Ste se kdaj vprašali, kako pride elektrika v vašo hišo, ali recimo, če je elektrika izključena, kako še vedno dobivate elektriko doma. Pravzaprav obstaja veliko načinov za oskrbo z izmeničnim tokom, ne da bi vam bilo treba ostati brez elektrike.
4 Viri izmeničnega napajanja doma
AC omrežje: V bistvu zaradi enostavnosti prenosa in nizkih stroškov ter enostavnosti pretvorbe v enosmerni tok je za oskrbo z domovi prednost pred izmeničnim tokom. Ste se kdaj vprašali, kako deluje celoten sistem za distribucijo električne energije? Ne?
Naj na kratko predstavim celoten sistem
Sistem za distribucijo električne energije
Osnovno omrežje za distribucijo električne energije sestavljajo naslednji pododdelki:
- Elektrarna: Elektrarna je kraj, kjer se proizvaja trifazna izmenična energija. Razlog za uporabo 3 faz je, da se vsi fazni tokovi medsebojno prekličejo, pri čemer vzdržujejo uravnoteženo obremenitev in lahko tvorijo vrtljivo magnetno polje, ki se uporablja za elektromotorje. Elektrarno običajno sestavljajo generatorji parnih turbin, ki delujejo na paro, pridobljeno s sežiganjem premoga, nafte in zemeljskega plina ali iz jedrskih elektrarn. Električna moč, ki jo generirajo generatorji, se pretvori v visoko napetost pri približno 155KV z uporabo velikih pospeševalnih transformatorjev.
- Prenosne postaje: Proizvedena moč pri visoki napetosti 155KV vstopi v prenosne postaje, ki jih sestavljajo transformator, odklopniki in krmilna oprema, ter pretvori visokonapetostno izmenično moč v nizkonapetostno izmenično moč 60kV, ki se dovaja v prenosna vezja v razdelilna enota.
- Prenosna enota: Prenosna enota je sestavljena iz vsakega 3-žičnega stolpa, od katerih vsak nosi fazo, in tudi četrte žice, ki deluje kot tla za zaščito pred strelo. Običajno je razdalja prenosa približno 400 km.
- Distribucijska mreža: Sestavljen je iz padajočih transformatorjev, ki pretvorijo dohodno visokonapetostno napajalno napetost 60kV v 12kV in distribucijskih vodilov za prenos izmenične moči.
- Prenosne enote domov: Prenosna enota je sestavljena iz 3 žičnih stolpov, ki prenašajo izmenično moč v vsaki fazi, prav tako pa je sestavljena iz regulatorjev za preprečevanje prehodnih napetosti in pip za pridobivanje enofaznega ali dvofaznega napajanja iz 3-faznega napajanja.
- Napajalna enota v bližini domov: Napajalna enota je sestavljena iz transformatorjev na električnih stebrih, ki znižajo izmenično napetost iz daljnovodov na normalno izmenično napetost 240 V za domačo oskrbo. Napajanje 240V je opremljeno s tremi žicami, dve žici nosita po 120V pri 180-stopinjski fazni razliki, tretja žica pa nevtralna ali ozemljitvena žica.
Sončna energija: Drug vir pridobivanja energije doma je uporaba sončne energije. Zaradi dopolnitve in enostavnosti razpoložljivosti se sončna energija pojavlja kot eden glavnih virov energije. Distribucija sončne energije v domovih je sestavljena iz naslednjih komponent:
Sončna energija domov
- Sončni kolektorji: Niz sončnih kolektorjev, sestavljenih iz sončnih celic, je postavljen na streho domov v takšni smeri, da doseže največjo možno sončno svetlobo in jo pretvori v električno energijo.
- Krmilnik polnjenja: Delo krmilnika polnjenja je nadzor polnjenja baterij, da se zagotovi, da odvečna enosmerna napetost ne teče na baterije. Zagotavlja tudi polnjenje baterije v primeru izpraznjenega akumulatorja.
- Baterije: Set skoraj 12 baterij se uporablja za shranjevanje enosmerne električne energije iz sončnih celic.
- Pretvornik: Uporablja se za pretvorbo enosmerne energije iz baterij, da je potrebna izmenična napetost za delovanje naprav, ki za svoje delovanje potrebujejo izmenično napajanje.
Neprekinjeno napajanje: V prejšnji točki smo spoznali shranjevanje sončne energije in nato pretvorbo enosmerne energije v izmenični z uporabo pretvornikov. Enako lahko storimo za izmenično napajanje iz omrežja.
Sistem neprekinjenega napajanja
V običajnem načinu napajanje prihaja iz omrežja za izmenični tok in se po nastavitvi s stabilizatorjem oddaja obremenitvam. Ta izmenična napetost se pretvori v enosmerno napetost za polnjenje baterij.
V varnostnem načinu se shranjena enosmerna energija v baterijah pretvori v izmenično moč z uporabo pretvornikov. Osnovni pretvornik je sestavljen iz transformatorja s središčnim primarnim navitjem skupaj s stikali, ki omogočajo tok toka nazaj v akumulator skozi primarna navitja, kar omogoča ustvarjanje izmenične napetosti na primarnih navitjih .
Praktični UPS
Generatorji: Rezervni generator za domove deluje na zemeljski plin ali dizel. Sestavljen je iz krmilnika, ki nadzira pretok toka iz omrežja prek stikala za samodejni prenos. V primeru izpada električne energije stikalo za samodejni prenos zapre omrežni vod in odpre električni vod iz generatorja. Tako po 10-sekundni prekinitvi od izpada napajanja generator začne delovati in napaja gospodinjske aparate. Ko se moč vrne, krmilnik to zazna in samodejno izklopi napajanje iz generatorja ter znova začne nadzirati glavno napajanje. Generator je cenejši in ima manjšo porabo, v primerjavi z razsmerniki pa je hrupen.
AC rezervni generator generator
Praktični generator, ki se uporablja v domovih
Samodejni izbor vira napajanja pri domovih
Za izbiro katerega koli vira napajanja lahko izdelamo preprosto samodejno enoto. Potrebujemo osnovni mikrokrmilnik, relejski gonilnik in 4 releje.
Sistem je sestavljen iz 4 tipk, povezanih z mikrokrmilnikom, od katerih vsaka predstavlja pogoj razpoložljivosti posameznega vira napajanja. Mikrokrmilnik ustrezno poganja relejski gonilnik, da izbere ustrezen rele, priključen na ustrezen vir energije.
Blok diagram, ki prikazuje samodejno izbiro napajalnika
V normalnem delovanju mikrokrmilnik poganja relejski gonilnik tako, da je obremenitev povezana z omrežnim napajanjem prek ustreznega releja. Ko pritisnete prvi gumb, ki predstavlja oskrbo z električno energijo, to pomeni okvaro napajanja. V tem primeru je mikrokrmilnik programiran tako, da daje logično visok vhod na enega od vhodnih zatičev relejskega gonilnika (povezan z ustreznim nadomestnim virom napajanja) in relejski gonilnik v skladu s tem razvije logično nizek signal na ustreznem izhodnem zatiču. Rele, priključen na ta nadomestni vir energije, je povezan in omogoča napajanje tovora. Kadar katera koli nadomestna oskrba z električno energijo odpove, se izbere druga razpoložljiva oskrba. Z drugimi besedami, če pritisnete gumb za napajanje iz omrežja in sosednji gumb, nadomestni vir napajanja ustreza tretjemu gumbu. LCD lahko uporabite za prikaz stanja obremenitve.
Foto kredit
