Nettverket har lenge diskutert om det er mulig å bruke bilbatterier i avbruddsfri strømforsyning, og disse diskusjonene er ikke tilfeldige – kostnadene for spesialiserte batterier og bilbatterier, med samme kapasitet, varierer med en størrelsesorden. I mellomtiden er det en rekke tekniske problemer, delvis reelle, delvis langsiktige, som kompliserer bruken av slike batterier i stedet for standard i UPS-er. Men overfor behovet for raskt og billig å få en kraftig kilde til autonom strømforsyning, implementerte jeg vellykket ordningen med slik integrasjon, dessuten brukte jeg ikke et nytt, men et allerede oppbrukt bilbatteri, dvs. reduserte materialkostnader til et minimum. Så hvem som er interessert i hvordan du får UPSen til å fungere i flere timer i frakoblet modus med minimal investering, anbefaler jeg å lese dette innlegget:
Det har seg slik at livssituasjonen tvang meg til å tenke på hva jeg skal erstatte det tomme batteriet med en avbruddsfri strømforsyning som ligger på loftet med et gammelt batteri fra en bil. Egentlig bor jeg på et landsted, og nylig har det vært strømbrudd. Samtidig har jeg tre akvarier og et terrarium der, og alt dette krever at strømbrudd ikke overstiger 15 minutter. Og jeg jobber i Moskva, så jeg forlater hjemmet mitt i lang tid. For å toppe det hele, døde batteriet til min gamle UPS fullstendig og forsøk på å gjenopprette det var mislykket, og i det øyeblikket hadde jeg ikke penger til å kjøpe et nytt batteri. Men, som jeg ofte liker å si, har fremgang to hovedmotorer: latskap og mangel på penger.
Og så tok jeg et gammelt batteri fra loftet, som nektet å starte motoren selv i vinterfrost, brakte elektrolyttnivået i det til normalt (tilsatt destillert vann) og ladet det helt opp med en lader.
Så koblet jeg kontakter til den på ganske tykke kobberledninger. For hver brannmann satte han en strømavbruddsknapp (han tok den på 30A, slik at den ikke skulle brenne ut), men dette er ikke en forutsetning. Knappen er hovedsakelig nødvendig for transport, slik at kontaktene ikke lukkes ved et uhell (jeg laget umiddelbart enheten min med muligheten til å transportere den hvor som helst slik at jeg kunne få strøm hvor som helst, om nødvendig).
Jeg skrudde av lokkene til "boksene", men dekket dem med et brett ovenfra og fikset det slik at det beskyttet mot sprut, men ikke forstyrret gassutvekslingen. Det er STERK FORBUDT å forsegle bokser! Dette vil få batteriet til å eksplodere!
Så pakket jeg hele batteriet i en pose, limte posen oppå med teip, men samtidig gjorde jeg den med vilje ikke hermetisk forseglet for å evakuere gass. Vel, for enkelhets skyld la jeg et stykke kryssfiner på toppen av posen, som jeg plasserte knappen på, og festet et overføringshåndtak. Det viste seg ganske praktisk:
batteritype
Og så er forberedelsen av batteriet fullført - vi begynner å gjøre om selve UPS-en.
Først demonterer vi det og tar ut det gamle batteriet. I prinsippet kan den som regel fortsatt gjenopprettes og brukes til andre formål der det kreves mindre strøm, så ikke skynd deg å kaste den, til tross for at vi ikke lenger trenger den i UPS-en.
Den første virkelige tekniske utfordringen man kan møte når man bruker et bilbatteri med en UPS, er overoppheting. I prosessen med aktiv drift av transformatoren (dvs. ved lading eller utlading av batteriet), oppstår sterk oppvarming. Hvis det i dette tilfellet brukes et vanlig lavt strømbatteri, skjer oppvarming i ganske kort tid og utgjør ikke en trussel. Men hvis vi planlegger å bruke et batteri under 100 a / ch, vil oppvarmingen være betydelig og, med høy grad av sannsynlighet, kan føre til UPS-feil.
Jeg løste dette problemet ved å installere tvungen kjøling. På stedet der batteriet ble installert, satte jeg en kjølevifte fra den gamle prosessoren. Dette er nesten et ideelt alternativ, siden en slik vifte drives av 12V (det vil si at du kan bruke batterispenningen), tåle spenningsfall (du kan ganske enkelt drive den fra ledningene til batteriet) og er designet for langsiktig kontinuerlig drift (mens den forresten ikke lager mye støy) ... Du kan fikse viften i kassen som du vil (jeg brukte en selvskruende skrue til dette, men du kan også bruke lim). Det viktigste er at luftstrømmen ledes til transformatoren.
Plassen i etuiet er som en dedikert vifte
For å sikre luftstrømmen må det bores hull i UPS-huset i front- og endedelene.
På bildet er forsiden - på baksiden den samme
Vi kobler viftestrømmen til ledningene som kommer fra batteriet. Det er mest rimelig å forsyne selve ledningene med kontakter for å kunne koble batteriet fra UPS-en for transport. Kontakten kan være hvilken som helst, det viktigste er at tverrsnittet av metallet i den ikke er mindre enn tverrsnittet av ledningen. Personlig brukte jeg hann-hun-terminalene, som jeg boret et hull for i UPS-dekselet og tok ledningene ut. En viktig betingelse er at ledningene ikke har fysisk berøringsevne. Det er bedre å bringe dem ut på en slik avstand at dette vil være helt utelukket, fordi en kortslutning i batteriet kan føre ikke bare til skade på UPS-en, men også til brann.
Slik la det seg ned under bordet mitt.
Den største fordelen med denne ordningen er minimumsprisen. Tatt i betraktning at det brukes et allerede brukt batteri, som ganske enkelt kan kastes i søpla eller i verste fall selges for 100 rubler for skrap eller smeltes til søkke for esel. Selvfølgelig vil kapasiteten være lavere enn den nye, men den vil fortsatt være mange ganger mer enn standard UPS-batteri. I mitt tilfelle, i tilfelle strømbrudd, fungerte batteriet uten spenning i 30 minutter og satte seg ned i løpet av denne tiden med bare 3%. Jeg tror dette er mer enn nok, gitt det faktiske fraværet av prisen.
Slik ser arbeidsplassen min ut
Men gitt de mange skeptiske meningene og direkte mytene om umuligheten av å bruke en UPS med bilbatteri, vil jeg dvele ved argumentene gitt av skeptikere mer detaljert og tilbakevise hver av dem, så hvis du er i tvil, les videre:
Kort levetid på bilbatteriet i UPS-en. Ja, når det gjelder et spesielt batteri, vil et bilbatteri vare mindre, og dette er virkelig relatert til de strukturelle egenskapene til platene. Men skeptikere tar tydelig feil i tall - de hevder at et bilbatteri vil vare 3 år, og et spesielt - 10 år. Jeg vil si dette, mitt eget batteri i UPS-en døde fullstendig og ugjenkallelig etter 5 års drift. Jeg kan ikke si hvor lenge bilen vil vare, men selv om vi tar tallet 3 år for sannheten, så er ikke forskjellen mellom tre og fem år så stor, spesielt med tanke på forskjellen i pris.
Bilbatteriet vil dø etter 10-15 utladings-ladingssykluser. Ja og nei. Bilbatterier liker virkelig ikke full utladning, og i en bil oppstår denne situasjonen nesten aldri. En avbruddsfri strømforsyning er i stand til å trekke ut ladningen nesten fullstendig, og hvis den systematisk bringes til en slik tilstand, dvs. lade ut batteriet helt, så vil det virkelig svikte ganske raskt. Ikke etter 10-15 ganger, selvfølgelig, men 30 sykluser tåler kanskje ikke det.
Dette problemet er imidlertid veldig enkelt å behandle - enhver UPS kan programmeres slik at den ikke venter til batteriet er helt utladet, men slår seg av når ladningen faller til en viss verdi som en prosentandel av full kapasitet. Så du kan stille den til å slå av ved 20 % lading, og batteriets levetid er garantert. Du kan også stille inn arbeidstiden - for eksempel tre timer. Men det virker for meg som om det er bedre å sette en grense på ladeprosenten (men jeg selv begrenset ikke noe - fisk er dyrere for meg enn et batteri, la det brytes ned bedre). Vel, for innbyggere i byleiligheter er et slikt spørsmål generelt ikke relevant - det er svært usannsynlig at strømmen regelmessig vil bli avbrutt i en lang periode, så selv uten ytterligere justering er en fullstendig utladning av batteriet i en byleilighet lite sannsynlig.
Og hvis du ikke lar batteriet lades helt ut, vil det tjene i lang tid, fordi bilbatteriet er designet for konstant lading og utlading, forutsatt at minst en del av ladningen alltid vil forbli. Et klart bevis er driften av bilen. Sjåføren starter motoren hver dag, d.v.s. lader batteriet veldig alvorlig ut (spesielt om vinteren og på en forgasserbil), og i ferd med å kjøre blir batteriet ladet. Dagen etter gjentas syklusen. Hvor mange dager i året brukes bilen? Hvor mange år har ikke batteriet skiftet der? I følge mine beskjedne anslag er dette omtrent 1000 ladesykluser, noe som er nok for en UPS.
Bilbatteriet vil ikke bli ladet av UPS-en. Dette er fullstendig tull og banale beregninger fra skolens fysikkkurs vil bekrefte dette. Ladestrømmen til UPS-en er egentlig omtrent 14V (13,8, som regel). I dette tilfellet er den nominelle spenningen til batteriet 12V (i praksis, uten belastning, kan det være opptil 13V). Men hvor skeptikerne får det til at det er 15V i bilen og at 14V i UPSen ikke vil være nok, skjønner jeg ikke. La oss finne ut av det i detalj:
Spenningen i bilen er ikke konstant - den varierer fra 11V til 15V og er i gjennomsnitt ca 14V (mål spenningen ved bilbatteriets terminaler med en tester i forskjellige driftsmoduser og se selv). Nei, jeg utelukker ikke at moderne utenlandske biler kan ha en mer eller mindre stabil spenning, og at den kan ligge et sted rundt 14,5V, men forgasserbiler, som var akkurat det samme som i dag, batterier, kjørte på veiene i mer enn et tiår har de tydeligvis ikke en så stabil og høy spenning. For eksempel på mine gamle maskiner var 15V veldig sjeldent, tvert imot falt oftere spenningen nærmere 13V ved full belastning eller var på 14V ved moderat belastning. Og batteriene for meg, som alle andre bileiere, tjente der helt fint. Så 14V i UPS-en for lading av batteriet er ikke en hindring.
En annen ting er at lading ikke avhenger så mye av spenning som av strømmens styrke - forenklet sett er spenningen ansvarlig for selve muligheten for å lade batteriet, og strømstyrken - under denne ladingen. Med en 12V batteriklasse og en 14V UPS-spenning er forskjellen på 2V mer enn nok for selve ladingen. Men strømstyrken i de fleste UPS-er er mye mindre enn for en bilgenerator. Dette påvirker imidlertid ikke muligheten for lading, men den lange varigheten av denne prosessen. Det er mulig at et batteri med stor kapasitet vil lades i flere dager, men det vil være fulladet, 100 %, dette er et faktum.
For eksempel ble batteriet mitt ladet fra 97 % til 100 % i ca. 12 timer, men ladeprosessen ble avsluttet og ved en verdi på 100 % slo UPS-en av videre lading
Dermed er manglende evne til å fullade batteriet og det faktum at UPS-en hele tiden vil fungere i lademodus en myte som vi har avlivet. En annen ting er at varigheten av batteriladingen vil føre til overoppheting av UPS-en, men vi har allerede løst dette problemet ved å installere tvungen kjøling. Selvfølgelig kan du bruke en billader for å få fart på ladingen, men dette virker upraktisk for meg - jeg ønsket bevisst å lage systemet etter "plug and forget"-prinsippet, så jeg tror tvungen kjøling er et mer fornuftig alternativ.
Under ladeprosessen vil eksplosive hydrogen- og syredamp frigjøres fra bilbatteriet, mens det dedikerte batteriet til UPS-en er forseglet. Det er en høyst overdrevet sannhet og ren fiksjon her – la oss finne ut av det.
For det første, om fiksjon - batteriene som brukes i UPS-en er ikke forseglet! De har en ventil som hindrer lekkasje av elektrolytt, men samtidig lar de gass passere ganske rolig. Faktisk har batteridekselet til UPS-en et par knapt merkbare hull, som ikke er laget slik at nettopp dette dekselet kan lirkes av med en skrutrekker. Dette er utløpene til gassutløpskanalene. Under lokket er det alle de samme boksene, som hver er utstyrt med en gummihette som sitter tett mot boksens hals og støttes på toppen av batterilokket. Når gasstrykket stiger, går det inn i en spesiell kanal, og alle disse kanalene reduseres til de to hullene som er på overflaten av akkumulatoren. Dessuten, på batterier fra en UPS eller fra kraftige lommelykter, skriver de til og med at de ikke kan lades på et forseglet sted, og de skriver dette nettopp fordi de ikke ville tillate en eksplosjon.
Så batteriene som brukes i UPS-en er langt fra hermetisk forseglet og kan avgi hydrogen på samme måte. Og de gjør det veldig aktivt - det er ingen tilfeldighet at hovedårsaken til døden til slike batterier er fordampning av vann fra elektrolytten. Hvis de var lufttette, ville det ikke vært plass til at vann kunne fordampe.
Så vi fant ut selv at batteriet i UPS-en fra fabrikken også fordamper hydrogen som et bilbatteri.
La oss nå snakke om overdrevne fakta. Først og fremst snakker vi om syredamp. Ja, slike gasser kan være skadelige for mennesker, men spørsmålet er hvor mange det er. For å svare på dette spørsmålet, husk hvordan vi håndterer batteriet i tilfeller med lave elektrolyttnivåer i bankene. Vi tilsetter destillert vann, ikke sur løsning - hvorfor? For det første fordamper vann (mer presist, det hydrolyseres, spaltes til oksygen og hydrogen), og selve syren forblir nesten fullstendig i batteriet. Følgelig, over tid, øker konsentrasjonen av syre, og ved å tilsette vann fortynner vi den til sin opprinnelige verdi. Av dette følger det at syren praktisk talt ikke fordamper fra batteriet, eller snarere fordamper i ubetydelige mengder, som, som matematikere sier, kan neglisjeres.
Et annet poeng er at når elektrolytten koker, kan syresprut falle på den ytre overflaten og deretter, over lang tid, fordampe fullstendig. Men for det første skjer fordampningen av elektrolytten bare med en stor ladestrøm (jeg minner deg om at vi har akkurat denne indikatoren er lav), og for det andre dekket vi ikke ved et uhell overflaten av boksene med et brett (selv om sprut flyr, de vil ikke fly ut av boksens kontur).
Dermed kan syrefordampning anses som ubetydelig og ikke farlig.
Nå om hydrogen. Ja, det fordamper og, mest sannsynlig, i noe større mengder enn ved lading av UPS-ens opprinnelige batteri. Men, tør jeg påstå, i mye mindre mengder enn når man lader et bilbatteri med lader.
Jeg tror at alle de som har bil sikkert kommer over å lade batteriet hjemme. Og om vinteren bruker mange bilister generelt to batterier - ett i en bil, det andre lades hjemme. Følgelig har alle ladere som selges en stor strømstyrke, noe som reduserer ladetiden, men fører nesten alltid til koking av elektrolytten. Det er på grunn av dette at vi skru av dekslene til batteriboksene. Naturligvis, i ferd med å lade med høy strøm, og selv med åpne bokser, frigjøres mye hydrogen. Men ingen konsekvenser ble registrert. Dessuten var det ingen i sovjettiden, da det i nesten hver leilighet til bileieren om vinteren var et batteri under lading, koblet til nettverket gjennom en lyspære.
Og her skal det bemerkes at for menneskers helse er hydrogenet som frigjøres ved lading av batteriet helt ufarlig. Det er farlig bare fordi det, når det blandes med luft i forholdet 2: 1, danner en eksplosiv blanding. Men la oss huske regelen om at den tar opp hele volumet som er gitt til den, og la oss se hvor mye hydrogen som frigjøres under lading, og hvor mye oksygen som finnes i en standardleilighet, for ikke å nevne vårt eget hus. Konklusjon - forholdet mellom "detonerende gass" i denne situasjonen er uoppnåelig, fordi hydrogenet vil være mye mindre enn nødvendig.
Dette bekreftes av våre fedres erfaring med å lade batterier hjemme. Og nyere historie har, så vidt jeg vet, ikke massive eksempler på farene ved at hydrogen frigjøres fra et bilbatteri når det lades hjemme. Selv på nettsidene til skeptikere som anser det som umulig å bruke et bilbatteri i en UPS, er det ikke et eneste pålitelig bevis på faren ved en slik handling. Så alt snakk om en "eksplosiv blanding", selv om det har en fysisk begrunnelse, har ingen praktisk bekreftelse i forhold til å lade et batteri hjemme (inkludert fra en UPS). Jeg vil selvfølgelig ikke anbefale å plassere batteriet i nærheten av åpen ild eller bruke det som et stativ for et askebeger, men hydrogen i slike mengder vil definitivt ikke utgjøre noen fare under et bord i nærheten av en datamaskin.
Programvaren på datamaskinen og indikatoren på UPS-en vil ikke vise gjenværende kjøretid riktig. Ja, hvis du ikke relasher UPS-en, er det et problem her. Gjenværende batterilevetid beregnes basert på batterikapasiteten, gjenværende ladning og gjeldende belastning. Kapasiteten er følgelig innebygd i UPS-fastvaren, og det er denne kapasiteten som brukes ved beregning av tiden, som fører til feil informasjon. Men dette kan fikses ved å endre fastvaren til UPS-en. Dette er imidlertid ikke lett å gjøre for alle enheter, og i tillegg til ferdighetene til en låsesmed, her trenger du også ferdighetene til en programmerer.
På den annen side er dette ikke kritisk, siden batteriladingen vil bli bestemt nøyaktig. Ladingen beregnes som en sammenligning av merkestrømmen med strømmen i batterikretsen. Følgelig vil denne verdien bli beregnet helt riktig. Som et resultat vil vi ha en tilstrekkelig visning av den gjenværende kostnaden i prosent, noe som, som det virker for meg, er ganske nok. For eksempel, på en mobiltelefon ser vi bare et skjematisk nivå av batterilading, vel, noen ganger prosenter, men ikke den gjenværende driftstiden. Og samtidig er denne informasjonen nok for oss. Det samme er med UPS - prosentandelen av den gjenværende kostnaden er ganske omfattende informasjon.
På denne måten, vi kan konkludere at det er fullt mulig å bruke et bilbatteri sammen med en UPS. Økonomiske problemer er fortsatt åpne, for hvis du spesifikt kjøper et nytt batteri for disse formålene, må du virkelig se på batteriets overlevelsesevne under slike driftsforhold, og tiden vil vise. Men hvis du bruker et batteri som allerede har fungert i bilen, som jeg gjorde, så er konklusjonen åpenbar - det er ikke bare mulig, det er veldig lønnsomt og praktisk!
Nødstrømbrudd på landsbygda er mye mer vanlig enn i urbane strøk. Ulike avbruddsfri strømforsyningssystemer bidrar til å opprettholde komforten ved å bo. Et av de enkleste og mest pålitelige systemene innebærer bruk av batterier som vil forsyne huset med strøm i tilfelle en nødstans.
Batteribaserte reservestrømsystemer lar deg glemme strømstøt og kortvarige strømbrudd i lang tid. Men påliteligheten til et slikt system avhenger i stor grad av riktigheten av implementeringen, samt kvaliteten på installasjonsarbeidet.
Reserveforsyningskretsen inkluderer kun de viktigste og lite energikrevende forbrukerne. Disse inkluderer varmekjeler (unntatt elektriske) og deres automatisering, en vannpumpe, nødbelysning, kjøleskap og kommunikasjonsutstyr.
Kraftige varmeelementer bør ikke inkluderes i denne kretsen, siden strømredundans for dem vil kreve batterier med stor kapasitet, samt forsterkning av relatert utstyr. Med et ord, det er dyrt. Det er nødvendig å holde seg til rasjonalitetsprinsippet, dvs. inkludere kun de mest nødvendige elektriske apparatene i reservestrømkretsen. Tilførselen av strøm i alle batterier er begrenset, så et slikt system kan kun betraktes som en nødsituasjon. Batterilevetiden til utstyret vil direkte avhenge av strømforbruket og kapasiteten til batteripakken.
Batterityper
Reservekraftsystemer (PSA) overfører automatisk det tilkoblede elektriske utstyret til autonom modus i tilfelle en frakobling av hovednettverket. I batterisystemer lagres energi i henholdsvis batterier. De vanligste av disse har lenge vært syrebatterier. Inne i dem er blyplater nedsenket i en elektrolytt. Akkumulering av elektrisitet skjer som et resultat av en kjemisk reaksjon. Syrebatterier er i stand til å gi høye startstrømmer, og det er derfor de ofte kalles start- eller trekkbatterier. Denne eiendommen har gitt dem distribusjon innen bilteknologi.
Trekkbatterier anbefales ikke for bruk i backupsystemer hjemme av sikkerhetsmessige årsaker. Ved høye strømmer koker den flytende elektrolytten, noe som kan forårsake batterieksplosjon eller brann.
I denne forbindelse er gelbatterier mye tryggere. De bruker en syre som er tiksotropisk. Det er mer som voks i konsistensen. Dette stoffet vil ikke søles selv om det forseglede batteridekselet er skadet. Samtidig er det praktisk talt ingen fare ved å bruke slike batterier. De kan installeres i ethvert rom uten å bekymre deg for dets integritet og økologi.
De mest teknologisk avanserte i dag er AGM-batterier. Den sure elektrolytten i dem er bundet av en spesiell glassfiber. AGM-batterier har alle fordelene til gelbatterier. Samtidig varmes de praktisk talt ikke opp, tk. deres indre motstand er lav. Under ladingen av AGM-batterier overføres således kun 3-4 % av elektrisiteten til varme. For syrebatterier når dette tallet 20%, og for gelbatterier - 10-15%.
Konvensjonelle syrebatterier med flytende elektrolytt mister 1 % av ladningen per dag, dvs. opptil 30 % per måned. Gel- og AGM-batterier holder en lading mye bedre, og taper ikke mer enn 1-3 % per måned. Dette er batteriene som kan anbefales for bruk i PSA-er hjemme. AGM-batterier er også gode ved at de ikke krever elektrolyttpåfylling og kontroll av nivået.
I batteribackupsystemer brukes som regel ikke ett, men flere batterier i en parallellkrets.
Batteriegenskaper
For PSA velges batterier med hensyn til følgende viktige egenskaper.
Vekten på batteriet er viktig for å bestemme utformingen av stativet det skal monteres på. Batteriene i klassene som brukes veier fra 10 til 20 kg. Siden batterigruppen brukes oftest, sveises stativet best fra et stålhjørne.
Utgangsspenningen til det overveldende flertallet av syrebatterier er 12 V, men det er også modifikasjoner for 24 V og 48 V. For hjemme-PSAer anbefaler eksperter å bruke 12 V-batterier.
Den maksimale startstrømmen til batteriet viser dets evne til å starte elektriske motorer, der startstrømmen er flere ganger høyere enn den forbrukte vurderingen. Hvis disse verdiene ikke stemmer overens, vil motoren ganske enkelt ikke starte. Startstrøm måles i ampere. For hjemmeutstyr er det tilstrekkelig med en kilde som kan levere 200-400 A. Med en slik startstrøm vil arbeidet til de dyreste forbrukerne - borehullspumper - sikres.
Kapasiteten til batteriet bestemmer ladningen som akkumuleres og avgis. Denne verdien er uttrykt i amperetimer (A.h). Jo større kapasitet, jo mer strøm kan batteriet lagre, og jo lenger kan det drive det elektriske utstyret som er koblet til det.
Den praktiske batteriytelsen er enkel å beregne. Eksempel: et 200 Ah batteri med en spenning på 12 V er i stand til å lagre 12 × 200 = 2400 Wh (2,4 kWh).
Den faktiske tilgjengelige effekten til batteriet vil være 20-25% lavere, siden dyp utladning ikke anbefales for det. Hvis du har et batteri med de spesifiserte egenskapene, kan du derfor stole på en effekt på 2 kWh. Det betyr at fra dette batteriet kan en 100 W lyspære fungere kontinuerlig i 20 timer. På samme måte kan du beregne driftstiden til andre forbrukere, hvis effekt ikke overstiger 2 kW.
Backup Power System-komponenter
En avbruddsfri strømforsyning (UPS) er en enhet som i dette tilfellet brukes til å kompensere for toppbelastninger og normal drift av husholdningsapparater ved kortvarig spenningsfall i nettverket. UPS-en er hele tiden koblet til nettverket, og elektriske apparater og utstyr er allerede koblet gjennom den.
IPB er av to hovedtyper - online og offline. De er enklere og følgelig billigere å produsere offline enheter. De fungerer imidlertid kun ved et plutselig brudd eller et kritisk fall i spenningen i nettet. Samtidig er responstiden deres relativt lang - 30-40 ms. Elektroniske enheter kompenserer for overspenninger, og gir den beste beskyttelsen for elektriske apparater og utstyr. Dette er spesielt viktig for sensitiv elektronikk som maskinvare.
En omformer brukes til å konvertere strøm. Denne enheten bruker en liten mengde strøm i nominell drift og fungerer som en batterilader. I en nødsituasjon går omformeren i reversmodus, der likestrømmen til batteriet omdannes til vekselstrøm med en spenning på 220 V.
Invertere er tilgjengelige med modifisert sinusbølge og sinusbølge. Den første typen er kun egnet for video- og lydutstyr. For drift av husholdningsapparater og pumper kreves en andre type (sinusformet). Slike enheter er dyrere, men har mye bedre kvalitetsegenskaper til strømmen.
Hjelpeenheter som brukes i PSA er representert av ladekontrollere, kontroll- og reguleringsautomatikk og beskyttelsesreleer. I dag inneholder nesten alt det ovennevnte en inverter.
Beregning av PSA-parametere
Essensen av en slik beregning kommer ned til å bestemme samsvaret mellom strømforbruket og batterienhetens kapasitet. Først av alt er det nødvendig å skissere utvalget av elektriske apparater som er planlagt å bli drevet i nødmodus. Vanligvis er dette en varmekjele, kjøleskap, nødlys, datamaskin, ruter og vannpumpe. Det anbefales å legge til kraften til en av strømforbrukerne til den resulterende figuren, for eksempel en vannkoker eller en garasjeport. I beregningene er det viktig å ta hensyn til startkraften (dynamisk), som kan overstige den statiske med 3-4 ganger. Vanligvis tas startkraften til den kraftigste forbrukeren - en borehullspumpe. Den oppnådde verdien er kriteriet for valg av UPS og omformer.
Det er kjent fra praksis at for et hus med et areal på 150-300 m² er det ganske nok utstyr, hvis totale kapasitet er 3-6 kVA, designet for en starteffekt på omtrent 9 kVA.
For å beregne batterikapasiteten er det nødvendig å dele det totale forbruket med batterispenningen (med hensyn til den partielle utladningskoeffisienten).
Eksempel. Det kreves strømforbruk i mengden 4,5 kWh. Beregning: 4500 W / 0,75 × 12 V = 500 Ah. (0,75 - ufullstendig utladningsforhold ved 75 %, 12V - AB spenning).
Den resulterende kapasiteten må multipliseres med antall timer utstyret må fungere i nødmodus. For eksempel, hvis strømbrudd varer opptil 5 timer, bør kapasiteten til batteripakken være 2500 Ah (500 Ah × 5 timer).
Eierne av huset i tilfelle et nødstrømbrudd har mulighet til å spare batteristrøm. For eksempel, hvis de bare bruker enheter med lavt strømforbruk, vil de kunne forsinke øyeblikket med en kritisk utladning i flere dager.
Et typisk reservestrømsystem for en gjennomsnittlig hytte består av åtte 12 V-batterier (200 Ah hver). I en økonomisk utgave er antall batterier halvert. Selv fire batterier er i stand til å drive et minimum antall enheter i 3-5 timer.
Hvordan er et bilbatteri forskjellig fra et UPS-batteri?
Hvorfor kan ikke bilbatteriet installeres for å fungere med en avbruddsfri strømforsyning?
Siden et bilbatteri er mye billigere enn et spesialisert batteri for en UPS, er disse to spørsmålene de viktigste når du kjøper en avbruddsfri strømforsyning som drives fra eksterne batterier.
Svaret på spørsmålet er allerede inneholdt i navnet på batteriene: de er forskjellige i formål og driftsforhold. Bilbatteriet er plassert i et godt ventilert område - under panseret. Den er designet for å starte motoren med en startmotor og levere elektrisk strøm til tennpluggene i bensinmotorer. Denne prosessen varer ikke lenge, etter at forbrenningsmotoren er startet, drives alle systemene fra en generator som kjører. Selv om syklusen er kort, krever batteriet høy strøm i løpet av kort tid for å starte motoren. Under drift mister batteriet stor kapasitet.
Batterier for UPS er vanligvis plassert i et dårlig ventilert rom, og avbruddsfri strømforsyning med slike batterier er designet for langtidsdrift (opptil flere dager). Valget av UPS og batterisett bestemmes av kapasiteten til batteriene og kraften til enhetens lader. Batteriene til UPS-en leverer energi jevnt, men denne prosessen tar lang tid. Første betydelige forskjell- varigheten av arbeidssyklusen og jevnheten av frigjøringen av elektrisk strøm oppnås på grunn av tykkelsen på platene (elektrodene) inne i batteriet. For et bilbatteri er gjennomsnittlig elektrodetykkelse 1-1,2 mm, for et batteri for en UPS - 2-2,5 mm. Jo mindre tykkelsen på elektrodene er, jo raskere beveger elektronene seg. Hvis et bilbatteri opererer i en lang syklus med en UPS, vil platene raskt kollapse. De tykkere elektrodene til et spesialisert batteri vil imidlertid ikke kunne levere mer strøm i løpet av en viss tidsenhet hvis de er installert i en bil. De har en mye større ressurs under langsiktig drift.
Den andre viktige forskjellen består av likespenningen ved laderen i bilen og ved kilden til den autonome strømforsyningen. Spenningen til DC-kretsen til bilen er omtrent lik 14-14,2 V, for UPS-laderen varierer den fra 13,5 til 13,8 V. Bilbatterier og spesialiserte batterier er designet for forskjellige verdier av ladestrømmen. Ved å koble bilbatteriet til et reservestrømsystem, vil du oppdage at det hele tiden er underladet. Hvis batteriet ikke er fulladet, vil batterilevetiden være kortere enn med et oppladet batteri. Et fulladet batteri har høy intern motstand, og derfor bruker det en liten strøm under lading når du bruker UPS-en. Et utladet batteri har lav intern motstand; under lading bruker det mer strøm. Fordi Når du arbeider med UPSen, vil bilbatteriet konstant forbruke strøm og vil ikke gå i full lademodus, dette fører til koking av elektrolytten, noe som negativt påvirker parametrene til batteriet.
Tredje forskjell batterier: batteriet genererer hydrogen under lading. Når den er installert under panseret på bilen, er plassen rundt batteriet godt ventilert, det frigjorte hydrogenet fordamper raskt. Hvis et slikt batteri er installert innendørs, kan hydrogen samle seg i et lukket rom. Blandingen av hydrogen og luft danner en svært farlig eksplosiv blanding som kan detoneres av enhver gnist, for eksempel når et lys slås på eller av. Batteriet til UPS-en er fullstendig forseglet; under drift avgir det ikke hydrogen til atmosfæren, men resirkuleres i batterirommet.
Et bilbatteri har høy selvutladningsstrøm... Som regel har et batteri for en bil en flytende elektrolytt (fortynnet svovelsyre), og i et flytende medium går kjemiske prosesser raskt, på grunn av at batterilevetiden er kortere enn i et batteri for en UPS. Et ikke-tilkoblet batteri lades ut raskere enn et spesialisert batteri. Batterier for reservestrømforsyningsenheter er laget ved hjelp av AGM-teknologi: mellom elektrodene er det et svampaktig materiale impregnert med elektrolytt, og ikke flytende elektrolytt. På grunn av dette er selvutladningsstrømmen lav. Når reservestrømforsyningssystemet går over til batteridrift, vil selv fulladede bilbatterier fungere mindre på grunn av den høye selvutladingsstrømmen enn spesialiserte batterier med samme kapasitet.
En viktig faktor er miljøvennligheten til utstyret som brukes. Ved batteriet koker elektrolytten gradvis bort, det dannes et ledig rom under batteridekselet, som er fylt med eksplosivt hydrogen. Det anbefales ikke å bruke slike batterier i et boligområde, da de kan avgi hydrogen til atmosfæren.
Et bilbatteri er billigere enn et spesialisert batteri for en UPS, men besparelsene er håndgripelige bare ved kjøp... Sparing vil bli til tap veldig raskt. I gjennomsnitt koster et 100 A / t bilbatteri 4000 rubler. (priser for Yandex.Market) og varer i 2 år (med UPS). Et batteri for en UPS, for eksempel for 100 A / t, koster omtrent 8000 rubler, men tjener i 10 år... Vi ser at spesialiserte batterier er mer enn 2 ganger mer lønnsomme på lang sikt.
Når du bruker et bilbatteri sammen med en autonom strømforsyning, er det en mulighet for at UPS-en slutter å fungere eller ikke starter i det hele tatt. For pålitelig og langsiktig drift av backup-strømforsyningssystemet, er det bedre å kjøpe spesialiserte batterier fra kjente produsenter, laget ved hjelp av AGM-teknologi, som en elektrisk strømkapasitet.
Batteriet er faktisk et forbruksmateriell i eller i systemet for autonom eller reservestrømforsyning. Og jo bedre du tilpasser batteriet til systemet ditt, jo lenger vil det fungere, og jo mindre vil til slutt bli kostnaden for elektrisitet som genereres av systemet ditt.
Hva skal du se etter når du velger batterier?
La oss prøve å gi noen tips, hvoretter du kan velge den optimale modellen:
- Hovedparameteren til ethvert batteri er kapasiteten.
Avhengig av systemet det skal brukes i, må du velge den nødvendige vurderingen.
I tilfelle at batteriet skal brukes i reservekraftsystemet, og det følgelig vil bli utladet ganske sjelden (hvis hovedkilden til elektrisitet svikter), kan du beregne den nødvendige kapasiteten basert på 100% av utladingssyklusen. Og selv om en 100 % utladning er skadelig for eventuelle blybatterier, spesielt hvis det ikke er mulig å lade dem umiddelbart, vil det maksimalt akkumuleres ti slike utladninger hvis backupsystemet brukes per år. Og ethvert blybatteri (unntatt biler) tåler opptil 200 fulle (100 %) utladingssykluser. Det vil si at i denne modusen skal den teoretiske levetiden være 200/10 = 20 år, men maksimal batterilevetid er 10 år. Derfor gir det ingen mening for den å anskaffe overflødig kapasitet basert på en 30 % eller 50 % utladningssyklus.
Den samme kapasiteten må beregnes basert på mengden energi som skal lagres.
For eksempel er oppgaven å sikre drift av varmesystempumpen døgnet rundt og periodisk drift av belysning:
- pumpeeffekt - 50 W (fungerer 24 timer i døgnet),
- effekten til flere energisparende lamper er 100 W (de fungerer totalt 3 timer om dagen),
- levetiden til backup-systemet er 2 dager.
Strømforbruk for 2 dager vil være 50 * 24 * 2 + 100 * 3 * 2 = 3000 W * time.
Tar man hensyn til tapene i (ta 10 % for beregningen), kreves det en energireserve på 3000 + 10 % = 3300 W * h.
Med en spenning på 12 V vil den nødvendige karakteren være 3300/12 = 275 A * time, dvs. i dette tilfellet kreves 2 batterier med en kapasitet på 140 A * h.
Denne beregningen er gitt for tilfellet når det ikke er noen autonom energikilde, for eksempel i form av solcellepaneler. Hvis imidlertid reservekraftsystemet er tilrettelagt, og la oss si, de gir ut 500 W * dag (og dette er hvor mye et 100 watt panel gir ut i solskinnsvær), er det nødvendig å gjøre en passende endring av regnestykket, nemlig:
Ved en spenning på 12 V vil den nødvendige vurderingen være (3300-500 * 2) / 12 = 192 A * h, det vil si i dette tilfellet vil 2 batterier med en kapasitet på 100 A * h være nok.
For et autonomt system er det tilrådelig å beregne basert på en 30 % utladingssyklus, siden i dette tilfellet vil batterilevetiden faktisk bestemmes av antall lade-/utladingssykluser, og dette tallet er jo større jo lavere dybden på utslipp.
- Etter at du har bestemt deg for kapasiteten, må du velge en bestemt modell/merke batteri.
Når du velger et merke, må du være oppmerksom på hvor mange timer kapasiteten er angitt for ... Faktum er at forskjellige produsenter angir den nominelle kapasiteten for forskjellige forhold, for eksempel for en 10-timers utslipp eller for en 20-timers utslipp. Merket, som har en valør i 10 timer, vil ha høyere reell kapasitet enn en 20-timers, forutsatt samme valør.
- Når du velger et merke, er det også verdt å sammenligne vekten på batterier med samme kapasitet. Faktum er at faktisk kapasiteten til blybatterier bestemmes av vekten av den aktive blymassen, og den opptar en stor del av vekten. Følgelig er det mer sannsynlig at et tyngre batteri har bedre ytelse (høyere reell kapasitet og flere lade-/utladingssykluser).
- En av de viktige parameterne er typen batteri - AGM, GEL (gel) eller flytende syre (oftest - bil).
Det anbefales ikke å bruke bilkraftsystemer for autonome strømforsyningssystemer, av den grunn at de ikke er beregnet på langvarig utladning med lave strømmer og har et minimum antall sykluser blant andre typer (vanligvis ikke mer enn 50). Hovedformålet deres er å gi en veldig høy strøm til starteren i noen sekunder når motoren startes.
Det finnes imidlertid en annen type flytende syrebatteri som er spesielt utviklet for lavstrømsutladning, den såkalte OPzS. Denne typen har det maksimale antallet lade-/utladningssykluser, i de fleste tilfeller er den brukbar (det vil si krever kontroll av elektrolyttparametrene), og dessuten har den en maksimal pris og er av denne grunn ikke mye brukt.
Den vanligste, på grunn av den lave kostnaden, er AGM-typen. Den dyrere geltypen (GEL) finner også veien inn i solenergianlegg. Les om det på nettsiden vår.
- Når du velger et batteri for et autonomt system, bør du foretrekke merket med maksimalt antall lade-/utladingssykluser for den nødvendige utladningsdybden.Årsakene til dette er allerede nevnt ovenfor.
- På sin side, for sikkerhetskopieringssystemer, må du velge modellen med maksimal levetid. Følgelig er det bedre å foretrekke modeller av gel- eller AGM-batterier med 10 års levetid.
Vi håper tipsene ovenfor vil hjelpe deg!
Elektrisk diagram vist på ris. en, praktisk å bruke i landet og hvor strømmen fortsatt er ustabil. En enkel enhet, satt sammen i henhold til anbefalt skjema, vil automatisk slå på reservebelysning (eller annen aktiv belastning med en kapasitet på opptil 10-12 W) i tilfelle 220 V nettspenningssvikt.
Ris. en
VT1-transistoren i KT825-serien (du kan erstatte den som er angitt i diagrammet med KT825-transistoren med bokstavindeksene D og E) gir en maksimal belastning på opptil 25 W. Den må installeres på en radiator med et kjøleareal på minst 100 cm2. Hvis det er planlagt en mindre kraftig belastning (opptil 5 W), er det mulig å bruke en kontrolltransistor av typen KT818AM - KT818GM i kretsen.
Et bilbatteri med en kapasitet på 55-190 A/t brukes som reservestrømkilde. Bilglødelamper brukes som reservelamper.
Hvordan enheten fungerer
Nettverksstrømforsyningsenheten (PSU) produserer en redusert likerettet spenning på 13-14 V. PSU inkluderer en nedtrappingstransformator og en likeretterbro. Krusningen til denne strømforsyningen jevnes ut av en stor elektrolytisk kondensator C1. Spenningen fra strømforsyningen gjennom diodene VD1, VD2 og begrensningsmotstanden R1 strømmer fritt til det tilkoblede batteriet og lader det med en svak strøm. Med en ladestrøm på 80-110 mA kan et bilbatteri lades uten skade i lang tid, opptil omtrent ti dager på rad. Spenningsfallet over dioden VD2 skaper en revers forspenning for base-emitter-krysset til transistoren VT1. Transistoren er av og lasten (EL1, EL2) er spenningsløs. Bryter S1 brukes til å tvangsaktivere nødmodus. Dette kan være nødvendig for å lade ut batteriet eller sjekke reservelyssystemet (lampens integritet).
Etablering
Enheten trenger ikke justeres.
Når nettenergien er slått av, blir den stasjonære strømkilden deaktivert, og strømmen flyter gjennom motstanden R2 inn i basiskretsen til transistoren VT1, transistoren åpnes og belastningen drives av batteriet. Så snart strømmen av energi inn i nettverket gjenopptas, lukkes transistoren VT1, belastningen slås av og batteriet lades i henhold til den betraktede ordningen.
Om detaljer
Motstand R1 er MLT-2, motstand R2 er MLT-0,5. Batteriet og belastningslampene er koblet til enheten med tverret isolerte nettledninger med et tverrsnitt på minst 1 mm og med en minimumslengde (for å redusere energitap i ledningene). Kondensator C1 av merket K50-24, K50-3B eller en annen for en spenning på minst 25 V.
Det beste alternativet for en nedtrappingstransformator for en strømforsyning er en universell krafttransformator TPP 127 / 220-50-12.
Kilde http://meandr.org/archives/25602
