Server » Verwarming » Eigen installatie » Gasontsteking
Zelf aan de slag:
Gasontsteking dmv. hoogspanning
Hoogspanning
Na een jaar is de stuurmodule van mijn brander defekt geraakt. De module voert alle funkties uit (sturing van de klep van de waakvlam, hoofdklep, ontstekingspulsen en meten van de waakvlam). Deze funkties worden op de branderpagina besproken. Eerst heb ik een hoogspanningstransfo gebruikt voor het genereren van de ontsteekspanning. Nadien heb ik de stuurmodule gerecycleerd: de hoogspanningsspoel heb ik in een nieuw ontwerp gebruikt.
-

-

Ontsteektransfostransfo


Originele gasontsteking


Uiteindelijk ontwerp met schema hieronder

Het probleem met mijn origineel ontwerp voor de gasontsteking is dat die met gelijkspanning werkt. Deze hoogspanning wordt gedeeltelijk opgevangen door de probe die de effektieve ontsteking moet meten. Zolang er hoogspanning is kan ik dus niet meten of het gas ontstoken is. De procedure was dus:
  1. Klep waakvlam open
  2. Ontsteken gedurende 5 seconden
  3. Meten gedurende 15 seconden (de hoogspanning heeft 5 seconden nodig om weg te vloeien bij ontstoken gas)
  4. Van zodra gemeten wordt dat de waakvlam brandt, hoofdbrander inschakelen
  5. Indien de waakvlam niet brandt na 15 seconden, procedure maximaal 4 maal herhalen.
Door te werken met heel korte pieken wisselspanning (een gedempte oscillatie) in plaats van een constante hoge gelijkspanning wordt de probe niet geladen en kan de meting zelfs gelijktijdig met de ontsteking gebeuren.

De originele ontsteekspoel blijkt op netspanning te werken (240V gelijkgericht). De onderdelen die gerecycleerd zijn zijn in het rood aangeduid. Het ontwerp is een eenvoudige relaxatieoscillator. De hoofdcondensator van 0.33μF (eveneens gebruikt in het origineel ontwerp) wordt opgeladen tot de nominale spanning. Een ontsteekcondensator van 1μF wordt eveneens opgeladen via een zeer hoge weerstand. De tijdconstante zorgt ervoor dat de hoofdcondensator opgeladen is tot ongeveer 250V als de ontsteekcondensator een spanning van 30V bereikt. Bij deze spanning slaat de diac door en stuurt de thyristor in geleiding. De hoofdcondensator wordt snel over de hoogspanningsspoel ontladen en dit zorgt voor de zeer hoge ontsteekspanning. De houdstroom is te laag om de thyristor in geleiding te houden en het cyclus kan herbeginnen.

De hoogspanningsgenerator is direct met de netspanning verbonden. Als de ontsteekspoel geen gescheiden secundaire wikkeling heeft, dan moet je een scheidingstransfo gebruiken. De massa van de secundaire sluit je aan op het chassis van de brander. Ik gebruik een condensator van 1nF en een weerstand van 1MΩ om overslag tegen te gaan in de ontsteekspoel. Meestal hebben de ontsteekspoelen die gebruikt worden in verwarmingsketels een gescheiden secundair.

Op de foto van het uiteindelijk ontwerp zie je goed de vonk. Het ontwerp is eigenlijk een kleine Tesla-generator. Vanwege de kleine afmetingen van de spoel zijn de vonken beperkt tot 10mm.

De relais moet dubbelpolig zijn of tenminste de phase onderbreken. Anders wordt de voedingscondensator opgeladen via de lekweerstand en condensator in de aardleiding en heb je nog steeds trage ontsteekpulsen (om de 5 seconden in plaats van twee per seconde). De belastingsweerstand van 62kΩ moet dit grotendeels opvangen.

Behalve de ontsteektransfo zijn de onderdelen gemakkelijk te verkrijgen. Je kan geen klassieke transfo 12V/230V gebruiken (met 300V gelijkspanning aan de 12V aansluiting bekom je in theorie de juiste verhouding):

  • een echte ontsteektransfo heeft geen ijzerkern maar een ferrietkern om de verliezen te beperken bij de steile pulsen.
  • de hoogspanningswikkeling is anders geconstrueerd met aparte spoelen waarover maximaal 1kV komt te staan om doorslag tegen te gaan.
  • de transfo is in speciale hars ingegoten om de isolatie te verbeteren.
  • een klassieke voedingstransfo heeft te weinig wikkelingen voor de toegepaste spanning

Als ontsteektransfo kan ook de bobine van een bromfiets gebruikt worden. De schakeling moet aangepast worden voor een lagere spanning:

  • De condensator die voor de energie-opslag moet dienen moet je vergroten tot meer dan 100μF omdat de werkspanning lager is. Gebruik meerdere elko's van 100μF/40V wegens de relatief hoge inwendige weerstand. Verminder dan de laadweerstand tot 1kΩ.
  • De diac vervang je door een discrete schakeling bestaande uit twee transistoren die elkaar versterken. Alle diacs hebben een doorslagspanning van ongeveer 30V.
  • Als voedingsspanning gebruik je 24V. Dit is meer dan de nominale voedingsspanning van de bobine, maar dit kan geen kwaad want die wordt capacitief geschakeld. In tegenstelling met een klassiek ontwerp loopt er nauwelijks stroom door de spoel.
In een brommer is er een sterke vonk nodig om het gasmengsel dat onder druk staat te ontsteken. Bij het ontsteken van het gas in een boiler mag de vonk zwakker zijn. De thyristor moet 10A kunnen schakelen (non-repetitive peak), maar een koelplaat is niet nodig omdat de herhalingsfrekwentie zeer laag is. Kies een type met een hoge houdstroom om te vermijden dat de thyristor in geleiding blijft. De hele schakeling trekt een paar milli-ampères. De bobine heeft geen gescheiden secundair, je moet dus werken met een kleine voedingstransfo van 24V 100mA.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's