نظام الطاقة الاحتياطية للمنزل - ميزات الجهاز والتشغيل

التقدم التكنولوجي لا يقف ساكنا. بدأ سكان المباني متعددة الطوابق في المدن الكبرى في نسيان حالات انقطاع التيار الكهربائي لفترات طويلة وجميع المشاكل المرتبطة بها. ومع ذلك ، بالنسبة لبقية السكان ، لم يتم حل هذه المشكلة بالكامل بعد.

لا تزال مشكلات الطاقة الاحتياطية لأصحاب منزل خاص أو منزل منفصل منفصلين ذات صلة. حالتنا ليست قادرة بعد على توفير الكهرباء عالية الجودة بالكامل.

كيف هو نظام الطاقة الاحتياطية للمنزل

تكوين المجمع الكلاسيكي لأجهزة النسخ الاحتياطي الفني

لضمان التشغيل العادي للأجهزة الكهربائية المنزلية في حالة فقدان الطاقة الكهربائية الخارجية ، استخدم:

• مجموعة من البطاريات التي تنتج جهدًا كليًا يبلغ 12 أو 24 أو 36 أو 48 فولت ؛

• العاكس الذي يحول التيار المباشر للبطارية إلى 220 فولت بالتناوب.

لا تتعامل الأنظمة الحديثة مع التكرار فقط ، والتي كانت وظيفتها في الماضي القريب تؤدي في الغالب عن طريق التبديل اليدوي للمشغل ، ولكنها توفر مصدر طاقة غير متقطع في الوضع التلقائي دون تدخل بشري.

مزودات الطاقة غير المنقطعة (UPS)تعمل بموجب نظام النسخ الاحتياطي "Off-Line، Standby" في ظروف التحميل العادية ، تؤدي وظيفتين:

1. مراقبة حالة الشبكة الكهربائية الأولية عن طريق تصفية ارتفاع القوة والتداخل الكهرومغناطيسي فيها ؛

2. شحن البطارية للحفاظ على قدرتها تصنيف.

عندما تتجاوز معلمات شبكة الإمداد الخارجية القيم الحرجة أو إذا كانت الطاقة متوقفة تمامًا ، فإن أتمتة UPS تعيد توصيل الحمل على العاكس ، الذي يأخذ التيار المباشر من البطاريات.

غالبًا ما يتم دمج نظام التشغيل الآلي القائم على التحكم في تصميم العاكس الحديث. توضح الصورة أعلاه التقسيم الشرطي لمستهلكي الكهرباء إلى مجموعتين مع المحركات الكهربائية غير المتزامنة وإمدادات الطاقة الإلكترونية. عادة ما يتم توصيلها في الموقع في الشقة.

عادة ما تسمى دائرة مصدر النسخ الاحتياطي النشطة لأنها تراقب باستمرار معلمات الشبكة ، وتربط مزود الطاقة المستقل بالحمل بعد أن تقرر حدوث خلل في دائرة إمداد الطاقة. باستخدام هذه الطريقة ، تتطلب الأتمتة وقتًا صغيرًا على الأقل ، ولكنه محدد تمامًا لتحليل الموقف وإجراء التبديل. في هذه اللحظات ، يتم تشكيل توقف مؤقت قصير.

إن وجوده الإلزامي هو العيب الرئيسي لهذا النظام ، لكن من الناحية العملية لا يكون له تأثير خاص على تشغيل الأجهزة المنزلية. بعد كل شيء ، تستمر المحركات الكهربائية الدوارة في العمل بالقصور الذاتي ، وليس لديها وقت للتوقف ، ويتم توصيل الدوائر الإلكترونية لأجهزة الكمبيوتر التي تعتمد على المعالجات الدقيقة بإمدادات الطاقة الاحتياطية من UPS باستخدام نفس الخوارزميات.

كيفية تقليل الحمل على العاكس والبطارية

عند التبديل ، يمكنك تقليل فقد الطاقة الذي يحدث في الدائرة وإطالة عمر البطارية بعدة طرق.

مصابيح الإضاءة

يرتبط تنظيم نظام الطاقة الاحتياطية وتكلفته ارتباطًا وثيقًا باستهلاك الطاقة للشبكة. لذلك ، ينبغي أن تولي مسألة توفير الكهرباء والانتقال إلى تكنولوجيات توفير الطاقة عناية خاصة.

لتقليل الحمل على العاكس ، وفي نفس الوقت حجم شحنة الإضاءة ، يمكنك ببساطة استبدال المصابيح المتوهجة العادية بفلوريسنت ، هالوجين ، الموفرة للطاقة (مضان الفلورسنت) أو مصابيح LED.

يمكنك أيضًا تقسيم مصادر الضوء الكهربائي إلى مجموعتين:

1. الاستخدام الدائم.

2. واجب الإضاءة المحلية.

عند التبديل إلى العمل من العاكس ، سيسمح ذلك باستخدام مصادر محدودة فقط ، ويجب توصيل كل الباقي حصريًا عند الضرورة.

تبسيط الخوارزميات للأجهزة المنزلية

تحتوي جميع الأجهزة الإلكترونية تقريبًا (أجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر والهواتف وغيرها من الأجهزة) على إمدادات طاقة تنتج 12 فولت من الجهد المباشر من شبكة متغيرة 220. يمكن تصميمها بشكل مدمج أو عن بعد ، مثل الكمبيوتر المحمول.

عندما يتم تشغيل هذه المستقبلات للطاقة الكهربائية من العاكس ، وليس من شبكة خارجية ، ثم مع نظام الاتصال التقليدي ، يحدث تحويل مزدوج للطاقة:

• أولاً ، يأخذ العاكس جهدًا قدره 12 فولتًا من بطاريات الهيليوم ويحوله إلى 220 فولت ، والتي يتم تغذيتها إلى الكمبيوتر المحمول ، كما في حالتنا ؛

• ثم تصحح وحدة تزويد الطاقة في هذه الأجهزة again 220 فولت مرة أخرى عند ± 12 فولت.

من المنطقي تمامًا استبعاد هذه العمليات من الخوارزميات ، وعند التبديل إلى طاقة احتياطية ، استخدم دائرة عندما توفر وحدة التحكم في العاكس مباشرة جهد بطارية 12 فولت لجميع المكونات الإلكترونية للكمبيوتر دون إهدار الطاقة عند التحويل المزدوج. يمكن تحقيق ذلك من خلال إنشاء دائرة منافذ متوازية لتوصيل بطاريات الهيليوم بمثل هذه الأجهزة.

ومع ذلك ، يتم عرض المثال أعلاه مع جهاز كمبيوتر محمول فقط لإظهار مبدأ إنشاء نظام طاقة احتياطية ، على الرغم من أن الكمبيوتر المحمول نفسه يحتوي على بطارية مدمجة تؤدي وظائف UPS.

عندما يتم فصل الطاقة الخارجية في دائرة مماثلة ، يتم تقليل الحمل على العاكس والبطارية ككل.

الحفاظ على طاقة الشمس والرياح والمياه ومحرك الاحتراق الداخلي

مع الدائرة المختارة بشكل صحيح ، يمكن لبطاريات الهيليوم حجز الطاقة لفترة طويلة ، لكن قدرتها ليست لانهائية. سيأتي الوقت الذي سيحتاجون فيه لإعادة الشحن.

لهذا ، عادة ما تستخدم طاقة المصادر الحالية الأخرى:

• بطارية شمسية

• المجال الكهرومغناطيسي للمولد العامل.

استخدام الطاقة الشمسية

ويجري باستمرار تحسين تصاميم الخلايا الشمسية ، وتحظى بشعبية. يمكن العثور عليها بشكل متزايد ليس فقط في أنظمة الحجز للمستهلكين في المنازل ، ولكن أيضًا كمصادر رئيسية للكهرباء.

عند استخدام الألواح الشمسية ، من المهم ضبط خوارزمية تشغيل وحدة التحكم بحيث لا تدعم الطاقة الشمسية فقط قدرة بطاريات الهليوم ، ولكن أيضًا تتدفق مباشرةً إلى إمدادات الطاقة الاستهلاكية بواسطة دارة إلكترونية ، لتزويدها بالتيار الكهربائي.

اقرأ المزيد عن استخدام الألواح الشمسية في نظام إمداد الطاقة الاحتياطية هنا: محطات الطاقة الشمسية للمنزل

باستخدام مجموعات المولدات

للاستخدام المنزلي ، والآلات الدوارة AC. لديهم مولدات وفقا لنسبة الحقول الكهرومغناطيسية الدورية من الدوار والجزء الثابت:

1. متزامن.

2. غير متزامن.

التصميمات الأولى أكثر تعقيدًا ، فهي تدرك جيدًا الأحمال الاستقرائية الناتجة عن المحركات الكهربائية الدوارة ، ولكنها أكثر تكلفة.

تم تصميم المولدات غير المتزامنة بشكل أساسي لتزويد الأحمال النشطة من المصابيح المتوهجة في مخططات الإضاءة ، وسخانات الكهرباء الحرارية (TEN) والأجهزة المماثلة. لتزويد المستهلكين التفاعليين معهم ، من الضروري توفير احتياطي كبير من طاقة المولدات لأنهم لا يتحملون بشكل جيد المكونات غير المتماثلة للعابرين التي تحدث في الدائرة عند بدء تشغيل المحركات الكهربائية.

لتعزيز والحفاظ على دوران المولد الدوار ، من الضروري تطبيق عزم الدوران عليه. قد يكون مصدرها الطاقة:

• الرياح.

• التيارات المائية

• محرك الاحتراق الداخلي.

طاقة الرياح للمنزل

إنه ينتمي إلى التكنولوجيا الصديقة للبيئة لتوليد الكهرباء.ومع ذلك ، قد لا يكون نظام الطاقة الاحتياطية للمنزل استنادًا إلى التقاط طاقة الرياح فعالًا دائمًا. تختلف أحجام وسرعات الكتل الهوائية التي تتحرك في الجو في ظروف مناخية مختلفة اختلافًا كبيرًا.

في معظم روسيا ، الرياح ليست دائمة ، وهذا يتوقف على العديد من الأسباب ، بما في ذلك الوقت من العام والظروف الجوية. يتم رصدها وجمعها من قبل خدمة الأرصاد الجوية. من قياساتهم ، يمكنك فقط تقييم كفاءة استخدام توربينات الرياح لتوليد ونقل عزم الدوران إلى مولد.

الطاقة الناتجة عن مولد الرياح تتأثر أيضًا بـ:

• تصميم توربينات الرياح.

• اختيار موقع وارتفاع المكره ؛

• التثبيت الصحيح ؛

• الدوائر المطبقة والعديد من العوامل الأخرى.

اقرأ المزيد عن استخدام طاقة الرياح هنا: مولدات الرياح في روسيا - كيفية اختيار وتثبيت وتجنب خيبة الأمل 

تسخير طاقة نقل المياه

إن استخدام الطاقة الكهرومائية في المنزل يمكن أن يسهل إلى حد كبير حياة صاحب المنزل. لكن الأنهار والجداول لا تتدفق دائمًا بالقرب من منازلنا ...

بالإضافة إلى ذلك ، تتجمد أحواضنا عادة في فصل الشتاء ، مغطاة بطبقة من الثلج الكثيف. وهذا يعقد إلى حد كبير مزود الطاقة ، لكنه لا يستبعد استخدامه بالكامل.

تسمح التقنيات الحديثة لتركيب التوربينات الهيدروليكية أسفل عمق تكوين الثلج باستخراج الطاقة من تدفق المياه المتحركة على مدار السنة.

لأخذ عينات من قوة التدفق الهيدروليكي في المنزل ، تكون الهياكل الكهرومائية البسيطة غير المثالية مناسبة بشكل أفضل. يمكن تنفيذها على أساس:

• عجلة المياه

• المروحة.

• داريا الدوار.

• محطة توليد الطاقة الكهرومائية

استخدام الطاقة الحرارية للوقود في محرك الاحتراق الداخلي

ICE الحديثة للمولدات المنزلية تعمل على:

• البنزين.

• وقود الديزل

• الغاز الطبيعي أو المسال.

مولدات الغاز عادة ما تكون مصممة لتوليد الكهرباء ذات سعة صغيرة نسبيا لعدة ساعات. تم إنشاؤها باستخدام نظام تبريد بالماء أو حتى بالهواء ، مزودة بمولدات غير متزامنة.

تصاميم محرك البنزين لا تشغل مساحة كبيرة ، فهي مدمجة ومريحة للنقل. غالبًا ما يتم استخدامها لتزويد المنازل بالطاقة وإجراء أعمال إنشاء قصيرة حيث لا توجد شبكة كهربائية ثابتة.

ولكن بالنسبة لإمدادات الطاقة طويلة الأجل للمستهلكين الأقوياء في ظروف التشغيل القاسية ، فهي غير مناسبة.

مولدات الديزل للاستخدام المنزلي يتم إنشاؤها أكثر قوة. اعتمادًا على تصميم نظام تبريد المحرك ، يمكن تصميمها للتشغيل المستمر.

ينتجها المصنعون باستخدام مولدات متزامنة أو غير متزامنة وأنظمة تحكم في الإمداد وأتمتة بدرجات متفاوتة من التعقيد. شعبية هي تصاميم الأجهزة حاوية وحدات من DES.

إن وجود وظيفة ABP يوسع إمكانيات محطات توليد الطاقة بالديزل في أنظمة الطاقة الاحتياطية للمنزل.

ومع ذلك ، فإنها ، مثل محركات البنزين ، تنبعث منها منتجات الاحتراق السامة في الغلاف الجوي ، وتخلق الكثير من الضوضاء والاهتزاز. وهذا يتطلب اعتماد تدابير تقنية خاصة للحد من هذه العوامل الضارة.

محطات توليد الطاقة بالغاز تعمل على الغاز الطبيعي أو المسال. يتم توصيلها بشبكة غاز ثابتة أو صهاريج تخزين الغاز المسال. تكلفة تشغيلها أقل من تكلفة محطات البنزين والديزل بسبب انخفاض سعر الغاز.

يمكن أن تشمل المولدات غير المتزامنة أو المتزامنة ، وأنظمة الأتمتة متفاوتة التعقيد. غالبًا ما يتم تصنيعها في إصدار حاوية للتشغيل المتواصل الطويل في الوضع التلقائي مع إمكانية التحكم عن بعد والمراقبة.

بالإضافة إلى ذلك ، تتميز انبعاثات منتجات الاحتراق في الجو من هذه المحركات بانخفاض محتوى المواد الضارة.

تتيح مجموعة واسعة من مصادر الطاقة ذات القدرات والتصميمات المختلفة ، باستخدام حاملات الطاقة المتوفرة للمنطقة المحددة ، لمالك المنزل اختيار أفضل نظام طاقة احتياطي مثالي لاحتياجاته.

اقرأ أيضا عن هذا الموضوع: كيف يتم ترتيب إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) والعمل؟