Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Автономное электроснабжение

Система резервного питания для дома - особенности устройства и эксплуатации

Система резервного питания для домаТехнический прогресс не стоит на месте. Жители многоэтажных зданий в мегаполисах начинают забывать случаи длительного отключения электроэнергии и все связанные с ними неприятности. Однако, для остального населения этот вопрос до сих пор полностью не решен.

Вопросы резервного питания для владельцев отдельно стоящего частного дома или коттеджа по-прежнему остаются актуальными. Их наше государство еще не в состоянии полностью обеспечить качественной электроэнергией.

Как устроена система резервного питания для дома

Состав классического комплекса технических устройств резервирования

Для обеспечения нормальной работы бытовых электроприборов при пропадании внешней электрической энергии используют:

  • комплект аккумуляторных батарей, создающих общее напряжение 12, 24, 36 или 48 вольт;

  • инвертор, преобразующий постоянный ток АКБ в переменный 220V.

Современные системы не просто занимаются резервированием, функция которого в недалеком прошлом довольно часто выполнялась ручными переключениями оператора, а осуществляют бесперебойное электроснабжение в автоматическом режиме без участия человека.

Источники бесперебойного питания (ИБП), работающие по схеме резервирования «Off-Line, Standby» при обычных режимах нагрузки выполняют 2 функции:

1. контролируют состояние первичной электрической сети, фильтруя скачки напряжения и электромагнитные помехи в ней;

2. осуществляют зарядку аккумуляторной батареи для поддержания ее номинальной емкости.

Когда параметры внешней питающей сети выходят за критические значения или электроэнергия вообще отключается, то автоматика ИБП переподключает нагрузку на инвертор, который забирает постоянный ток от аккумуляторов.

Система автоматики на основе контроллеров часто встроена в конструкцию современного инвертора. На приведенной картинке показано условное деление потребителей электроэнергии на две группы с асинхронными электродвигателями и блоками питания электроники. Обычно их включают в розетки по месту расположения в квартире.

Такую схему источника резервирования принято называть активной потому, что она постоянно отслеживает параметры сети, подключая автономное питание к нагрузке после того, как определила, что в схеме электроснабжения возникла неисправность. При таком способе автоматике необходимо хоть и маленькое, но вполне определенное время на анализ обстановки и выполнение переключений. В эти моменты образуется короткая бестоковая пауза.

Ее обязательное наличие является основным недостатком этой системы, но, практически она не оказывает особого влияния на работу бытовой техники. Ведь вращающиеся электродвигатели продолжают работу по инерции, не успевая остановиться, а электронные схемы микропроцессорных компьютерных устройств подключаются к резервному питанию ИБП по таким же точно алгоритмам.

Как уменьшить нагрузку на инвертор и АКБ

При переключениях можно снизить потери энергии, происходящие в схеме и продлить ресурс аккумуляторных батарей несколькими способами.

Лампы освещения

Организация системы резервного питания и ее стоимость тесно связаны с мощностью потребления сети. Поэтому вопросу экономии электричества и переходу на энергосберегающие технологии следует обратить особое внимание.

Снизить нагрузку на инвертор, а заодно и размер платы за освещение, можно простой заменой обычных ламп накаливания на люминесцентные, галогенные, энергосберегающие (компактные люминесцентные) или светодиодные светильники.

Также можно разделить источники электрического света на две группы:

1. постоянного использования;

2. дежурного местного освещения.

При переходе на работу от инвертора это позволит задействовать только ограниченные источники, а все остальные подключать исключительно по мере необходимости.

Упрощение алгоритмов работы бытовой техники

Практически все электронные приборы (телевизоры, компьютеры, телефоны и другие устройства) имеют блоки питания, которые из переменной сети 220 создают 12 вольт постоянного напряжения. Они могут быть выполнены встроенными конструкциями или выносными, как у ноутбука.

Когда подобные приемники электрической энергии запитываются от инвертора, а не от внешней сети, то при обычной схеме подключения происходит двойное преобразование энергии:

  • вначале инвертор берет напряжение 12 вольт от гелиевых аккумуляторов и преобразует его в ≈220, которое подводится к ноутбуку, как в нашем случае;

  • затем блок питания прибора эти ≈ 220 V выпрямляет снова в ±12 V.

Вполне логично исключить из алгоритмов подобные процессы и при переходе на резервное питание использовать схему, когда контроллер инвертора подает напрямую напряжение аккумуляторов 12 вольт на все электронные компоненты компьютера без траты энергии на ее двойное преобразование. Это можно выполнить созданием цепи параллельных розеток для подключения гелиевых АКБ к таким приборам.

Однако, приведенный пример с ноутбуком показан только для демонстрации принципа построения схемы резервного питания, хотя, мобильный компьютер сам имеет встроенный аккумулятор, выполняющий функции ИБП.

При отключениях внешней электрической сети в подобной схеме уменьшается нагрузка на инвертор и АКБ в целом.

Резервирование энергией солнца, ветра, воды, двигателя внутреннего сгорания

Гелиевые аккумуляторы при правильно подобранной схеме могут длительно резервировать электропитание, но их емкость не бесконечна. Настанет время, когда они потребуют подзарядки.

Для этого используют обычно энергию других источников тока:

  • солнечной батареи;

  • электромагнитного поля работающего генератора.

Применение солнечной энергетики

Конструкции гелиобатарей постоянно усовершенствуются, пользуются популярностью. Их все чаще можно встретить не только в системах резервирования бытовых потребителей, но и в качестве основных источников электроэнергии.

При использовании солнечных батарей важно так настроить алгоритм работы контроллера, чтобы гелиоэнергия не только поддерживала емкость гелиевых аккумуляторов, но и напрямую поступала к блокам питания потребителей с электронной схемой, питая их электрическим током.

Подробнее про использование солнечных батарей в системе резервного электроснабжения читайте здесь: Солнеченые электростанции для дома

Использование генераторных установок

В бытовых целях используют роторные машины переменного тока. У них генераторы по соотношению вращающихся электромагнитных полей ротора и статора бывают:

1. синхронными;

2. асинхронными.

Первые конструкции более сложные, хорошо воспринимают индуктивные нагрузки, создаваемые вращающимися электродвигателями, но более дорогие.

Асинхронные генераторы предназначены в основном для питания активных нагрузок от ламп накаливания в схемах освещения, тепловых электронагревателей (ТЭН) и подобных устройств. Для питания ими реактивных потребителей необходимо предусматривать значительный запас мощности генератора потому, что они плохо переносят асимметричные составляющие переходных процессов, возникающие в схеме при запуске электродвигателей.

Для раскрутки и поддержания вращения ротора генератора к нему необходимо приложить крутящий момент. Его источником может быть энергия:

  • ветра;

  • течения воды;

  • двигателя внутреннего сгорания.

Ветряная энергетика для дома

Ее относят к экологически чистой технологии получения электричества. Однако, система резервного питания для дома, основанная на улавливании энергии ветра, не всегда может оказаться эффективной. Объемы и скорости перемещающихся в атмосфере потоков воздушных масс в разных климатических условиях значительно отличаются.

На большей территории России ветры носят не постоянный характер, зависят от многих причин, включая время года и состояние погоды. Их наблюдением и сбором статистических данных занимается метеорологическая служба. По их замерам можно лишь приблизительно оценить эффективность использования ветряных двигателей для выработки и передачи крутящего момента генератору.

На величине мощности, вырабатываемой ветрогенератором, также сказываются:

  • конструкция ветроустановки;

  • выбор места ее размещения и высоты расположения рабочего колеса;

  • правильность монтажа;

  • применяемая электрическая схема и многие другие факторы.

Подробнее об использовании энергии ветра читайте здесь: Ветрогенераторы в России - как выбрать, смонтировать и избежать разочарования 

Использование энергии движущейся воды

Применение гидроэнергетики в быту может значительно облегчить жизнь владельцу дома. Но, реки и ручьи не всегда протекают около наших жилищ…

К тому же, наши водоемы зимой обычно замерзают, покрываясь слоем толстого льда. А это значительно усложняет электроснабжение, но, не исключает полностью его использование.

Современные методики установки гидравлических турбин ниже глубины образования льда позволяют круглогодично забирать энергию у движущихся потоков воды.

Для забора мощности гидравлического потока в домашних условиях лучше всего подходят простые бесплотинные конструкции ГЭС. Они могут быть выполнены на основе:

  • водяного колеса;

  • пропеллера;

  • ротора Дарье;

  • гирляндной ГЭС.

Применение тепловой энергии топлива в двигателе внутреннего сгорания

Современные ДВС для домашних генераторов работают на:

  • бензине;

  • дизельном топливе;

  • природном или сжиженном газе.

Бензогенераторы обычно предназначены для выработки электроэнергии сравнительно небольших мощностей в течение нескольких часов. Они создаются с водяной или даже воздушной системой охлаждения, оснащаются асинхронными генераторами.

Бензиновые конструкции ДВС не занимают много места, компактны, удобны для перевозок. Их часто используют для электроснабжения дач, проведения непродолжительных строительных работ там, где отсутствует стационарная электрическая сеть.

Но для продолжительного электропитания мощных потребителей в экстремальных условиях эксплуатации они не подходят.

Дизельные генераторы для бытового применения создаются более мощными. В зависимости от конструкции системы охлаждения двигателя они могут быть рассчитаны на длительную работу.

Производители выпускают их с синхронными или асинхронными генераторами, снабжают системами управления и автоматики различной сложности. Популярностью пользуются конструкции модульных контейнерных устройств ДЭС.

Наличие функции АВР расширяет возможности дизельных электростанций в системах резервного питания для дома.

Однако они, как и бензиновые двигатели, выбрасывают в атмосферу токсичные продукты сгорания, создают много шума, вибрации. Это требует принятия специальных технических мер снижения указанных вредных факторов.

Газогенераторные электростанции работают на природном или сжиженном газе. Их подключают к стационарной газовой сети или емкостям-хранилищам сжиженного газа. Стоимость их эксплуатации ниже, чем у бензиновых и дизельных станций благодаря меньшей цене за газ.

Они могут иметь в своем составе асинхронные или синхронные генераторы, системы автоматики различной сложности. Чаще всего их изготавливают в контейнерном исполнении для продолжительной бесперебойной работы в автоматическом режиме с возможностью дистанционного управления и контроля.

К тому же выбросы продуктов сгорания в атмосферу от этих двигателей отличаются низким содержанием вредных веществ.

Широкий выбор источников тока различной мощности и конструкций, использующих доступные для данной местности носители энергии, позволяет выбрать владельцу дома наиболее оптимальную для его потребностей систему резервного питания. 

Читайте также по этой теме: Как устроены и работают источники бесперебойного питания (ИБП)


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Автономное электроснабжение

Другие статьи:

  • Выбор резервного источника электропитания для дома или дачи
  • Как устроены и работают источники бесперебойного питания (ИБП)
  • Солнечные электростанции для дома
  • Инвертор для домашней солнечной электростанции
  • Автономные источники электроэнергии для загородного дома
  • Автономное электроснабжение дома


  •  
      Комментарии:

    #1 написал: тимур | [цитировать]

     
     

    Как всегда отлично.

      Комментарии:

    #2 написал: Валерий | [цитировать]

     
     

    Гелиевых аккумуляторов не существует! Гелий - это инертный газ. То, что в статье постоянно упоминаются "гелиевые" аккумуляторы - это одна большая ошибка. Существуют гелевые аккумуляторы. Но это всего лишь разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов, в которых электролит не жидкий, а в виде геля.

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK