Система за резервно захранване за дома - характеристики на устройството и работата

Технологичният прогрес не стои неподвижен. Жителите на многоетажни сгради в мегаполисите започват да забравят случаите на продължителни затъмнения и всички неприятности, свързани с тях. За останалата част от населението обаче този въпрос все още не е напълно решен.

Проблемите с резервното захранване за собствениците на самостоятелна частна къща или вила все още са актуални. Нашата държава все още не е в състояние да осигури изцяло висококачествена електроенергия.

Как е системата за резервно захранване за дома

Съставът на класическия комплекс от технически резервни устройства

За да осигурите нормалната работа на домакинските електрически уреди в случай на загуба на външна електрическа енергия, използвайте:

• комплект батерии, които създават общо напрежение 12, 24, 36 или 48 волта;

• инвертор, който преобразува постоянния ток на батерията в променлив 220V.

Съвременните системи не просто се справят с излишъка, чиято функция в близкото минало доста често се изпълняваше чрез ръчно превключване на оператора, но те осигуряват непрекъснато захранване в автоматичен режим без човешка намеса.

Непрекъсваеми захранвания (UPS)работещи по резервна схема „Извън линия, в режим на готовност“ при нормални условия на натоварване изпълняват 2 функции:

1. следи състоянието на първичната електрическа мрежа чрез филтриране на напрежения и електромагнитни смущения в нея;

2. заредете батерията, за да поддържа нейния номинален капацитет.

Когато параметрите на външната захранваща мрежа надхвърлят критичните стойности или захранването е напълно изключено, UPS автоматиката отново свързва натоварването на инвертора, който поема постоянен ток от батериите.

Система за автоматизация на базата на контролер често е интегрирана в дизайна на модерен инвертор. Горната снимка показва условното разделение на потребителите на електроенергия в две групи с асинхронни електродвигатели и електроника. Обикновено те се включват на мястото в апартамента.

Тази верига за резервни източници обикновено се нарича активна, защото постоянно следи параметрите на мрежата, свързвайки автономното захранване с товара, след като установи, че е възникнала неизправност във веригата на захранване. С този метод автоматизацията изисква поне малко, но съвсем определено време за анализ на ситуацията и извършване на превключване. В тези моменти се оформя кратка пауза за мъртво време.

Задължителното му присъствие е основният недостатък на тази система, но на практика тя няма особен ефект върху работата на домакинските уреди. В крайна сметка въртящите се електродвигатели продължават да работят по инерция, като нямат време да спират, а електронните схеми на компютърни устройства, базирани на микропроцесори, са свързани към резервното захранване на UPS, използвайки точно същите алгоритми.

Как да намалите натоварването на инвертора и батерията

Когато превключвате, можете да намалите загубите на енергия, които възникват във веригата, и да удължите живота на батерията по няколко начина.

Осветителни лампи

Организацията на системата за резервно захранване и нейната цена са тясно свързани с консумацията на енергия в мрежата. Ето защо на въпроса за спестяването на електроенергия и прехода към енергоспестяващи технологии трябва да се обърне специално внимание.

За да намалите натоварването на инвертора и в същото време размера на зареждането на осветлението, можете просто да замените обикновените лампи с нажежаема жичка с флуоресцентни, халогенни, енергоспестяващи (компактни флуоресцентни) или LED светлини.

Можете също да разделите източниците на електрическа светлина в две групи:

1. постоянна употреба;

2. дежурно локално осветление.

При преминаване към работа от инвертора, това ще позволи да се използват само ограничени източници, а всички останали трябва да бъдат свързани изключително, ако е необходимо.

Опростяване на алгоритмите за домакински уреди

Почти всички електронни устройства (телевизори, компютри, телефони и други устройства) имат захранващи устройства, които създават 12 волта директно напрежение от променлива мрежа 220. Те могат да бъдат направени вградени дизайни или дистанционни, като лаптоп.

Когато такива приемници на електрическа енергия се захранват от инвертора, а не от външна мрежа, тогава при конвенционална схема на свързване се получава двойно преобразуване на енергия:

• първо, инверторът взема напрежение от 12 волта от хелиеви батерии и го преобразува в ≈220, което се подава към лаптопа, както в нашия случай;

• след това захранващият блок на тези устройства ≈ 220 V отново се изправя при ± 12 V.

Съвсем логично е да изключите такива процеси от алгоритмите и при преминаване към резервно захранване да използвате верига, когато инверторният контролер директно захранва 12 волтово напрежение на батерията към всички електронни компоненти на компютъра, без да губите енергия за двойното си преобразуване. Това може да се направи чрез създаване на верига от паралелни изводи за свързване на хелиеви батерии към такива устройства.

Горният пример с лаптоп обаче е показан само за демонстриране на принципа за изграждане на резервна схема за захранване, въпреки че самият мобилен компютър има вградена батерия, която изпълнява функциите на UPS.

Когато външното захранване е изключено в подобна верига, натоварването на инвертора и батерията като цяло намалява.

Запазване на енергията на слънцето, вятъра, водата, двигателя с вътрешно горене

При правилно избрана схема хелиевите батерии могат да запазят енергия за дълго време, но капацитетът им не е безкраен. Ще дойде време, когато те ще изискват презареждане.

За това обикновено се използва енергията на други източници на ток:

• слънчева батерия;

• електромагнитно поле на работещ генератор.

Използването на слънчева енергия

Дизайните на слънчевите клетки непрекъснато се усъвършенстват, популярни са. Те все по-често могат да бъдат открити не само в системите за резервация на битовите потребители, но и като основни източници на електричество.

Когато използвате слънчеви панели, е важно да настроите алгоритъма на работа на контролера, така че слънчевата енергия не само поддържа капацитета на хелиевите батерии, но и директно тече към захранващите устройства с електронна верига, снабдявайки ги с електрически ток.

Прочетете повече за използването на слънчеви панели в системата за резервно захранване тук: Слънчеви централи за дома

Използване на генераторни комплекти

За битова употреба, въртящи се променливи машини. Те имат генератори в зависимост от съотношението на въртящи се електромагнитни полета на ротора и статора:

1. синхронен;

2. асинхронен.

Първите дизайни са по-сложни, те добре възприемат индуктивни товари, създадени от въртящи се електродвигатели, но по-скъпи.

Асинхронните генератори са проектирани главно за подаване на активни товари от лампи с нажежаема жичка в осветителни вериги, термоелектрически нагреватели (TEN) и подобни устройства. За да се снабдят реактивни потребители с тях, е необходимо да се осигури значителна граница на мощността на генератора, тъй като те не понасят асиметричните компоненти на преходните процеси, които се появяват в схемата при стартиране на електродвигатели.

За да се насърчи и поддържа въртенето на ротора на генератора, е необходимо да се приложи въртящ момент към него. Нейният източник може да бъде енергия:

• приключване;

• водни течения;

• двигател с вътрешно горене.

Вятърна енергия за дома

Принадлежи към екологично чистата технология за производство на електроенергия.Въпреки това, системата за резервно захранване за дома, базирана на улавянето на вятърната енергия, може да не винаги е ефективна. Обемите и скоростите на въздушните маси, движещи се в атмосферата при различни климатични условия, се различават значително.

В по-голямата част от Русия ветровете не са постоянни, в зависимост от много причини, включително времето на годината и метеорологичните условия. Те се наблюдават и събират от метеорологичната служба. Чрез техните измервания е възможно само да се оцени ефективността на използването на вятърни двигатели за генериране и предаване на въртящ момент към генератора.

Мощността, генерирана от вятърния генератор, също се влияе от:

• дизайн на вятърни турбини;

• избора на местоположение и височина на работното колело;

• правилна инсталация;

• приложена схема и много други фактори.

Прочетете повече за използването на вятърна енергия тук: Вятърни генератори в Русия - как да изберете, инсталирате и да избегнете разочарование 

Използване на енергията на движеща се вода

Използването на хидроенергия в дома може значително да улесни живота на собственика на къщата. Но реките и потоците не винаги текат близо до домовете ни ...

Освен това нашите езера обикновено замръзват през зимата, покрити със слой от дебел лед. И това значително усложнява захранването, но не изключва напълно използването му.

Съвременните техники за инсталиране на хидравлични турбини под дълбочината на образуването на лед позволяват да се взема енергия от движещи се водни потоци целогодишно.

За вземане на проби от мощността на хидравличния поток у дома, най-подходящи са прости безшевни хидроелектрически структури. Те могат да бъдат изпълнени въз основа на:

• водно колело;

• витлото;

• ротор Дария;

• гирляндна водноелектрическа централа.

Използването на топлинна енергия на гориво в двигател с вътрешно горене

Съвременният ДВГ за домашни генератори работи върху:

• бензин;

• дизелово гориво;

• природен или втечнен газ.

Газови генератори обикновено са проектирани да генерират електричество със сравнително малък капацитет за няколко часа. Те са създадени с водна или дори въздушна система за охлаждане, оборудвани с асинхронни генератори.

Конструкциите на бензиновите двигатели не заемат много място, компактни са, удобни за транспортиране. Те често се използват за захранване на вили, провеждане на кратки строителни работи, където няма стационарна електрическа мрежа.

Но за дългосрочно захранване на мощни потребители в екстремни условия на работа, те не са подходящи.

Дизелови генератори за битова употреба са създадени по-мощни. В зависимост от дизайна на системата за охлаждане на двигателя, те могат да бъдат проектирани за непрекъсната работа.

Производителите ги произвеждат със синхронни или асинхронни генератори, системи за контрол на захранването и автоматизация с различна сложност. Популярни са дизайните на модулни контейнерни устройства на DES.

Наличието на функцията ABP разширява възможностите на дизеловите електроцентрали в резервните захранващи системи за дома.

Те обаче, подобно на бензиновите двигатели, излъчват токсични продукти от изгарянето в атмосферата, създават много шум, вибрации. Това изисква приемането на специални технически мерки за намаляване на тези вредни фактори.

Електроцентрали, генериращи газ работи на природен или втечнен газ. Те са свързани към стационарна газова мрежа или резервоари за съхранение на втечнен газ. Цената на тяхната експлоатация е по-ниска от тази на бензиновите и дизеловите станции поради по-ниската цена за газ.

Те могат да включват асинхронни или синхронни генератори, системи за автоматизация с различна сложност. Най-често те се правят в контейнерна версия за продължителна непрекъсната работа в автоматичен режим с възможност за дистанционно управление и управление.

В допълнение, емисиите на горивни продукти в атмосферата от тези двигатели се характеризират с ниско съдържание на вредни вещества.

Богат избор на източници на енергия с различен капацитет и дизайн, като се използват енергийни носители, налични за дадена зона, позволява на собственика на къщата да избере най-подходящата резервна захранваща система за неговите нужди.

Прочетете също по тази тема: Как се подреждат и работят непрекъсваемите захранващи устройства (UPS)?