AC захранвания у дома

AC захранвания у дома

Някога чудили ли сте се как електричеството идва в къщата ви или да предположим, че ако токът е изключен, как все още получавате електричество у дома. Всъщност може да има много начини да получите захранване с променлив ток, без всъщност да се налага да оставате без електричество.



4 Източници на променливотоково захранване у дома

AC мрежа: Поради благодарение на лекотата на предаването и ниската цена и лесното преобразуване в постоянен ток, променливотоковото захранване се предпочита пред постояннотоковото захранване за домовете. Чудили ли сте се как работи цялата тази разпределителна система? Не?


Нека дам кратка представа за цялата система





Електроразпределителна система

Електроразпределителна система

Основната електроразпределителна мрежа се състои от следните подраздели:



  • Електроцентрала: Електроцентралата е мястото, където се генерира трифазната променлива мощност. Причината за използването на 3 фази е, че всички фазови токове са склонни да се отменят взаимно, поддържайки балансиран товар и могат да създадат въртящо се магнитно поле, използвано за електрически двигатели. Електроцентралата обикновено се състои от генератори на парна турбина, които работят върху пара, получена чрез изгаряне на въглища, нефт и природен газ или от атомни електроцентрали. Променливотоковата мощност, генерирана от генераторите, се преобразува във високо напрежение при около 155KV с помощта на големи повишаващи трансформатори.
  • Предавателни подстанции: Генерираната мощност при високо напрежение 155KV постъпва в трансформаторните подстанции, които се състоят от понижаващ трансформатор, прекъсвачи и контролно оборудване и преобразува мощността на променливотоковото напрежение с високо напрежение в променливо напрежение с ниско напрежение от 60kV, за да се подаде към предавателните вериги до разпределителният блок.
  • Предавателна единица: Предавателният блок се състои от всяка 3-жилна кула, всяка от които носи фаза, а също и четвърти проводник, който действа като земя за защита от мълния. Обикновено разстоянието на предаване е около 400 км.
  • Разпределителна мрежа: Състои се от понижаващи трансформатори, които преобразуват входящото AC напрежение с високо напрежение от 60kV в 12kV и разпределителни шини за предаване на променливотоковото захранване.
  • Блокове за предаване до дома: Предавателният блок се състои от 3 жични кули, които носят променливотоковото захранване във всяка фаза, а също така се състои от регулаторни банки за предотвратяване на преходни процеси в напрежения и кранове за получаване на еднофазно или двуфазно захранване от трифазното захранване.
  • Захранващ блок в близост до домовете: Блокът за променлив ток се състои от понижаващи трансформатори на електрическите стълбове, които понижават променливото напрежение от далекопроводите до нормално променливо напрежение от 240V за домашно захранване. Захранването 240V се доставя с три проводника, като два проводника носят 120V всеки при 180 градуса фазова разлика, а третият проводник е неутрален или заземен проводник.

Слънчевата енергия: Друг източник за получаване на енергия в дома ви е използването на слънчева енергия. Благодарение на попълването и лекотата на достъпност, слънчевата енергия се очертава като един от основните източници на енергия. Разпределението на слънчевата енергия в домовете се състои от следните компоненти:

Слънчева енергия към домовете

Слънчева енергия към домовете

  • Слънчеви панели: Множество слънчеви панели, състоящи се от слънчеви клетки, се поставят на покрива на домовете в такава посока, че да се постигне максимална слънчева светлина и да се превърне тази слънчева светлина в електрическа енергия.
  • Контролер за зареждане: Работата на контролера за зареждане е да контролира зареждането на батериите, за да гарантира, че излишното напрежение DC не тече към батериите. Той също така осигурява зареждането на батерията в случай на изтощена мощност за батерията.
  • Батерии: Комплект от почти 12 батерии се използва за съхранение на постояннотокова електрическа енергия от слънчеви клетки.
  • Инвертор: Използва се за преобразуване на постояннотоковото захранване от батерии, за да се изисква променливотоково захранване за работа на уредите, които се нуждаят от променливотоково захранване за своята работа.

Непрекъснато захранване: В предишната точка научихме за съхраняването на слънчева енергия и след това за преобразуване на постояннотоковата мощност в променлив с помощта на инвертори. Същото може да се направи и за променливотоково захранване от мрежата.


Система за непрекъснато захранване

Система за непрекъснато захранване

В нормален режим захранването идва от мрежата за променлив ток и се подава към натоварванията, след като се регулира от стабилизатора. Това променливо напрежение се преобразува в постоянно напрежение за зареждане на батериите.

В режим на архивиране съхранената постоянна мощност в батериите се преобразува в променлива мощност с помощта на инвертори. Основният инвертор се състои от трансформатор с централна първична намотка заедно с превключватели, които позволяват на тока да изтече обратно към батерията през първичните намотки, като по този начин позволява създаването на променливо напрежение през първичните намотки .

Практичен UPS

Практичен UPS

Генератори: Резервен генератор за домове работи на природен газ или дизел. Състои се от контролер, който следи потока на тока от мрежовото захранване чрез превключвателя за автоматичен трансфер. В случай на прекъсване на захранването, превключвателят за автоматичен трансфер затваря мрежовите линии и отваря електропровода от генератора. Така след интервал от 10 секунди от прекъсването на електрозахранването, генераторът започва да работи и захранва домакинските уреди. Когато захранването се върне, контролерът усеща това и автоматично изключва захранването от генератора и отново започва да наблюдава основното захранване. Генераторът е по-евтин и има по-малко потребление, но е шумен в сравнение с инверторите.

Система за генератор на резервни копия на променлив ток

Система за генератор на резервни копия на променлив ток

Практичен генератор, използван в домовете

Практичен генератор, използван в домовете

Автоматичен избор на източник на захранване в домовете

Можем да изградим прост автоматичен блок, за да изберем някой от източниците на захранване. Това, от което се нуждаем, е основен микроконтролер, драйвер за реле и 4 релета.

Системата се състои от 4 бутони, свързани с микроконтролера, всеки от които представлява условието за наличност на всеки източник на захранване. Съответно микроконтролерът задвижва драйвера на релето, за да избере правилното реле, свързано към съответния източник на захранване.

Блокова диаграма, показваща автоматичен избор на захранване с променлив ток

Блокова диаграма, показваща автоматичен избор на захранване с променлив ток

При нормална работа микроконтролерът задвижва релейния драйвер, така че да направи товара, свързан към мрежовото захранване чрез съответното реле. Когато се натисне първият бутон, представляващ захранването, това показва повреда на захранването. В този случай микроконтролерът е програмиран така, че да дава логически висок вход към един от входните щифтове на релейния драйвер (свързан към съответния алтернативен източник на захранване) и съответно релейният драйвер развива логически нисък сигнал на съответния му изходен щифт. Релето, свързано към този алтернативен източник на захранване, е свързано и позволява захранването на товара. Когато някое от алтернативното захранване заедно с мрежовото захранване откаже, се избира другото налично захранване. С други думи, ако и двата бутона за захранване и съседния бутон са натиснати, алтернативният източник на захранване съответства на третия бутон. LCD може да се използва за показване на състоянието на натоварване.

Кредит за снимки

  • Електроразпределителна система от wikimedia
  • Слънчева енергия до домовете от cmacpower
  • Практичен генератор, използван в домове от Flickr