Back-up voedingssysteem voor thuis - functies van het apparaat en bediening

Technologische vooruitgang staat niet stil. Bewoners van gebouwen met meerdere verdiepingen in megasteden beginnen gevallen van langdurige black-outs en alle bijbehorende problemen te vergeten. Voor de rest van de bevolking is dit probleem echter nog niet volledig opgelost.

Problemen met back-upstroom voor eigenaren van een vrijstaand huis of huisje zijn nog steeds relevant. Onze staat is nog niet in staat om volledig hoogwaardige elektriciteit te leveren.

Hoe is het back-up voedingssysteem voor thuis

De samenstelling van het klassieke complex van technische back-upapparaten

Om de normale werking van huishoudelijke elektrische apparaten te garanderen in geval van verlies van externe elektrische energie, gebruikt u:

• een set batterijen die een totale spanning van 12, 24, 36 of 48 volt creëren;

• een omvormer die de gelijkstroom van de batterij omzet in alternerende 220V.

Moderne systemen hebben niet alleen te maken met redundantie, waarvan de functie in het recente verleden vrij vaak werd uitgevoerd door handmatig schakelen van de operator, maar ze bieden een ononderbroken stroomvoorziening in automatische modus zonder menselijke tussenkomst.

Uninterruptible Power Supplies (UPS)werkend onder het back-upschema "Off-Line, Stand-by" onder normale belastingomstandigheden, voert 2 functies uit:

1. bewaak de toestand van het primaire elektrische netwerk door stroompieken en elektromagnetische interferentie daarin te filteren;

2. laad de batterij op om zijn nominale capaciteit te behouden.

Wanneer de parameters van het externe voedingsnetwerk verder gaan dan kritieke waarden of de stroom volledig wordt uitgeschakeld, sluit de UPS-automatisering de belasting van de omvormer opnieuw aan, die de gelijkstroom van de batterijen afneemt.

Een op een controller gebaseerd automatiseringssysteem wordt vaak geïntegreerd in het ontwerp van een moderne omvormer. De bovenstaande afbeelding toont de voorwaardelijke verdeling van elektriciteitsverbruikers in twee groepen met asynchrone elektromotoren en elektronische voedingen. Meestal zijn ze aangesloten op de locatie in het appartement.

Dit back-upbroncircuit wordt meestal actief genoemd omdat het constant de netwerkparameters bewaakt en de autonome voeding aansluit op de belasting nadat is vastgesteld dat er een storing is opgetreden in het voedingscircuit. Met deze methode vereist automatisering op zijn minst een kleine, maar vrij duidelijke tijd om de situatie te analyseren en om te schakelen. Op deze momenten wordt een korte dode tijdpauze gevormd.

De verplichte aanwezigheid ervan is het belangrijkste nadeel van dit systeem, maar praktisch heeft het geen speciaal effect op de werking van huishoudelijke apparaten. Roterende elektromotoren blijven tenslotte werken door traagheid, hebben geen tijd om te stoppen en de elektronische schakelingen van op microprocessors gebaseerde computerapparatuur zijn verbonden met de back-upvoeding van de UPS met exact dezelfde algoritmen.

Hoe de belasting van de omvormer en de batterij te verminderen

Tijdens het schakelen kunt u de energieverliezen in het circuit verminderen en de levensduur van de batterij op verschillende manieren verlengen.

Verlichting lampen

De organisatie van het back-upstroomsysteem en de kosten hiervan hangen nauw samen met het stroomverbruik van het netwerk. Daarom moet bijzondere aandacht worden besteed aan de kwestie van elektriciteitsbesparing en de overgang naar energiebesparende technologieën.

Om de belasting van de omvormer te verminderen, en tegelijkertijd de grootte van de betaling voor verlichting, kunt u eenvoudig conventionele gloeilampen vervangen door fluorescent, halogeen, energiebesparende (compacte fluorescerende) of LED-verlichting.

U kunt de bronnen van elektrisch licht ook in twee groepen verdelen:

1. permanent gebruik;

2. plicht lokale verlichting.

Wanneer u overschakelt naar werk vanaf de omvormer, kunnen hierdoor slechts beperkte bronnen worden gebruikt en moet de rest uitsluitend indien nodig worden aangesloten.

Vereenvoudiging van algoritmen voor huishoudelijke apparaten

Bijna alle elektronische apparaten (televisies, computers, telefoons en andere apparaten) hebben voedingen die 12 volt gelijkspanning creëren vanaf een variabel netwerk 220. Ze kunnen worden ingebouwd ontwerpen of op afstand, zoals een laptop.

Wanneer dergelijke ontvangers van elektrische energie worden gevoed door de omvormer en niet via een extern netwerk, vindt bij een conventioneel verbindingsschema een dubbele omzetting van energie plaats:

• eerst neemt de omvormer een spanning van 12 volt van heliumbatterijen en zet deze om in ≈220, die aan de laptop wordt toegevoerd, zoals in ons geval;

• dan corrigeert de voedingseenheid van deze apparaten ≈ 220 V weer bij ± 12 V.

Het is heel logisch om dergelijke processen van de algoritmen uit te sluiten en bij het overschakelen op back-upvoeding een circuit te gebruiken wanneer de invertercontroller direct 12 volt accuspanning levert aan alle elektronische componenten van de computer zonder energie te verspillen aan de dubbele conversie. Dit kan worden bereikt door een circuit van parallelle uitgangen te maken voor het aansluiten van heliumbatterijen op dergelijke apparaten.

Het bovenstaande voorbeeld met een laptop wordt echter alleen getoond om het principe van het maken van een back-upstroomschema aan te tonen, hoewel de mobiele computer zelf een ingebouwde batterij heeft die de functies van een UPS uitvoert.

Wanneer de externe stroomvoorziening in een soortgelijk circuit wordt verbroken, wordt de belasting van de omvormer en de batterij als geheel verminderd.

Reservering van energie van zon, wind, water, verbrandingsmotor

Met een correct geselecteerd circuit kunnen heliumbatterijen lange tijd vermogen behouden, maar hun capaciteit is niet oneindig. De tijd zal komen dat ze moeten worden opgeladen.

Hiervoor wordt meestal de energie van andere stroombronnen gebruikt:

• zonne-batterij;

• elektromagnetisch veld van een werkende generator.

Het gebruik van zonne-energie

Ontwerpen van zonnecellen worden voortdurend verbeterd, zijn populair. Ze zijn in toenemende mate niet alleen te vinden in de reserveringssystemen van huishoudelijke consumenten, maar ook als de belangrijkste bronnen van elektriciteit.

Bij het gebruik van zonnepanelen is het belangrijk om het algoritme van de controller zo aan te passen dat zonne-energie niet alleen de capaciteit van heliumbatterijen ondersteunt, maar ook rechtstreeks naar consumentenvoedingen stroomt met een elektronisch circuit, dat hen van elektrische stroom voorziet.

Lees hier meer over het gebruik van zonnepanelen in het back-up voedingssysteem: Zonne-energiecentrales voor thuis

Generatorsets gebruiken

Voor huishoudelijk gebruik, roterende machines van wisselstroom. Ze hebben generatoren volgens de verhouding van roterende elektromagnetische velden van de rotor en stator:

1. synchroon;

2. asynchroon.

De eerste ontwerpen zijn complexer, ze nemen wel inductieve belastingen waar die door roterende elektromotoren worden gecreëerd, maar zijn duurder.

Asynchrone generatoren zijn hoofdzakelijk ontworpen voor het leveren van actieve belastingen van gloeilampen in verlichtingscircuits, thermische elektrische kachels (TEN) en soortgelijke apparaten. Om reactieve consumenten van hen te voorzien, is het noodzakelijk om een ​​aanzienlijke marge van generatorvermogen te bieden, omdat ze de asymmetrische componenten van transiënten die in het circuit voorkomen bij het starten van elektromotoren slecht verdragen.

Om de rotatie van de generatorrotor te bevorderen en te behouden, moet er een koppel op worden uitgeoefend. De bron kan energie zijn:

• wind;

• waterstromen;

• verbrandingsmotor.

Windenergie voor het huis

Het behoort tot de milieuvriendelijke technologie voor het opwekken van elektriciteit.Een back-up stroomsysteem voor thuis, gebaseerd op het vastleggen van windenergie, is echter niet altijd effectief. Volumes en snelheden van luchtmassa's die in de atmosfeer in verschillende klimatologische omstandigheden bewegen, verschillen aanzienlijk.

In het grootste deel van Rusland is de wind niet permanent, afhankelijk van vele redenen, waaronder de tijd van het jaar en weersomstandigheden. Ze worden gemonitord en verzameld door de meteorologische dienst. Door hun metingen is het alleen mogelijk om de efficiëntie te schatten van het gebruik van windmotoren om koppel te genereren en over te brengen naar de generator.

De door de windgenerator opgewekte stroom wordt ook beïnvloed door:

• windturbine ontwerp;

• de keuze van de locatie en hoogte van de waaier;

• correcte installatie;

• toegepaste circuits en vele andere factoren.

Lees hier meer over het gebruik van windenergie: Windgenerators in Rusland - hoe teleurstellingen te kiezen, te installeren en te voorkomen 

De energie van bewegend water benutten

Het gebruik van waterkracht in huis kan het leven van de eigenaar van het huis aanzienlijk vergemakkelijken. Maar rivieren en beken stromen niet altijd in de buurt van onze huizen ...

Bovendien bevriezen onze vijvers meestal in de winter, bedekt met een laag dik ijs. En dit bemoeilijkt de voeding aanzienlijk, maar sluit het gebruik ervan niet volledig uit.

Moderne technieken voor het installeren van hydraulische turbines onder de ijsvormingsdiepte maken het mogelijk om het hele jaar door energie te halen uit bewegende waterstromen.

Voor het bemonsteren van de kracht van de hydraulische stroom thuis, zijn eenvoudige damloze hydro-elektrische structuren het meest geschikt. Ze kunnen worden uitgevoerd op basis van:

• waterrad;

• propeller;

• rotor Daria;

• guirlande waterkrachtcentrale.

Het gebruik van thermische energie van brandstof in een verbrandingsmotor

Modern ICE voor thuisgeneratoren werkt aan:

• benzine;

• dieselbrandstof;

• natuurlijk of vloeibaar gas.

Gas generatoren meestal ontworpen om gedurende enkele uren elektriciteit met een relatief kleine capaciteit te genereren. Ze zijn gemaakt met een water- of zelfs luchtkoelsysteem, uitgerust met asynchrone generatoren.

Benzinemotoren nemen niet veel ruimte in beslag, zijn compact, handig voor transport. Ze worden vaak gebruikt om huisjes van stroom te voorzien, korte bouwwerkzaamheden uit te voeren waar er geen stationair elektrisch netwerk is.

Maar voor langdurige stroomvoorziening van krachtige verbruikers in extreme bedrijfsomstandigheden zijn ze niet geschikt.

Diesel generatoren voor huishoudelijk gebruik zijn krachtiger gemaakt. Afhankelijk van het ontwerp van het motorkoelsysteem kunnen ze worden ontworpen voor continu gebruik.

Fabrikanten produceren ze met synchrone of asynchrone generatoren, supply control-systemen en automatisering van verschillende complexiteit. Populair zijn de ontwerpen van modulaire containerapparaten van DES.

De aanwezigheid van de ABP-functie breidt de mogelijkheden van dieselcentrales in back-up stroomsystemen voor thuis uit.

Ze stoten echter, net als benzinemotoren, giftige verbrandingsproducten in de atmosfeer uit, veroorzaken veel lawaai, trillingen. Dit vereist de vaststelling van speciale technische maatregelen om deze schadelijke factoren te verminderen.

Gascentrales werken op aardgas of vloeibaar gas. Ze zijn aangesloten op een stationair gasnetwerk of opslagtanks voor vloeibaar gas. De kosten van hun werking zijn lager dan die van benzine- en dieselstations vanwege de lagere gasprijs.

Ze kunnen asynchrone of synchrone generatoren, automatiseringssystemen van verschillende complexiteit omvatten. Meestal worden ze gemaakt in een containerversie voor lang ononderbroken bedrijf in automatische modus met de mogelijkheid van afstandsbediening en bewaking.

Bovendien worden emissies van verbrandingsproducten in de atmosfeer door deze motoren gekenmerkt door een laag gehalte aan schadelijke stoffen.

Een brede selectie van energiebronnen met verschillende capaciteiten en ontwerpen, met behulp van energiedragers die beschikbaar zijn voor een bepaald gebied, stelt de eigenaar van het huis in staat om het meest geschikte back-upstroomsysteem voor zijn behoeften te kiezen.

Lees ook over dit onderwerp: Hoe werken UPS-systemen (Uninterruptible Power Supplies)?