Záložní napájecí systém pro domácnost - vlastnosti zařízení a jeho provoz

Technologický pokrok nestojí v klidu. Obyvatelé vícepodlažních budov v megacitách začínají zapomínat na případy dlouhodobého výpadku proudu a všech problémů, které s nimi souvisejí. Pro zbytek populace však tento problém dosud nebyl zcela vyřešen.

Problémy se zálohou pro majitele samostatně stojícího soukromého domu nebo chaty jsou stále relevantní. Náš stát zatím není schopen plně poskytnout vysoce kvalitní elektřinu.

Jaký je záložní napájecí systém pro domácnost

Složení klasického komplexu technických zálohovacích zařízení

Chcete-li zajistit normální provoz domácích elektrických spotřebičů v případě ztráty externí elektrické energie, použijte:

• sada baterií, které vytvářejí celkové napětí 12, 24, 36 nebo 48 V;

• střídač, který převádí stejnosměrný proud baterie na střídavý 220V.

Moderní systémy se nezabývají pouze redundancí, jejíž funkce byla v nedávné minulosti často prováděna ručním přepínáním operátora, ale poskytují nepřetržité napájení v automatickém režimu bez zásahu člověka.

Nepřerušitelné zdroje napájení (UPS)pracující v režimu zálohování „Off-Line, Standby“ za podmínek normálního zatížení vykonávají 2 funkce:

1. sledovat stav primární elektrické sítě filtrováním přepětí a elektromagnetického rušení v ní;

2. nabijte baterii, aby se udržela její jmenovitá kapacita.

Pokud parametry externí napájecí sítě překročí kritické hodnoty nebo je napájení zcela vypnuto, automatizace UPS znovu připojí zátěž na střídači, která odebírá stejnosměrný proud z baterií.

Automatizační systém založený na ovladači je často integrován do návrhu moderního střídače. Výše uvedený obrázek ukazuje podmíněné rozdělení spotřebitelů elektřiny do dvou skupin s asynchronními elektrickými motory a elektronickými napájecími zdroji. Obvykle jsou připojeni k místu v bytě.

Tento obvod záložního zdroje se obvykle nazývá aktivní, protože neustále sleduje síťové parametry a připojuje autonomní napájení k zátěži poté, co zjistí, že v obvodu napájení došlo k poruše. U této metody automatizace vyžaduje alespoň malý, ale zcela určitý čas na analýzu situace a provedení přepínání. V těchto okamžicích se vytvoří krátká pauza mrtvého času.

Jeho povinná přítomnost je hlavní nevýhodou tohoto systému, ale v praxi nemá zvláštní účinek na provoz domácích spotřebičů. Koneckonců, točivé elektromotory nadále pracují setrvačností, nemají čas na zastavení a elektronické obvody počítačových zařízení založených na mikroprocesorech jsou připojeny k záložnímu napájení UPS pomocí stejných algoritmů.

Jak snížit zatížení střídače a baterie

Při přepínání můžete snížit energetické ztráty, které se vyskytují v obvodu, a prodloužit životnost baterie několika způsoby.

Osvětlovací lampy

Organizace záložního energetického systému a jeho náklady úzce souvisí se spotřebou energie v síti. Otázka úspory elektřiny a přechod na energeticky úsporné technologie by proto měla věnovat zvláštní pozornost.

Chcete-li snížit zátěž střídače a současně velikost poplatku za osvětlení, můžete jednoduše vyměnit klasické žárovky za zářivku, halogen, energeticky úsporné (kompaktní zářivky) nebo LED světla.

Zdroje elektrického světla můžete také rozdělit do dvou skupin:

1. trvalé používání;

2. místní osvětlení.

Při přepnutí na práci ze střídače to umožní použití pouze omezených zdrojů a všechny ostatní by měly být připojeny výhradně podle potřeby.

Zjednodušení algoritmů pro domácí spotřebiče

Téměř všechna elektronická zařízení (televizory, počítače, telefony a další zařízení) mají napájecí zdroje, které vytvářejí 12 V stejnosměrného napětí z proměnné sítě 220. Mohou být vytvořeny vestavěné návrhy nebo vzdálené, jako laptop.

Pokud jsou takové přijímače elektrické energie napájeny ze střídače, a nikoli z vnější sítě, pak při konvenčním schématu připojení dochází k dvojité přeměně energie:

• nejprve měnič vezme napětí 12 V z heliových baterií a převede jej na ≈ 220, který je napájen do notebooku, jako v našem případě;

• potom napájecí jednotka těchto zařízení ≈ 220 V se opět usměrní na ± 12 V.

Je zcela logické vyloučit tyto procesy z algoritmů a při přepínání na záložní napájení použít obvod, když měničový řadič přímo dodává 12 V napětí baterie do všech elektronických součástí počítače, aniž by zbytečně ztrácel energii při své dvojité konverzi. Toho lze dosáhnout vytvořením obvodu paralelních vývodů pro připojení heliových baterií k těmto zařízením.

Výše uvedený příklad s notebookem je však ukázán pouze pro demonstraci principu konstrukce schématu záložní energie, ačkoli mobilní počítač sám má vestavěnou baterii, která vykonává funkce UPS.

Pokud je v podobném obvodu odpojeno externí napájení, sníží se zatížení střídače a baterie jako celku.

Rezervace energie slunce, větru, vody, spalovacího motoru

Se správně zvoleným obvodem si heliové baterie mohou rezervovat energii na dlouhou dobu, ale jejich kapacita není nekonečná. Nastane čas, kdy budou vyžadovat dobití.

K tomu se obvykle využívá energie jiných současných zdrojů:

• solární baterie;

• elektromagnetické pole pracovního generátoru.

Využití sluneční energie

Konstrukce solárních článků se neustále zlepšují, jsou populární. Stále více je lze nalézt nejen v rezervačních systémech domácích spotřebitelů, ale také jako hlavní zdroje elektřiny.

Při používání solárních panelů je důležité upravit algoritmus činnosti regulátoru tak, aby sluneční energie nejen podporovala kapacitu heliových baterií, ale také přímo proudila k elektrickým proudům spotřebitelů s elektronickým obvodem a napájela je elektrickým proudem.

Přečtěte si více o využití solárních panelů v systému záložního napájení zde: Solární elektrárny pro domácnost

Použití generátorových sad

Pro domácí použití, rotační střídavé stroje. Mají generátory podle poměru rotujících elektromagnetických polí rotoru a statoru:

1. synchronní;

2. asynchronní.

První návrhy jsou složitější, dobře vnímají induktivní zátěž způsobená rotujícími elektromotory, ale jsou dražší.

Asynchronní generátory jsou určeny především k napájení aktivních zátěží z žárovek ve světelných obvodech, tepelných elektrických topných tělesech (TEN) a podobných zařízeních. Aby bylo možné s nimi dodávat reaktivní spotřebitele, je nutné poskytnout značnou rezervu generátorového výkonu, protože špatně tolerují asymetrické složky přechodných stavů, které se vyskytují v obvodu při spouštění elektrických motorů.

Pro podporu a udržení rotace rotoru generátoru je nutné na něj aplikovat točivý moment. Jeho zdrojem může být energie:

• vítr;

• vodní proudy;

• spalovací motor.

Větrná energie pro domov

Patří k ekologické technologii výroby elektřiny.Záložní energetický systém pro domácnost založený na zachycování větrné energie však nemusí být vždy účinný. Objemy a rychlosti vzdušných hmot pohybujících se v atmosféře za různých klimatických podmínek se výrazně liší.

Ve většině Ruska nejsou větry trvalé, a to z mnoha důvodů, včetně ročního období a povětrnostních podmínek. Jsou sledovány a shromažďovány meteorologickou službou. Z jejich měření můžete pouze přibližně vyhodnotit účinnost použití větrných turbín pro generování a přenos točivého momentu do generátoru.

Výkon generovaný větrným generátorem je také ovlivněn:

• konstrukce větrné turbíny;

• výběr umístění a výšky oběžného kola;

• správná instalace;

• aplikované obvody a mnoho dalších faktorů.

Přečtěte si více o využití větrné energie zde: Větrné generátory v Rusku - jak vybrat, nainstalovat a vyhnout se zklamání 

Využití energie tekoucí vody

Použití vodní energie v domácnosti může výrazně usnadnit život majitele domu. Řeky a potoky však ne vždy teče poblíž našich domovů ...

Kromě toho naše rybníky obvykle v zimě zamrznou, pokryté vrstvou hustého ledu. A to velmi komplikuje napájení, ale to nevylučuje jeho použití.

Moderní techniky instalace hydraulických turbín pod hloubkou tvorby ledu umožňují energii odebírat z pohybujících se vodních toků po celý rok.

Pro vzorkování výkonu hydraulického proudu doma jsou nejvhodnější jednoduché bezporuchové hydroelektrické struktury. Mohou být prováděny na základě:

• vodní kolo;

• vrtule;

• rotor Daria;

• věnec vodní elektrárna.

Využití tepelné energie paliva ve spalovacím motoru

Moderní ICE pro domácí generátory pracují na:

• benzín;

• motorová nafta;

• zemní nebo zkapalněný plyn.

Plynové generátory obvykle konstruované pro výrobu elektřiny s relativně malou kapacitou po dobu několika hodin. Jsou vytvořeny s vodním nebo vzduchovým systémem chlazení asynchronními generátory.

Konstrukce benzínových motorů nezabírá mnoho místa, jsou kompaktní, vhodné pro přepravu. Často se používají k napájení chalup, provádění krátkých stavebních prací, kde není stacionární elektrická síť.

Ale pro dlouhodobé napájení výkonných spotřebitelů v extrémních provozních podmínkách nejsou vhodné.

Dieselové generátory pro domácí použití jsou vytvořeny silnější. V závislosti na konstrukci systému chlazení motoru mohou být navrženy pro nepřetržitý provoz.

Výrobci je vyrábějí se synchronními nebo asynchronními generátory, systémy řízení dodávek a automatizací různé složitosti. Populární jsou návrhy modulárních kontejnerových zařízení DES.

Přítomnost funkce ABP rozšiřuje možnosti naftových elektráren v záložních energetických systémech pro domácnost.

Stejně jako benzínové motory však vypouštějí toxické produkty spalování do atmosféry, vytvářejí spoustu hluku a vibrací. To vyžaduje přijetí zvláštních technických opatření ke snížení těchto škodlivých faktorů.

Elektrárny na výrobu plynu na zemní nebo zkapalněný plyn. Jsou napojeny na stacionární plynovou síť nebo zásobníky na zkapalněný plyn. Náklady na jejich provoz jsou nižší než náklady na benzínové a naftové stanice kvůli nižší ceně za plyn.

Mohou zahrnovat asynchronní nebo synchronní generátory, automatizační systémy různé složitosti. Nejčastěji jsou vyráběny v kontejnerové verzi pro dlouhý nepřetržitý provoz v automatickém režimu s možností dálkového ovládání a monitorování.

Kromě toho se emise produktů spalování do ovzduší z těchto motorů vyznačují nízkým obsahem škodlivých látek.

Široký výběr zdrojů energie různých kapacit a provedení, využívajících nosiče energie dostupné pro danou oblast, umožňuje majiteli domu zvolit nejvhodnější záložní energetický systém pro jeho potřeby.

Přečtěte si také toto téma: Jak jsou uspořádány a fungují nepřerušitelné zdroje napájení (UPS)?