Помоги проекту - поделись книгой:
Для удобства пользования системой с ИБП рекомендую с других концов на обоих кабелях (UPS outs) поддержки нагрузки установить «евророзетки» – для подключения различных унифицированных потребителей (чтобы не «перекраивать» провода).
Защита ИБП
Кроме плавкого предохранителя (замена через переднюю панель), защищающего источник от перепадов входного напряжения, имеется встроенная автоматическая электронная защита. ИБП автоматически отключится при превышении максимальной мощности по выходу на 105 % в течении 60 сек и в течении 3 сек – при превышении мощности на 130 %. Выход ИБП также защищен от короткого замыкания (что очень важно).
3.1.1. Все об источниках бесперебойного питания
Внутренности ИБП
Электрический источник бесперебойного питания (ИБП) представляет собой двойной преобразователь. Во-первых, преобразователь переменного тока в постоянный – для зарядки внутреннего резервного герметичного необслуживаемого аккумулятора (далее – АКБ) типа FP-1250 с энергоемкостью 5 А/ч и мощностью 60 Вт (номинальное напряжение АКБ – 12 В). Эта свинцово – кислотная батарея заряжается до 90 % емкости в течение 6 часов. Электроника ИБП имеет встроенную защиту: чтобы защитить АКБ от глубокого разряда (что чревато заметным уменьшением емкости) устройство отключится при критически низком напряжении АКБ.
Во-вторых, при отключении сети 220 В, внутренняя схема питается от АКБ, включается обратный модулятор преобразователь, который обеспечивает преобразование постоянного напряжения 12 В (напряжение АКБ) в 220 В с возможным отклонением ±5 %. Форма выходного сигнала – прямоугольный импульс с соответствующим действующим значением напряжения.
На рис. 3.3. представлен ИБП со снятой крышкой корпуса.
Рис. 3.3. ИБП со снятой крышкой корпуса
Если ИБП долго не используется по назначению, рекомендую его отключать для сохранения емкости батарей.
3.1.2. Полезные рекомендации по доработке ИБП
На моей практике данный ИБП тестировался на длительность обеспечения резервной энергией. При отключении осветительной сети 220 В автономная работа при активной нагрузке 600 Вт (в качестве который был плазменный телевизор, профессиональный трансивер (радиостанция КВ) Icon IC-718 в режиме «прием», радиотелефон, и энергосберегающая осветительная лампа 200 Вт) продолжается в течение 31 минуты. К слову, этого времени вполне достаточно, чтобы при необходимости получить свежую оперативную информацию из эфира и организовать бесперебойное обеспечение электроэнергией с помощью бензинового (дизельного) генератора – как источника автономного энергообеспечения (о нем ниже).
Однако, время автономной работы ИБП прямо зависит от емкости резервной АКБ. Если установить совместно со штатной – параллельно 10 аналогичных АКБ FP-1250, время автономной работы устройства возрастет пропорционально его повысившейся (в 10 раз) энергоемкости. Энергоемкость сравнимая с емкостью автомобильной АКБ (55 А/ч против 50 А/ч описанной разработки) позволит снабжать нагрузку электроэнергией почти в 10 раз больше по времени. При этом время полного заряда совмещенной батарей, состоящей из 10 аналогичных АКБ также возрастет в разы. К сожалению, в этой части нельзя сказать, что выходная мощность увеличится; этого не произойдет, поскольку электронный преобразователь напряжения АКБ в сетевое – остается прежним. Хранить объединенную батарею можно в специальном «аварийном» чемодане (см. рис. 3.4); с такими ходят врачи скорой помощи – на вызовы.
Рис. 3.4. «Аварийный» чемодан с 10-ю параллельно соединенными АКБ FP-1250
В параллельном соединении для данной разработки может быть и больше батарей, по сути, их количество ничем не ограничивается. Соединения между выводами (клеммами) АКБ нужно проводить многожильным (желательно медным) электрическим проводом в качественной изоляции сечением жилы не менее 2,5 мм. Длина проводников должна стремиться к минимуму. Все это необходимо для уменьшения потерь энергии в проводах от батареи АКБ к преобразователю ИБП. При подключении максимальной по мощности нагрузки эти потери могут быть существенными, что окажет влияние на всю отдаваемую в нагрузку полезную мощность.
Таким же образом, для более продолжительного автономного энергообеспечения в случае аварии, можно использовать любую другую аккумуляторную батарею, включая автомобильную, к примеру, «6СТ-55» или даже танковую «6СТ-190».
Поэтому внутри корпуса ИБП рекомендованным методом подключают дополнительные проводники и выводят их наружу (корпуса ИБП) – для подключения дополнительных АКБ. Во время нормальной работы и присутствии сетевого напряжения 220 В, ИБП работает как зарядное устройство для всех подключенных АКБ.
Автомобильная АКБ для эффективной работы должна быть «свежей»; с плотностью электролита не менее 1,26…1.28.
Таким образом, доработка промышленного ИБП в сельской местности сводится к замене «штатной» АКБ на другую, с большей энергоемкостью; после этого блоком можно пользоваться несколько часов до восстановления энергоснабжения; как это сделано в авторском варианте. Для незначительной нагрузки (до 2 кВт) в полевых условиях (удаленно расположенном экодоме, энергосистема которого организована с помощью ветрогенераторов и солнечных батарей) ИБП способен обеспечить жизнедеятельность к «кризисные» периоды безветрия или малой солнечной активности.
3.1.3. Включение и управление ИБП
Управлять ИБП несложно. Для включения ИБП нажмите кнопку «вкл/выкл» на передней панели устройства и удерживайте ее в течении 2 сек., до окончания звучания сигнала. Для отключения звука в автономном режиме работы от батарей коротко нажмите ту же кнопку (менее 2 сек). Для полного отключения ИБП удерживайте нажатой кнопку более 5 сек.
Подключение кабелей ИБП
Подключение кабелей выходного напряжения производится после подключения сетевого кабеля ИБП в сеть 220 В и его включения (как было рассмотрено выше).
Для экономии ресурса аккумулятора при нормальном напряжении в осветительной сети 220 В и отключенной в течении 4 мин нагрузки на выходе, ИБП автоматически перейдет в режим «Green Mode» – функция отключения при отсутствии подключенной нагрузки. Это режим сбережения батарей можно отключить принудительно, удерживая кнопку «вкл/выкл» более 5 сек до появления звуковых сигналов: длинные сигнал, пауза 2 сек, затем два коротких сигнала.
Расшифровка сигналов индикаторов ИБП
В ИБП аналогичных рассмотренному, присутствует звуковой и световой (светодиодный индикатор). Расшифровываются их «показания» так:
Зеленый свет светового индикатора и отсутствие звуков свидетельствует о нормальном режиме работы ИБП, задействованы системы фильтрации помех, защиты от перегрузок, работает автоматический регулятор напряжения (стабилизатор выходного напряжения).
Желтый цвет свечения – совместно со звуковой сигнализацией (звучит одновременно со вспыхиванием светодиода – см. далее) – автономная работа от АКБ, отсутствие входного напряжения 220 В.
Чем чаще мигание и звуковые сигналы, тем меньше остаточная энергоемкость внутренней АКБ, к примеру, 1 раз в 5 сек (требуется подзарядка АКБ, устройство вскоре отключится от обеспечения нагрузки в автономном режиме). То же самое (частое мигание) свидетельствует о перегрузке по выходу (подключены потребители, рассчитанные на мощность выше, чем может дать ИБП).
Если световой индикатор мигает каждые 4 сек, или не горит вовсе – это аварийное состояние, показывающее, что ИБП не может нормально функционировать, выключен, либо неисправен.
ИБП также имеет встроенную звуковую сигнализацию: так при пропадании сетевого напряжения (осветительной сети 220 В) звуковой излучатель ИБП издает прерывистые звуки (тон с частотой 1 кГц), пауза между сигналами 1…15 с – в зависимости от разрядки встроенного аккумулятора.
Дополнительные возможности для бесперебойного энергообеспечения
Для дополнительного энергообеспечения при аварии энергосетей, с учетом ограниченности времени работы от рассмотренного ИБП, разумно применять портативные бензогенераторы (дизель-генеарторы), к примеру, Hammer GNR-800A, имеющий бесщеточный однофазный электрогенератор, с выходным переменным напряжением 220 В 50 Гц (выходная мощность 800 Вт) и постоянным модифицированным напряжением 12 В (полезный ток 3 А, мощность 36 Вт).
На рис. 3.5 представлен внешний вид бензогенератора Hammer GNR-800A.
Рис. 3.5. Бензогенератор Hammer GNR-800A
Генератор имеет расход 0,33 л бензина А-92 (смешанного с маслом в пропорции 50:1) в час, при емкости бензобака 4,5 л. Производителем предусмотрена защита от тепловой перегрузки, срабатывающая по истечении 6 часов непрерывной работы. На корпусе имеется вольтметр, показывающий колебания выходного напряжения. Оно достаточно стабильно, тем не менее, работа данного бензогенератора в связке с рассмотренным выше ИБП для достижения бесперебойного энергообеспечения дает на выходе стабильное напряжение. Таким образом, есть два пути применения бензогенератора совместно с ИБП:
1. ИБП подключается к выходу бензогенератора и выдает в нагрузку стабилизированное и отфильтрованное напряжение 220 В. Время работы такой автономной установки 6 часов (ограничение бесперебойной работы бензогенератора) плюс ресурс внутренних АКБ ИБП.
2. ИБП и бензогенератор работают (обеспечивают автономное питание) попеременно. ИБП работает от своих (и дополнительных) АКБ на нагрузку, в то же время бензогенератор заряжает мощные АКБ (постоянным напряжением 12 В, соединительный кабель от разъема 12 В с зажимами типа «крокодил» на концах предусмотрен в комплекте), которые потом подключаются в качестве резервных к внутреннему (штатному АКБ) ИБП.
Оба способа бесперебойного обеспечения электропитания реально проверены. Звуковое давление (громкость) работы Hammer GNR-800A не превышает 30 дБ, что вполне допустимо на лоджии городской квартиры (чтобы не дышать выхлопными газами). Остается позаботиться только о запасе бензина и периодически наполнять бак бензогенератора, следить за перестановкой АКБ (если выбран второй вариант взаимодействия источников бесперебойного питания). В таком режиме можно жить и работать не только «при свечах» длительное время. А с учетом развитой территории покрытия сотовых операторов, при условии их нормальной работы, обеспечив энергопитание своей аппаратуре, включая и ПК, применив модем, можно оперативно получать информацию с помощью Интернет-технологий. Таким образом, обеспечена связь с внешним миром.
3.1.4. Вариант практического решения для связи с внешним миром
Локальные аварии ограничены по времени, а с помощью рассмотренных способов их отрицательное воздействие для своей семьи можно минимизировать. Но в случае масштабных катастроф, нужен альтернативный источник не только напряжения, но и связи. Таким источником (для приема и передачи информации по радиоэфиру) может служить радиостанция на ультракоротких и коротких волнах, к примеру, профессиональный трансивер IC-718, представленный на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Трансивер IC-718
Как было отмечено выше, при блокировке сотовых операторов, телевидения и массового радиовещания, с помощью таких радиостанций на коротких волнах можно общаться на очень дальние расстояния (десятки тысяч км).
Дальность связи завит от настройки трансивера, в том числе от хорошо согласованного антенного хозяйства, местоположения антенны и самого корреспондента (в городе помех больше, в том числе из-за плотной застройки, чем на ровной местности, пустыре), прохождения радиоволн в эфире (метеоусловий).
Эффективность общения зависит также и от квалификации оператора, знания международных языков и правил радиолюбительского обмена.
История знает много фактов, когда с помощью подобных устройств радиолюбители в период «железного занавеса» могли получать (и получали) оперативную информацию от зарубежных коллег. В критической «аварийной» ситуации рассмотренный альтернативный способ связи и получения оперативной информации не помешает, а возможно, и сохранит жизни людей.
3.2. Альтернативное «запасное» энергопитание в доме
Портативные бензогенераторы также принято называть бензоэлектростанцией.
Бензо-электростанции предназначены для автономного энергообеспечения – в походе, на даче, в гараже и мастерской. Возможно применение электростанций/генераторов ремонтными службами, небольшими автомастерскими и другими пользователями, которым необходимо простое и удобное решение для независимого энергоснабжения или в качестве аварийного источника питания.
Основная разница между бензо– и дизель электростанцией (генератором) в назначении, в составе топлива и его особенностях.
К примеру, бензоэлектростанция как правило очень компактна, имеет вес до 30 кг и относительно легко перемещается даже одним человеком, поэтому всегда есть возможность убрать ее на место постоянного хранения. Дизель-генератор – устройство стационарного использования имеет дизельный двигатель в качестве основного. Он дает большую электрическую мощность, некоторые модели снабжены системой автозапуска при пропадании контролируемого напряжения, и перемещать его (без специального дополнительного оборудования) затруднительно. Если на улице (в холодное время года) оставлять в нерабочем состоянии дизель-электростанцию, то важно позаботиться о том, чтобы дизельное топливо (солярка) была залита «зимнего», незамерзающего типа.
Есть немало мест необъятной России, где достать любым способом дизельное топливо намного проще, чем бензин. Такие места, как правило, удалены от автомобильных и железных дорог, находятся в Сибири, за Уралом, на Дальнем Востоке, на Севере страны, в степях Казахстана, да мало ли еще где… Здесь можно купить солярку у любого тракториста – таковы реалии времени, а за бензином придется еще куда-то проехать.
Тем не менее, компактная бензоэлектростанция с запасом бензина, умещающимся в 10-литровую канистру, спасет вас и ваших близких в экстремальной ситуации (пока не подоспеет помощь), поскольку способна работать несколько часов без перерыва, давая на выходе единицы килоВатт полезной мощности, вполне достаточной впрочем для локального освещения, небольшого нагревательного прибора или экстренной установке связи с внешнем миром. Я всегда транспортирую бензоэлектростанцию в автомобиле (см. рис. 3.7) при длительных поездках особенно в незнакомой местности, благо позволяет место в кузове.
Рис. 3.7. В микроавтобусе удобно транспортировать компактную бензоэлектростанцию
Бензоэлектростанция Hammer GNR-800A (рис. 3.5) не раз выручала меня и моих товарищей. С ее помощью можно даже зарядить автомобильный аккумулятор и отремонтировать автомобиль с серьезной поломкой требующей вниманий на несколько часов.
Дизельэлектростанции также широко распространены в качестве альтернативного источника энергии (относительно проводной осветительной сети 220 В), успешно работают в быту – в коттеджах и прочих загородных домах, обеспечивая их энергоснабжение. О них мы еще поговорим подробнее ниже.
Небольшие бензоэлектростанции, как правило, дают относительно небольшую мощность – до 3–5 кВт, поэтому их применение – локально.
Существуют модифицированные бензогенераторы, которые специально дорабатываются для того, чтобы для их функционирования можно было использовать газ. Разумеется, газ не магистральный, поскольку одно лишь подключение к магистральному газопроводу обойдется в разы дороже самого генератора. Такие бензо-газоэлектростанции могут быть либо полностью переделаны для работы исключительно на сжиженном газе, либо превращаются в гибриды, которые используют как газ, так и бензин.
Подобные установки довольно удобны для использования в качестве редко перевозимых источников электроэнергии, поскольку с их помощью можно использовать более дешевый газ, а если он отсутствует, доступный практически везде бензин.
Хотя, учитывая постепенный рост стоимости газа, выигрыш в стоимости в сравнении с привычными дизельными генераторами вскоре будет сведен к минимуму, и, вполне возможно, даже не будет оправдывать стоимости доводочных работ.
Рассмотрим подробнее «плюсы» и «минусы» портативных бензоэлектростанций.
3.2.1. Переносные (возимые) электростанции
Собственный, независимый источник электроэнергии – это не только желательное дополнение к оборудованию частного дома или солидного предприятия. В современной России это еще и необходимость, а также важная гарантия от возникновения ненужных финансовых и производственных проблем. К сожалению, даже в 15-м году ХХI века нет 100 % гарантии бесперебойного обеспечения электроэнергии в любой точке территории России.
Вместе с тем, для некоторых видов человеческой деятельности, таких, к примеру, как добыча полезных ископаемых или проведение аварийно-спасательных работ, автономный источник питания жизненно архинеобходим.
Отличительными особенностями современных электростанций являются экономичность, компактные размеры, различные конструктивные решения шумоподавления, наличие интеллектуальных устройств мониторинга и управления процессом выработки электроэнергии, переключения нагрузки, синхронизации генераторов с сетью и между собой.
Cуществует множество терминов для обозначения одного и того же оборудования, которое понимается под термином электростанция; вот этот несложный перечень:
• портативная электростанция;
• переносная электростанция;
• бензиновая электростанция;
• дизельная электростанция;
• газовая электростанция;
• бензогенератор;
• дизельгенератор;
• стационарная, промышленная, передвижная и контейнерная электростанция;
• генераторная установка.
Все они объединяются общим принципом работы – преобразованием тепловой энергии топлива в электрическую. КПД таких электростанций невысок: 25…30 %.
Внимание, важно!
Кроме того, на выходе устройства мы получаем скорее скачкообразно меняющуюся амплитуду тока, енжели стабильную синусоиду, как, к примеру, в достаточно всем знакомой осветительной сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Бензоэлектростанция тоже дает частоту тока с незначительными колебаниями в пределах 45…60 Гц (на выходном гнезде для подключения потребителей 220 В), однако прямое подключение (без стабилизирующего устройства) высокочувствительной к колебаниям напряжения бытовой радио– и электроаппаратуры (телевизора, музыкального центра и других устройств) может повредить эти устройства. Поэтому к простым и бюджетным (не имеющим в своем составе встроенного стабилизатора) бензоэлектростанциям рекомендуется подключать дополнительный стабилизатор напряжения.
На внешней панели бензоэлектростанции находится стрелочный вольтметр, показывающий колебания выходного напряжения; даже по его показаниям очевидна мысль о стабилизаторе.
К слову, заряжать аккумуляторы, «запитывать» любую активную нагрузку (от выхода 220 В бензоэлектростанции) в виде ламп накаливания и нагревательных элементов можно напрямую – без стабилизатора напряжения.
Все бензо– и дизельные электростанции можно разделить:
Поделиться книгой: