Sistema de energia de backup para o lar - recursos do dispositivo e operação

O progresso tecnológico não pára. Moradores de prédios de vários andares em megacidades estão começando a esquecer casos de apagões prolongados e todos os problemas associados a eles. No entanto, para o restante da população, esse problema ainda não foi completamente resolvido.

Problemas de energia de backup para proprietários de uma casa ou chalé particulares destacados ainda são relevantes. Nosso estado ainda não é capaz de fornecer totalmente eletricidade de alta qualidade.

Como é o sistema de energia de backup para o lar

A composição do complexo clássico de dispositivos de backup técnico

Para garantir a operação normal de eletrodomésticos em caso de perda de energia elétrica externa, use:

• um conjunto de baterias que criam uma voltagem total de 12, 24, 36 ou 48 volts;

• um inversor que converte a corrente direta da bateria em 220V alternados.

Os sistemas modernos não lidam apenas com redundância, cuja função no passado recente costumava ser desempenhada pela troca manual do operador, mas fornecem fonte de alimentação ininterrupta no modo automático sem intervenção humana.

Fontes de alimentação ininterruptas (UPS)operando sob o esquema de backup "off-line, em espera", em condições normais de carga, desempenha 2 funções:

1. monitorar o estado da rede elétrica primária, filtrando picos de energia e interferência eletromagnética nela;

2. carregue a bateria para manter sua capacidade nominal.

Quando os parâmetros da rede de suprimento externo vão além dos valores críticos ou a energia é completamente desligada, a automação do no-break reconecta a carga no inversor, que retira a corrente direta das baterias.

Um sistema de automação baseado em controlador é frequentemente integrado ao projeto de um inversor moderno. A imagem acima mostra a divisão condicional dos consumidores de eletricidade em dois grupos com motores elétricos assíncronos e fontes de alimentação eletrônicas. Geralmente eles estão conectados no local do apartamento.

Esse circuito da fonte de backup geralmente é chamado de ativo porque monitora constantemente os parâmetros da rede, conectando a fonte de alimentação autônoma à carga após determinar que ocorreu um mau funcionamento no circuito da fonte de alimentação. Com esse método, a automação requer pelo menos um tempo pequeno, mas bastante definido, para analisar a situação e executar a alternância. Nesses momentos, uma pequena pausa no tempo morto é formada.

Sua presença obrigatória é a principal desvantagem deste sistema, mas praticamente não tem um efeito especial na operação de eletrodomésticos. Afinal, os motores elétricos rotativos continuam a trabalhar por inércia, sem tempo para parar, e os circuitos eletrônicos de dispositivos de computador baseados em microprocessadores são conectados à fonte de alimentação de backup do no-break usando exatamente os mesmos algoritmos.

Como reduzir a carga no inversor e na bateria

Ao alternar, você pode reduzir as perdas de energia que ocorrem no circuito e prolongar a vida útil da bateria de várias maneiras.

Lâmpadas de iluminação

A organização do sistema de energia de backup e seu custo estão intimamente relacionados ao consumo de energia da rede. Portanto, a questão da economia de eletricidade e a transição para tecnologias de economia de energia devem prestar atenção especial.

Para reduzir a carga no inversor e, ao mesmo tempo, o tamanho da carga de iluminação, você pode simplesmente substituir as lâmpadas incandescentes comuns por lâmpadas fluorescentes, halógenas, lâmpadas economizadoras de energia (fluorescentes compactas) ou LED.

Você também pode dividir as fontes de luz elétrica em dois grupos:

1. uso permanente;

2. iluminação local de serviço.

Ao mudar para o trabalho a partir do inversor, isso permitirá apenas o uso de fontes limitadas, e todo o resto deve ser conectado exclusivamente conforme necessário.

Simplificação de algoritmos para eletrodomésticos

Quase todos os dispositivos eletrônicos (televisões, computadores, telefones e outros dispositivos) possuem fontes de alimentação que criam 12 volts de voltagem direta a partir de uma rede variável 220. Eles podem ser feitos com designs internos ou remotos, como um laptop.

Quando esses receptores de energia elétrica são alimentados pelo inversor, e não por uma rede externa, com o esquema de conexão usual, ocorre uma dupla conversão de energia:

• primeiro, o inversor pega uma voltagem de 12 volts das baterias de hélio e a converte em 20220, que é fornecida ao laptop, como no nosso caso;

• então a fonte de alimentação desses dispositivos ≈ 220 V retifica novamente a ± 12 V.

É bastante lógico excluir esses processos dos algoritmos e, ao alternar para energia de reserva, use um circuito quando o controlador do inversor fornecer diretamente a voltagem da bateria de 12 volts a todos os componentes eletrônicos do computador sem desperdiçar energia em sua conversão dupla. Isso pode ser conseguido através da criação de um circuito de tomadas paralelas para conectar baterias de hélio a esses dispositivos.

No entanto, o exemplo acima com um laptop é mostrado apenas para demonstrar o princípio de construção de um esquema de energia de backup, embora o próprio computador móvel possua uma bateria interna que execute as funções de um no-break.

Quando a energia externa é desconectada em um circuito semelhante, a carga no inversor e na bateria como um todo é reduzida.

Reserva de energia do sol, vento, água, motor de combustão interna

Com o circuito selecionado corretamente, as baterias de hélio podem reservar energia por um longo tempo, mas sua capacidade não é infinita. Chegará o momento em que eles exigirão recarga.

Para isso, a energia de outras fontes de corrente é geralmente usada:

• bateria solar;

• campo eletromagnético de um gerador em funcionamento.

O uso da energia solar

Projetos de células solares estão sendo constantemente aprimorados, são populares. Cada vez mais, eles podem ser encontrados não apenas nos sistemas de reservas dos consumidores domésticos, mas também como as principais fontes de eletricidade.

Ao usar painéis solares, é importante ajustar o algoritmo de operação do controlador para que a energia solar não apenas suporte a capacidade das baterias de hélio, mas também flua diretamente para as fontes de alimentação do consumidor com um circuito eletrônico, fornecendo corrente elétrica.

Leia mais sobre o uso de painéis solares no sistema de fonte de alimentação de backup aqui: Usinas de energia solar para o lar

Usando grupos geradores

Para uso doméstico, máquinas AC rotativas. Eles possuem geradores de acordo com a razão dos campos eletromagnéticos rotativos do rotor e do estator:

1. síncrona;

2. assíncrono.

Os primeiros projetos são mais complexos, eles percebem bem as cargas indutivas criadas pelos motores elétricos em rotação, mas mais caras.

Os geradores assíncronos são projetados principalmente para fornecer cargas ativas de lâmpadas incandescentes em circuitos de iluminação, aquecedores térmicos elétricos (RTE) e dispositivos similares. Para fornecer aos consumidores reativos, é necessário fornecer uma margem significativa de energia do gerador, pois eles toleram mal os componentes assimétricos dos transientes que ocorrem no circuito ao iniciar os motores elétricos.

Para promover e manter a rotação do rotor do gerador, é necessário aplicar um torque a ele. Sua fonte pode ser energia:

• vento;

• correntes de água;

• motor de combustão interna.

Energia eólica para o lar

Pertence à tecnologia ambientalmente correta para gerar eletricidade.No entanto, um sistema de energia de backup para o lar, com base na captação de energia eólica, nem sempre pode ser eficaz. Volumes e velocidades de massas de ar que se deslocam na atmosfera em diferentes condições climáticas diferem significativamente.

Na maior parte da Rússia, os ventos não são permanentes, dependendo de várias razões, incluindo a época do ano e as condições climáticas. Eles são monitorados e coletados pelo serviço meteorológico. Por suas medições, só é possível estimar a eficiência do uso de motores eólicos para gerar e transmitir torque ao gerador.

A energia gerada pelo gerador eólico também é afetada por:

• projeto de turbina eólica;

• a escolha da localização e altura do impulsor;

• instalação correta;

• circuitos aplicados e muitos outros fatores.

Leia mais sobre o uso de energia eólica aqui: Geradores eólicos na Rússia - como escolher, instalar e evitar decepções 

Aproveitando a energia da água em movimento

O uso de energia hidrelétrica em casa pode facilitar muito a vida do proprietário da casa. Mas rios e córregos nem sempre correm perto de nossas casas ...

Além disso, nossas lagoas geralmente congelam no inverno, cobertas por uma camada de gelo espesso. E isso complica muito a fonte de alimentação, mas não exclui completamente seu uso.

Técnicas modernas para a instalação de turbinas hidráulicas abaixo da profundidade da formação de gelo permitem que a energia seja retirada dos fluxos de água em movimento o ano todo.

Para amostrar a potência do fluxo hidráulico em casa, as estruturas hidrelétricas simples e sem barramento são mais adequadas. Eles podem ser executados com base em:

• roda d'água;

• hélice;

• rotor Daria;

• usina hidrelétrica de guirlanda.

O uso de energia térmica de combustível em um motor de combustão interna

O ICE moderno para geradores domésticos trabalha em:

• gasolina;

• combustível diesel;

• gás natural ou liquefeito.

Geradores de gás geralmente projetado para gerar eletricidade de capacidade relativamente pequena por várias horas. Eles são criados com um sistema de refrigeração a água ou até a ar, equipado com geradores assíncronos.

Os projetos de motores a gasolina não ocupam muito espaço, são compactos e convenientes para o transporte. Eles são freqüentemente usados ​​para acionar cabanas, realizar pequenas obras de construção onde não há rede elétrica estacionária.

Mas, para fornecimento de energia a longo prazo de consumidores poderosos em condições operacionais extremas, eles não são adequados.

Geradores a diesel para uso doméstico são criados mais poderosos. Dependendo do design do sistema de arrefecimento do motor, eles podem ser projetados para operação contínua.

Os fabricantes os produzem com geradores síncronos ou assíncronos, sistemas de controle de fornecimento e automação de complexidade variada. Populares são os projetos de dispositivos modulares de contêineres do DES.

A presença da função ABP expande os recursos das usinas a diesel nos sistemas de energia de reserva para o lar.

No entanto, eles, como os motores a gasolina, emitem produtos de combustão tóxicos na atmosfera, criam muito ruído e vibração. Isso requer a adoção de medidas técnicas especiais para reduzir esses fatores prejudiciais.

Usinas de geração de gás funcione com gás natural ou liquefeito. Eles estão conectados a uma rede de gás estacionária ou a tanques de armazenamento de gás liquefeito. O custo de sua operação é menor que o das estações de gasolina e diesel, devido ao menor preço do gás.

Eles podem incluir geradores assíncronos ou síncronos, sistemas de automação de complexidade variável. Na maioria das vezes, eles são fabricados em uma versão em contêiner para operação ininterrupta e longa no modo automático, com a possibilidade de controle e monitoramento remotos.

Além disso, as emissões de produtos de combustão para a atmosfera desses motores são caracterizadas por um baixo conteúdo de substâncias nocivas.

Uma ampla seleção de fontes de energia de várias capacidades e projetos, usando portadores de energia disponíveis para uma determinada área, permite que o proprietário da casa escolha o sistema de energia de backup mais ideal para suas necessidades.

Leia também sobre este tópico: Como as fontes de alimentação ininterrupta (UPS) estão organizadas e funcionando?