedyncze milibary. Chyba, że gdzies będzie spore dławienie, ale o to sie rozchodzi, żeby nie było.
Można dać czujnik ciśnienia w kegu, dla bezpieczeństwa.
No, ale czasu mam trochę mało, na razie muszę ten regulator poskładać do obudowy i zająć się megastacją termometryczną