kategória: Najlepšie články » Autonómne napájanie
Počet zobrazení: 19536
Komentáre k článku: 2
Záložný energetický systém pre domácnosť - vlastnosti zariadenia a jeho prevádzka
Technologický pokrok nezastaví. Obyvatelia viacposchodových budov v megacitách začínajú zabúdať na prípady dlhodobého výpadku energie a všetky problémy s nimi spojené. Pre zvyšok obyvateľstva však tento problém ešte nebol úplne vyriešený.
Problémy so záložnou energiou pre majiteľov samostatne stojaceho súkromného domu alebo chaty sú stále relevantné. Náš štát zatiaľ nie je schopný úplne zabezpečiť vysokokvalitnú elektrinu.
Aký je záložný napájací systém pre domácnosť
Zloženie klasického komplexu technických zálohovacích zariadení
Na zabezpečenie normálnej prevádzky domácich elektrických spotrebičov v prípade straty vonkajšej elektrickej energie použite:
-
sada batérií, ktoré vytvárajú celkové napätie 12, 24, 36 alebo 48 voltov;
-
menič, ktorý prevádza jednosmerný prúd batérie na striedavý 220 V.
Moderné systémy sa nezaoberajú iba redundanciou, ktorej funkciu v minulosti často vykonávali ručné prepínanie operátora, ale poskytujú nepretržité napájanie v automatickom režime bez zásahu človeka.
Zdroje nepretržitého napájania (UPS)pracujúce podľa schémy zálohovania „Off-Line, Standby“ za podmienok normálneho zaťaženia vykonávajú dve funkcie:
1. monitorovať stav primárnej elektrickej siete filtrovaním prepätia a elektromagnetického rušenia v nej;
2. nabite batériu, aby ste si udržali menovitú kapacitu.
Keď parametre externej napájacej siete prekračujú kritické hodnoty alebo sa úplne vypne napájanie, automatizácia UPS znova pripojí záťaž na striedač, ktorý odoberá jednosmerný prúd z batérií.
Do návrhu moderného invertora je často integrovaný riadiaci automatizovaný systém. Vyššie uvedený obrázok ukazuje podmienené rozdelenie odberateľov elektriny na dve skupiny s asynchrónnymi elektromotormi a elektronickými napájacími zdrojmi. Zvyčajne sú pripojené na mieste v byte.
Tento obvod záložného zdroja sa obvykle nazýva aktívny, pretože neustále monitoruje parametre siete a pripája autonómny zdroj energie k záťaži potom, čo zistí, že v obvode napájacieho zdroja došlo k poruche. Pri tejto metóde automatizácia vyžaduje aspoň malý, ale celkom určitý čas na analýzu situácie a vykonanie prepínania. V týchto okamihoch sa vytvorí krátka pauza mŕtveho času.
Jeho povinná prítomnosť je hlavnou nevýhodou tohto systému, ale v praxi to nemá osobitný vplyv na prevádzku domácich spotrebičov. Rotačné elektrické motory koniec koncov fungujú zotrvačnosťou, nemajú čas na zastavenie a elektronické obvody počítačových zariadení založených na mikroprocesoroch sú pripojené k záložnému napájaciemu zdroju UPS pomocou rovnakých algoritmov.
Ako znížiť zaťaženie meniča a batérie
Pri prepínaní môžete znížiť energetické straty, ktoré sa vyskytujú v obvode, a predĺžiť životnosť batérie niekoľkými spôsobmi.
Osvetľovacie žiarovky
Organizácia záložného napájacieho systému a jeho náklady úzko súvisia so spotrebou energie v sieti. Preto by sa otázke úspory elektrickej energie a prechodu na energeticky úsporné technológie mala venovať osobitná pozornosť.
Ak chcete znížiť zaťaženie meniča a súčasne aj veľkosť poplatku za osvetlenie, môžete klasické žiarovky jednoducho nahradiť žiarivkou, halogénom, energeticky úsporné (kompaktné žiarivky) alebo LED svetlá.
Zdroje elektrického svetla môžete rozdeliť do dvoch skupín:
1. trvalé použitie;
2. miestne osvetlenie.
Pri prepínaní práce z meniča to umožní použitie iba obmedzených zdrojov a všetky ostatné by sa mali pripájať výlučne podľa potreby.
Zjednodušenie algoritmov pre domáce spotrebiče
Takmer všetky elektronické zariadenia (televízory, počítače, telefóny a ďalšie zariadenia) majú napájacie zdroje, ktoré vytvárajú 12 voltov jednosmerného napätia z premennej siete 220. Môžu byť vyrobené vstavané návrhy alebo na diaľku, napríklad ako laptop.
Ak sú takéto prijímače elektrickej energie napájané z meniča, a nie z externej siete, potom pri konvenčnej schéme pripojenia dôjde k dvojitej premene energie:
-
po prvé, menič vezme napätie 12 voltov z héliových batérií a prevedie ho na ≈220, ktorý sa napája do notebooku, ako je to v našom prípade;
-
potom napájacia jednotka týchto zariadení ≈ 220 V sa opäť usmerní pri ± 12 V.
Je celkom logické vylúčiť takéto procesy z algoritmov a pri prepínaní na záložnú energiu použiť obvod, keď menič radič priamo dodáva 12 V napätie batérie do všetkých elektronických komponentov počítača bez plytvania energiou pri jeho dvojitej konverzii. To možno dosiahnuť vytvorením obvodu paralelných výstupov na pripojenie héliových batérií k takýmto zariadeniam.
Vyššie uvedený príklad s prenosným počítačom je však ukázaný iba na demonštráciu princípu zostavenia schémy záložnej energie, aj keď samotný mobilný počítač má zabudovanú batériu, ktorá funguje ako UPS.
Ak sa v podobnom obvode odpojí externé napájanie, zníži sa zaťaženie meniča a batérie ako celku.
Rezervovanie energie slnka, vetra, vody, spaľovacieho motora
Pri správne zvolenom okruhu môžu héliové batérie rezervovať energiu na dlhú dobu, ale ich kapacita nie je nekonečná. Nastane čas, keď budú vyžadovať nabíjanie.
Na tento účel sa zvyčajne využíva energia iných súčasných zdrojov:
-
solárna batéria;
-
elektromagnetické pole pracujúceho generátora.
Využitie slnečnej energie
Dizajn solárnych článkov sa neustále zdokonaľuje, je populárny. Stále viac ich možno nájsť nielen v rezervačných systémoch pre domácnosti, ale aj ako hlavné zdroje elektrickej energie.
Pri použití solárnych panelov je dôležité upraviť algoritmus činnosti regulátora tak, aby solárna energia nielen podporovala kapacitu héliiových batérií, ale aby prúdila priamo do napájacích zdrojov s elektronickým obvodom a napájala ich elektrickým prúdom.
Viac informácií o použití solárnych panelov v systéme záložného napájania nájdete tu: Solárne elektrárne pre domácnosť
Používanie generátorových súprav
Pre domáce použitie točivé stroje na striedavý prúd. Majú generátory podľa pomeru rotujúcich elektromagnetických polí rotora a statora:
1. synchrónny;
2. asynchrónne.
Prvé návrhy sú zložitejšie, dobre vnímajú induktívne zaťaženie spôsobené rotujúcimi elektromotormi, ale sú drahšie.
Asynchrónne generátory sú určené hlavne na napájanie aktívnych záťaží z žiaroviek v schémach osvetlenia, tepelných elektrických ohrievačov (TEN) a podobných zariadení. Na dodanie reaktívnych spotrebiteľov je potrebné poskytnúť značný priestor na výkon generátora, pretože netolerujú asymetrické zložky prechodných javov, ktoré sa vyskytujú v obvode pri spúšťaní elektrických motorov.
Aby sa podporila a udržala rotácia rotora generátora, je potrebné naň aplikovať krútiaci moment. Jeho zdrojom môže byť energia:
-
vietor;
-
vodné prúdy;
-
spaľovací motor.
Veterná energia pre domácnosť
Patrí medzi ekologické technológie na výrobu elektriny.Záložný energetický systém pre domácnosť založený na zachytávaní veternej energie však nemusí byť vždy efektívny. Objemy a rýchlosti prúdenia vzduchu v atmosfére za rôznych klimatických podmienok sa výrazne líšia.
Vo väčšine Ruska nie sú vetry trvalé, a to z mnohých dôvodov vrátane ročného obdobia a poveternostných podmienok. Monitoruje ich a zhromažďuje meteorologická služba. Z ich meraní môžete iba približne vyhodnotiť efektívnosť využívania veterných turbín na generovanie a prenos krútiaceho momentu do generátora.
Výkon generovaný veterným generátorom je tiež ovplyvňovaný:
-
konštrukcia veternej turbíny;
-
výber umiestnenia a výšky obežného kolesa;
-
správna inštalácia;
-
aplikované obvody a mnoho ďalších faktorov.
Viac informácií o využití veternej energie nájdete tu: Veterné generátory v Rusku - ako si vybrať, nainštalovať a vyhnúť sa sklamaniu
Využívanie energie pohybujúcej sa vody
Používanie vodnej energie v domácnosti môže značne uľahčiť život majiteľa domu. Ale rieky a potoky nie vždy tečú v blízkosti našich domovov ...
Naše rybníky navyše v zime zvyčajne zamrznú a sú pokryté vrstvou hrubého ľadu. A to veľmi komplikuje napájanie, ale to nevylučuje jeho použitie.
Moderné techniky inštalovania hydraulických turbín pod hĺbkou tvorby ľadu umožňujú, aby sa energia čerpala z pohybujúcich sa vodných tokov po celý rok.
Na vzorkovanie sily hydraulického toku doma sú najvhodnejšie jednoduché bezelektrické vodné konštrukcie. Môžu sa vykonávať na základe:
-
vodné koleso;
-
vrtule;
-
rotor Daria;
-
vodná elektráreň na veniec.
Využitie tepelnej energie paliva v spaľovacom motore
Moderné ICE pre domácich generátorov pracujú na:
-
benzín;
-
motorová nafta;
-
zemný alebo skvapalnený plyn.
Plynové generátory obvykle určené na výrobu elektriny s relatívne malou kapacitou na niekoľko hodín. Sú vyrobené s vodným alebo dokonca vzduchovým chladiacim systémom asynchrónnymi generátormi.
Konštrukcie benzínových motorov nezaberajú veľa miesta, sú kompaktné, vhodné na prepravu. Zvyčajne sa používajú na napájanie chalúp, na vykonávanie krátkych stavebných prác, pri ktorých neexistuje stacionárna elektrická sieť.
Nie sú však vhodné na dlhodobé napájanie výkonných spotrebiteľov v extrémnych prevádzkových podmienkach.
Dieselové generátory pre domáce použitie sú vytvorené silnejšie. V závislosti od konštrukcie chladiaceho systému motora môžu byť navrhnuté na nepretržitú prevádzku.
Výrobcovia ich vyrábajú so synchrónnymi alebo asynchrónnymi generátormi, systémami riadenia dodávok a automatizáciou rôznej zložitosti. Populárne sú návrhy modulárnych kontajnerových zariadení DES.
Prítomnosť funkcie ABP rozširuje možnosti dieselových elektrární v záložných energetických systémoch pre domácnosť.
Rovnako ako benzínové motory však vypúšťajú toxické produkty spaľovania do atmosféry, vytvárajú veľa hluku a vibrácií. Vyžaduje si to prijatie osobitných technických opatrení na zníženie týchto škodlivých faktorov.
Elektrárne vyrábajúce plyn na zemný alebo skvapalnený plyn. Sú napojené na stacionárnu plynovú sieť alebo zásobníky na skvapalnený plyn. Náklady na ich prevádzku sú nižšie ako náklady na benzínové a naftové stanice kvôli nižšej cene za plyn.
Môžu zahŕňať asynchrónne alebo synchrónne generátory, systémy automatizácie rôznej zložitosti. Najčastejšie sa vyrábajú v kontajnerovej verzii pre dlhú nepretržitú prevádzku v automatickom režime s možnosťou diaľkového ovládania a monitorovania.
Emisie produktov spaľovania do ovzdušia z týchto motorov sa navyše vyznačujú nízkym obsahom škodlivých látok.
Široký výber zdrojov energie rôznych kapacít a prevedení, využívajúcich nosiče energie dostupné pre danú oblasť, umožňuje majiteľovi domu vybrať si pre jeho potreby najoptimálnejší záložný energetický systém.
Prečítajte si tiež túto tému: Ako sú usporiadané a funkčné záložné zdroje energie (UPS)?
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: