Ogrzewanie uli
W tym dziale chciałbym podzielić się z pszczelarzami rozwiązaniem technicznym stosowanym przeze mnie w praktyce już od paru lat. Przedstawię moje skromne doświadczenia wszystkim, którzy stosują podgrzewanie elektryczne rodzin zimą, bądź podgrzewają je wiosną w celu osiągnięcia szybszego rozwoju, bądź tym, którzy zbierają na ten temat dopiero informacje i być może w przyszłości zastosują tą metodę ułatwiającą przetrwanie rodzinom pszczelim zimy na toczku. Wiadomości te mogą być również przydatne tym, którzy korzystają z cieplarki inkubacyjnej przy wychowie matek. Doświadczenia moje dotyczą zastąpienia niewygodnych i dużych rezystorów mocy czy też jakichkolwiek grzałek lub spiral grzejnych elementem elektronicznym.
Jestem w tym szczęśliwym położeniu, że w pasiece mam prąd, mogłem więc pokusić się o podgrzewanie rodzin zimą i wiosną w samym ulu. Najpierw stosowałem duże 25-cio watowe oporniki o wartości 20 Ω. Zasilane były napięciem 12V~ co pozwalało dodawać rodzinom po około 7W wydzielonych na tych rezystorach. Moc ta została wyliczona przez Edmunda Koksę i podana bodajże w numerze lutowym „Pszczelarstwa” z 1984 roku. Podanie takiej mocy jest dla rodzin bezpieczne. Zdecydowałem się na tak duże oporniki, aby wydzielone ciepło rozkładało sie na dużą powierzchnię i obejmowało jak największy obszar gniazda. Potem znalazłem jednak lepsze rozwiazanie. Zastosowałem do podgrzewania scalony układ zwany stabilizatorem napięcia. Należy go umieścić na dużej powierzchni płytki aluminiowej.
Element ten to układ scalony – stabilizator napięcia, powszechnie dostępny i używany niemalże w każdym współczesnym urządzeniu elektronicznym. Jest to UL78xx w obudowie typu TO220 (iksy przybierają różne wartości w zależności od napięcia stabilizowanego). Można stosować odpowiedniki zagraniczne każdego producenta. Ważne jest to, by wydajność prądowa tych urządzeń miała wartość 1 A lub większą (maksymalny prąd obciążenia). Stabilizatory dobieramy (pod względem napięcia pracy) w zależności od napięcia roboczego jakim dysponujemy. Proponuję stosować bezpieczne zasilające napięcie zmienne o niskiej wartości z przedziału 12 do 24 V~. Napięcie to nie może być zbyt wysokie ze względu na to, iż stabilizatory te mają określone maksymalne napięcie wejściowe zwykle 35V. Tak więc napięcie zmienne, które wyprostujemy przy pomocy mostka prostowniczego (Graetz’a) nie może przekroczyć powyżej podanej wartości katalogowej. Aby zobrazować działanie układu UL78xx na przykładzie wybierzmy popularny stabilizator napięcia UL7805. Jest również wskazane, aby liczba określająca wartość stabilizowanego napięcia miała niską wartość ze względu na sprawność. Podany przykład dotyczyć będzie zasilającego napięcia zmiennego o wartości 12 V~.
Zalety jakimi charakteryzuje się to rozwiązanie to:
- absolutna dostępność wszystkich elementów na rynku
- małe wymiary (chodzi tu o wysokość przy niskiej dennicy ula)
- łatwość oczyszczenia
- niezawodność
- łatwa kontrola pracy urządzenia (może być ciągła kontrola)
- precyzyjne określenie mocy (ciepła) dostarczanego rodzinom
- łatwość dostosowania układu do posiadanego napięcia zasilania, łatwość zaprojektowania układu w oparciu o własne doświadczenia w podgrzewaniu i potrzeby.
- stosowanie w cieplarkach regulowanych termostatem
Tradycyjne podgrzewanie przy pomocy rezystorów i innych elementów grzejnych posiada jedną zasadniczą wadę. Elementy te są duże i należy je koniecznie wyjąć przed założeniem kraty odgrodowej, a nie zawsze jest do tego okazja. Chciałem w tym miejscu przypomnieć, że elementy grzejne muszą mieć dużą powierzchnię, by oddawane ciepło nie pochodziło z małego punktu, gdyż temperatura osiągałaby tam zbyt wysoką wartość. W opisywanym przeze mnie rozwiązaniu dużą powierzchnię zastępującą gabaryty stosowanych dotychczas dużych rezystorów stanowi zwykła blacha aluminiowa. Jest to płaszczyzna leżąca na dennicy (jak strona szkolnego zeszytu bądź mniejsza ), najlepiej w poprzek ramek. Na niej to właśnie w centralnym punkcie przykręcony solidnie siedzi układ scalony. Pracuje on jako źródło prądowe. Aby tak właśnie układ pracował (nie zaś typowo jako stabilizator napięcia), należy go podłączyć jak pokazano na poniższym rysunku.
Posiadane zmienne napięcie trzeba najpierw wyprostować i wyfiltrować przy pomocy układu Graetz’a oraz kondensatora elektrolitycznego.
Każdy ul będzie mieć więc własne źródło prądowe umieszczone na płycie aluminiowej o grubości około 1mm . Rezystor określający prąd powinien być przykręcony do kostki elektrycznej na ściance ula blisko miejsca wprowadzenia do wnętrza przewodów. Wspólne natomiast może być prostowanie prądu i filtracja, ale z łatwością można połączyć na zewnątrz ula opornik, kondensator i mały (jednoamperowy prostownik) i stosować do każdego ula oddzielne prostowanie prądu wraz z filtracją. Nie może być oczywiście tak, by cały czas układy jako źródła pracowały lub tylko wtedy, gdy je włączymy jakimś przełącznikiem. Nie pozwalają na to dobowe wahania temperatury oraz zwykła nieracjonalność takiego postępowania. Będzie potrzebny termoregulator włączający napięcie zasilające. Decyzję przy jakich temperaturach ma się odbywać podgrzewanie rodzin pozostawiam do rozpatrzenia zgodnie z wiedzą, doświadczeniem i potrzebami pszczelarzy. O tym kiedy na wszystkie źródła (ule) zostanie podane napięcie zmienne bądź już wyprostowane zadecyduje przekaźnik, albo inny element wykonawczy termoregulatora i nastawiona temperatura załączenia. W mojej pasiece nastawa temperatury, kiedy ma być załączone napięcie do wszystkich źródeł wynosi kilka stopni Celsjusza na plusie w czasie trwania zimy i do 12°C wiosną.
Powyższy opis może być stosowany przy rozprowadzaniu wyprostowanego napięcia na małe odległości. W przypadku sporych odległości należy uwzględnić spadki napięcia na przewodach – sygnalizuję tylko problem. Do pasieki doprowadzamy bezpieczne zmienne napięcie i dopiero tam np. na ściance tylnej jednego z uli, bądź pod nim umieszczamy prostownik napięcia. Dopiero wtedy rozprowadzamy je do innych uli.
Dosyć teoretyzowania. Oto praktyka. Przykład dotyczy zasilającego napięcia zmiennego o wartości 12 V ~. Weźmy więc układ 7805, stabilizator o najniższym napięciu pracy. Z parametrów technicznych tego urządzenia wynika, że najniższe napięcie przy jakim może ono poprawnie pracować musi wynosić przynajmniej 7 V. Przyłóżmy więc do niego napięcie wyjściowe po filtracji z rysunku 2. Na rezystorze R będzie występować napięcie, które podane jest w typie układu, a więc 5V (6V dla7806 itd.) wynikające ze sposobu pracy układu (źródło prądowe).
Właściwie należałoby zacząć od pytania jaką moc możemy podać rodzinie bez wyrządzenia jej jakiejkolwiek szkody, by nasze działanie było rzeczywiście pomocne. Wedle powszechnej opinii wynosi ona około 7 W na jeden ul. Nazwijmy ją mocą źródła, w skrócie PŹR. Doświadczalnie wybrana wartość R równa 6,2Ω (rys.1) wyznacza stały prąd o wartości:
I = U/R czyli 5V / 6,2Ω = 0,81A
Oczywiście przy zastosowaniu UL7805 i przy spełnionym warunku takim, by napięcie zasilające było większe o około 2V niż napięcie znamionowe stabilizatora. Moc wydzielona na rezystorze:
PR = I2*R czyli (0,81V)2*6,2Ω = 4,07(W)
Wartość wyprostowanego napięcia po prostowniku wynosi około 14V przy włączonych kilku źródłach. Mamy policzoną moc wydzieloną na R. Co nam da to wyliczenie? Otóż będziemy wiedzieć, że należy zastosować rezystor o mocy 5W i przede wszystkim dokładnie będziemy mogli określić moc wydzieloną do wnętrza ula (na blaszce aluminiowej).
PŹR – moc źródła (7W przyjęta wcześniej ze względu na życiowe procesy rodziny)
PR – moc wydzielona na oporniku R (4,07W)
PC – moc całkowita wykorzystana przez pojedynczy układ
PC = PR + PŹR = 4W + 7W = 11W
Dobierając wartość rezystora R, uzyskujemy możliwość ustalenia wartości płynącego prądu przez układ, a przez to możliwość precyzyjnego wyliczenia i ustawienia wymaganej mocy. Przy konstruowaniu takiego „systemu ocieplającego” zsumowana moc wszystkich źródeł nie może przekroczyć wartości mocy transformatora bezpieczeństwa, co wydaje się oczywiste. Z powyższego prostego przykładu wynika, że moc wydzielona na blaszce aluminiowej zależy od wartości wyprostowanego napięcia i od wartości zastosowanego rezystora.
Aby uzyskać ciągłą wizualną kontrolę działania układu można równolegle do opornika R podłączyć diodę świecącą dowolnego typu wraz z rezystorem o wartości około 500 Ω.
Wtapianie węzy:
Od początku „pszczelarzenia”, (wyraz ten biorę w cudzysłów, żeby prawdziwi pszczelarze się nie obrazili przypadkiem) nie zaznałem przyjemności wtapiania węzy przy pomocy radełka. Od początku używałem transformatora o napięciu około 12V~ i jestem bardzo zadowolony. Myślę że zdecydowana większość pszczelarzy używa do tego celu prądu. Jest to bardzo wygodna i prosta metoda.
