System zasilania rezerwowego dla domu - cechy urządzenia i obsługi

Postęp technologiczny nie stoi w miejscu. Mieszkańcy wielopiętrowych budynków w megamiastach zaczynają zapominać o przypadkach przedłużających się zaciemnień i związanych z nimi kłopotów. Jednak dla reszty populacji problem ten nie został jeszcze całkowicie rozwiązany.

Problemy z zasilaniem rezerwowym dla właścicieli jednorodzinnego prywatnego domu lub domku są nadal istotne. Nasz stan nie jest jeszcze w stanie w pełni zapewnić wysokiej jakości energii elektrycznej.

Jaki jest zapasowy system zasilania dla domu

Kompozycja klasycznego kompleksu technicznych urządzeń zapasowych

Aby zapewnić normalne działanie domowych urządzeń elektrycznych w przypadku utraty zewnętrznej energii elektrycznej, należy:

• zestaw baterii, które wytwarzają napięcie całkowite 12, 24, 36 lub 48 woltów;

• falownik, który przekształca prąd stały akumulatora na przemienny 220 V.

Nowoczesne systemy nie tylko zajmują się redundancją, której funkcja w niedawnej przeszłości była często wykonywana przez ręczne przełączanie operatora, ale zapewniają nieprzerwane zasilanie w trybie automatycznym bez interwencji człowieka.

Zasilacze bezprzerwowe (UPS)działający w ramach schematu tworzenia kopii zapasowych „Off-Line, Standby” w normalnych warunkach obciążenia wykonuje 2 funkcje:

1. monitorować stan pierwotnej sieci elektrycznej poprzez filtrowanie skoków mocy i zakłóceń elektromagnetycznych;

2. naładuj akumulator, aby utrzymać jego pojemność znamionową.

Gdy parametry zewnętrznej sieci zasilającej przekraczają wartości krytyczne lub zasilanie zostaje całkowicie wyłączone, automatyka UPS ponownie włącza obciążenie falownika, który pobiera prąd stały z akumulatorów.

System automatyki oparty na sterowniku jest często zintegrowany z konstrukcją nowoczesnego falownika. Powyższe zdjęcie pokazuje warunkowy podział odbiorców energii elektrycznej na dwie grupy z asynchronicznymi silnikami elektrycznymi i zasilaczami elektronicznymi. Zazwyczaj są one podłączone do lokalizacji w mieszkaniu.

Ten obwód źródła zapasowego jest zwykle nazywany aktywnym, ponieważ stale monitoruje parametry sieci, łącząc autonomiczne źródło zasilania z obciążeniem po tym, jak ustali awarię w obwodzie zasilania. Dzięki tej metodzie automatyzacja wymaga co najmniej krótkiego, ale dość określonego czasu na przeanalizowanie sytuacji i wykonanie przełączenia. W tych momentach powstaje krótka przerwa w czasie martwym.

Jego obowiązkowa obecność jest główną wadą tego systemu, ale w praktyce nie ma specjalnego wpływu na działanie urządzeń gospodarstwa domowego. W końcu wirujące silniki elektryczne pracują bezwładnie, nie mając czasu na zatrzymanie, a obwody elektroniczne mikroprocesorowych urządzeń komputerowych są podłączone do rezerwowego źródła zasilania UPS przy użyciu dokładnie tych samych algorytmów.

Jak zmniejszyć obciążenie falownika i akumulatora

Podczas przełączania można zmniejszyć straty energii występujące w obwodzie i przedłużyć żywotność baterii na kilka sposobów.

Lampy oświetleniowe

Organizacja zapasowego systemu zasilania i jego koszt są ściśle związane z zużyciem energii w sieci. Dlatego na szczególną uwagę zasługuje kwestia oszczędzania energii elektrycznej i przejścia na technologie energooszczędne.

Aby zmniejszyć obciążenie falownika, a jednocześnie wielkość ładunku świetlnego, możesz po prostu zastąpić tradycyjne żarówki tradycyjnymi lampami fluorescencyjnymi, halogenowymi, energooszczędne (świetlówki kompaktowe) lub światła LED.

Możesz także podzielić źródła światła elektrycznego na dwie grupy:

1. stałe użytkowanie;

2. oświetlenie miejscowe do pracy.

Przy przełączaniu do pracy z falownika pozwoli to na użycie tylko ograniczonych źródeł, a wszystkie pozostałe powinny być podłączone wyłącznie w razie potrzeby.

Uproszczenie algorytmów dla urządzeń gospodarstwa domowego

Prawie wszystkie urządzenia elektroniczne (telewizory, komputery, telefony i inne urządzenia) mają zasilacze, które wytwarzają 12 woltów napięcia stałego z sieci zmiennej 220. Mogą być wykonane wbudowane lub zdalne, jak laptop.

Gdy takie odbiorniki energii elektrycznej są zasilane z falownika, a nie z sieci zewnętrznej, wówczas przy konwencjonalnym schemacie połączeń następuje podwójna konwersja energii:

• po pierwsze, falownik pobiera napięcie 12 woltów z akumulatorów helowych i przekształca je w ≈220, które jest podawane do laptopa, jak w naszym przypadku;

• następnie zasilacz tych urządzeń ≈ 220 V ponownie prostuje się przy ± 12 V.

Logiczne jest wykluczanie takich procesów z algorytmów i przy przełączaniu na zasilanie rezerwowe użyj obwodu, gdy sterownik falownika bezpośrednio dostarcza napięcie akumulatora 12 woltów do wszystkich elementów elektronicznych komputera, nie marnując energii na jego podwójną konwersję. Można to osiągnąć przez utworzenie obwodu równoległych gniazd do podłączenia baterii helowych do takich urządzeń.

Jednak powyższy przykład z laptopem pokazano tylko w celu zademonstrowania zasady tworzenia zapasowego schematu zasilania, chociaż sam komputer mobilny ma wbudowaną baterię, która pełni funkcje zasilacza UPS.

Gdy zewnętrzne źródło zasilania zostanie odłączone w podobnym obwodzie, obciążenie falownika i akumulatora jako całości zostanie zmniejszone.

Rezerwacja energii słońca, wiatru, wody, silnika spalinowego

Przy odpowiednio dobranym obwodzie baterie helowe mogą rezerwować moc przez długi czas, ale ich pojemność nie jest nieskończona. Nadejdzie czas, kiedy będą wymagały ładowania.

W tym celu zwykle wykorzystuje się energię innych źródeł prądu:

• bateria słoneczna;

• pole elektromagnetyczne pracującego generatora.

Wykorzystanie energii słonecznej

Projekty ogniw słonecznych są stale ulepszane, są popularne. Coraz częściej można je znaleźć nie tylko w systemach rezerwacji odbiorców domowych, ale także jako główne źródła energii elektrycznej.

Podczas korzystania z paneli słonecznych ważne jest dostosowanie algorytmu działania sterownika, aby energia słoneczna nie tylko wspierała pojemność akumulatorów helowych, ale także bezpośrednio przepływała do zasilaczy z obwodem elektronicznym, zasilając je prądem elektrycznym.

Przeczytaj więcej o zastosowaniu paneli słonecznych w systemie zasilania rezerwowego tutaj: Elektrownie słoneczne do domu

Korzystanie z agregatów prądotwórczych

Do użytku domowego, obrotowe maszyny prądu przemiennego. Mają generatory zgodnie ze stosunkiem wirujących pól elektromagnetycznych wirnika i stojana:

1. synchroniczny;

2. asynchroniczny.

Pierwsze konstrukcje są bardziej złożone, dobrze odbierają obciążenia indukcyjne wytwarzane przez obracające się silniki elektryczne, ale są droższe.

Generatory asynchroniczne są przeznaczone głównie do dostarczania aktywnych obciążeń z lamp żarowych w schematach oświetleniowych, termicznych grzejnikach elektrycznych (TEN) i podobnych urządzeniach. Aby zasilać nimi reaktywnych odbiorców, konieczne jest zapewnienie znacznego marginesu mocy generatora, ponieważ nie tolerują one asymetrycznych składników stanów nieustalonych występujących w obwodzie podczas uruchamiania silników elektrycznych.

Aby promować i utrzymywać rotację wirnika generatora, konieczne jest zastosowanie do niego momentu obrotowego. Jego źródłem może być energia:

• wiatr;

• prądy wodne;

• silnik spalinowy.

Energia wiatru dla domu

Należy do przyjaznej dla środowiska technologii wytwarzania energii elektrycznej.Jednak zapasowy system zasilania dla domu oparty na wychwytywaniu energii wiatru może nie zawsze być skuteczny. Objętości i prędkości mas powietrza poruszających się w atmosferze w różnych warunkach klimatycznych znacznie się różnią.

W większości Rosji wiatry nie są trwałe, w zależności od wielu powodów, w tym pory roku i warunków pogodowych. Są one monitorowane i gromadzone przez służbę meteorologiczną. Na podstawie ich pomiarów można jedynie w przybliżeniu ocenić efektywność wykorzystania turbin wiatrowych do generowania i przekazywania momentu obrotowego do generatora.

Na moc wytwarzaną przez generator wiatrowy wpływają również:

• konstrukcja turbiny wiatrowej;

• wybór lokalizacji i wysokości wirnika;

• poprawna instalacja;

• stosowane obwody i wiele innych czynników.

Przeczytaj więcej na temat korzystania z energii wiatru tutaj: Generatory wiatrowe w Rosji - jak wybrać, zainstalować i uniknąć rozczarowania 

Wykorzystanie energii poruszającej się wody

Wykorzystanie energii wodnej w domu może znacznie ułatwić życie właścicielowi domu. Ale rzeki i strumienie nie zawsze płyną w pobliżu naszych domów ...

Ponadto nasze stawy zwykle zamarzają w zimie, pokryte warstwą grubego lodu. A to znacznie komplikuje zasilacz, ale nie wyklucza całkowicie jego użytkowania.

Nowoczesne techniki instalowania turbin hydraulicznych poniżej głębokości tworzenia się lodu umożliwiają pobieranie energii z ruchomych przepływów wody przez cały rok.

Do próbkowania mocy przepływu hydraulicznego w domu najlepiej nadają się proste nieszkodliwe struktury hydroelektryczne. Można je wykonać na podstawie:

• koło wodne;

• śmigło;

• rotor Daria;

• elektrownia wodna girlanda.

Wykorzystanie energii cieplnej paliwa w silniku spalinowym

Nowoczesne generatory ICE dla domowych generatorów działają na:

• benzyna;

• olej napędowy;

• gaz ziemny lub skroplony.

Generatory gazu zwykle przeznaczony do wytwarzania energii elektrycznej o stosunkowo małej pojemności przez kilka godzin. Są one tworzone za pomocą wodnego lub nawet powietrznego układu chłodzenia, wyposażonego w asynchroniczne generatory.

Konstrukcje silników benzynowych nie zajmują dużo miejsca, są kompaktowe, wygodne w transporcie. Często służą do zasilania domków, prowadzenia krótkich prac budowlanych, w których nie ma stacjonarnej sieci elektrycznej.

Ale do długoterminowego zasilania potężnych odbiorców w ekstremalnych warunkach pracy nie są one odpowiednie.

Generatory diesla do użytku domowego są tworzone mocniejsze. W zależności od konstrukcji układu chłodzenia silnika można je zaprojektować do ciągłej pracy.

Producenci produkują je za pomocą synchronicznych lub asynchronicznych generatorów, systemów kontroli dostaw i automatyzacji o różnym stopniu złożoności. Popularne są projekty modułowych urządzeń kontenerowych DES.

Obecność funkcji ABP rozszerza możliwości elektrowni wysokoprężnych w systemach zasilania awaryjnego dla domu.

Jednak, podobnie jak silniki benzynowe, emitują do atmosfery toksyczne produkty spalania, wytwarzają dużo hałasu i wibracji. Wymaga to przyjęcia specjalnych środków technicznych w celu ograniczenia tych szkodliwych czynników.

Elektrownie gazowe działa na gaz ziemny lub skroplony. Są one podłączone do stacjonarnej sieci gazowej lub zbiorników gazu płynnego. Koszt ich eksploatacji jest niższy niż koszt stacji benzynowych i dieslowskich ze względu na niższą cenę za gaz.

Mogą obejmować generatory asynchroniczne lub synchroniczne, systemy automatyki o różnym stopniu złożoności. Najczęściej są one wykonywane w wersji kontenerowej do długiej nieprzerwanej pracy w trybie automatycznym z możliwością zdalnego sterowania i monitorowania.

Ponadto emisje produktów spalania do atmosfery z tych silników charakteryzują się niską zawartością szkodliwych substancji.

Szeroki wybór źródeł energii o różnych pojemnościach i konstrukcjach, wykorzystujących nośniki energii dostępne dla danego obszaru, pozwala właścicielowi domu wybrać najbardziej optymalny system zasilania rezerwowego dla jego potrzeb.

Przeczytaj także na ten temat: Jak są ustawione i działają zasilacze bezprzerwowe (UPS)?