Как подключить систему резервного питания

Резервное электроснабжение загородного дома остаётся актуальным вопросом в любое время. Многие владельцы частных загородных домов сталкиваются с ситуациями, когда внезапно исчезает электричество. Правильное решение данной проблемы – обеспечение электричеством дома за счёт организации резервного питания.

Компоненты

• источник питания постоянного тока;
• аккумуляторы;
• батарейный отсек;
• стабилизатор напряжения (необязательно);
• резистор 1 кОм;
• 2 диода (с допустимым прямым током, превышающим ток от источника питания);
• разъем «папа» для постоянного напряжения;
• разъем «мама» для постоянного напряжения.

Принципиальная схема резервного аккумуляторного источника питания

Выбор оборудования для автономного электропитания дома

От правильности выбранного оборудования для системы резервного электроснабжения дома зависит продолжительность и качество работы устройств. Подходить к выбору резервного источника электрического питания следует ответственно.

Для частного дома обычно выбирают следующие устройства:

• Инверторы. Данные устройства отличаются и имеют свои особенности. Нужно знать, что инвертор с синусоидой на выходе даёт более качественное электричество и сможет питать все электроприборы
• Аккумуляторы. Следует знать, что чем больше ёмкость аккумулятора, тем дольше можно будет использовать накопленную энергию

Принципиальная схема

Существует множество различных видов аккумуляторных систем резервного питания, и выбор типа системы в значительной степени зависит от того, что именно вы питаете. Для данного проекта я разработал простую схему, которую можно использовать для питания маломощной электроники, которая работает от 12 вольт или ниже.

Во-первых, нам нужен источник питания постоянного тока. Такие источники очень распространены и бывают различных напряжений и номинальных токов. Блок питания подключается к схеме через разъем питания постоянного тока. Затем он подключается к блокирующему диоду. Блокирующий диод предотвращает протекание тока из резервной аккумуляторной системы обратно в источник питания. Далее, через резистор и еще один диод подключается аккумуляторная батарея. Резистор позволяет батарее медленно заряжаться от источника питания, а диод обеспечивает низкое сопротивление пути протекания тока между батареей и конечной схемой, таким образом, аккумулятор может питать конечную схему, если выходное напряжение источника питания упадет слишком низко. Если схема, которую вы питаете, требует стабилизированный источник питания, то вы можете просто добавить в конце стабилизатор напряжения.

Принципиальная схема резервного аккумуляторного источника питания

Если вы питаете Arduino или аналогичный микроконтроллер, то вы должны учесть, что вывод Vin уже подключен к встроенному стабилизатору напряжения на плате. Таким образом, вы можете подать на вывод Vin любое напряжение в диапазоне от 7 до 12 вольт.

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! 

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).

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.

Инвертор – это преобразователь постоянного тока от аккумуляторных батарей в переменное однофазное напряжение 220В, от которого работает оборудование в доме.

• 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.

По аналогичному принципу строятся и системы автономного электропитания, но к ним предъявляются более высокие требования по мощности.

• 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 galexy456предлагает 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.

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.

Я рекомендую выбирать инвертор с синусоидальным выходным напряжением.

Инверторы бывают двух основных типов – с синусом на выходе (оптимальный вариант) и с так называемым «модифицированным синусом». Если инвертор выдаёт «модифицированный синус», то некоторые приборы при подключении к нему могут выйти из строя из-за высокого уровня гармоник частоты в питании – 150Гц, 250Гц, 350Гц и т.д.

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.

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.

Необходимо помнить, что запускать генератор следует уже после израсходования ёмкости аккумуляторов примерно на 30-60%.

Любая, даже самая продвинутая и дорогая система резервного питания, в первую очередь, приучает экономить энергоресурсы в доме, т.к. от этого напрямую зависит время работы системы резервного электроснабжения дома.

Форумчане советуют:

• заменить все лампочки в доме на энергосберегающие;
• проложить вторую, резервную линию электросети, к которой, в случае отключения электричества, можно подключить самое необходимое оборудование в доме;
• как следует утеплить дом, чтобы уменьшить затраты на отопление;
• при работе резервной системы питания не пользоваться мощными электроприборами: утюгом, электрочайником, пылесосом.

Включение фена, чайника или утюга на 3-7 минут сильно не разрядит аккумуляторы, но глажку или работу с мощным электроинструментом лучше не допускать.

Для построения СРП нагрузку в доме можно условно разделить на три части:

1. Отопление.
2. Водонагревательные приборы.
3. Приборы, требующие обязательного резервного питания, а именно:

• освещение;
• циркуляционные насосы отопления;
• скважинный насос и насосная станция;
• компьютер;
• холодильник, телевизор, Интернет.

Также в качестве резервной системы питания можно использовать и автомобиль. Для этого необходимо:

1.   Приобрести инвертор с синусоидальным выходом на 12-220 В мощностью до 2 кВт с защитой от перегрузки по току или по мощности.
2.   Прогреть двигатель автомобиля.
3.   Выключить двигатель.
4.   Подсоединить инвертор непосредственно к клеммам аккумулятора (не отсоединяя его от автомобиля).
5.  Завести двигатель.
6.  Подсоединить нагрузку к инвертору.
7.  После отключения нагрузки необходимо оставить двигатель авто заведённым, чтобы он подзарядил аккумулятор.

Суммарная нагрузка потребителей в этом случае не должна превышать 2 кВт!

Я постоянно использую энергосистему своего авто в качестве резервного источника электричества на даче. Максимальное время работы в таком режиме составляло 10 часов, работали все основные потребители электрической энергии в доме.

Пользователи сайта FORUMHOUSE могут узнать, как самостоятельно сделать резервную систему питания питания. Вся информация по расчёту автономной системы питания собрана в этом дневнике. Автоматический запуск и использование генератора «от А до Я» описан в этой теме.

А в этом видео рассказывается о том, как инвертор и блок аккумуляторов могут увеличить электрическую мощность в доме.

Система современного резервного электроснабжения

Современное резервное бесперебойное электроснабжение частного дома возможно при помощи солнечных батарей. Система батарей является экологичным способом получения электрической энергии для питания сети. Элементы солнечной батареи состоят из фотоэлектрических модулей, которые покрывают стеклом. Данное стекло имеет определённую текстуру и позволяет поглощать много солнечного света.

Ветрогенератор можно применять в качестве источника получения электроэнергии только на территории, где есть ветер. Сейчас данный источник энергии редко используется в качестве резервного электроснабжения загородного дома по причине неблагоприятных для работы условий.

Газогенераторные электростанции для снабжения электроэнергией

Газогенераторные электростанции могут работать на природном и сжиженном газе. Они подключаются к газовой системе. Стоимость работы данных источников электропитания обычно значительно ниже, чем у других генераторов.

Газогенераторные электростанции имеют:

• Синхронный, асинхронный аккумулятор
• Встроенную систему автоматического управления

Чаще всего электростанции предназначены для бесперебойной длительной работы в авторежиме с возможностью контроля дистанционно. Вредных выбросов от данных приборов меньше.

Выбор номинала резистора

Выбор номинала резистора должен быть сделан с осторожностью, чтобы вдруг не перезарядить аккумулятор. Чтобы выяснить, с каким номиналом надо использовать резистор, необходимо в первую очередь рассмотреть источник питания. Когда вы работаете с нестабилизированным источником питания, выходное напряжение не неизменно. Когда схема, которая питается от него, выключается или отключается, напряжение на выходных клеммах источника увеличивается. Это напряжение холостого хода может достигать значения в полтора раза выше, чем то напряжение, которое указано на корпусе блока питания. Чтобы проверить это, возьмите мультиметр и измерьте напряжение на выходных клеммах источника питания, когда к нему ничего не подключено. Это и будет максимальное напряжение источника питания.

NiMH аккумулятор может безопасно заряжаться при токе заряда C/10, или одна десятая емкости аккумулятора в час. Однако прикладывание тока такой же величины после того, как аккумулятор был полностью заряжен, может привести к его повреждению. Если предполагается, что аккумулятор будет непрерывно заряжаться в течение неопределенного периода времени (как, например, в аккумуляторной системе резервного питания), то ток заряда должен быть очень низким. В идеале, ток заряда должен быть равен C/300 или еще меньше.

В моем случае, я буду использовать аккумуляторный отсек размера AA с аккумуляторами емкостью 2500 мАч. В целях безопасности мне нужен ток заряда 8 мА или меньше. Исходя из этого, можно рассчитать, резистор какого номинала нам нужен.

Чтобы рассчитать необходимое сопротивление вашего резистора, начните с определения напряжения холостого хода источника питания, затем вычтите из него напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи. Это даст вам напряжение на резисторе. Чтобы определить сопротивление, разделите разность напряжений на значение максимального тока. В моем случае, напряжение холостого хода источника питания равно 9В, а напряжение на аккумуляторной батарее равно около 6В. Это дает разность напряжений 3В. Деление этих 3 вольт на ток 0,008 ампер дает значение сопротивления 375 Ом. Поэтому номинал нашего резистора должен быть не менее 375 Ом. Для дополнительной безопасности я использовал резистор 1 кОм. Однако имейте в виду, что использование резистора с большим сопротивлением значительно замедлит заряд аккумулятора. Но это не проблема, если система резервного питания используется очень редко.

Резервный аккумуляторный источник питания

При использовании данной схемы резервного питания вы можете подключить к ней ваш блок питания через разъем питания «папа». Этот разъем подключен к схеме резервного питания от аккумулятора. Тогда на выходе схемы резервного питания устанавливается разъем «мама», в который может быть подключено электронное устройство, которое вы хотите запитать. Этот простой встраиваемый дизайн избавит вас от необходимости модифицировать источник питания или ваше устройство.

Бензогенераторы для питания электричеством дома

Бензогенератор используется для выработки электрической энергии небольшой мощности и может работать некоторое время. Данные источники бывают с воздушной и водяной системой охлаждения.

Бензиновый автономный генератор:

• Имеет компактный размер
• Удобен для транспортировки
• Подходит для электроснабжения дома

Бензогенератор часто используется для электроснабжения частных домов там, где недолго нет снабжения электричеством от основной электросети. Для длительной работы он не подходит.

Дизельный генератор для электроснабжения дома

Дизельный генератор является более мощным и в зависимости от конструктивных особенностей может быть рассчитан на долгую работу.

Он снабжается:

• Синхронным и асинхронным генератором
• Системой автоматического управления

Однако дизельный генератор, как и бензиновый, при работе выбрасывает вредные продукты сгорания и создаёт много шума при выработке электроэнергии. Это требует принятия различных технических мер для того, чтобы снизить неблагоприятное воздействие.

Примерный бюджет

Один гелевый аккумулятор емкостью 150-200 А х ч стоит порядка 200-250 у. е. За подходящий ИБП надо будет заплатить 400-700 у. е., а дополнительное оборудование «потянет» еще на 30-50 у. е. Таким образом, общая стоимость СРП составит порядка 2500-2700 у. е. В то же время можно ограничиться покупкой простого ИБП мощностью 1 кВт и аккумулятора емкостью 150 Ач. Общие затраты в таком случае составят примерно 300-400 у. е., а система позволит сохранить работоспособность холодильника, компьютера и пары электроламп на 2-3 часа. Правда, отопление от такой СРП работать не сможет.

Маломощные ИБП в одном корпусе объединяют аккумулятор, инвертор, автоматику. Потребители подключаются к ним напрямую — через вилку. Таких систем хватает на очень короткое время (до часа) и только на компьютер, зарядное устройство, светильник.

Для обеспечения большого количества потребителей используют отдельные наборные системы, подключаемые не в розетку, а к щитку электропитания.

Бесперебойник своими руками для загородного дома

В работе электроснабжения частного дома часто случаются перебои в электропитании. Для обеспечения автономной работы электроснабжения на сегодняшний день предлагается много разных приборов и оборудования, но можно сделать альтернативный источник электроснабжения самостоятельно, что не так уж сложно.

Нужно приобрести инвертор и выполнить следующие действия:

• К стороне, где расположены клеммы, необходимо подсоединить провода сечением 4 кв.
• Затем к клемме присоединить кабель зарядного устройства
• После этого можно сделать присоединение к аккумулятору
• Теперь все подключается к инвертору

Большой выбор источников резервного питания различной мощности позволяет подобрать наиболее оптимальную систему электропитания для использования в загородном доме. Чтобы электросеть была надёжной, нужно учесть различные нюансы как при создании проекта, так и при монтаже. Кроме этого необходимо помнить, что система должна быть безопасной.

Монтаж

При кажущейся сложности СРП объем требуемых для ее подключения электромонтажных работ практически минимален. Ведь все домашние «нагрузки» подводят к щитку электросети. Надо лишь установить поблизости ИБП с АБ и инвертором и подключить последний в сеть между потребителями и щитом.

Для СРП нужно небольшое пространство. Достаточно примерно 0,5-1 м2. Важно правильно выбрать помещение. СРП можно устанавливать в неотапливаемых комнатах, так как большая часть современных моделей аккумуляторов спокойно переносит охлаждение до -20 °С. Однако они хуже воспринимают сырость и конденсацию влаги. Кроме того, при снижении внешней температуры емкость АБ падает на 10-20 %. Увеличивается и время зарядки. Так что лучше расположить СРП в том месте, где обеспечивается постоянное поддержание температуры около 0°С и имеется хорошая вентиляция. Это может быть гараж, правильно выполненный подвал, подсобное помещение.

На стене монтируют инвертор и ИБП, рядом устанавливают аккумуляторы — чаще всего вдоль стенки или же цепочкой на полке или стеллаже. В продаже есть специальные блоки источника резервированного питания с подготовленными местами для размещения оборудования. Также допускается установка СРП в закрытый перфорированный шкаф, где она заодно будет защищена от детей и домашних животных.

В ходе выполнения работ важно обеспечить качественные проводные соединения всех компонентов — тогда СРП прослужит много лет. После монтажа вмешательство в работу системы в течение всего периода эксплуатации не понадобится. Нужно лишь периодически протирать пыль.

Достоинства системы

— Фактически мгновенное срабатывание (в течение миллисекунд) в случае отключения электричества. Большинство современных, даже высокоточных электроприборов не «замечает» перехода из стандартного режима питания на автономный,

— Способность выдерживать значительные перегрузки.

— Защита техники от перепадов напряжения, перекоса фаз и других «капризов» сети.

— Возможность выполнения своих обязанностей при малых нагрузках без ущерба для долговечности службы системы.

— Практически бесшумная работа.

— Экологичность, отсутствие вреда для окружающей среды по сравнению с применением дизельных генераторов.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...