Adăugarea bateriei de rezervă la dispozitivele electronice mici. Patru circuite de alimentare de rezervă

Schema de circuit a dispozitivului de comutare automată prezentată aici se bazează pe circuitul integrat LTC4412 de la Linear Technologies. Acest circuit poate fi folosit pentru a comuta automat sarcina dintre baterie și adaptorul de curent alternativ (sursa de alimentare). LTC4412 comandă un MOSFET extern cu canal P pentru a crea un tip de diodă Schottky care funcționează ca un comutator de alimentare pentru partajarea sarcinii. Acest lucru face din LT4412 un înlocuitor ideal al surselor de alimentare. O gamă largă de MOSFET-uri poate fi controlată folosind un circuit integrat, ceea ce oferă o mai mare flexibilitate în ceea ce privește selecția curentului de sarcină.

Schema circuitului comutatorului de alimentare

LT4412 are, de asemenea, o grămadă de caracteristici bune, cum ar fi protecția la suprasarcină a bateriei, controlul manual, protecția la poarta tranzistorului și altele. Consumul propriu de curent al circuitului este de numai 11 μA. Dioda D1 împiedică curgerea curentului înapoi la adaptorul de curent alternativ atunci când nu există alimentare de la rețea. Condensatorul C1 este condensatorul filtrului de ieșire. Pinul 4 al IC se numește pin de stare. Unele funcții ale microcircuitului nu sunt prezentate în diagramă.

Nu este recomandat să manipulați tranzistorul FDN306P atunci când îl utilizați cu mâinile, foarte des tranzistorii cu efect de câmp eșuează tocmai din cauza tensiunii statice care există pe corpul fiecărei persoane. Când îl lipiți pe o placă de circuit imprimat, ar fi o idee bună să vă împământați cu o brățară specială și să împămânțiți fierul de lipit în sine, dar dacă utilizați o stație de lipit, nu trebuie să faceți acest lucru. Principalii parametri ai tranzistorului cu efect de câmp sunt următorii (din fișa de date):

• 1) Curentul maxim pe termen lung este de 2,6 A;
• 2) Tensiune maximă VDSS 12V;
• 3) Viteză de comutare rapidă;
• 4) Tehnologie de înaltă performanță;

Temperatura de funcționare a tranzistorului este de la -55 la +150 grade Celsius. Temperatura de funcționare a microcircuitului este de la -40 la +80, temperatura de lipire este de 300 de grade, timp de cel mult 10 secunde. Pinout-ul poate fi văzut în fișa de date de la link-ul de mai sus sau în imagine.

• 1) Asamblați circuitul pe o placă de circuit imprimat de înaltă calitate;
• 2) Tensiunea de intrare a adaptorului poate fi de la 3 la 28V;
• 3) Tensiunea bateriei poate varia de la 2,5 V la 28 V;
• 4) Nu conectați o sarcină care consumă mai mult de 2A;
• 5) D1 (1N5819) - diodă Schottky, evaluată la 1A;
• 6) Q1 (FDN306P) – Tranzistor MOSFET cu canal P.

Aplicarea acestui circuit este reprezentată de diverse surse de alimentare de rezervă unde sunt necesare eficiență și stabilitate.

Întreruperile periodice de curent pot deteriora întregul sistem de încălzire și pot afecta funcționarea aparatelor electrocasnice. Organizarea energiei de rezervă acasă este o sarcină dificilă doar la prima vedere. În acest articol vă vom spune cum să organizați independent o sursă de alimentare de rezervă acasă.

În aproape orice gospodărie puteți găsi o serie de dispozitive pe care ar fi bine să le furnizați energie de rezervă. Aceasta include un frigider, echipament de pompare a apei, boiler de încălzire, computere și dispozitive de telefonie. Sursele de alimentare întrerupte brusc sau supratensiunile scurtează durata de viață a motoarelor, iar sursele de alimentare ale dispozitivelor electronice se pot defecta.

Există două moduri de a reduce influența rețelei electrice a orașului asupra ritmului vieții tale. În acest scop, sunt utilizate fie surse de alimentare neîntreruptibilă (UPS), fie generatoare electrice de urgență.

Utilizarea unui UPS în gospodărie

Aproape toate computerele desktop moderne sunt echipate cu surse de alimentare neîntreruptibile pentru a proteja împotriva pierderii de date. Dispozitivele similare ca design, dar de o clasă mai puternică, pot fi folosite pentru alimentarea aparatelor de uz casnic în timpul unei întreruperi de urgență. Specificul utilizării lor se extinde și la organizarea de instalații de stocare a bateriilor care pot asigura întreaga casă cu energie electrică pentru una sau două zile.

Și totuși, în viața de zi cu zi, UPS-urile sunt cele mai utilizate pe scară largă, protejând un consumator individual sau mai mulți, combinate într-o linie dedicată, la care se poate conecta și un cazan sau un iluminat de urgență. Acest lucru schimbă radical planul electric al casei și poate necesita cabluri suplimentare.

Sistem de alimentare neîntreruptibilă invertor: 1 - rețea; 2 - invertor baterie; 3 - banc de baterii; 4 - consumatorii

Înainte de a cumpăra un UPS, ar trebui să faceți o listă cu consumatorii de urgență și să calculați consumul lor de energie pe cea mai lungă perioadă pentru care este posibilă o întrerupere a curentului. În acest caz, trebuie luate în considerare atât modul de funcționare al echipamentului, cât și experiențele anterioare de nefuncționare fără electricitate.

De exemplu, următoarele necesită alimentare de rezervă:

1. Frigider - 400 W, timp de funcționare - 6 ore.
2. Pompa de circulatie - 95 W, timp de functionare - 24 ore.
3. Automatizare cazan și cazane pe gaz - 85 W, timp de funcționare - 24 ore.
4. Incarcare laptop si telefoane - 200 W, timp de functionare - 4 ore.

Astfel, putem determina consumul total de electrocasnice: 2,4 + 2,28 + 2,04 + 0,8 = 7,52 kW/h pe zi. Pentru a lua în considerare și a compensa degradarea temporară a bateriilor UPS, la această valoare trebuie adăugat 30%, rezultând ca capacitatea zilnică necesară a bateriei UPS să fie de aproape 9,8 kW/h. Prin reglarea timpului de funcționare de urgență, veți obține puterea necesară a dispozitivului. Rețineți că dispozitivele din această clasă de putere sunt foarte scumpe și nu este întotdeauna necesar să faceți o rezervă de putere suplimentară: deoarece UPS-ul nu va funcționa la sarcină maximă, capacitatea calculată va fi suficientă.

Configurații de rețea sigure

Dacă trebuie să organizați alimentarea de rezervă pentru unul sau doi consumatori, este înțelept să utilizați UPS-uri locale. În acest fel, nu va trebui să refaceți cablajul în casă, trebuie doar să alegeți locația corectă pentru instalarea dispozitivului, care este destul de greoaie.

În general, cu o sarcină de peste 3 kVA/h, este logic să instalați un dispozitiv de alimentare de rezervă pentru toți consumatorii, organizând o linie dedicată pentru aceștia. Cumpărarea unui UPS puternic este mai profitabilă decât a altora mai puțin puternice, în acest caz, costul instalării unui cablu nou este complet justificat.

Un alt avantaj al UPS-urilor de mare putere este capacitatea de a determina independent modul și caracteristicile curentului de ieșire pentru o durată de viață mai lungă a bateriei. Controlerul de încărcare încorporat în astfel de dispozitive prelungește semnificativ durata de viață a bateriilor și le menține pe deplin operaționale chiar și pe perioade lungi de inactivitate. Majoritatea dispozitivelor au o interfață PC pentru monitorizarea jurnalelor de funcționare și diagnosticare, iar un stabilizator de tensiune încorporat va elimina supratensiunile și interferențele de rețea.

Durată lungă de viață a bateriei - conectați generatorul

Există două moduri de a crește durata de viață a bateriei: creșterea parcului de baterii și utilizarea unei surse de alimentare autonome. Prima opțiune este mai scumpă și ar trebui utilizată numai în condițiile în care instalarea unui generator cu motor cu ardere internă este imposibilă, de exemplu, în apartamente sau birouri. Apare o întrebare controversată: de ce ai nevoie de un UPS dacă ai un generator?

Practica arată că utilizarea paralelă a acestor dispozitive are avantajele sale:

1. Alimentarea este absolut continuă.
2. Caracteristicile curentului generat de centralele portabile sunt departe de a fi ideale. Stabilizatorul UPS netezește interferențele și are un protector electronic de supratensiune.
3. Când funcționează de la un generator, nu sunt necesare dispozitive de mare putere, este suficient ca acestea să corespundă sarcinii de vârf atunci când consumatorii sunt porniți simultan. In cazul discutat mai sus va fi suficient un UPS cu o capacitate de 1 kVA/h.

În unele cazuri, este logic să folosiți generatoare cu o funcție de pornire automată. În momentul trecerii la curent de la generatorul de urgență și în cazul unor situații de urgență (generatorul s-a blocat, combustibilul s-a epuizat), alimentarea este comutată la UPS. În modul normal, energia electrică generată va fi suficientă pentru a menține o încărcare completă a bateriilor și a porni toți consumatorii.

Sistem hibrid de alimentare neîntreruptibilă: 1 - rețea; 2 - invertor; 3 - generator; 4 - banc de baterii; 5 - consumatorii

Construirea unui circuit pe un comutator de transfer automat multifuncțional

Confortul utilizării unui UPS este suficient de mare pentru ca mulți proprietari să se gândească la o copie de rezervă a întregii rețele electrice, mai degrabă decât la consumatori individuali. Există, de asemenea, mai multe soluții pentru aceasta.

În cazul în care este imposibilă instalarea unui generator, funcția de alimentare de rezervă este preluată de un ansamblu de baterii de capacitate suficientă. Tipul de baterie este determinat de modul de funcționare: bateriile cu gel au cea mai mare ciclicitate și sunt concepute pentru utilizare frecventă bateriile AGM plumb-acid sunt mai ieftine și sunt utilizate în mod optim pentru funcționarea în modul bypass;

Parcul de baterii este asamblat din mai multe baterii care nu necesită întreținere conectate în paralel cu o capacitate de 100-200 A/h. Capacitatea totala a parcului trebuie sa corespunda consumului total de energie din punct de vedere al joasa tensiune, adica in cazul discutat mai sus, consumul aparatelor dintr-o retea de 230 V a fost de 9,8 kW/h sau kVA/h. La 12 V aceasta este echivalentă cu un consum total de 816 A/h, așa cum se determină capacitatea totală a flotei. La asamblare, trebuie să luați în considerare și consumul de energie propriu al sistemului și pierderile în firele de joasă tensiune, aceasta este aproximativ 5-7% din puterea inițială. Toate funcțiile de gestionare a sistemului de alimentare neîntreruptibilă sunt realizate de un invertor controlat electronic. Costul unui dispozitiv de calitate adecvată (MeanWell) pentru 1 kW de putere de vârf este de 400-600 USD, de la 3 la 5 kW - 1200-1400 USD. Apropo, dispozitivele complexe cu aceiași parametri sunt de cel puțin 2-3 ori mai scumpe.

Sistem de backup cu unitate ATS: 1 - retea; 2 - generator; 3 - banc de baterii; 4 — centrală de transfer automat (ATS); 5 - invertor multifunctional; 6 - consumatorii

Dacă aveți un generator, parcarea bateriei poate fi redusă semnificativ la una sau două ore de funcționare neîntreruptă. Dar va trebui să instalați un dispozitiv ATS cu o funcție de pornire a generatorului. Sunt potrivite și cele mai simple tablouri de distribuție produse pe plan intern, cum ar fi ShchAPg-3-1-50 „Tekhenergo” (~ 20.000 de ruble) sau ansamblurile ATS autofabricate.

Viața unei persoane moderne este imposibilă fără utilizarea diferitelor dispozitive. Fiecare casă este plină de aparate electronice și de uz casnic, unelte și corpuri de iluminat. Dar, din păcate, problemele de alimentare au devenit din nou obișnuite.

Electricitatea poate fi oprită la program sau fără niciun avertisment, și apar și accidente simple în rețea. Și orice supratensiune și întreruperi ale fluxului de „lumină” nu numai că perturbă fluxul obișnuit al vieții, ci și crește riscul defecțiunii echipamentului.

Proiectarea unui sistem de alimentare de rezervă (RPS) bazat pe o baterie reîncărcabilă (AB) vă permite să rezolvați această problemă o dată și pentru o lungă perioadă de timp. Este important să faceți acest lucru în mod rezonabil, atent și cu o abordare adecvată a calității lucrărilor de instalare.

Ce să te conectezi?

Cu ajutorul unui PSA, este logic să asigurați alimentarea neîntreruptă doar consumatorilor principali, caracterizat fie prin putere redusă, fie prin funcționare periodică pentru o perioadă scurtă de timp. Acestea, în special, pot fi:
- incalzire pe gaz sau combustibil solid (control automat, pompe de circulatie);
- alimentare cu apa (pompa);
- iluminat de urgență (3-5 lămpi electrice per clădire);
- 2-4 prize suplimentare pentru echipamente (frigider, calculator, router Internet).

Nu merită să rezervați sarcinile pe termen lung de la funcționarea dispozitivelor puternice (cazan electric, boiler, aparat de aer condiționat sau cuptor electric). La urma urmei, acest lucru va presupune necesitatea folosirii mai multor baterii de mare capacitate, iar echipamentele însoțitoare trebuie, de asemenea, consolidate. Astfel, pentru a echipa sistemul va trebui să suportați costuri financiare foarte mari și nejustificate.

Cea mai bună opțiune este să urmați principiul suficienței rezonabile, adică să setați PSA-ul productivității necesare și să utilizați numai echipamentul care este cu adevărat necesar în acest moment. Acest lucru va face posibilă economisirea de bani în stadiul inițial și extinderea duratei de viață a bateriei echipamentului.

Stocare a energiei

Bateriile sunt cel mai important element al PSA, deoarece asigură funcționarea echipamentelor în cazul unor probleme sau întreruperi în rețea. Aceste dispozitive sunt utilizate pentru acumularea reutilizabilă și distribuția ulterioară a energiei electrice.

Multă vreme, cele mai comune baterii au fost bateriile cu acid (plumb-acid)., al cărui principiu de funcționare se bazează pe scufundarea a două sau mai multe plăci de plumb într-o soluție de acid sulfuric (electrolit). Reacția chimică care are loc între ele determină acumularea de energie electrică. Aceste dispozitive sunt numite și dispozitive de tracțiune sau de pornire, deoarece sunt capabile să furnizeze valori crescute ale curentului de pornire (inițial). Din acest motiv, sunt utilizate pe scară largă în mașini. Dar nu este recomandat să folosiți dispozitive de tracțiune pentru a crea un sistem autonom acasă. Faptul este că electrolitul acid lichid poate fierbe la curenți mari, astfel încât carcasa bateriei este scursă. Și asta, la rândul său, duce la riscul de incendii și chiar de explozii în încăpere.

În schimb, bateriile cu gel folosesc acid într-un gel tixotrop (similar ca consistență cu ceara). Corpul dispozitivelor este dintr-o bucată, dar chiar dacă este deteriorat, gelul nu se poate vărsa. Nu există niciun pericol sau daune pentru mediu. Din acest motiv, bateria cu gel poate fi instalată în orice cameră.

Iar cele mai moderne sunt bateriile AGM (Absorbed Glass Mat). Electrolitul din ele este legat folosind fibră de sticlă specială. Aceste dispozitive au aceleași avantaje ca și cele cu gel. Și costul este aproximativ același (și de 2 ori mai mare decât cel al celor acide). În plus, bateriile AGM practic nu se încălzesc, deoarece rezistența lor internă este neglijabilă.

Un detaliu important: la încărcarea bateriilor cu acid, până la 20% din energie intră în stare termică, pentru bateriile cu gel această cifră este de aproximativ 10-15%, iar pentru modelele AGM este de doar 3-4%. Adică, acestea din urmă practic nu se încălzesc, iar aceasta este o caracteristică pozitivă din punct de vedere al siguranței și al consumului de energie mai mic. În plus, dispozitivele cu gel și AGM sunt mai eficiente în caz de inactivitate pe termen lung: nu pierd mai mult de 1-3% din energie pe lună, iar cele acide - până la 1% pe zi.

Astfel, bateriile cu gel și AGM pot fi recomandate pentru utilizare în PSA acasă. În plus, nu necesită adăugare periodică de electrolit sau nicio întreținere în timpul funcționării.

Pentru a crește capacitățile PSA, mai multe baterii sunt achiziționate și instalate sub forma unui circuit conectat în paralel pentru a crește producția de energie electrică.

Bateriile de diferite tipuri sunt foarte asemănătoare ca aspect, de aceea este important să cumpărați echipamente de la firme specializate sau din hipermarketurile de construcții

Doar cele mai necesare echipamente ar trebui să fie prevăzute cu alimentare autonomă: pompe de încălzire și alimentare cu apă, corpuri de iluminat. Nu este recomandabil să conectați dispozitive puternice la baterii de care vă puteți lipsi cu ușurință de ceva timp - aparate de aer condiționat, cuptoare electrice

Caracteristici importante

AB este selectat luând în considerare mai mulți parametri. Greutatea este importantă pentru a determina unde să plaseze bateria. Bateriile moderne cântăresc aproximativ 10-20 kg. Severitatea relativă este asociată cu caracteristicile de proiectare ale dispozitivelor, în special cu utilizarea unui electrolit într-o consistență vâscoasă. Prin urmare, rafturile ușoare nu sunt potrivite pentru instalarea AB - este nevoie de un suport mai solid, de exemplu, un suport din colțuri metalice. Tensiunea de ieșire a majorității modelelor moderne este de 12 V. Există și modificări pentru 24 și 48 V. Pentru uz casnic, experții recomandă alegerea bateriilor care produc curent continuu cu o tensiune de 12 V.

Curentul maxim de pornire indică dacă bateria poate produce curentul necesar pentru pornirea motoarelor. Faptul este că aproape toate dispozitivele electrice necesită mult mai multă energie atunci când sunt pornite decât în ​​modul de funcționare. Această valoare este măsurată în amperi (A). Acasă, o baterie cu un curent de pornire de 200-400 A este suficientă pentru a porni, de exemplu, o pompă pentru un puț sau modele de unelte electrice.

Capacitatea bateriei este cantitatea de încărcare pe care bateria este capabilă să o acumuleze și apoi să o elibereze în timpul funcționării sale. Capacitatea se măsoară în amperi-ore (A x h), iar cu cât este mai mare, cu atât dispozitivele conectate la baterie vor funcționa mai mult.

Pentru a afla exact ce ieșire practică are o baterie, trebuie să efectuați un calcul aritmetic simplu. De exemplu, o baterie cu o capacitate de 200 A x h și o tensiune de 12 V acumulează 12 x 200 = 2400 W x h = 2,4 kW x h Cu toate acestea, datorită faptului că producătorii recomandă descărcarea bateriei cu cel puțin 20-25%. din încărcare, puterea efectivă disponibilă în acest caz nu este mai mare de 75-80% din valoarea nominală, adică aproximativ 2 kW x h În practică, aceasta înseamnă capacitatea de a furniza iluminare de la patru lămpi de 50 W fiecare timp de 10 ore sau operați o sobă electrică cu o putere de 2 kW timp de 1 oră. Calculul capacității necesare a bateriei se efectuează împreună cu selecția altor dispozitive PSA, deci acestea trebuie luate în considerare separat.

Bugetul aproximativ

O baterie cu gel cu o capacitate de 150-200 Ah costă aproximativ 200-250 USD. e. Pentru un UPS adecvat va trebui să plătiți 400-700 USD. Adică, echipamentul suplimentar va costa încă 30-50 USD. e. Astfel, costul total al PSA va fi de aproximativ 2500-2700 USD. e. În același timp, vă puteți limita la achiziționarea unui UPS simplu de 1 kW și a unei baterii de 150 Ah. Costurile totale în acest caz vor fi de aproximativ 300-400 USD. Adică, iar sistemul vă va permite să mențineți funcționalitatea frigiderului, a computerului și a unei perechi de lămpi electrice timp de 2-3 ore. Adevărat, încălzirea de la un astfel de PSA nu va putea funcționa.

UPS-urile de putere redusă combină o baterie, un invertor și o automatizare într-o singură carcasă. Consumatorii se conectează direct la ei - printr-o priză. Astfel de sisteme durează o perioadă foarte scurtă (până la o oră) și numai pentru un computer, încărcător și lampă.

Pentru a alimenta un număr mare de consumatori, se folosesc sisteme de apelare separate, conectate nu la o priză, ci la un panou de alimentare.

Componentele sistemului

Pe lângă baterii, PSA include câteva alte dispozitive foarte importante. O sursă de alimentare neîntreruptibilă (UPS sau UPS) este un dispozitiv auxiliar care funcționează împreună cu bateria. Este folosit pentru a compensa sarcinile de vârf și alimentarea cu energie electrică pe termen scurt a aparatelor de uz casnic în cazul unor supratensiuni bruște și căderi de tensiune în rețea. Acest dispozitiv este conectat în mod constant la priză, iar toate celelalte sunt alimentate după el.

Există două tipuri de design de UPS, în funcție de circuitul de control electronic - offline și online. Primele sunt mai simple și mai ieftine, dar vor asigura alimentarea cu energie de la baterie doar în cazul unei întreruperi de curent sau a unei scăderi brusce a tensiunii în rețea. În plus, timpul lor de răspuns este de aproximativ 30-40 ms. Cele doua sunt mai scumpe, dar „îndreptă” chiar și săriturile mici. Astfel, acestea oferă cea mai bună protecție pentru dispozitivele conectate la acestea, ceea ce este deosebit de important nu numai pentru calculatoare, ci și pentru alte echipamente moderne de înaltă precizie (de exemplu, frigidere, mașini de spălat, televizoare cu unități de control electronice). Timpul de răspuns rareori depășește 2 ms. Desigur, un UPS online este mai bun și mai fiabil, deși în ceea ce privește timpul de răspuns un UPS offline este destul de suficient.

Un invertor este un convertor de curent. În modul normal, consumă o cantitate minimă de energie electrică și încarcă bateria. Dacă apare o urgență, invertorul trece automat în modul de compensare. Necesitatea acesteia se datorează faptului că bateriile produc curent continuu cu o tensiune de 12, 24 sau 48 V, iar majoritatea aparatelor electrice necesită curent alternativ cu o tensiune de 220 V. Există modificate (cu o undă sinusoidală modificată) și dispozitive sinusoidale. Primele sunt bune doar pentru echipamente video și audio, în timp ce cele din urmă sunt necesare pentru dispozitivele de uz casnic. Sunt mai scumpe, dar produc și, în termeni simpli, curent de calitate superioară.

În plus, PSA este echipată cu dispozitive suplimentare - regulatoare de încărcare, precum și dispozitive electronice pentru control automat, reglare și protecție. Recent, de regulă, toate sunt plasate în carcasa invertorului.

Selectarea parametrilor generali

La calcularea parametrilor PSA, este necesar să se determine puterea necesară a echipamentului și capacitatea bateriei. Dar înainte de a începe să faceți calculele, ar trebui să clarificați diferența dintre doi termeni similari. În general, puterea echipamentelor electrice este determinată în wați (W). Dar puterea de ieșire a UPS-ului este produsul dintre valorile curentului și tensiunii, acest parametru este indicat în volți-amperi (VA). O parte din această energie este cheltuită pentru funcționarea dispozitivului în sine, dar partea leului este benefică. Această putere utilă este de obicei introdusă suplimentar în fișa de date (măsurată în W).

Pentru a calcula valorile cerute, calculați mai întâi consumul de putere statică al echipamentelor care funcționează constant sau regulat (calculator, frigider, pompă de circulație a cazanului, lămpi electrice), ținând cont de cantitatea și durata medie de funcționare a acestuia în timpul zilei. La rezultat se adaugă solicitări pe termen scurt de la consumatorii de energie (de exemplu, o pompă de alimentare cu apă, o unitate de poartă, un fierbător electric).

Adevărat, este puțin probabil ca toate aceste dispozitive să fie pornite în același timp, astfel încât puterea celui mai puternic este adăugată la prima cifră (în exemplul dat, pompa). În cele din urmă, cu siguranță ar trebui să țineți cont de puterea dinamică (de pornire) a echipamentului alimentat. Se realizează în momentul pornirii dispozitivului și poate depăși valorile statice de 3-4 ori. Din nou, nu este nevoie să adunăm toți indicatorii de pornire, probabilitatea activării lor comune (până la o fracțiune de secundă) este neglijabilă. Deci este suficient să te concentrezi pe cel mai înalt indicator. Ca rezultat, sunt selectate un anumit invertor și UPS.

Cu toate acestea, nu este necesar să faceți un calcul exact. Dacă nu există niciun obiectiv de a furniza energie de rezervă pentru absolut toate dispozitivele, ci doar pentru cele mai importante dispozitive, atunci pentru o casă privată cu o suprafață de 150-300 m2, modelele cu o putere totală de 3-6 kVA care pot rezista o putere de pornire de până la 9-12 kVA sunt suficiente.

Calcularea capacității necesare a bateriei este destul de simplă. Pentru a face acest lucru, volumul de consum este împărțit la tensiunea bateriei, ținând cont de coeficientul de descărcare incompletă a dispozitivului. De exemplu, pentru a garanta un consum de energie electrică de 4,5 kW x h, este necesar 500 A x h (4500 W / 0,75 x 12 V). Astfel, pentru ca echipamentul din casa sa functioneze timp de 4 ore este nevoie de o baterie cu o capacitate de 2000 A x h (4 x 500 A x h). În același timp, acestea țin cont de faptul că o creștere a capacității bateriei duce automat la o creștere a costului și a greutății dispozitivului, deci este mai bine să instalați mai multe baterii de capacitate mai mică.

În plus, atunci când sursa externă de alimentare este oprită, aproape nimeni nu folosește toate echipamentele în același timp. Deci, de fapt, valorile de mai sus vor fi suficiente pentru a asigura o ședere confortabilă în casă timp de 8 ore.

În general, experții recomandă achiziționarea pentru o astfel de clădire a opt baterii cu o tensiune de 12 V la 200 A x h fiecare sau zece baterii la 150 A x h Și dacă doriți să economisiți bani, patru astfel de baterii vor fi suficiente - vor „. susține” întreaga clădire 1-1, 5 ore și va asigura funcționarea minimului necesar de aparate timp de 3-4 ore. Dacă întreruperile de curent sunt mai prelungite și pot dura 1-2 zile, primul lucru pe care trebuie să-l faceți este să calculați pe ce echipament puteți economisi și abia apoi să planificați extinderea secțiunilor bateriei.

Instalare

În ciuda complexității aparente a PSA, cantitatea de muncă de instalare electrică necesară pentru a-l conecta este practic minimă. La urma urmei, toate „încărcăturile” casnice sunt conectate la panoul electric. Trebuie doar să instalați un UPS cu o baterie și un invertor în apropiere și să îl conectați pe acesta din urmă la rețeaua dintre consumatori și centrală.

PSA necesită un spațiu mic. Aproximativ 0,5-1 m2 este suficient. Este important să alegeți camera potrivită. PSA poate fi instalat în încăperi neîncălzite, deoarece majoritatea modelelor moderne de baterii pot tolera cu ușurință răcirea până la -20 ° C. Cu toate acestea, ele sunt mai puțin susceptibile la umiditate și condens. În plus, atunci când temperatura externă scade, capacitatea bateriei scade cu 10-20%. De asemenea, timpul de încărcare crește. Deci este mai bine să amplasați PSA într-un loc în care temperatura este menținută constant în jurul valorii de 0°C și există o bună ventilație. Acesta ar putea fi un garaj, un subsol construit corespunzător sau o cameră de utilitate.

Invertorul și UPS-ul sunt montate pe perete, iar bateriile sunt instalate în apropiere - cel mai adesea de-a lungul peretelui sau într-un lanț pe un raft sau rack. Există unități speciale de alimentare redundante la vânzare cu zone pregătite pentru amplasarea echipamentelor. De asemenea, este permisă instalarea PSA într-un dulap perforat închis, unde va fi protejat și de copii și animale de companie.

În timpul lucrărilor, este important să se asigure conexiuni de înaltă calitate a tuturor componentelor - atunci PSA va dura mulți ani. După instalare, intervenția în funcționarea sistemului nu va fi necesară pe toată perioada de funcționare. Trebuie doar să ștergeți praful periodic.

Avantajele sistemului

Răspuns practic instantaneu (în câteva milisecunde) în cazul unei întreruperi de curent. Majoritatea aparatelor electrice moderne, chiar și de înaltă precizie, nu „observă” trecerea de la modul de alimentare standard la cel autonom,
- Capacitate de a rezista la suprasarcini semnificative.
- Protecția echipamentelor de supratensiuni, dezechilibru de fază și alte „capricii” ale rețelei.
- Capacitatea de a-și îndeplini sarcinile sub sarcini ușoare fără a compromite longevitatea sistemului.
- Funcționare aproape silențioasă.
- Ecologic, nu dăunează mediului în comparație cu utilizarea generatoarelor diesel.

Destul de des este nevoie să furnizați energie de rezervă dispozitivului dvs., acest articol discută 4 moduri de a furniza acest lucru.

Cel mai simplu

Cel mai simplu mod de a trece la alimentarea de rezervă este 2 diode

Doar una dintre diode va fi deschisă, de la sursa de alimentare a cărei tensiune este mai mare. Avantajele schemei sunt simplitatea și costul redus. Dezavantajele circuitului sunt evidente: dependența tensiunii de sarcină de curent, tipul de diodă (Schottky sau obișnuită) și temperatură. Tensiunea va fi întotdeauna mai mică decât cea a sursei de cantitatea căderii de tensiune pe diodă.

Puțin mai complicat

Acest circuit este puțin mai complicat, funcționează astfel: când tensiunea VCC este prezentă și este mai mare decât tensiunea sursei de rezervă (în acest caz este bateria BT2), atunci mosfetul este închis, deoarece tensiunea la Poartă este mai mare decât la Sursă, tensiunea trece la sarcină și Sursa este asigurată de dioda D3 deschisă. Când VCC dispare, tensiunea de pe Poartă va dispărea odată cu ea, dar dioda din interiorul mosfetului se va deschide, furnizând tensiune la Sursă și, deoarece acum există tensiune la Sursă, dar nu la Poartă, tranzistorul se va deschide complet, asigurând comutarea bateriei fără pierderi de tensiune. Această metodă este excelentă pentru comutarea puterii pentru modulul GSM, selectăm tensiunea externă 4,5V, apoi 4,2-4,3V vor veni la modul prin dioda D3 și tensiunea din baterie va curge fără pierderi.

Scump, dar fără pierderi

Fără pierderi de tensiune, puteți comuta sursele folosind microcircuite speciale, în special LTC4412 descărcare fișă de date Cu toate acestea, acest microcircuit poate fi rar și costisitor.

Optimal fără pierderi

Ei bine, am ajuns la metoda optimă, fără pierderi. Mai întâi, să ne uităm la diagrama bloc a LTC4412

Este imediat clar că nu este nimic complicat în ea, așa că de ce să nu o repeți pe elemente discrete? Blocul PowerSorceSelector este o matrice de două diode care furnizează putere restului circuitului, A1 este un comparator, AnalogController nu este clar ce, dar putem presupune că nu face nimic deosebit de important mai târziu va deveni clar de ce;

Să încercăm să descriem asta.

DA3 este un comparator. Compară tensiunile la două surse. Alimentat de dioda D4 sau D5. Când tensiunea la VCC este mai mare decât bateriei, ieșirea comparatorului crește, acesta închide VT2 și deschide VT3 deoarece este conectat la ieșire prin invertor. Astfel, VCC trece la sarcină fără pierderi. În cazul în care VCC este mai mic decât bateria, nivelul scăzut de la ieșirea comparatorului va închide VT3 și va deschide VT2.

Trebuie să spun câteva cuvinte despre alegerea pieselor. DA3, DD1 trebuie sa aiba un consum acceptabil intr-un sistem dat alegerea este foarte larga, de la cativa miliamperi la sute de nanoamperi (de exemplu, MCP6541UT-E/OT si 74LVC1G02). Diodele sunt neapărat Schottky, dacă scăderea diodei este mai mare decât pragul de deschidere al tranzistorului (și pentru IRLML6402TR poate fi -0,4V), atunci nu se va putea închide complet.

Niciun dispozitiv electronic nu este imun la o întrerupere bruscă de curent. Mai ales dacă vorbim de o tensiune de rețea de 220 V și se întâmplă în mediul rural. Pentru a crește fiabilitatea, ei încearcă să ofere o sursă de energie de rezervă. În mod ideal, în cazul unui accident, acesta ar trebui să înceapă să funcționeze automat și independent, fără intervenția umană.

Pentru rezervă, se folosesc de obicei baterii și acumulatori înlocuibili. Când utilizați alimentarea bateriei, este recomandabil să folosiți celule galvanice „alcaline” (alcaline). Au o capacitate mare, autodescărcare scăzută, deși sunt mai scumpe. Puteți spune care este care după marcajele de pe carcasă, de exemplu, „R6” (baterie obișnuită AA) și „LR6” (la fel, dar alcalin).

Specificul microcontrolerelor moderne este că pot comuta în mod programatic la modul standby SLEEP cu economie de energie, cu un consum de curent foarte scăzut. Acest lucru vă permite să utilizați condensatoare electrolitice de mare capacitate sau, chiar mai bine, ionistori în loc de baterii/acumulatoare.

Primii ionistori au fost dezvoltați în 1966 de către Standard Oil Company. Sunt condensatori speciali de stocare cu un electrolit organic. Capacitatea tipică ajunge la 0,1...50 farazi la o tensiune de funcționare de 2...10 V. Pentru referință, capacitatea Pământului (o bilă de dimensiunea Pământului, ca conductor solitar) este de numai 0,0007 faradi.

Ionistorii sunt cunoscuți în literatura tehnică străină ca condensatori cu două straturi, SuperCaps și condensatori de rezervă. Există și nume de marcă: UltraCap (EPCOS), Gold Capacitors (Panasonic), DynaCap (ELNA), BOOSTCAP (Maxwell Technologies). În țările CSI, se folosește termenul stabil „ionistor”, reflectând o altă caracteristică a acestor dispozitive - participarea ionilor la formarea sarcinii.

Ionistorii moderni sunt împărțiți în mod convențional în trei grupuri, în funcție de curentul de sarcină pe termen lung recomandat în fișa de date:

• Curent scăzut (curent scăzut, mai puțin de 1,5 µA);
• Curent mediu (curent mediu, de la 1,5 μA la 10 mA);
• Curent mare (curent mare, de la 10 mA la 1 A).

Tensiunea de funcționare a ionistorilor este supusă următoarelor serii: 2,5; 3,3; 5,5; 6,3 V.

În fig. 6.16, a...t prezintă schemele de organizare a alimentării neîntreruptibile.

Orez. 6.16. Scheme de alimentare neîntreruptibilă (început):

a) diodele VDI, VD2 servesc la izolarea canalelor astfel încât curentul să nu circule de la sursa principală la cea de rezervă și invers. Dacă cele două surse de alimentare au dimensiuni diferite, atunci canalul cu tensiunea mai mare va fi cel principal. Dacă tensiunile de alimentare sunt absolut egale, dioda Schottky din canalul de rezervă trebuie înlocuită cu o diodă de siliciu convențională 1N4004.

b) diodele de decuplare VDI, VD2 sunt pornite înainte (și nu după) stabilizatorul de tensiune DA 1. Alimentarea principală este furnizată printr-o diodă obișnuită VD1 (astfel încât să fie disipată mai multă putere pe ea), iar bateria de rezervă este alimentată prin o diodă Schottky VD2 (astfel încât tensiunea la intrarea stabilizatorului DA I să fie cât mai mare);

c) diodele VD2...VD4 sunt pornite după (și nu înainte) stabilizatorul DA 1;

d) dioda VD2 vă permite să organizați o sursă suplimentară de tensiune negativă -0,7 V, care, totuși, încetează să funcționeze odată cu trecerea la puterea de rezervă de la bateria GB1. Dioda Schottky VD1 poate fi înlocuită cu o diodă de siliciu convențională KD102A;

e) ionistorul C J vă permite să înlocuiți bateriile epuizate GBl, GB2 „din mers” fără a întrerupe alimentarea cu energie a MK pentru o perioadă destul de lungă. Dacă tensiunea ionistorului scade lent, atunci MK nu necesită o repornire. Rezistorul RI limitează curentul de încărcare al ionistorului;

Orez. 6.16. Scheme de alimentare neîntreruptibilă (continuare):

f) stabilizatorul DAI limitează curentul inițial de încărcare al ionistorului de rezervă SZ la un nivel de cel mult 100 mA. Pentru referință, curentul ridicat, începând de la aproximativ 250 mA, poate deteriora stocul de ioni. Dioda VDI reduce tensiunea de ieșire cu 0,2 V. În plus, atunci când alimentarea principală este oprită, împiedică descărcarea ionistorului SZ prin circuitele de ieșire din interiorul stabilizatorului DA1

g) tranzistorul VT1 îndeplinește funcția unei diode de decuplare la egalitate cu dioda „reală” VD1, dar are o cădere de tensiune colector-emițător mai mică în stare deschisă (0,1...0,15 V în loc de 0,2 V). Alimentare principală +5 V(1), alimentare de rezervă +5 V(2);

h) similar cu Fig. 6.16, g, dar pe tranzistorul cu efect de câmp VT1, în timp ce căderea de tensiune pe joncțiunea dren-sursă deschisă va fi mai mică decât cea a unui tranzistor bipolar, toate celelalte lucruri fiind egale;

i) condensatorul de stocare C1 menține funcționarea MK pentru o perioadă de timp când bateria GB1 este deconectată. Durata funcționării de urgență depinde de capacitatea și curentul de scurgere a condensatorului C1, precum și de frecvența de ceas a MK și de capacitatea sa de a funcționa stabil la putere redusă;

j) datorită punții de diode VDI... VD4, tensiunea de intrare 9... 12 V poate fi fie constantă (DC) fie alternativă (AC);

Orez. 6.16. Circuite de alimentare neîntreruptibilă (continuare): k) ionistorul de rezervă C2 menține tensiunea în circuitul de +4,8 V (la care este conectat MK) pentru o perioadă de timp când sursa principală de alimentare +11 V este scoasă de la sursa de rețea. Tranzistoarele VTI, VT2 împiedică descărcarea ionistorului prin rezistența internă a cipului DAI și sarcina din circuitul +5 V;

m) LED-ul HL1 indică alimentarea numai atunci când bateria de rezervă GB1 este în funcțiune. Rezistorul R1 setează luminozitatea necesară. Când contactele comutatorului SAI sunt închise, alimentarea este furnizată de la sursa principală de +5 V, în timp ce dioda VD1 și tranzistorul VT1 se închid și LED-ul HL1 se stinge;

m) canalul principal de alimentare este GBl, GB2 AA, iar canalul de rezervă este GB3 litiu. Când bateriile GBl și GB2 sunt deconectate, MK va primi energie de la bateria GB3 în modul de așteptare, deoarece actuatoarele externe (circuit +3,2 V) vor fi deconectate. Dioda VD1 nu permite descărcarea bateriei GB3 printr-o sarcină conectată la circuitul de +3,2 V;

o) în starea inițială, dispozitivul este alimentat de trei baterii GB1...GB3, în timp ce indicatorul HL1 se aprinde în verde. Când alimentarea externă este alimentată cu +5 V, releul K1 este activat, contactele K1.1 sunt închise, bateriile sunt deconectate și indicatorul HL1 se aprinde roșu. Dacă în loc de roșu se observă culoarea galbenă a indicatorului, atunci ar trebui să conectați o diodă de tip KD522B cu catod la HL1 în serie cu terminalul „G” al LED-ului. Rezistorul R1 reduce consumul de curent în circuitul de +5 V, totuși, dacă releul funcționează instabil, acest rezistor poate fi înlocuit cu un jumper; DESPRE

Orez. 6.16. Scheme de organizare a sursei de alimentare neîntreruptibilă (sfârșit): p) bateria de rezervă GB1 este reîncărcată constant cu un curent mic prin rezistența R1. Dioda Zener VD6 împreună cu dioda VD7 limitează tensiunea bateriei la +13,7 V. Diodele VD4, VD5 se deschid numai atunci când alimentarea principală +16 V sunt necesare Diodele VD3, VD8, deoarece capacitatea condensatoarelor la ieșire a stabilizatorilor DAI, DA2 este mai mare decât la intrare (comparați C1 și CJ, SZ și C4)

p) Sursa de alimentare +5V este cea principală, iar sursa de alimentare de la bateria cu litiu/bateria GBI este cea de rezervă. Ieșirea OUT primește cea mai mare dintre cele două tensiuni furnizate intrărilor VCC și BAT ale cipul DA1. Când tensiunea la pinul VCC scade sub +4,75 V (ajustată de rezistența R2), se formează un nivel LOW la ieșirea PFO. Acesta este un sistem de avertizare timpurie pentru întreruperile de curent, astfel încât MK să poată trece la o sursă de rezervă. Când tensiunea la pinul VCC scade sub +4,65 V, este generat un impuls de resetare RES;

c) similar cu Fig. 6.16, p, dar cu putere de rezervă de la ionistorul C1. Semnalul de resetare RES este trimis la intrarea de întrerupere INT, deoarece nu este necesară resetarea MC în hardware din cauza scăderii line a tensiunii OUT;

r) Nivelul HIGH/LOW de la ieșirea MC comută puterea fie de la circuitul de +5 V, fie de la bateria de rezervă GB1, care este reîncărcată cu un curent mic prin elementele VDI și R4. Dacă sursa de alimentare de +5 V eșuează, bateria GB1 se pornește automat și MK trebuie resetat, deoarece poate „îngheța” în timpul unei creșteri bruște de tensiune.