• Art-Masters
  • Читать
  • Статьи
  • Как нe имeть пpoблeм с элeктpичecтвoм в деревянном доме

Статьи о строительстве деревянных домов

Как нe имeть пpoблeм с элeктpичecтвoм в деревянном доме

электричествоКак нe имeть пpoблeм с элeктpичecтвoм в деревянном доме

В век компьютеров, сегодня, осталось, наверное, очень мало людей,
которые не знают об источниках бесперебойного питания — они сохраняют нам плоды
нашей работы, когда происходит сбой сетевого напряжения (проекты деревянных домов).
Но разве пропадание напряжения вредно только для компьютеров?
Даже в Москве до сих пор нет-нет да и происходят отключения на полчаса,
на час, а при обрывах проводов в бурю или в сильный снегопад —
и на значительно большее время. Что же говорить о менее «защищенных»
местах, от подмосковных посёлков до таёжных городков...
Источник бесперебойного питания для дома — вот что нужно тому, кто хочет
надёжно защититься от таких неприятностей (проекты деревянных домов).
 
Конечно, проблема резервного питания не нова. Самое очевидное решение — при пропадании напряжения включить генератор с приводом от

какого-либо двигателя, дающий такое же напряжение, как стационарная электросеть. Решение простое, но не самое луч¬шее (проекты

деревянных домов).
Во-первых, оно требует довольно многоходовой процедуры. Надо отключить сетевое питание; запустить генератор; подключить его к домашней

сети (будем для примера рассматривать обыкновенный жилой дом (проекты деревянных домов)); следить за внешней электросетью, ожидая

восстановления на¬пряжения в ней; когда оно появится, отключить генератор от домашней сети, остановить его; подключить внешнюю сеть к

домашней (проекты деревянных домов). А во время переключений ваш холодильник будет размораживаться... Во-вторых, напряжение моторного

генератора далеко не так стабильно, как обычное сетевое, к которому «привыкли» бытовые приборы. В-третьих, естественная неравномерность

потребления приводит к тому, что сам генератор значительную часть времени работает в неоптимальном режиме. Наконец, при частых

кратковременных отключениях — а такое тоже бывает — вы будете только тем и заниматься, что переходить с сети на генератор и обратно

(проекты деревянных домов).
 
И не надо забывать, что «удовольствие», получаемое вами от самих отключений, будет усугубляться шумом и выхлопом от генератора, а часть

своих досугов вам придётся посвятить его техническому обслуживанию и заправке ГСМ, которые ещё надо приобрести. Поэтому в последние

десятилетия, с развитием мощной полупроводниковой электроники, получили распространение автономные системы электроснабжения на базе

аккумуляторных батарей (АКБ) (проекты деревянных домов). Особенно хорошо они подходят для рассматриваемого нами случая — когда система

аварийного электропитания устраивается для жилого дома с его сравнительно небольшим энергопотреблением (проекты деревянных домов).


Аккумулятор вместо ЛЭП

Понятно, что напрямую к домашней сети аккумулятор подключить нельзя: он даёт постоянный ток сравнительно небольшого напряжения, а нам

нужен переменный с напряжением 220 В (проекты деревянных домов). Такое преобразование и является первейшей функцией прибора, называемого

инвертором. Первейшей, но не единственной. Современные инверторы оснащены устройствами управления, которые практически мгновенно

выключат контакторы внешней сети «на входе» дома и подключат к нему своё напряжение — преобразованную в нужный вид энергию от

аккумуляторной батареи (проекты деревянных домов).
Но, когда АКБ задействована, она разряжается. Естественно, её нужно подзаряжать, и делать это можно, в частности, от той же внешней

сети, когда с ней всё в порядке (проекты деревянных домов). Существуют инверторы, которые этого делать не умеют. Они компактнее, легче,

дешевле; но с ними не построишь функционально замкнутую систему (проекты деревянных домов). Мы будем дальше рассматривать инверторы,

обеспечивающие три названные выше функции: преобразование напряжения АКБ в переменное 220 В; автоматическое подключение при пропадании

сетевого напряже¬ния и «возврат в исходное» при его восстановлении; подзарядка АКБ во время наличия сетевого напряжения (проекты

деревянных домов). Для примера возьмём инвертор МАП SIN Энергия Pro, разрабо¬танный и производимый отечест-венным научно-

производственным и внедренческим предприятием ООО «МикроАРТ».

Он спроектирован для преобразования постоянного тока напряжением 12/24/48

В от АКБ в синусоидальный (очень чистой формы) ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц (проекты деревянных домов).
Прибор, конечно, умеет всё, о чём сказано выше; он умеет и больше, но об этом — позже. А вот что нужно отметить прямо сейчас: компании

«МикроАРТ» удалось обогнать лучших мировых производителей по максимальной мощности: у верхней модели линейки её инверторов этот параметр

составляет 18 кВт при но-минальной мощности 12 кВт и пиковой, на время 5 с, — 24 кВт.
5 с — этого времени вполне хватит для затухания пускового тока у мощного электродвигателя...
При такой мощности модель имеет вес 50,5 кг, и это очень хороший показатель (проекты деревянных домов).

Для сравнения: инвертор Quattro

48/10000 производства голландской компании Victron Energy при максимальной мощности 10 кВт весит 48 кг, a Xtender ХТН 8000-48 от

компании Studer Innotec, Швейцария, — 46 кг при мощности 7 кВт. Да и цены... Образец компании «МикроАРТ» стоит 99 990 руб., «голландец»

— 246 00 руб., а «швейцарец» - 270 000 руб.
Интересно отметить, что рекордная мощность отечественного агрегата во вполне обычном весе и габари-тах была достигнута в значительной

степени за счёт применения отечественного же комплектующего изделия — весьма крупного тороидального трансформатора (проекты деревянных

домов). Этот последний даёт по сравнению с традиционными трансформаторами экономию в весе и габаритах более 50%, превосходный КПД — до

95%, а кроме того, почти не шумит, и уровень электромагнитных помех от него очень низок (проекты деревянных домов).
 

Аккумулятор плюс генератор

Хорошо, но что делать, если там, где стоит коттедж, электричество может пропадать надолго? Разрядим аккумуляторы, и что дальше?
Дальше придётся включать генератор. Выше уже отмечалось, что это процедура хлопотная, и к тому же сопровождающаяся значительным временем

«без света» (проекты деревянных домов).
Но, если у вас есть МАП, он поможет и здесь! В состав комплекса можно включить САП — систему автоматического пуска генератора при

пропадании сетевого напряжения (проекты деревянных домов). Правда, недорогие генераторы, не имеющие выводов для управления, необходимо

доработать для взаимодействия с САП. МАП будет передавать его энергию в дом и, что немаловажно, одновременно подзаряжать АКБ. Потому что

в его состав входит встроенное зарядное устройство (проекты деревянных домов).
Вообще говоря, лучшее решение в такой ситуации — иметь в составе системы аварийного питания массив из не менее четырёх 12-вольтовых АКБ

по 200 А*ч. Для обычного жилого дома, если не включать особо мощные потребители, этой ёмкости хватит на 2-4 суток автономии (проекты

деревянных домов). Собственно, оно же вполне подходит и там, где вообще нет электросети — например в базовом лагере геологоразведочной

экспедиции. Там без генератора совсем никак, но и АКБ с инвертором нужны — ведь не будет же генератор работать месяцами без перерыва. Но

дело не только в неизбежных остановках генератора. Как мы уже говорили, потребление неравномерно, и генератор то недогружен, то работает

на пределе своей мощности; а горючего он потребляет на маломощных режимах ненамного меньше, чем на высоконагруженных (проекты деревянных

домов). Если же у нас есть система бесперебойного питания, то процесс выглядит по-другому.
С одной стороны, невостребованная часть мощности генератора будет утилизирована — ею будет заряжаться АКБ: а генератор будет работать в

расчётном режиме, расходуя горючее наиболее эффективно.
С другой стороны, после полной зарядки АКБ его можно вообще выключить — ни шума, ни выхлопа, ни расхода горючего и ресурса (проекты

деревянных домов). А в это время инвертор будет запитывать дом с очень высоким КПД, свойственным электронным устройствам (проекты

деревянных домов). Максимальный комфорт и экономия: генератор включается на несколько часов за весь «энергетический цикл», длительность

которого определяется соотношением ёмкости АКБ и средней потребляемой мощности. Здесь уместно отметить одну деталь. Большинство

имеющихся на рынке инверторов, способных заряжать АКБ от «стороннего» источника, очень требовательны к качеству генератора. Критическое

условие здесь — отсутствие заметных колебаний напряжения при изменении нагрузки. Значит, генератор либо должен быть очень мощным — тогда

он «не заметит» существенного изменения тока нагрузки, — либо он должен иметь встроенную схему регулирования. И то, и другое,

естественно, удорожают образец: такие машины обычно стоят не менее 100 ООО руб. МАП SIN Энергия Pro способен работать с самыми обычными,

сравнительно дешёвыми электромашинами (проекты деревянных домов). Кроме того, он может давать большой зарядный ток, то есть быстро

заряжать
АКБ большой ёмкости; потребляет очень мало энергии на холостом ходу; позволяет пользователю регулировать любые параметры.
Это ключевые преимущества обсуждаемой модели, которых нет у конкурентов такого же ценового диапазона.


Когда энергии не хватает

Но ведь бывает и так, что электричество есть, но его мощности не хватает. В последнее время это стало очень распространённой ситуацией.

Например садовые товарищества. В те годы, когда они строились, пот¬ребности дачников были скромными — небольшой холодильник, пара

электрообогревателей, один телеви-зор... Соответственно рассчитывались и мощности подстанций, работающих на эти участки (проекты

деревянных домов).
Сегодня потребности возросли в несколько раз, и мощности подстанций не хватает. Это приводит к падению напряжения в местной сети, а в

часы максимального потребления — к сильному падению. В практике подмосковных дачников стали нередки случаи, когда вместо 220 В прибор

показывал 160... С такой же проблемой можно столкнуться и тогда, когда ваша сеть запитана от автономного источника переменного тока с

ограниченной мощностью — а это более чем обычная ситуация для малообжитых районов, экспедиций, строек и прочих мест, где отсутствует

(или пока отсутствует) стационарное электроснабжение (проекты деревянных домов).
Чего хотелось бы в таких условиях? Жалко же отключать линию, пока в ней есть электричество. Хорошо бы иметь возможность добавлять,

подкачивать энергию в домашнюю сеть. Напомню: до сих пор мы говорили о замене энергии из линии передачи на энергию из АКБ. А теперь

хотим не заменять, а добавлять. Но тут появляется новая проблема — синхронизация (проекты деревянных домов).
Линия электропередачи даёт нам синусоидальный ток. и фаза этого тока, то есть расположение во времени максимумов и ми н имумов

синусоиды, вполне определённая. 11нвертор в том режиме работы, который мы обсуждали, «не интересуется» этой фазой — её попросту нет,

когда он включается в дело. Он просто выдаёт синусоиду с той фазой, какая у него получилась. Но если напряжение в сети уже есть, то

инвертор обязан выдавать свой ток с точно той же фазой, которая присутствует в сети. Это и называется синхронизация выхода инвертора с

фазой сети.
Здесь придётся немного углубиться в техническую реализацию инвертора, относящегося к обширному классу статических преобразователей

электроэнергии (проекты деревянных домов).
Слово «статический» означает, что в устройстве отсутствуют силовые электрические машины — электро-двигатель и генератор. До появления

мощной электроники преобразователи одного вида напряжения в другой тоже существовали. Они применяются и до сих пор; называются —

электромашинные преобразователи (проекты деревянных домов). Там всё просто: двигатель, работающий, например, на постоянном токе, вращает

генератор, который вырабатывает... да, собственно, вырабатывает то, что требуется. В статических преобразователях задача решается совсем

по-другому. Центральным элементом такого преобразователя является пара (или пары) силовых ключей, выполненных, как правило, на мощных

транзисторах. К каждому из транзисторов пары подводится входное напряжение (в нашем случае от АКБ), а они включены так, что один даёт в

выходную цепь положительную «полуволну», а другой — отрицательную. Слово «полуволна» взято в кавычки, потому что форма напряжения на

выходе ключей представляет собой отнюдь не плавную кривую, а последовательность чередующихся положительных и отрицательных импульсов.

Ключи управляются специальной микропроцессорной схемой, которая регулирует частоту их открытий/закрытий — это будущая частота синусоиды

выходного напряжения, — а также отношение длительности импульсов к частоте их следования (проекты деревянных домов). Этот параметр

называется скважностью, от него зависит, в конечном итоге, амплитуда выходной синусоиды.
На других участках схемы, после ключей, последовательность сформированных ключами импульсов сглаживается, приближаясь к идеальной

синусоиде; можно для простоты назвать эти участки фильтрами. Дальше уже идёт классическая работа с переменным током: амплитуда выходного

напряжения определяется соотношением витков обмоток. Если, например, на выходе фильтров имеем напряжение 44 В, то, для получения 220 В

надо иметь во вторичной обмотке в пять раз больше витков, чем в первичной. Можно, кстати, представить себе, сколь мощной должна быть

электроника статического преобразователя — ведь через её элементы текут «полномасштабные» силовые токи (проекты деревянных домов). Так,

транзисторы 18-киловаттного инвертора коммутируют токи до 400 А... Зато электронная схема полностью управляема, что и позволяет

регулировать фазу выходного напряжения; в частности, автоматически подстраивать её под фазу «дополняемого» напряжения домашней сети. Для

электромашинных преобразователей такая опция практически недоступна. Как происходит собственно «подкачка»?
При синхронизированных фазах максимумы и минимумы сети и инвертора точно совпадают по времени — волны синусоиды накладываются друг на

друга. Инвертор просто выдаёт синусоиду с несколько большей амплиту¬дой — мы помним, что она задаётся регулированием скважности

управляющих сигналов — и, таким образом, берёт на себя часть нагрузки. Какую часть взять, он «решает» сам, пользуясь собственным

датчиком. Такая функция реализована в более сложных, более высококлассных моделях, для которых принято общее название —   гибридные   

инверторы.

 

У компании «МикроАРТ» такая модель называется МАП SIN Энергия HYBRID.  Естественно, эти приборыумеют организовывать

автоматическую добавку мощности не только к энергии ЛЭП, но и к генератору, если мы находимся в автономном режиме (проекты деревянных

домов). В жизни это выглядит так. У вас есть внешний ресурс ограниченной мощности — возьмём для простоты генератор на 3 кВт. Суммарная

мощность обычно работающих потребителей — 2 кВт. Они получают электричество от генератора через инвертор, а оставшийся 1 кВт инвертор

направляет на заряд АКБ. Но вот включился насос, который в течение нескольких секунд пускового режима потребляет 7 кВт. Тогда инвертор

временно прекращает заряд и добавляет к 3 кВт от генератора ещё 4 кВт, отбираемые от батареи, — даже если она не дозаряжена (проекты

деревянных домов). После пуска насоса, когда пусковой ток упадёт, МАП вернётся к заряду. С помощью гибридного инвертора можно

задействовать и источники, которые принято называть альтернативными — солнечные панели, ветрогенераторы,   микроГЭС.   Причём

использовать их можно для подкачки энергии не только в домашнюю, но и в промышленную внешнюю сеть. Фактически   обладатель   достаточно

мощного ветряка или солнечной панели может стать продавцом электроэнергии! Правда, в нашей стране частному лицу продать киловатты очень

непросто (проекты деревянных домов). Во-первых, надо иметь реверсивный счётчик, — чтобы умел вычитать пока¬зания при протекании тока в

обратном направлении. К таким относится, например, счётчик старого типа, с колесиком, — СО505 (без значков «+>> и «О» на нём).

Существуют и электронные варианты подобных счётчиков, но и они не выручат. Потому что для продажи энергии обратно в сеть нужно иметь

разрешение, а вот с этим у нас как раз очень сложно. Это не техника, это «административные барьеры»... МАП SIN Энергия HYBRID дешёвым не

назовёшь, самая мощная модель, на 18 кВт, стоит 129 ООО руб. Но, во-первых, его возможностями располагают лишь самые совершенные  

модели,
выпускаемые четырьмя самыми именитыми в этой области инофирмами; а во-вторых, их модели в Москве продаются ещё в 2-3 раза дороже.


А если надо подключить станок?

Если в хозяйстве есть станок, то очень может статься, что он подключается не к однофазной, а к трёхфазной сети (проекты деревянных

домов). Установить рядом три инвертора? Бесполезно. Три независимых инвертора никак не синхронизированы по фазам, и трёхфазный двигатель

станка просто не завертится. И уж, конечно, невозможно включить такую систему на подкачку: неизбежно возникающий перекос фаз может

вообще сжечь электротехнику в доме (проекты деревянных домов). Настоящая трёхфазная сеть должна обеспечивать постоянный и вполне

конкретный сдвиг фаз в трёх проводах: волна каждой фазы должна идти со сдвигом на 1/3 периода относительно других фаз. Это и реализовано

в трёхфазной системе из трёх МАП HYBRID ЗФ.

Для получения модификации «ЗФ» в каждый из трёх инверторов МАП HYBRID устанавливается дополнительная электронная плата для их

синхронизации между собой (проекты деревянных домов). На плате установлены разъёмы, через которые все МАПы соединяются между собой

кабелями, и схемотехника, организующая правильный сдвиг фаз. 11 снова надо отметить, что мы имеем дело с чрезвычайно умной системой

(проекты деревянных домов). Зарубежные аналоги переходят на генерацию от АКБ по всем фазам при пропадагаш питания на одном из трёх

приборов, который определён как «Ведущий». В системе компании «МикроАРТ» понятие «Ведущий», фактически, не имеет смысла. Потому что при

пропадании внешнего напряжения в одной из фаз на генерацию от АКБ перейдёт только инвертор, «сидящий» на этой фазе (проекты деревянных

домов). Два других продолжат трансляцию внешней энергии, соблюдая необходимую синхронизацию; если нужно, они ещё будут параллельно

заряжать батарею (проекты деревянных домов). Точно также будет и при пропадании двух внешних фаз из трёх. Обратите внимание на последнюю

ситуацию. Из внешней сети у нас осталась одна фаза; она заряжает нам аккумулятор (проекты деревянных домов). Она также идёт к

потребителю; а две другие фазы, отлично синхронизированные, потребитель получает от АКБ через инверторы этих фаз. Что получилось?

Получился преобразователь однофазного напряжения в трёхфазное! Покупайте трёхфазный станок, даже если у вас и ЛЭП, и генератор —

однофазные! Добавим, что при работе с нестабильной частотой, при её колебаниях в пределах 48-52 Гц, а то и больше, инверторы не потеряют

связь с сетью (генератором) и между собой, а будут плавно подстраивать свою частоту под необходимое значение (проекты деревянных домов).

Мы упомянули о возможности включения в систему электроснабжения нашего дома альтернативных, эколопгчески чистых генераторов

электричества — в частности солнечных панелей. Однако здесь есть свои проблемы, и у компании «МикроАРТ» (www.invertor.ru) есть решение

этих проблем. Об этом — в следующей статье, тм.

Bлaдимир Meйлицев.

использованные материалы :
журнал "Техника молодёжи" февраль 2014