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).

Андрей-АА, Новая Москва.

СРП используется в том случае, когда 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 galexy456 предлагает 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.

galexy456

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.

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.

galexy456

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.

Андрей-АА

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.



Пользователи сайта FORUMHOUSE могут узнать, как самостоятельно сделать систему питания. Вся информация по расчёту собрана в этом дневнике. Автоматический «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.

Довольно часто в радиолюбительской практике возникают ситуации, когда требуется, чтобы устройство продолжало стабильно работать даже при отключении основного электропитания. Предлагаю для повторения несколько простых схем, позволяющих переключать нагрузку со штатного на аварийное питание в случае возникновения возможных перебоев в электроснабжении, особенно это актуально для сельской местности.

Устройство собрана на герконовых реле К1 и К2. Когда сетевое напряжение в норме, оба реле срабатывают и нагрузка получает напряжение от штатного сетевого БП. Если же сетевое напряжение исчезнет, через тыловые контакты напряжение от батареи поступит на нагрузку.

Сопротивление R1 ограничивает ток, следующий через обмотки реле. Его сопротивление и мощность рассчитывают исходя из входного напряжения U пит , напряжения срабатывания реле U сраб и от номинала сопротивления обмотки реле R o , а также тока срабатывания реле I сраб . В нашем примере применены герконовые реле типа РЭС55А с напряжением срабатывания 3,75 В. Для более мощной нагрузки необходимо взять герконовые или электромагнитные реле помощнее, контакты которых выдержат необходимый ток, подобрав при этом сопротивление R1.

Мощность этой конструкции ограничена только транзистором Т3, в случае необходимости его можно заменить на более мощный.

При наличии основного напряжения, на базу Т1 через диод VD3 идет напряжение равное величине напряжения источника и транзистор открыт. Через открытый Т1 на базу Т2 идет положительное напряжение от которого он запирается, что в свою очередь приводит к тому, что через него напряжение не идет на Т3, который запирается и напряжение на его эммитере снижается до нуля. Когда же напряжение основного источника исчезает Т1 запирается, отпирается Т2 и через него идет напряжение на базу Т3, который открывшись посылает его через диод в нагрузку. Диоды требуются для того, чтобы исключить взаимодействие основного и резервного ИП между собой.

Эта конструкция может быть применена для автоматического переключения нагрузки между аккумулятором и сетевым адаптером. Микросхема управляет внешним P-канальным MOSFET транзистором, для создания подобия диода Шоттки, работающего как выключатель питания для распределения нагрузки.

Кроме того LT4412 также имеет кучу положительных фишек, таких как защита батареи от переплюсовки, ручное управление, защита затвора в полевом транзисторе и многие другие. Ток потребления схемы около 11 мкA. Диод D1 исключает обратное прохождение тока к сетевому БП, когда нет основного напряжения. Конденсатор С1 - емкость выходного фильтра. Четвертый пин интегральной микросхемы называется выводом состояния.

d) Органы управления запуском . Органы управления установкой двигателягенератора, как правило, обеспечивают автоматический запуск с датчиком отказа основного питания в качестве части устройства переключения. В некоторых случаях для средств и оборудования с пониженными критическими требованиями используются ручные или дистанционные органы управления. После запуска двигателя-генератора, обороты и мощность регулируются автоматически двигателем и электрическая нагрузка подключается устройством переключения. Двигатель-генератор должен работать автоматически без регулировки или необходимости контроля за ним. Переключение на основной источник питания и остановка двигателя могут выполняться автоматически или с помощью дистанционного управления.

e) Подача топлива. Как правило, жидкое топливо для резервного питания хранится в баках близко к расположению двигателя-генератора. Емкость топливных баков должка соответствовать максимальному рабочему времени, предполагаемому для двигателя-генератора. Некоторые полномочные органы требуют обеспечения питанием в течение минимального периода времени, равного 72 часам. Другие полномочные органы предусматривают меньший период времени, но период времени, как правило, должен по крайней мере в два раза превышать максимальную продолжительность ожидаемых условий, которые могут потребовать использования резервного питания. Топливные баки и соединения должны отвечать всем требованиям безопасности и должны обеспечивать удобный доступ для заправки. В этих топливных баках также должны предусматриваться приспособления для проведения испытания на загрязнение топлива, особенно в отношении накопления воды в баке.

2.3.3 Переключение электропитания

2.3.3.1 Для переключения питания с основного на резервный источник необходимо соответствующее устройство переключения. Для режима ручного запуска и управления это может соответствовать простому переключателю или реле, которые отключают нагрузку от одного источника питания и подключают ее к другому источнику питания. Для автоматического переключения необходимы дополнительные органы управления. Как правило, они объединяются в один блок управления или панель. Такой блок должен воспринимать отказ основного питания, начинать запуск первичного двигателя установки резервного генератора, определяя, что напряжение и частота генератора соответствующим образом стабилизированы, и подключать нагрузку к генератору. Этот блок может также отключать несущественные нагрузки и оборудование, которые не должны получать питания от резервного источника и переключать эти нагрузки к основному источнику после того, как будет восстановлено питание. Переключатели или реле для отключения и подключения нагрузки должны иметь возможность управлять расчетной нагрузкой генератора. Функционирование этих переключателей или реле является аналогичным как для 2-минутного или 15-секундного, так и для

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

1-секундного периода переключения, хотя могут потребоваться более быстродействующие реле для наименьшего времени переключения. Для 2-минутного периода переключения датчики отказа питания могут внести задержку в несколько секунд при определении, отказал ли основной источник питания или имеется только наличие флуктуации, а также для определения, стабилизировано ли резервное питание. Для 15-секундного периода переключения питания датчики должны реагировать менее чем через 3 секунды, поскольку режим быстрого запуска двигателей предусматривает 10 секунд для запуска и стабилизации. Время переключения, равное 1 секунде или меньше слишком мало для запуска двигателя, но нагрузка может быть переключена с одного источника питания на другой работающий источник в течение этого ограниченного периода; однако датчик определения отказа питания должен реагировать в течение нескольких периодов переменного тока.

2.3.4 Системы непрерываемого источника питания (UPS)

2.3.4.1 Непрерываемый источник электропитания необходим для электронного или другого оборудования, которое выполняет критические функции и для правильного функционирования требует постоянного, свободного от нарушений электропитания.

2.3.4.2 Оборудование UPS. Система непрерываемого источника питания состоит из одного или большего количества модулей UPS, заряженной аккумуляторной батареи и приспособлений, необходимых для обеспечения надежного и высокого качества питания. Система UPS изолирует нагрузку от основного и резервного источников и в случае прерывания питания обеспечивает регулируемое питание для критической нагрузки на протяжении установленного периода времени. (Обычно аккумуляторная батарея имеет емкость для обеспечения работы на полную нагрузку в течение 15 минут). (См. рис. 2-2).

а) Модуль UPS. Модуль UPS является частью статического преобразования питания системы UPS и состоит из выпрямителя, преобразователя и соответствующих органов управления наряду с устройствами синхронизации, защиты и вспомогательными устройствами. Модули UPS могут рассчитываться для работы либо отдельно, либо параллельно.

b) Резервирование. Для большинства операций приемлема нерезервированная система UPS. Однако, если затраты оправдываются, для защиты от отказа модуля или весьма частых отказов основного питания может использоваться конфигурация резервированной системы UPS (см. рис. 2-3).

c) Аккумуляторные батареи UPS. Аккумуляторная батарея должна быть промышленным агрегатом, рассчитанным на тяжелые условия работы, свинцовокадмиевого типа, имеющим емкость в ампер-часах, достаточную для питания постоянным током преобразователя, требуемого в соответствии с указаниями

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

изготовителя по установке системы UPS. Как правило, аккумуляторная установка укомплектовывается двухярусными стеллажами; однако в тех случаях, когда объем ограничен, могут потребоваться трехярусные стеллажи.

d) Дистанционная тревожная сигнализация . Оборудование UPS должно снабжаться пультом дистанционной тревожной сигнализации, устанавливаемым в рабочем пространстве, обслуживаемом агрегатом UPS, или в другом помещении с постоянным нахождением персонала, например, в помещении, предназначенном для охраны. Поскольку обычно в помещениях для оборудования UPS нет персонала, для контроля управления внешними условиями и системы пожарной сигнализации помещений модуля UPS и аккумуляторной батареи следует предусматривать дополнительные устройства дистанционной сигнализации.

e) Требования к помещениям для размещения оборудования UPS и аккумуляторных батарей. Модули UPS и связанная с ними установка аккумуляторных батарей должны размещаться в отдельных помещениях. Конструкция должна соответствовать конструкции постоянного типа. Стена, разделяющая помещение для модуля UPS от помещения с аккумуляторными батареями, должна быть огнеупорной (выдерживающей пламя в течение одного часа). В тех случаях, когда это осуществимо, в помещениях для модуля UPS и аккумуляторных батарей следует предусмотреть пространство для установки в будущем дополнительного оборудования UPS.

f) Управление внешними условиями. Как помещение для модуля UPS, так и помещение для аккумуляторных батарей должно снабжаться системой управления внешними условиями для поддержания предписанных условий в помещении. Каждая система управления внешними условиями должна состоять из основной системы с возможностью использования резервной системы. При отказе основной системы управления внешними условиями, должно происходить автоматическое переключение на резервную систему и должна выдаваться звуковая сигнализация, указывающая необходимость в выполнении технического обслуживания.

2.3.5 Специальные устройства резервного питания

2.3.5.1 Другими устройствами резервного питания, которые могут использоваться для специальных средств, являются резервные системы питания от аккумуляторных батарей с преобразователями постоянного тока в переменный или без них; солнечные или ветровые генераторы с аккумуляторными системами и с преобразователями постоянного тока в переменный или без них; независимые устройства выработки энергии, например, термоэлектрические, ядерные или химические топливные элементы; и генераторы с инерционным маховым колесом. Изготовитель должен предоставлять информацию, поясняющую функционирование и характер сооружений для использования этих устройств.

Могла сработать только тогда, когда пропадало напряжение основного источника, от понижение или повышения напряжения защитить нагрузку не могло. В новом варианте устройства были исправлены эти недочёты, а именно:

1. Устройство не переключит нагрузку на резервный источник питания при наличии даже пониженного напряжения основного источника.

Устройство не способно работать при напряжении менее 6-ти вольт.

Устройство не защитит нагрузку при повышении напряжения сверх допустимой величины.

Новый вариант устройства обладает значительно улучшенными характеристиками.

Способно работать при входном напряжении основного источника от 6 до 15 в.

Защита нагрузки от пониженного или повышенного напряжения. Для контроля напряжения основного источника используются два компаратора. При отключении основного источника напряжения, работа устройства аналогична его предыдущей версии.

Ток потребляемый нагрузкой ограничен только максимальным током, который могут выдержать контакты применяемого электромагнитного реле.

Питается устройство от резервного источника питания на 12 в и потребляет ток около 100 ма, в случае если напряжение основного источника меньше 12-ти вольт, нужно применить стабилизатор и включить его в разрыв показанный на схеме, а также установить пороги срабатывания защиты построечными резисторами.

Работа устройства

Напряжение основного источника поступает на резисторы R6 и R12 с которых напряжение поступает на входы компараторов, где сравнивается с напряжением поступающим со стабилизатора VR1. Отдельный стабилизатор VR1 применён для того, чтобы при изменении величины напряжения резервного источника питания не менялись пороги срабатывания защиты. Кратко опишу для чего предназначены эти подстроечные резисторы. Резистор R12 отвечает за срабатывание защиты при падении напряжения ниже минимального порога, который этим резистором выставляется. В моём случае этот порог 10.5 вольт и для того, чтобы его выставить, нужно при входном напряжении 10.5 вольт с помощью этого резистора выставить на выводе 7 компаратора напряжение 1.3в, что ниже порога срабатывания компаратора, так как на 6 ноге микросхемы напряжение 1.65 вольта, сразу же сработает защита. Резистор R6 отвечает за срабатывание защиты в случае критического повышения напряжения основного источника. В моём случае величина максимального напряжения установлена на уровне 13 вольт. При этом напряжении резистором R6 необходимо выставить на 5-й ноге микросхемы напряжение 4 вольта, что приведёт к срабатыванию защиты и переключению нагрузки на резервный источник. Благодаря этим резисторам защита срабатывает при понижении напряжения до 10.5 вольт, или повышении до 13.

Самой интересной частью схемы является узел собранный на микросхемах DD1 и DD2. Он собственно и является схемой защиты. Два входа этого узла подключены к компараторам, но для того, чтобы на выводе 8 микросхемы DD1 появился уровень логической 1 и сработала защита должны быть созданы определённые условия. Данный узел интересен ещё и тем, что логическая единица на выходе 8 DD1.1 появится при наличии одинаковых логических состояний на входах, либо два 0 , либо две 1. Если на одном входе будет 1, а на другом 0, то защита не сработает.

Работает схема защиты следующим образом. При нормальном входном напряжении основного источника работает только компаратор DA1.2, так как напряжение выше минимального порога отключения и следовательно открытый выходной транзистора компаратора DA1.2 замыкает выводы 4 и 5 элемента DD2.4 на массу, что аналогично состоянию логического 0, а на входах 1 и 2 элемента DD2.3 действует напряжение около 4.5 - 5 вольт, что аналогично состоянию логической 1, так как напряжение не достигает 13 вольт и компаратор DA1.1 не работает. При таком условии защита не сработает. При повышении напряжения основного источника до 13 вольт начинает работать компаратор DA1.1, открывается выходной транзистор и замыкая входы 1 и 2 DD2.3 на массу принудительно создаёт уровень логического 0, тем самым на обоих входах принудительно появляется уровень логического 0 и срабатывает защита. Если напряжение упало ниже минимального порога, то напряжение подводимое к 7-й ноге компаратора падает до уровня ниже 1.65 вольта, выходной транзистор закроется и перестанет замыкать входы 4 и 5 элемента DD2.4 на массу, что приведёт к установлению на входах 4 и 5 напряжения 4.5 - 5 вольт(уровень 1). Поскольку DA1.1 уже не работает и DA1.2перестал, то создаётся условие при котором уровень логической единицы появится на обоих входах узла защиты и она сработает. Подробнее работа узла показана в таблице. В таблице показаны логические состояния на всех выводах микросхем.

Таблица логических состояний элементов узла.

Налаживание устройства

Правильно собранное устройство требует минимальной наладки, а именно установки порогов срабатывания защиты. Для этого необходимо вместо основного источника напряжения подключить к устройству регулируемый блок питания и с помощью подстроечных резисторов выставить пороги срабатывания защиты.

Внешний вид устройства

Расположение деталей на плате устройства.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
DD1, DD2	Логическая ИС	К155ЛА3	2			В блокнот
DA1	Компаратор	LM339-N	1			В блокнот
VR1, VR2	Линейный регулятор	LM7805	2			В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ819А	1			В блокнот
Rel 1	Реле	RTE24012	1			В блокнот
R1	Резистор	3.3 кОм	1			В блокнот
R2, R3	Резистор	1 кОм	2

Довольно часто возникает необходимость обеспечить резервное питания вашего устройства, в данной статье рассматривается 4 способа как обеспечить это.

Самый простой

Самый простой способ перейти на резервное питание-2 диода

Будет открыт только один из диодов, от того источника питания, напряжение на котором больше. Преимущества схемы-простота и дешевизна. Недостатки схемы очевидны, зависимость напряжения на нагрузке от тока, типа диода(шотки или обычный), температуры. Напряжение всегда будет ниже чем у источника на величину падения напряжения на диоде.

Немного сложней

Это схема немного сложнее, работает она следующим образом: когда напряжение VCC присутствует, и оно больше чем напряжение резервного источника(в данном случае это батарея BT2), то мосфет закрыт, потому что напряжение на затворе(Gate) выше чем на Истоке(Source), пропуск напряжения к нагрузке и Истоку обеспечивает открывшийся диод D3. Когда VCC пропадет, напряжение на Затворе пропадет вслед за ним, зато откроется диод внутри мосфета, обеспечив напряжение на Истоке, ну а поскольку на истоке теперь есть напряжение, а на Затворе нет, то транзистор полностью откроется, обеспечив коммутацию батареи без потери напряжения. Данный способ отлично подходит для коммутации питания для модуля GSM, внешнее напряжение выбираем 4,5в, тогда к модулю через диод D3 придет 4,2-4,3в а от батареи напряжение будет идти без потерь.

Дорогой но без потерь

Без потерь напряжения можно коммутировать источники с помощью специальных микрочхем, в частности LTC4412 скачать даташит Однако, эта микросхема бывает дефицитной и дорогой.

Оптимальный без потерь

Ну вот и подошли к оптимальному способу, причем без потерь. Для начала рассмотрим блок схему LTC4412

Сразу понятно, что в ней нет ничего сложного, так почему бы не повторить её на дискретных элементах? Блок PowerSorceSelector-это матрица из двух диодов, обеспечивает питание остальной схемы, A1-это компаратор, AnalogController-непонятно что, однако можно предположить, что ничего особо важного он не делает, позже станет понятно почему.

Попробуем изобразить это.

DA3-это компаратор. Он сравнивает напряжения на двух источниках. Питается через диод D4 или D5. Когда напряжение на VCC больше чем на батарее, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень, это закрывает VT2, и открывает VT3, потому что он подключен на выход через инвертор. Таким образом, VCC проходит на нагрузку без потерь. В случае, когда VCC будет меньше батареи, низкий уровень на выходе компаратора закроет VT3 и откроет VT2.

Надо сказать пару слов о выборе деталей. DA3, DD1 должны иметь потребление, которое допустимо в данной системе, выбор очень широк, от единиц миллиампер, до сотен наноампер (например MCP6541UT-E/OT и 74LVC1G02). Диоды обязательно шотки, если падение на диоде будет выше порога открытия транзистора(а у IRLML6402TR он может быть -0,4в), то он не сможет полностью закрыться.