Сбой в электропитании создает не только дискомфорт, но может привести к значительному материальному ущербу и к угрозе безопасности людей. Бесперебойное питание обеспечивается двумя источниками электроэнергии, одним из которых обычно является электросеть, а другим – аккумулятор, дизель-генератор и другие.

Щит подключения резерва с двумя независимыми вводами

Бесперебойность питания может быть создана подачей питания от двух источников сразу. Способ имеет следующие недостатки:

• более высокий ток КЗ;
• повышенные потери электроэнергии;
• усложнение системы защиты.

Автоматический ввод резерва (АВР) позволяет быстро восстанавливать подачу электричества посредством включения коммутирующего устройства, разделяющего питающие линии. Реальное время срабатывания составляет десятки секунд, но может достигать 0,3 сек. При этом необходимо учитывать мощность дополнительного источника питания, чтобы он справлялся с подключением системы потребителей. Если этого достичь не удается, схема защиты организуется таким образом, что подключаются только наиболее важные нагрузки.

На фото выше изображен щит АВР с двумя независимыми вводами.

Типы и требования к АВР

Переключатель АВР бывает 2 типов:

• односторонний – одна из линий питания является рабочей, а другая резервной;
• двухсторонний – любой ввод может быть рабочим или резервным.

От АВР требуются высокое быстродействие и обязательное включение, независимо от того, по каким причинам исчезло напряжение.

Автоматическое включение резерва происходит по сигналу от датчика, например, реле минимального напряжения. Контролируется питание на вводах и чередование фаз.

К АВР предъявляются следующие требования:

1. Отсутствие короткого замыкания на контролируемом участке.
2. АВР служит для подключения резерва всегда, когда исчезает напряжение на входе к потребителю. Исключением является КЗ, при котором АВР блокируется.
3. Однократность срабатывания. Переключатель не может включаться больше одного раза, пока не устранено КЗ.
4. Возможность настройки порога срабатывания по напряжению, чтобы уменьшить влияние его просадок при пусках двигателей нагрузок.
5. Переключатель будет срабатывать только при условии присутствия напряжения на резервном участке.

Если перечисленные условия выполняются, логическая система АВР подает команду отключить вводной выключатель и включить секционный. При этом осуществляется электрическая блокировка их одновременного включения. Некоторые модели АВР комплектуются еще механической блокировкой.

Работа АВР с генератором

Электроснабжающие компании разделяют потребителей на три категории по степени надежности снабжения электроэнергией. Частные дома и квартиры относятся к третьей – самой низкой категории. В квартирах обычно применяют бесперебойные источники питания на аккумуляторах.

Для частного дома резервным источником питания также может быть бензиновый или дизель-генератор. Если прежде их вводили в работу вручную, то теперь возможен автоматический запуск. Все зависит от того, какую за это платить цену.

Для автоматического резервирования предпочтительно применять устройство с микропроцессорным управлением. В быту и производстве широко распространены программируемые реле-контроллеры Easy. На вход реле поступают сигналы с датчиков напряжения. При отключении питания контроллер запускает двигатель генератора. После достижения номинальных параметров, на что тратится определенное время, схема АВР переключает нагрузку на резервное питание. При этом имеют место временные задержки с подключением. Для бытовых нужд они допустимы, а для мощных и ответственных нагрузок задача становится более сложной.

На рисунке изображена схема бесперебойного питания с помощью дополнительного дизель-генератора.

Схема подключения резервного дизель-генератора к нагрузке

К входу АВР подключены сеть и генератор, а выход – к нагрузке. Основным источником питания обычно является сеть. При отключении напряжения в сети запускается генератор, после чего АВР подключает нагрузку к нему. Как только работа электросети восстанавливается, происходит переключение питания в прежний режим, а генератор через заданное время выключится. На рисунке ниже изображена электрическая схема бесперебойного питания.

Выполнение АВР на контакторах

Схема применяется для однофазной сети частного дома или небольшого производственного здания.

Схема АВР на одном контакторе для однофазной сети

Для ввода схемы в работу включаются автоматы SF1 и SF2. Питание подается на контактор КМ1 – переключатель основного и резервного ввода. При его срабатывании контактом КМ1.1 подключается цепь основного источника питания, а цепь резервного размыкается контактом КМ1.2.

Включается двухполюсный выключатель QF1, контакты которого замыкают цепь основного источника питания.

При возникновении аварийной ситуации, когда главный ввод обесточивается, контактор КМ1 отключается и происходит отключение главной сети и подключение резерва нормально замкнутым контактом КМ1.2. Когда питание основного ввода восстанавливается, снова происходит переключение на него нагрузок с помощью контактора.

При необходимости ручного подключения резерва, достаточно отключить автоматический выключатель SF1.

Необходимо учитывать мощность резервного источника. Обычно от него запитываются самые необходимые нагрузки, например, освещение и отопление.

Коммутация фазы и нейтрали (контакты КМ1.1 и КМ 1.2 на рис. ниже) одновременно дает возможность полностью исключить из работы неработающий ввод и использовать автономный резерв.

Схема АВР на одном контакторе с отключением фазы и нуля

Включение АВР в работу производится как и в предыдущей схеме, только переключатель КМ1 разрывает или подключает фазу и ноль. Схема наиболее распространена для подключения автономного источника напряжения, например, бесперебойника или дизель-генератора. Здесь подробно изображено подключение нагрузок через двухполюсные автоматы QF2, QF3, QF4, а также показан провод заземления РЕ, который не связан с питанием нагрузок. Он подключается к корпусам электроприборов и выполняет функцию защиты от поражения током.

На рисунке изображена типовая схема подключения модуля АВР-3/3 для трехфазных цепей питания и резерва.

Типовая схема подключения модуля АВР -3/3

Фазы на модуле имеют маркировку L1, L2, L3, нейтраль – N. К клеммам 11, 12, 14 подключены переключающие контакты встроенных реле. Устройство имеет управление с помощью микропроцессора, контролирующего напряжение по двум трехфазным линиям.

Видео про ввод резерва

Как собрать блок АВР для генератора, можно узнать из этого видео.

Перерывы в подаче электроэнергии могут быть причиной различных негативных явлений у потребителей. Устройство АВР позволяет сохранить работоспособность объектов, для которых крайне необходима постоянная подача напряжения питания.

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.

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.

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.