Меню

Как подключить аккумулятор для резервного питания

zeroelectronics.ru

Электроника для начинающих и профессионалов

Четыре схемы резервного питания

Довольно часто возникает необходимость обеспечить резервное питания вашего устройства, в данной статье рассматривается 4 способа как обеспечить это.

Самый простой

Самый простой способ перейти на резервное питание-2 диода

Коммутация резервной нагрузки двумя диодами

Коммутация резервной нагрузки двумя диодами

Будет открыт только один из диодов, от того источника питания, напряжение на котором больше. Преимущества схемы-простота и дешевизна. Недостатки схемы очевидны, зависимость напряжения на нагрузке от тока, типа диода(шотки или обычный), температуры. Напряжение всегда будет ниже чем у источника на величину падения напряжения на диоде.

Немного сложней

Коммутация резервной нагрузки на полевике

Коммутация резервной нагрузки на полевике

Это схема немного сложнее, работает она следующим образом: когда напряжение VCC присутствует, и оно больше чем напряжение резервного источника(в данном случае это батарея BT2), то мосфет закрыт, потому что напряжение на затворе(Gate) выше чем на Истоке(Source), пропуск напряжения к нагрузке и Истоку обеспечивает открывшийся диод D3. Когда VCC пропадет, напряжение на Затворе пропадет вслед за ним, зато откроется диод внутри мосфета, обеспечив напряжение на Истоке, ну а поскольку на истоке теперь есть напряжение, а на Затворе нет, то транзистор полностью откроется, обеспечив коммутацию батареи без потери напряжения. Данный способ отлично подходит для коммутации питания для модуля GSM, внешнее напряжение выбираем 4,5в, тогда к модулю через диод D3 придет 4,2-4,3в а от батареи напряжение будет идти без потерь.

Дорогой но без потерь

Без потерь напряжения можно коммутировать источники с помощью специальных микрочхем, в частности LTC4412 скачать даташит Однако, эта микросхема бывает дефицитной и дорогой.

Оптимальный без потерь

Ну вот и подошли к оптимальному способу, причем без потерь. Для начала рассмотрим блок схему LTC4412

Блок-схема LTC4412

Сразу понятно, что в ней нет ничего сложного, так почему бы не повторить её на дискретных элементах? Блок PowerSorceSelector-это матрица из двух диодов, обеспечивает питание остальной схемы, A1-это компаратор, AnalogController-непонятно что, однако можно предположить, что ничего особо важного он не делает, позже станет понятно почему.

Попробуем изобразить это.

Схема с компаратором

Схема с компаратором

DA3-это компаратор. Он сравнивает напряжения на двух источниках. Питается через диод D4 или D5. Когда напряжение на VCC больше чем на батарее, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень, это закрывает VT2, и открывает VT3, потому что он подключен на выход через инвертор. Таким образом, VCC проходит на нагрузку без потерь. В случае, когда VCC будет меньше батареи, низкий уровень на выходе компаратора закроет VT3 и откроет VT2.

Надо сказать пару слов о выборе деталей. DA3, DD1 должны иметь потребление, которое допустимо в данной системе, выбор очень широк, от единиц миллиампер, до сотен наноампер (например MCP6541UT-E/OT и 74LVC1G02). Диоды обязательно шотки, если падение на диоде будет выше порога открытия транзистора(а у IRLML6402TR он может быть -0,4в), то он не сможет полностью закрыться.

Источник



Резервное питания для загородного дома дачи

Рассмотрим вопрос того, как обеспечить себе бесперебойное электроснабжение при периодическом отключении городской линии питания для загородного дома, будь то большой коттедж или просто дача. Для квартир, кстати, тоже может быть актуально.

Пусть ситуация такова, что городское питание есть, но оно может отключаться как кратковременно (до часа), так и на весь день. А поскольку хочется, чтобы работали телевизор, холодильник, освещение и розетки, то надо озаботиться резервным питанием.

Я уже писал несколько статей про целесообразность солнечных батарей, и мы пришли к выводу о том, что солнечные батареи имеют смысл только если основного питания нет и не предвидится, а потребность в электричестве у нас очень маленькая (лампочка и розетка для ноутбука). Либо система солнечной электростанции будет достаточно дорогой (от миллиона рублей).

Для нашей задачи «питание есть, но отключается», солнечные батареи дадут немного энергии в летний период, но их установка никак не оправдывает себя по сравнению с системой «инвертор + аккумуляторы».

Итак, что представляет собой необходимая нам система.

В центре системы стоит инвертор. Инвертор — это устройство, которое выполняет три функции:

  • При наличии города заряжает аккумуляторы и даёт питание на потребителей в доме
  • Генерирует из постоянного напряжения аккумуляторов переменное напряжение 230В для питания дома
  • Автоматически переключает питание потребителей на аккумуляторы и обратно

Собственно, в инверторе есть блок питания, который делает из 230В 12 либо 24 либо 48 вольт постоянного тока для заряда аккумуляторов. Также там есть схема, которая из постоянного напряжения аккумуляторов делает 230В переменного тока, отсюда и название «инвертор» — он меняет направление тока 50 раз в секунду для генерации переменного.

Читайте также:  Аккумуляторы для электро генераторов

Есть инверторы дешёвые, которые выдают на выходе модифицированный синус. То есть, синусоида получается ступенчатой, как на картинке.

Дешёвый инвертор — это, например, инвертор автомобильный, который вставляется в прикуриватель и из 12В делает 230В для работы ноутбука. Или более крупные и мощные инверторы, но недостаточно дорогие. Такой сигнал плох для техники, имеющей преобразователи питания, так как эти преобразователи от такого сигнала сильно греются (не буду сейчас объяснять почему, это не относится к теме) и их срок службы сокращается. Хорошие инверторы выдают сигнал «чистый синус», качество которого регламентируется ГОСТом, как правило, качество чистого синуса из инвертора даже выше качества сигнала городской линии.

Так вот, инвертор при наличии города заряжает аккумуляторы, а при пропадании города их разряжает. Причём хороший инвертор переключается почти мгновенно, даже компьютер перезагрузиться не успеет.

Я считаю, что лучшие из российских инверторов — МАП Энергия, они производятся в Москве.

К инвертору подключаются город, дом и аккумуляторы.

Инверторы есть на 12, 24 и 48 вольт — это поддерживаемое ими напряжения массива аккумуляторов. Аккумуляторы резервного питания обычно 12-вольтовые, соответственно, чтобы получить 48 вольт, нам надо взять 4 аккумуляторы, 24 вольта — 2 аккумулятора. Я чуть позже напишу, как считать количество аккумуляторов, но сейчас важно знать, что если аккумулятора нам по расчётам надо 4, то лучше брать 48-вольтовый инвертор. Больше напряжение — меньше ток в проводах, значит, меньше потери напряжения и нагрев проводов.

Если нам нужно резервировать 3-фазную сеть питания дома, то нужны три инвертора. Можно использовать один массив аккумуляторов. Инверторы МАП Энергия умеют работать с 3-фазной сетью, их надо соединить между собой кабелем, чтобы они синхронизировались.

Помимо основных перечисленных выше функций хороший инвертор делает следующие полезные вещи:

  • Контроль мощности потребления дома
  • Логгирование данных и передача их на компьютер
  • Контроль уровня заряда аккумуляторов, чтобы не разряжать их в ноль (это плохо для них)
  • Автозапуск генератора, когда аккумуляторы садятся

Для последнего пункта — автозапуска генератора — требуется, чтобы генератор мог запускаться по сигналу типа «сухой контакт». На инверторе есть реле, которое включается и выключается при необходимости запустить или заглушить генератор.

По сравнению с системой резервного питания «просто генератор» система «инвертор + аккумуляторы» имеет такие преимущества:

  • инвертор переключает мгновенно. А генератор с автозапуском запускается секунд 20 или больше.
  • инвертор сам переключает линии питания, а генератору нужен щит АВР (автоввода резерва)
  • инвертор бесшумный, а генератор сами знаете
  • инвертор и аккумуляторы можно поставить в доме, они ничего не выделяют в воздух. Генератору нужно отдельное помещение или навес.
  • генератор дымит
  • генератор требует бензин и масло
  • срок службы генератора меньше срока службы инвертора и гелевых аккумуляторов

Важно оговориться, что если нам нужно много электричества (например, электронагреватели или мощные холодильники), то аккумуляторы нас не спасут, тут генератор нужен. Аккумуляторы — это для резерва на время кратковременных отключений.

Считаем количество аккумуляторов

Ёмкость аккумуляторов считается в ампер-часах. Автомобильный аккумулятор — это, как правило, 52 или 60 АЧ. Аккумулятор маленькой машины типа Daewoo Matiz — 40АЧ. Кстати, для резервного питания можно использовать автомобильные аккумуляторы, но у них срок службы 4-5 лет и их нельзя ставить в помещение — выделяют. Специальные аккумуляторы для систем резервного питания служат 10-12 лет, полностью герметичны и не требуют обслуживания.

Аккумуляторы резервного питания имеют ёмкость до 250АЧ. Самые распространённые — 200АЧ. Вес такого аккумулятора около 65 кг.

Напряжение аккумулятора 12 вольт. Разряжается он не в ноль, а, скажем, до 10% ёмкости. Получается, что в аккумуляторе запасено 2160 Вт-часов электроэнергии. КПД хорошего инвертора МАП Энергия 96%, значит, фактически 200АЧ аккумулятор даст нам 2073 Вт-часов электроэнергии. Это означает, что холодильник со средним потреблением 100Вт-часов проработает 20 с небольшим часов от одного такого аккумулятора. Если среднее потребление дома посчитать как холодильник (небольшой и современный) + несколько светодиодных лампочек + небольшой телевизор + розетка для ноутбука, то получаем примерно 3 часа работы. Ставим 4 аккумулятора — получаем 12 часов автономной работы.

Если использовать какой-то мощный прибор, например, чайник на 1600Вт, который кипятит воду за 5 минут, то он израсходует 133 Вт-часов электроэнергии из аккумуляторов. Вот такой расчёт. Нужно сориентироваться, сколько ватт-часов электроэнергии нам необходимо для резерва, понять, в скольких аккумуляторах они содержатся, подобрать инвертор на соответствующее напряжение и максимальную мощность дома.

Общий бюджет системы складывается из:

  • аккумуляторов
  • инвертора
  • клемм на аккумуляторы
  • УЗИП — устройство защиты от импульсных помех, очень полезная вещь
  • кабеля от инвертора до аккумуляторов нужного сечения

Если в какой-то момент поймёте, что аккумуляторов не хватает, можно поставить ещё столько же параллельно. Можно добавить в систему солнечные батареи, подключив их через контроллер к аккумуляторам. Можно добавить генератор, который будет запускаться по сигналу от инвертора.

Читайте также:  Как проверить объем внешнего аккумулятора

Можно при помощи инвертора и батарей зарезервировать не весь дом, а какую-то ветку электроснабжения: слаботочный шкаф, аварийное освещение, газовый котёл, насосы и так далее.

197,124 просмотров всего, 180 просмотров сегодня

Источник

Резервное питание дома на аккумуляторах

В этом посте мы покажем примеры реализации резервного питания дома по одной фазе из трех. Часто это наиболее оптимальное решение с точки зрения бюджета: мы собираем в одну группу всю самую ответственную нагрузку в доме: систему отопления и водоснабжения, частичное освещение, холодильники, охранную систему и видеонаблюдение, роутер, некоторые розеточные группы.

Подобная схема позволяет исключить мощную нагрузку (электродуховки, стиральные и сушильные машины, электрические бойлеры и теплые полы и т.п.), что в свою очередь позволяет заметно увеличить время автономной работы или сэкономить на количестве и емкости аккумуляторных батарей.

Пример 1: инвертор на резервную фазу

Основной ввод в дом нашего клиента был сделан бронированным кабелем с прокладкой в земле, затем через подпол кабель заходил в главный распределительный электрощит на первом этаже. Следуя пожеланиям минимизировать вмешательство в интерьер, мы приняли решение осуществить подключение напрямую через “врезку” в этот кабель и прокладку нашей силовой линии до инвертора через подпольное пространство.

В результате инвертор с аккумуляторами был установлен в бойлерной:

Инвертор Bineos 5KF и 4 АКБ по 200Ач

Инвертор Bineos 5KF и 4 АКБ по 200Ач

В состав системы у нас вошли:

  • Инвертор Bineos 5KF номинальной мощностью до 5 кВт, пиковая – 10 кВт.
  • Щит ИБП с автоматом ввода резервной фазы, автоматами входа и выхода инвертора, ручной байпас
  • Аккумуляторы по 200Ач MNB MM 200-12 – 4шт.
  • Усиленный сборный стеллаж (д*ш*в: 50*60*100)

Наш ИБП питает одну фазу в доме, на которую мы собрали всю самую ответственную нагрузку, включая напольный газовый котел De Dietrich. Расчетное время автономной работы на средней длительной нагрузке 800Вт составит более 9 часов. Отметим, что инвертор также защищает вашу технику от резких скачков напряжения и ЭМИ.

Экран инвертора

Цена проекта с монтажными работами и всеми материалами:

В случае, если место ограничено, можно установить узкий стеллаж и компактно разместить систему на нём:

Размещение на узком стеллаже

Размещение на узком стеллаже

Тут дополнительно обращу внимание на GSM-модуль Эктоконтрол, который у нас выполняет роль оповещения об отключениях электричества до инвертора, а также сообщит о том, что аккумуляторы сели. По-мимо этого, мы установили беспроводной температурный датчик, что позволило нам реализовать управление газовым котлом про определенной программе:

GSM-модуль для оповещения об отключениях электричества и управления системой отопления

GSM-модуль для оповещения об отключениях электричества и управления системой отопления

Пример 2: инвертор и стабилизатор напряжения на основную резервную фазу

В проекте электрики загородного дома нашего заказчика была предусмотрена группа потребителей, которая должна иметь гарантированное и качественное электропитание. Для монтажа оборудования по нашему ТЗ уже была проложена силовая линия. Выбор был сделан в пользу комбинированной системы резервного электропитания: инвертор+стабилизатор напряжения:

Инвертор МАП Энергия 6.0/48 и стабилизатор напряжения

Инвертор МАП Энергия PRO 6.0/48 и стабилизатор напряжения

  • Энерготех Prime 9000 – высокоточный электронный стабилизатор напряжения, корректно работающий даже с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи
  • Инвертор МАП Энергия PRO 6.0/48 – ИБП off-line типа с временем переключения на работу от АКБ за 10мс.
  • Аккумуляторы Delta DTM 12200L
  • Усиленный сборный стеллаж (д*ш*в: 50*60*200)

Самый важный электропотребитель в нашем проекте – напольный газовый котел Buderus Logano.

Экран нашего инвертора отображает нагрузку – 400Вт, а при такой мощности наш батарейный банк совокупной емкостью 800Ач обеспечит время автономной работы более 21 часа.

Экран инвертора МАП Энергия

Инвертор МАП Энергия PRO 6.0/48

Стоимость решения с установкой:

Часто, распределительный электрощит находится в прихожей, в этом случае инвертор с аккумуляторами можно расположить прям внутри встроенного шкафа:

20180413_185514

Пример 3: ИБП on-line типа

Клиент обратился с проблемой: в загородном коттедже постоянно моргают лампы освещения и периодически полностью пропадает напряжение. Условно причины подобного некачественного электропитания можно разделить на два вида – внешние и внутренние. К внешним можно отнести:

  • Старая и нестабильно работающая трансформаторная подстанция
  • Перегрузка, износ и аварийное состояние внешней питающей электросети
  • Помехи и наводки от работы промышленного электрооборудования или сварки
  • Сильный перекос по фазам
  • Малое сечение вводного кабеля
  • Плохой контакт нулевого проводника, неправильный режим нейтрали
  • Плохой контакт фазных проводников
  • Некачественные материалы и электромонтажные работы
  • Неисправная бытовая техника.

В результате диагностического выезда, наш инженер сделал заключение о внешнем характере проблем с напряжением и в этом случае самое оптимальное решение – ИБП двойного преобразования (on-line типа) с внешними аккумуляторными батареями. На вводе у нашего заказчика стоит автомат ABB S203 C40 мощностью 40А, в связи с этим мы подобрали мощность бесперебойника для фазы с гарантированным питанием – 10кВА (9кВт).

Читайте также:  Лампа туристическая то аккумулятора

On-line ИБП на 10кВа

On-line ИБП на 10кВа

  • Однофазный ИБП on-line типа Lanches L900II-H 10kVa
  • Аккумуляторы типа AGM – Восток PRO СК-12100
  • Усиленный сборный стеллаж (д*ш*в: 50*60*200)

Наш батарейный банк запасает приблизительно 16кВт/ч, т.е. при постоянной длительной средней нагрузке в 1кВт время автономной работы составит более 16 часов. Экран источника отображает значения входного и выходного напряжения, мощность нагрузки в ВА и Вт, напряжение на шине постоянного тока, режим работы. Для удобства восприятия на экране в виде шкалы отображаются уровень текущей нагрузки и степень заряда АКБ:

Экран ИБП

Цена проекта для частного дома с монтажными работами:

Ещё один пример установки ИБП для дома на одну фазу on-line типа:

При плохой питающей сети лучше установить ИБП on-line типа с очень качественной стабилизацией напряжения

При плохой питающей сети лучше установить ИБП on-line типа с очень качественной стабилизацией напряжения

  • Подробнее разобраться в вопросе выбора типа источника бесперебойного питания поможет наша статья: ИБП On-line VS Инвертор
  • Типовые решения: ИБП для дома
  • Другие примеры работы
  • Трехфазные ИБП для всего дома

Источник

Да будет свет! Система резервного питания в загородном доме

Отключили электричество, сломалась подстанция или оборвали провода – выручит система резервного питания!

Ничего не может быть хуже, чем отключение света зимой. Любой из загородных жителей рано или поздно сталкивается с ситуацией, когда лампочки гаснут, скважинный насос перестаёт качать воду, а батареи системы отопления остывают на глазах. Время задействовать резервное питание!

Большинство скажет: надо просто завести генератор и подключить к нему приборы и оборудование в доме. Не всё так просто. Пользователи forumhouse.ru хорошо знают, как запустить генератор на морозе.

Но есть и другое решение проблемы с перебоями электричества: система резервного питания дома или сокращённо – СРП.

Для правильного выбора такой системы питания необходимо понять, чем она отличается от системы автономного питания (САП).

Андрей-АА, Новая Москва.

СРП используется в том случае, когда дом подключён к основной электросети. При отключении основного питания резервное электропитание «подхватывает» основных потребителей электроэнергии: скважинный насос, котёл, холодильник, компьютер, телевизор и другое электрооборудование. САП – это основная система электропитания для дома, применяемая при полном отсутствии основной электросети.

Переходим к выбору системы резервного питания. По мнению Андрей-АА, существует 4 основных типа резервного питания для дома.

  • Если сеть отключается ненадолго, но суммарно в месяц более чем на 10 часов, то оптимальной будет система, состоящая из инвертора, зарядного устройства и блока аккумуляторов, заряжаемых от сети.
  • Если сеть отключают менее чем на 10 часов в месяц, то выгодней система из электрогенератора с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), оборудованного системой автоматического пуска.
  • Если сеть отключают часто и надолго, или когда напряжение в сети слишком низкое, то оптимальной является система, состоящая из генератора, блока аккумуляторов, зарядного устройства и инвертора.
  • Если требуемую мощность можно ограничить 1-1,5 кВт, то в качестве резервной системы питания можно использовать автомобиль с подключённым к нему инвертором.

Остановимся подробнее на третьем варианте. Пользователь с ником galexy456 предлагает пошаговый план создания бюджетной системы резервного питания для дома.

1 В электрический щиток заводятся два кабеля из подсобного помещения. Первый кабель необходим, чтобы подать электричество на инвертор. Второй – чтобы передать электричество от инвертора в дом.

galexy456

У меня на улице смонтирован маленький щиток, в котором реализована схема автоматического ввода резерва, или сокращённо АВР

АВР – это автоматический переключатель одной нагрузки на две питающих линии – основную и резервную.

2 В подсобное помещение ставим инвертор, аккумуляторы и коммутируем все устройства.

Андрей-АА

Я рекомендую выбирать инвертор с синусоидальным выходным напряжением.

В случае отключения электричества такая система работает следующим образом. АВР самостоятельно и быстро – так, что приборы не успевают отключиться, переключает питание с основного на резервное.

Теперь все подключённые энергопотребители продолжают работать от аккумуляторов и инвертора. Если энергоснабжение отсутствует больше 5-6 часов, то, не дожидаясь полного разряда аккумуляторов (от этого сильно сокращается срок их службы), для продолжения бесперебойного питания необходимо вручную завести генератор.

Существуют системы резервного питания с автоматическим запуском генератора, установленным в отапливаемом подсобном помещении и снабжённом принудительным отводом выхлопных газов. Главный недостаток таких СРП – это их высокая цена.

galexy456

После запуска генератора инвертор переводит нагрузку на питание приборов от него и одновременно начинает заряжать аккумуляторы. Таким образом, продлевается время работы системы и экономится моторесурс генератора, т.к. он работает не в постоянном режиме.

Источник