Правила подбора ИБП
ИБП подбираются по нескольким параметрам. Это:
- Время работы;
- Характеристики нагрузки;
- По рекомендациям производителей;
- По специальным формулам.
Бесперебойник должен дать пользователю время для корректного закрытия приложений открытых на его компьютере. Это время зависит от мощности потребляемой нагрузки, от вида нагрузки. Ведь в качестве нагрузки может быть не только бытовой компьютер, но и сервер, на котором хранятся очень важные данные, или газовый котел, электроника которого должна быть защищена, но не так критична по требованиям.
5.1. Как рассчитать время работы ИБП
На каждом ИБП имеется маркировка, сообщающая о параметрах устройства. Простой расчет возможен по мощности, которую обеспечивает бесперебойник и мощности потребителя. Мощность нагрузки (самое простое: можно увидеть мощность блока питания компьютера на маркировке) не должна быть выше мощности объявленной производителем источника бесперебойного питания. Тогда у Вас гарантировано будет время (приблизительно 15-20 минут) для корректного выключения компьютера.
5.2. Факторы, влияющие на время работы
Как уже было сказано это:
- Потребляемая мощность и характер потребления;
- Емкость батарей и их техническое состояние;
- Сила тока зарядного устройства ИБП.
Нагрузка может иметь различный характер. Соответственно учитываются потери при передаче энергии от АКБ до нагрузки. Для этого используют различные коэффициенты. Для компьютера обычно выбирают коэффициент 0,85.
Аккумуляторы имеют емкость (измеряются в ампер-часах), и напряжение заряда. Со временем их емкость снижается. На скорость выхода из строя влияют:
- Потребляемая мощность – должен быть запас по мощности;
- Условия и частота включения – количество циклов заряда/разряда ограничены;
- Глубина разряда – нельзя чтобы АКБ разряжалась до 0%;
- Рабочая температура АКБ – при температуре выше 40 градусов батарея разряжается быстрее.
5.3. По рекомендации производителя
Как выбрать ИПБ
Производитель ИБП с большой точностью может прогнозировать время автономной работы так как перед началом выпуска в продажу тщательно тестирует свою продукцию. Поэтому на его рекомендации всегда можно опереться при подборе бесперебойника.
5.4. По формулам
Для расчета времени работы есть усредненный расчет времени автономной работы:
Емкость аккумулятора (Ампер-час) * напряжение аккумуляторов (вольт)/ постоянную нагрузку (Ватт)
То есть если емкость АКБ – 50 Ампер-часов, напряжение – 12 В, мощность нагрузки -600 Вт, то 50*12/600 = 1 час. Это и будет время автономной нагрузки.
Есть уточненная формула:
tибп = Uакб * Сакб * N * K * Кгр * Кде/ Рнагр
tибп – время автономной работы ИБП при отключении сети, ч;Uакб – напряжение одной аккумуляторной батареи, В;Сакб емкость аккумуляторной батареи, А* ч;N – количество аккумуляторов в батарее;K – КПД преобразователя (h=0,75-0,8);Кгр – коэффициент глубины разряда 0,8 –0,9 (80%-90%);Кде – коэффициент доступной емкости 0,7 – 1,0 (зависит от режима разряда и температуры);Рнагр – мощность нагрузки.
6. Дополнительные функции
Кроме основной функции ИБП – обеспечение питания аппаратуры электроэнергией при сбоях в подаче электроэнергии все источники бесперебойного питания имеют в своем составе фильтры ограничивающие импульсные помехи. Более серьезные еще регулируют напряжение на входе. Бесперебойник с двойным преобразованием обеспечивают гальваническую развязку входа и выхода надежно защищая от всяких «энергетических катаклизмов».
6.1. Синхронизация с ПК
В комплект поставки входит специальная программа, позволяющая подключить ИБП к компьютеру и контролировать ситуацию с электропитанием. Подключение производится через USB-, RS-232- или RJ-45 разъем.
6.2. Холодный старт
Это возможность включить компьютер с ИБП при отсутствии внешнего электропитания и последующей работы. Например, срочная отправка или прием почты.
Сварочный инвертор
Сварочный инвертор, или инверторный источник сварочного тока – необходимый элемент в сварке, он передает сварочной дуге более стабильное горение и более простой поджиг. Инверторы наиболее популярны в сварке, т. к. они как никакой другой аппарат могут обеспечить надежность и независимость от общей сети, исключить колебания и помехи.
Сварочный инвертор действует за счет того, что напряжение сети выходит на выпрямитель, после чего силовой модуль делает постоянный ток переменным. Переменный ток отправляется уже на сварочный трансформатор, который, в свою очередь, обеспечивает им саму сварочную дугу.
Сварочный инвертор хорош тем, что, используя его, вы можете значительно уменьшить силовой трансформатор в размере и при этом увеличить динамику дуги. Благодаря ему стало возможным уменьшить размер и вес сварочного аппарата, повысить КПД и снизить до минимума разбрызгивание при сварке.
Сварочный инвертор
Однако сварочный инвертор имеет и ряд недостатков. Его коэффициент нагрузки ограничен, он довольно чувствителен к влажности воздуха и конденсату. Самый большой его минус – он создает очень высокий, часто даже опасный уровень помех. Эту проблему можно решить, но все ныне известные решения делают устройство не только дороже, но и тяжелее.
Тепловая электроэнергетика
Самая распространенная отрасль энергетики в России. Тепловые электростанции в стране производят более 1000 МВт, используя в качестве перерабатываемого сырья уголь, газ, нефтепродукты, сланцевые залежи и торф. Вырабатываемая первичная энергия в дальнейшем преобразуется в электричество. Технологически у таких станций масса преимуществ, которые и обуславливают их популярность. К ним можно отнести нетребовательность к условиям эксплуатации и легкость технической организации рабочего процесса.
Объекты тепловой энергетики в виде конденсационных сооружений и теплоэлектроцентралей могут возводиться прямо в районах добычи расходного ресурса или местах нахождения потребителя. Сезонные колебания никак не влияют на стабильность функционирования станций, что делает такие источники энергии надежными. Но есть и недостатки у ТЭС, к которым можно отнести применение исчерпаемых топливных ресурсов, загрязнение окружающей среды, необходимость подключения больших объемов трудовых ресурсов и др.
Виды источников бесперебойного питания
Бесперебойники классифицируются по трем типам в зависимости от конструктивных схем:
- Резервная используется для переключения на аккумуляторное питание.
- Интерактивная применяется для линейно-интерактивных бесперебойников.
- Схема двойного преобразования предназначена для блоков питания онлайн.
Резервные источники
ИБП оффлайн или резервный источник нужен для домашних компьютеров и поддержки работоспособности локальный сетей в офисах.
Принцип работы – автоматическое переключение ПК на питание от аккумуляторов при отключении электроэнергии. Роль переключателя играет механическое реле, отчего ИБП издает щелкающие звуки при изменении режимов работы.
Линейно-оперативные
Такие UPS применяются для защиты от перепада напряжений сетевого и телекоммуникационного оборудования или группы компьютеров.
Особенность работы – защита ПК от повышенного или пониженного напряжения без перехода в аварийный режим за счет включения в схему автотрансформатора.
Блоки питания онлайн (для серверов)
Мощные UPS с двойным преобразованием применяются для файловых серверов, рабочих серверных станций и сетевых устройств, которые требовательны к питающему напряжению.
Особенности действия – входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, затем через инвертор в эталонное переменное, которое подается на устройства. Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя и входу инвертора и постоянно питает их в аварийном режиме.
UPS онлайн обеспечивают стабильное напряжение на серверах и нулевое время переключения на аккумуляторы.
Видео описание
Какой выбрать генератор: дизельный или бензиновый?
Солнечные батареи
Главное достоинство таких независимых электростанций – доступная себестоимость одного киловатта электричества. Для их надлежащего функционирования требуется лишь бесплатная энергия солнца. Принцип работы подобных установок состоит в преобразовании световых фотонов в электрический заряд.
Чтобы солнечные батареи производили требуемую мощность для обеспечения работы домашних бытовых приборов, их площадь должна быть большая. 1 м2 поверхности такой установки выдает приблизительно 100 Вт, при этом напряжение составляет около 25 В. Этого хватит только на медленную зарядку аккумулятора, питание светильников.
Для получения электротока требуемых параметров необходимо установить вспомогательное оборудование: инвертора, аккумуляторы, контроллера. Первые преобразуют постоянное напряжение в переменное, оно должно соответствовать аналогичным показателям электричества на 220 В с централизованной сети. Чтобы пользоваться всеми преимуществами электростанции, нужно накапливать избыточную энергию с целью ее будущего полезного применения.
Солнечные батареи позволяют генерировать электроэнергию лишь в дневное время при ярком природном свете. Ночью такие устройства абсолютно бесполезны. Для разрешения указанной проблемы используется контроллер: он выполняет подзарядку аккумуляторных батарей. Накопившееся на нем избыточное электричество израсходуется в темный период суток, утром заряд заново пополняется от возобновивших свою работоспособность панелей.
К достоинствам вышеописанной разновидности автономного электроснабжения дома относят:
- автоматический режим работы;
- отсутствие дополнительных расходов;
- экологичность;
- не нужен топливный запас.
Недостатки:
- эффективность установки зависит от активности солнца, территории размещения системы, времени года;
- немалая стоимость оборудования;
- периодичность функционирования, зависящая от наличия обильного солнечного света;
- панели занимают много места, их нужно устанавливать на открытом участке.
Ветрогенераторы
В тех регионах, где ветер всегда в наличии (приморские районы, горные, степные), оптимальный вариант альтернативного источника электрического тока – ветровой генератор. В Америки эти установки применяются почти везде. Стоят, правда, они недешево, то именно с их помощью можно решать проблемы отсутствия электроэнергии.
Принцип получения тока здесь достаточно простой. Ветер давит на лопасти, которые приводя во вращение ротор электрического генератора. Последний выдает электрический ток. То есть, в установке используется принцип преобразования механической энергии в электрическую. Самое главное, что ветрогенераторы работают при минимальных порывах ветра, свыше 2 м/с. Если скорость не будет ниже 8 м/с, то генератор можно подключать к дому напрямую.
Принцип работы альтернативных источников энергии
Самая уязвимая часть оборудования – это аккумулятор, в котором скапливается электроэнергия. Он быстро выходит из строя, а стоит 25% от цены всей установки. Поэтому этот вариант получения альтернативной энергии лучше всего использовать не на накопление, а на потребление. Поэтому чаще всего ветровые генераторы подключаются к системам отопления и горячего водоснабжения напрямую. Кстати, оправданный и превосходный выход из положения.
Аккумуляторы для солнечной батареи
Если дома вы используете солнечную энергию, то для вас будут очень важны аккумуляторные батареи. Они играют роль посредника, передавая получаемую мощность энергии конечным устройствам и обеспечивая нужное напряжение в 220В.
Наибольшее количество энергии солнечная батарея вырабатывает днем, когда ярко светит солнце. Ночью же, когда потребление энергии не происходит, очень широко начинают использоваться бытовые приборы и различные источники искусственного освещения. Аккумуляторная батарея нужна вам, чтобы убедиться, что электричества хватит и на ночное время, когда подзарядка уже не будет происходить.
Статистика говорит, что дешевле всего использовать аккумуляторы из лития китайского производства и свинцово-кислотные батареи.
Важнейшие параметры аккумуляторов следующие:
- Объем. Он определяется тем, насколько велик заряд, замеряемый во время отдачи электричества конечным устройствам-потребителям.
- Плотность энергии. Согласно этой характеристике рассчитывается, какой объем энергии производят батареи на единицу своего объема либо веса. Используя этот параметр, можно сравнить степень эффективности разных моделей.
- Саморазряд. С помощью этого показателя можно проанализировать, какое количество энергии теряет устройство на холостом ходу, насколько долго оно может хранить энергию.
Чтобы круглый год наслаждаться экологически чистыми источниками электричества и нужными 220В, нужно соблюдать следующие условия эксплуатации:
К сожалению, аккумуляторы не очень хорошо выдерживают резкие перепады температур, им лучше не стоять на жаре свыше +40оС и на холоде ниже –25оС.
Лучше не располагать эти устройства вблизи открытого огня: пары могут воспламениться. Желательно, чтобы вода и осадки не попадали на аккумуляторную батарею: из-за появления новых электрических цепей возможно возникновение токов саморазряда.
Аккумуляторные батареи также характеризуются различным устройством корпуса. Некоторые требуют постоянно контролировать электролит и восполнять его уровень, когда пары выкипают.
Аккумуляторная батарея
Существуют также герметичные модели, в них используется цикл замкнутого типа. Некоторые производители предлагают необслуживаемые модели и предоставляют на них гарантию до 5 лет. Также производятся малообслуживаемые модели, в которые нужно лишь подливать воду два раза в год.
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.
Предлагаем ознакомиться Как очистить чугунную сковороду в домашних условиях: методы и средства, способы отмыть от нагара и гари
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
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).
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:
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
- 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
Банк АКБ
Аккумулятор предназначен для накопления и последующей отдачи энергии в сеть, поскольку эффективность работы источников энергии, использующих солнечный свет или ветер, зависит от интенсивности последних.
В резервных источниках электроснабжения используются аккумуляторы двух типов: AGM и гелевый.
AGM представляет собой абсорбирующие стеклянные маты, расположенные между положительными и отрицательными свинцовыми пластинами. В них в связанном состоянии находится электролит.
В гелевых аккумуляторах в качестве сепаратора применяется силикагель, которым заливается пространство между пластинами в процессе производства. После застывания он представляет собой твердое вещество с огромным количеством пор, в которых удерживается электролит. Благодаря тому, что силикагель полностью занимает всё пространство, в гелевых аккумуляторных батареях практически невозможно осыпание свинцовых пластин и как следствие, закорачивание и выход из строя.
При соединении аккумуляторов в батареи следует учитывать, что при последовательном соединении аккумуляторных батарей, ёмкость не меняется, а напряжение складывается, при параллельном – складывается ёмкость, а напряжение остаётся неизменным.
Важной характеристикой системы является максимальная глубина разряда банка аккумуляторов, которая задается при настройке системы. Чем больше глубина разряда, тем меньше циклов выдержит АКБ
Ориентировочные цифры приведены в таблице.
Электроснабжение частного дома солнечными батареями
В частных и загородных домах все более широкое распространение получают солнечные батареи, используемые в качестве основных или резервных источников питания. Основной функцией этих устройств является преобразование солнечной энергии в электрическую.
Существуют различные способы применения постоянного тока, вырабатываемого солнечными батареями. Он может использоваться напрямую, сразу же после выработки или накапливаться в аккумуляторных батареях и расходоваться по мере необходимости в темное время суток. Кроме того, постоянный ток с помощью инвертора может быть преобразован в переменный ток, напряжением 110, 220 и 380 вольт и применяться для различных групп и типов потребителей.
Вся автономная система электроснабжения на солнечных батареях функционирует по определенной схеме. На протяжении светового дня они производят электроэнергию, которая затем подается к контроллеру заряда. Основной функцией контроллера является управление зарядом аккумуляторов. Если их емкость заполнена на 100%, то подача заряда от солнечных батарей прекращается. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный с заданными параметрами. При включении потребителей, этот прибор забирает энергию из аккумуляторов, преобразует ее и направляет в сеть к потребителям.
Солнечная энергия, в зависимости от времен года, не бывает постоянной и не всегда рассматривается в качестве основного источника. Кроме того, объем электроэнергии, потребляемой ежесуточно, тоже изменяется в разные стороны. Поэтому при наступлении полного разряда аккумуляторов, происходит автоматическое переключение системы домашнего электроснабжения с солнечных батарей на другие резервные источники питания или на центральную электрическую сеть.
Солнечные батареи делают хозяев дома абсолютно независимыми от центрального электроснабжения. В этом случае не требуется подводка электрических сетей, исключаются дополнительные траты на оформление разрешительных документов и оплату электроэнергии. Данная система не зависит от перебоев централизованной подачи электричества, на нее не влияет рост тарифов, отсутствуют ограничения в подключении дополнительных мощностей.
Солнечные батареи могут эксплуатироваться в течение длительного периода времени, составляющего 20-50 лет. Серьезные финансовые вложения делаются только один раз, после чего система будет работать и постепенно окупать себя. Вся работа батарей осуществляется на полном автомате. Существенным плюсом является полная безопасность солнечной энергии для человека и окружающей среды. Для получения нужного экономического результата следует правильно выбирать оборудование, монтировать и вводить его в эксплуатацию.
Автономные системы электроснабжения частного дома
Использование автономных систем обойдется значительно дешевле, чем прокладка новой линии электропередачи, требующая значительных материальных затрат. Автономный источник питания находится в полной собственности хозяина дома. При регулярном техническом обслуживании он сможет эксплуатироваться в течение длительного времени.
Собственное водоснабжение, канализация и система отопления дают полную независимость от местных коммунальных служб. Гораздо сложнее решается вопрос обеспечения электричеством, однако при правильном подходе с использованием альтернативных источников питания, эта проблема сравнительно легко преодолевается. Существует несколько вариантов автономного электроснабжения, каждый из которых является наиболее подходящим для конкретных условий эксплуатации, в том числе и солнечные системы электроснабжения.
Все автономные системы имеют единый принцип работы, но отличаются первоначальными источниками электроэнергии. При их выборе учитываются различные факторы, в том числе и расходы на эксплуатацию. Например, бензиновые или дизельные генераторы постоянно требуют топливо. Другие же, условно относящиеся к так называемым вечным двигателям, не нуждаются в энергоносителях, а, наоборот, сами способны вырабатывать электричество за счет преобразования энергии солнца и ветра.
Все автономные источники электроснабжения по большому счету похожи друг на друга своим общим устройством и принципом действия. В состав каждой из них входят три основные узла:
- Преобразователь энергии. Представлен солнечными панелями или ветровым генератором, где энергия солнца и ветра преобразуется в электрический ток. Их эффективность во многом зависит от природных условий и погоды в данной местности – от солнечной активности, силы и направления ветра.
- Аккумуляторы. Представляют собой электрические емкости, накапливающие электричество, активно вырабатываемое при оптимальной погоде. Чем больше имеется аккумуляторов, тем дольше сможет расходоваться запасенная энергия. Для расчетов используется среднесуточное потребление электричества.
- Контроллер. Выполняет управляющую функцию по распределению потоков выработанной энергии. В основном эти устройства контролируют состояние аккумуляторных батарей. Когда они полностью заряжены, вся энергия уходит напрямую потребителям. Если же контроллер обнаруживает разрядку батареи, то энергия перераспределяется: она частично уходит потребителю, а другая часть затрачивается на зарядку батареи.
- Инвертор. Устройство для преобразования постоянного тока 12 или 24 вольта в стандартное напряжение 220 В. Инверторы имеют различную мощность, для расчета которой берется суммарная мощность одновременно работающих потребителей. При расчетах необходимо давать определенный запас, поскольку работа оборудования на пределе возможностей приводит к его быстрому выходу из строя.
Существует различное автономное электроснабжение загородного дома, готовые решения которого дополняются различными элементами в виде соединительных кабелей, балластов для сброса лишнего электричества и прочими составными частями. Для правильного выбора агрегата следует более подробно ознакомиться с каждым типом альтернативных источников питания.
