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Sistema di alimentazione di backup per la casa: funzionalità del dispositivo e funzionamento
Il progresso tecnologico non si ferma. I residenti di edifici a più piani in megalopoli stanno iniziando a dimenticare i casi di blackout prolungati e tutti i problemi ad essi associati. Tuttavia, per il resto della popolazione questo problema non è stato ancora completamente risolto.
I problemi di alimentazione di backup per i proprietari di una casa privata indipendente o cottage sono ancora rilevanti. Il nostro stato non è ancora in grado di fornire energia elettrica di alta qualità.
Come è il sistema di alimentazione di backup per la casa
La composizione del classico complesso di dispositivi di backup tecnici
Per garantire il normale funzionamento degli elettrodomestici in caso di perdita di energia elettrica esterna, utilizzare:
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un set di batterie che creano una tensione totale di 12, 24, 36 o 48 volt;
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un inverter che converte la corrente continua della batteria in alternanza di 220 V.
I sistemi moderni non si occupano solo di ridondanza, la cui funzione nel recente passato è stata abbastanza spesso svolta dalla commutazione manuale dell'operatore, ma forniscono un'alimentazione ininterrotta in modalità automatica senza intervento umano.
Gruppi di continuità (UPS)operando con lo schema di backup "Off-Line, Standby" in condizioni di carico normali svolge 2 funzioni:
1. monitorare lo stato della rete elettrica primaria filtrando le sovratensioni e le interferenze elettromagnetiche al suo interno;
2. caricare la batteria per mantenere la capacità nominale.
Quando i parametri della rete di alimentazione esterna vanno oltre i valori critici o l'alimentazione viene completamente disattivata, l'automazione dell'UPS ricollega il carico sull'inverter, che prende la corrente continua dalle batterie.
Un sistema di automazione basato su controller è spesso integrato nella progettazione di un moderno inverter. L'immagine sopra mostra la suddivisione condizionale dei consumatori di elettricità in due gruppi con motori elettrici asincroni e alimentatori elettronici. Di solito sono collegati nella posizione dell'appartamento.
Questo circuito di origine di backup viene generalmente chiamato attivo perché monitora costantemente i parametri di rete, collegando l'alimentazione autonoma al carico dopo aver determinato che si è verificato un malfunzionamento nel circuito di alimentazione. Con questo metodo, l'automazione richiede almeno un tempo limitato ma abbastanza preciso per analizzare la situazione ed eseguire la commutazione. In questi momenti, si forma una breve pausa di tempo morto.
La sua presenza obbligatoria è il principale svantaggio di questo sistema, ma, in pratica, non ha un effetto speciale sul funzionamento degli elettrodomestici. Dopotutto, i motori elettrici rotanti continuano a funzionare per inerzia, non avendo tempo di fermarsi, ei circuiti elettronici dei dispositivi basati su microprocessore sono collegati all'alimentazione di backup dell'UPS usando esattamente gli stessi algoritmi.
Come ridurre il carico sull'inverter e sulla batteria
Durante la commutazione, è possibile ridurre le perdite di energia che si verificano nel circuito ed estendere la durata della batteria in diversi modi.
Lampade di illuminazione
L'organizzazione del sistema di alimentazione di backup e il suo costo sono strettamente correlati al consumo di energia della rete. Pertanto, la questione del risparmio di elettricità e il passaggio a tecnologie di risparmio energetico dovrebbero prestare particolare attenzione.
Per ridurre il carico sull'inverter e allo stesso tempo le dimensioni della carica di illuminazione, puoi semplicemente sostituire le normali lampade a incandescenza con lampade fluorescenti, alogene, Luci a risparmio energetico (fluorescente compatta) o LED.
Puoi anche dividere le fonti di luce elettrica in due gruppi:
1. uso permanente;
2. illuminazione locale di servizio.
Quando si passa al funzionamento dall'inverter, ciò consentirà di utilizzare solo fonti limitate e tutto il resto dovrebbe essere collegato esclusivamente se necessario.
Semplificazione di algoritmi per elettrodomestici
Quasi tutti i dispositivi elettronici (televisori, computer, telefoni e altri dispositivi) dispongono di alimentatori che creano 12 volt di tensione diretta da una rete variabile 220. Possono essere realizzati con design integrato o remoto, come un laptop.
Quando tali ricevitori di energia elettrica sono alimentati dall'inverter e non da una rete esterna, quindi con uno schema di connessione convenzionale, si verifica una doppia conversione di energia:
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in primo luogo, l'inverter prende una tensione di 12 volt dalle batterie all'elio e la converte in ≈220, che viene alimentato al laptop, come nel nostro caso;
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quindi l'alimentatore di questi dispositivi ≈ 220 V si rettifica nuovamente a ± 12 V.
È abbastanza logico escludere tali processi dagli algoritmi e, quando si passa all'alimentazione di backup, utilizzare un circuito quando il controller dell'inverter fornisce direttamente una tensione della batteria da 12 volt a tutti i componenti elettronici del computer senza sprecare energia per la sua doppia conversione. Ciò può essere realizzato creando un circuito di prese parallele per collegare batterie all'elio a tali dispositivi.
Tuttavia, l'esempio sopra riportato con un laptop mostra solo il principio della costruzione di uno schema di alimentazione di backup, sebbene lo stesso computer portatile abbia una batteria integrata che svolge le funzioni di un UPS.
Quando l'alimentazione esterna viene disconnessa in un circuito simile, il carico sull'inverter e sulla batteria nel suo complesso si riduce.
Riserva di energia del sole, vento, acqua, motore a combustione interna
Con un circuito correttamente selezionato, le batterie all'elio possono riservare energia a lungo, ma la loro capacità non è infinita. Verrà il momento in cui richiederanno la ricarica.
Per questo, l'energia di altre fonti attuali viene solitamente utilizzata:
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batteria solare;
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campo elettromagnetico di un generatore funzionante.
L'uso di energia solare
I progetti di celle solari vengono costantemente migliorati, sono popolari. Si possono trovare sempre più non solo nei sistemi di prenotazione dei consumatori domestici, ma anche come principali fonti di elettricità.
Quando si utilizzano pannelli solari, è importante regolare l'algoritmo di funzionamento del controller in modo che l'energia solare non solo supporti la capacità delle batterie all'elio, ma fluisca anche direttamente verso gli alimentatori di consumo con un circuito elettronico, fornendo loro corrente elettrica.
Maggiori informazioni sull'uso dei pannelli solari nel sistema di alimentazione di backup qui: Centrali solari per la casa
Utilizzando gruppi elettrogeni
Per uso domestico, macchine rotative a corrente alternata. Hanno generatori in base al rapporto tra i campi elettromagnetici rotanti del rotore e dello statore:
1. sincrono;
2. asincrono.
I primi progetti sono più complessi, percepiscono bene i carichi induttivi creati dai motori elettrici rotanti, ma più costosi.
I generatori asincroni sono progettati principalmente per fornire carichi attivi da lampade a incandescenza in circuiti di illuminazione, riscaldatori elettrici termici (TEN) e dispositivi simili. Per fornire loro consumatori reattivi, è necessario fornire un margine significativo di potenza del generatore perché tollerano scarsamente i componenti asimmetrici dei transitori che si verificano nel circuito all'avvio dei motori elettrici.
Per promuovere e mantenere la rotazione del rotore del generatore, è necessario applicare una coppia ad esso. La sua fonte potrebbe essere l'energia:
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vento;
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correnti d'acqua;
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motore a combustione interna.
Energia eolica per la casa
Appartiene alla tecnologia ecologica per la generazione di elettricità.Tuttavia, un sistema di alimentazione di backup per la casa, basato sulla cattura dell'energia eolica, potrebbe non essere sempre efficace. I volumi e le velocità delle masse d'aria che si muovono nell'atmosfera in diverse condizioni climatiche differiscono in modo significativo.
Nella maggior parte della Russia, i venti non sono permanenti, a seconda di molte ragioni, tra cui il periodo dell'anno e le condizioni meteorologiche. Sono monitorati e raccolti dal servizio meteorologico. Dalle loro misurazioni, è possibile valutare approssimativamente solo l'efficienza dell'utilizzo delle turbine eoliche per generare e trasmettere la coppia a un generatore.
La potenza generata dal generatore eolico è influenzata anche da:
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progettazione di turbine eoliche;
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la scelta della posizione e dell'altezza della girante;
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installazione corretta;
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circuiti applicati e molti altri fattori.
Maggiori informazioni sull'utilizzo dell'energia eolica qui: Generatori eolici in Russia: come scegliere, installare ed evitare delusioni
Sfruttare l'energia dell'acqua in movimento
L'uso di energia idroelettrica in casa può facilitare notevolmente la vita del proprietario della casa. Ma fiumi e torrenti non sempre scorrono vicino alle nostre case ...
Inoltre, i nostri stagni di solito si congelano in inverno, ricoperti da uno strato di ghiaccio spesso. E questo complica notevolmente l'alimentazione, ma non ne esclude completamente l'uso.
Le moderne tecniche per l'installazione di turbine idrauliche al di sotto della profondità di formazione del ghiaccio consentono di prelevare energia dai flussi d'acqua in movimento durante tutto l'anno.
Per campionare la potenza del flusso idraulico a casa, le strutture idroelettriche semplici e innocue sono le più adatte. Possono essere eseguiti in base a:
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ruota idraulica;
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elica;
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rotore Daria;
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centrale idroelettrica ghirlanda.
L'uso dell'energia termica del combustibile in un motore a combustione interna
ICE moderni per generatori domestici lavorano su:
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benzina;
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gasolio;
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gas naturale o liquefatto.
Generatori di gas solitamente progettato per generare elettricità di capacità relativamente ridotta per diverse ore. Sono creati con un sistema di raffreddamento ad acqua o addirittura ad aria, dotato di generatori asincroni.
I progetti di motori a benzina non occupano molto spazio, sono compatti, convenienti per il trasporto. Sono spesso utilizzati per alimentare cottage, eseguire brevi lavori di costruzione in assenza di una rete elettrica fissa.
Ma per l'alimentazione a lungo termine di potenti consumatori in condizioni operative estreme, non sono adatti.
Generatori diesel per uso domestico sono creati più potenti. A seconda del design del sistema di raffreddamento del motore, possono essere progettati per un funzionamento continuo.
I produttori li producono con generatori sincroni o asincroni, sistemi di controllo della fornitura e automazione di varia complessità. Popolari sono i design dei dispositivi contenitore modulari DES.
La presenza della funzione ABP espande le capacità delle centrali diesel nei sistemi di alimentazione di backup per la casa.
Tuttavia, come i motori a benzina, emettono nell'atmosfera prodotti di combustione tossici, creano molto rumore e vibrazioni. Ciò richiede l'adozione di misure tecniche speciali per ridurre questi fattori dannosi.
Centrali elettriche a gas funzionare con gas naturale o liquefatto. Sono collegati a una rete di gas fissa o a serbatoi di gas liquefatto. Il costo del loro funzionamento è inferiore a quello delle stazioni di benzina e diesel a causa del prezzo inferiore per il gas.
Possono includere generatori asincroni o sincroni, sistemi di automazione di varia complessità. Molto spesso sono realizzati in una versione container per un lungo funzionamento ininterrotto in modalità automatica con possibilità di controllo e controllo remoto.
Inoltre, le emissioni di prodotti della combustione nell'atmosfera da questi motori sono caratterizzate da un basso contenuto di sostanze nocive.
Un'ampia selezione di fonti di energia di varie capacità e design, utilizzando vettori energetici disponibili per una determinata area, consente al proprietario della casa di scegliere il sistema di alimentazione di backup più adatto alle proprie esigenze.
Leggi anche su questo argomento: Come sono organizzati e funzionanti i gruppi di continuità (UPS)?
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