АО "ИСТОК" работает на рынке по созданию средств производства тока с 1959 года, накопленный за эти годы потенциал позволяет предложить нашим клиентам широкий спектр по обеспечению автономным или резервным питанием объектов. Типовых решений которые бы подходили всем нету, и наши специалисты составят проект именно под Ваш объект экономя Ваши же деньги.

Мы заинтересованы в долгосрочном, продуктивном и плодотворном сотрудничестве. Обращайтесь в нашу компанию. Мы всегда настроены на взаимовыгодную работу!

Автономное и резервное питание

Факт тревожного состояния дел в российской энергетике признан на самом высоком уровне. Нередкие аварии на линиях электропередач, хроническая нехватка мощностей, устаревшее в моральном и физическом планах оборудование постоянно напоминают о себе внеплановыми отключениями электроэнергии.

По мере распространения электрических приборов и машин всё более насущной становится необходимость использования резервных источников питания. Изменение климата приводит к учащению природных катаклизмов, вызывающих в свою очередь перебои в электроснабжении. Нарушение электроснабжения может привести к экономическому и производственному ущербу, а также создать риск для жизни и здоровья граждан. Для предупреждения или минимизации ущерба такого характера используют резервные источники питания.

Существующие проблемы в энергетической отрасли выдвигают на первый план установку независимых источников питания. Автономная электростанция играет роль резерва источника электроснабжения, предоставляя возможность в максимальной степени обезопасить потребителя от аварийного отключения электроснабжения.
В загородном доме нередко случаются перебои в подаче электроэнергии: кто из нас не коротал вечер со свечкой, в непривычной тишине без телевизора? Как решить такую проблему? Многие рачительные хозяева дач и загородных домов приобретают себе различные генераторы для автономного питания, как правило, дизельные или бензиновые мини-электростанции.

Однако то, что понятно частным хозяевам, не всегда понятно тем, кого назначили хозяином по распоряжению свыше, то есть руководителям объектов повышенной важности. Примечателен тот факт, что по результатам проверки органов Ростехнадзора почти во всех областях центра России больше 50 % социально значимых объектов не имеют аварийного питания. Например, в Подмосковье только 60 объектов из 148 имеют свои микротурбины или другие источники автономного питания.
Статистика печальная и требует принятия решительных мер. Есть соответствующий указ, согласно которому все объекты повышенной важности должны иметь автономные источники электроэнергии.

Давайте рассмотрим, какие требования прилагаются к автономным источникам электроснабжения для объектов повышенной важности.
Так как автономная электростанция вступает в действие при прекращении подачи тока от основного источника, то значительную роль играет автоматизированность. Это способность резервного генератора к автоматическому запуску и остановке при отключении или возобновлении электропитания, а также при падении определённых параметров. Кроме того, автономный источник питания должен автоматически пополнять запасы горюче-смазочных материалов и обладать массой других полезных функций.

Это разумное требование нередко игнорируется при установке мини-электростанций на объектах повышенной важности. Во многих случаях они приводятся в действие после того, как будет нажата кнопка запуска. Трудно представить, к каким последствиям может привести десятиминутный перебой подачи электроэнергии в работе систем жизнеобеспечения больниц или аппаратуры операционной.

Требуемая мощность резервного источника питания должна быть определена на этапе проектирования и строительства, и тогда же выполнена электрическая разводка. Все зависит от того, какие электрические устройства вы хотите подключить к резервному источнику питания.

Не менее важными требованиями являются надёжность и экономичность автономного источника. Причём наибольшую важность представляет надёжная работа автономной электростанции. Именно это должно быть на первом плане в процессе её выбора.

Накопительный источник бесперебойного питания повышенной емкости

Системы бесперебойного питания (UPS Systems) сегодня пользуются большой популярностью в России. Если при длительных перебоях в электроснабжении чаще всего используются автономные электростанции, то источник бесперебойного питания (ИБП) - наиболее эффективный и, что немаловажно, экономный способ обеспечить загородный дом электроэнергией при кратковременных, но частых неполадках в электросети. Именно это обстоятельство и делаем их незаменимым атрибутом современного загородного жилья.

Источники бесперебойного питания используют для поддержания напряжения в сети энергию аккумуляторных батарей (АКБ). При наличии ИБП электроприборы, находящиеся в доме в момент отключения электричества, переходят на потребление электроэнергии, накопленной аккумуляторами.

Такая система незаменима для компьютера, поскольку неожиданное отключение электричества может привести к потере важных документов, или, скажем, холодильника, если неожиданные сюрпризы происходят в жаркие дни. Помимо этого, многие загородные дома оснащены системами автономного отопления, а также водоснабжения, которые работают лишь при наличии электричества.

По сравнению с автономными электростанциями, системы бесперебойного электропитания имеют массу преимуществ. Прежде всего, они считаются куда более надежными (срок их службы превышает 10–20 лет) и не требуют расходов на эксплуатацию в отличие от, скажем, дизельных, бензиновых или газовых электрогенераторов. К тому же, источник бесперебойного питания не обременяет его владельца необходимостью периодического обслуживания, за исключением замены батарей, срок службы которых составляет 3–10 лет в зависимости от типа АКБ и режима эксплуатации.

Недостатком систем бесперебойного электропитания можно назвать ограниченные ресурсы. Иными словами, если напряжение в электросети часто пропадает более чем на несколько часов, то лучше всего задуматься о приобретении автономной электростанции.

Перспективу оградить себя от сбоев в подаче электричества, купив источник бесперебойного питания, можно легко проиллюстрировать на цифрах. Так, только за 5 лет работы ИБП позволяет сэкономить до 6 раз в сравнении с бензогенератором, имеющим автоматический запуск. Для чистоты расчетов предположим, что напряжение пропадает раз в неделю на 10 часов. Как результат, использование системы бесперебойного питания не только обходится дешевле, но и сопряжено с меньшими хлопотами.

Сравнение источников питания:

ИБП		Бензогенератор
Статья расходов	Затраты, руб.	Статья расходов	Затраты, руб.
ДПК-1/1-1-220М	13 000	Бензогенератор с АВР GESAN G5000H	55 000
АКБ (12 В, 100 Аxч)- 3 шт.	21 000	Топливо	93 600
		Моторное масло	3 150
		Замена фильтров	7 700
		Замена свечей зажигания	500
		Капитальный ремонт двигателя	20 400
Итого:	34 000	Итого:	180 350

Наши специалисты осуществляют монтаж оборудования, перед тем, как осуществить работы, мы проводим проектирование системы бесперебойного питания, во время которого стараемся учесть все пожелания заказчиков.

Несмотря на ограниченные ресурсы, источник бесперебойного питания может свободно обеспечить электроэнергией крупный коттедж. Причем в результате его работы неожиданное исчезновение напряжения в сети никак не отразится на работе системы автономного отопления (газового котла), водоснабжения, холодильника, систем противопожарной и охранной безопасности, а также всех ламп и приборов, подключенных к электросети.

При этом, правда, в случае сбоя в подаче электричества лучше воздержаться от использования мощного электрооборудования. Так, можно перенести стирку на следующий день, а также временно отказаться от использования посудомоечной машины, равно как и утюга. Однако лучше всего перед тем, купить источник бесперебойного питания, четко рассчитать предельную нагрузку, а, следовательно, и потребность в электроэнергии.

Кроме того, можно спроектировать систему электроснабжения дома таким образом, чтобы подача электроэнергии на мощные потребители осуществлялась, минуя ИБП, например, напрямую к сети электроснабжения или через газовый генератор с системой автоматического запуска. Таким образом, потребители, чувствительные даже к кратковременным отключениям электричества (компьютеры, домашняя электроника, освещение, газовый или дизельный котёл, холодильник), будут надежно защищены. А потребители, допускающие отключение электроэнергии, будут получать питание через несколько секунд с помощью автономной электростанции с системой автоматического запуска.

Время, в течение которого ИБП сможет обеспечивать дом электроэнергией, будет зависеть от мощности нагрузки и емкости аккумуляторных батарей. Что интересно, хотя и факторы между собой тесно связаны, линейной зависимости между ними нет. Иными словами, если нагрузка неожиданно возрастет в 2 раза, это не означает, что источник бесперебойного питания протянет вдвое меньше.

Чтобы рассчитать время резерва, нужно учитывать множество параметров, в частности, эффективность конкретного ИБП, температуру окружающей среды, состояние батарей и степень износа аккумуляторных батарей. Можно рассчитать приблизительное время в случае применения батарей той или иной емкости.

Так, при напряжении 36 В в цепи постоянного тока ИБП обычно устанавливают 3 батареи напряжением 12 В каждая. В этом случае если, например, емкость батарей достигает 100 Аxч, а мощность нагрузки - 100 Вт, то система проработает 29 часов.

Мощность нагрузки, Вт	100	200	300	400	500	600	700
Емкость АКБ, Аxч
18	4,6	1,9	1,2	0,8	0,6	0,4	0,3
27	7,8	3,2	1,9	1,4	1,1	0,8	0,6
42	12	5,8	3,4	2,4	1,8	1,4	1,2
70	20	10	6,7	4,5	3,4	2,7	2,3
100	29	15	10	7,3	5,4	4,1	3,5

При напряжении 96 В в цепи постоянного тока ИБП потребуется установить уже 8 батарей по 12 В каждая. Однако, и время резерва в этом случае значительно возрастает.

Мощность нагрузки, Вт	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200	1300	1400
Емкость АКБ, Аxч
18	7,4	4,3	3	2,3	1,8	1,5	1,3	1,2	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
27	11	7,4	5	3,8	3	2,5	2,1	1,8	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1
42	16,5	11	8,7	6,9	5,3	4,3	3,6	3,1	2,8	2,5	2,2	2	1,8
70	27	18	14	11	9,7	8,3	7,2	6,3	5,3	4,6	4,1	3,8	3,5
100	39	26	19,2	15,4	13,5	12	11	9,3	8,3	7,5	6,8	6,1	5,5

Если отсутствие электроэнергии вызвано периодическим отклонением напряжения, то можно воспользоваться стабилизатором. Эти устройства преобразуют электроэнергию, поступающую с большими колебаниями напряжения.

В случае полного провала в подаче электричества стабилизаторы напряжения оказываются бесполезны. С другой стороны, их использование в составе системы бесперебойного питания позволяет снизить нагрузку на ИБП, то есть задействовать его только тогда, когда питание в сети пропало полностью.

Тем не менее, при выборе емкости батарей не стоит забывать, что погоня за максимальными значениями может оказаться бесполезной, поскольку возможности источника бесперебойного питания ограничены предельным током зарядного устройства. Его, правда, можно увеличить, если установить дополнительные зарядные платы.

В любом случае для того, чтобы купить ИБП, который бы максимально соответствовал текущим потребностям, предпочтительно обратиться за помощью к специалистам. Устанавливать систему самостоятельно довольно рискованно, поскольку малейшая ошибка может привести к нежелательным последствиям и дорогостоящему ремонту оборудования.

В связи с частыми отключениями электроэнергии, нестабильным напряжением и частотой в электросети в последнее время все чаще и чаще возникают вопросы: Как обеспечить себя электроэнергией на время отключения основной электросети? Какой источник автономного питания выбрать? И как это сделать?

Для начала необходимо определиться с условиями задачи.

Первое условие - потребляемая мощность нагрузки . Эта мощность складывается из мощностей отдельных потребителей электроэнергии. Количество потребителей, из мощностей которых складывается общая мощность нагрузки, будет зависеть лишь от вашего желания. Однако следует иметь в виду, что те потребители, которых вы не включили в этот список, должны быть отключены во время работы автономного источника электропитания. Несоблюдение этого может привести к перегрузке и даже к выходу оборудования из строя.

То есть вам необходимо понять, что вы хотите получить? Обеспечить себе комфортное существование на время отключения независимо от того, на сколько отключилась сеть, или же обойтись несколькими особо важными потребителями, отключение которых может привести к серьезным материальным затратам (например система отопления).

Загородный дом, как правило, потребляет от 5 до 40 кВА. Сюда входит освещение, системы отопления, водоснабжения, канализации, бытовые электроприборы, системы охранной и пожарной сигнализации, системы видеонаблюдения.

Если вы решили запитать от автономного источника часть потребителей (что целесообразно с точки зрения цены), то из всего этого перечня вам необходимо выбрать, в первую очередь, самых критичных к пропаданию напряжения потребителей (аварийное освещение, система отопления), и далее к ним суммируем менее критичные нагрузки. Потребители электроэнергии, у которых отсутствует индуктивная составляющая мощности, называются активными: лампы накаливания, нагревательные приборы. Однако простое суммирование мощностей будет справедливым, пока вы не дойдете до оборудования, которое имеет пусковые токи. Оно имеет свойство потреблять в несколько раз больший номинального ток в момент запуска. Эти токи необходимо учитывать и давать соответствующий запас по мощности (примерно 2,5-3,5 раза). Такие потребители называются индуктивными: электродрели, электропилы, насосы, компрессоры, холодильники, лазерные принтеры и т.п. Кроме того, необходимо учитывать и коэффициент одновременности, который показывает процент одновременной работы оборудования.

Основная мощность (Prime Rating Power) - это максимальная мощность, которую ДГУ может развивать при непрерывной работе на переменной нагрузке неограниченное время. Средняя величина нагрузки в 24-часо-вый период составляет 70%, если иное не оговорено производителем. Перегрузка в течение 1 часа на 12 часов работы не оговаривается ISO, но допускается. Минимальная величина нагрузки ДГУ составляет 25% от мощности PRP.

То есть если вы предполагаете, что ваша генераторная установка будет работать как основной источник электроэнергии, то вам необходимо ориентироваться именно на эту мощность. Если величина PRP не указывается, то данная генераторная установка может работать только как резервный источник электроснабжения.

Вспомогательная и резервная мощность (Emergency Standby Power) - это максимальная , которую ДГУ может развивать при работе на переменной нагрузке во время возможного перебоя в электросети, которую ДГУ резервирует, при годовом времени наработки не более 500 часов. Средняя мощность в течение 24-часового периода 70%, если иное не заявлено производителем. Перегрузка не допускается.

Минимальная величина нагрузки ДГУ не регламентируется, но составляет 25% от мощности PRP.

То есть эта та мощность, которую генераторная установка может развивать кратковременно, в качестве резервного источника питания. Мощность ESP всегда больше мощности PRP, так как это мощность, которую развивает генераторная установка на непродолжительное время (не более 500 часов в год), но при этом перегрузки не допускаются.

Таким образом, расчет потребляемой мощности является не такой простой, как это выглядит на первый взгляд, задачей. И мы рекомендуем для корректной и правильной оценки потребляемой мощности и безошибочного подбора оборудования обращаться к специалистам.

Следующим важным компонентом условия этой задачи является время автономной работы , то есть время, которое будет работать ваш источник автономного питания, пока не восстановится и не войдет в допустимые пределы напряжение основной электросети.

Для определения этого параметра вам необходимо проанализировать, как часто и насколько по времени происходят отключения электроэнергии и, исходя из этого, определиться со временем автономной работы необходимым для вас.

Объясню, почему это важно. При кратковременных пропаданиях напряжения с небольшой периодичностью одним из вариантов решения проблемы автономного электроснабжения является установка источника бесперебойного питания, который в режиме автономной работы использует электроэнергию аккумуляторных батарей, количество которых можно увеличивать в зависимости от необходимого времени автономной работы (до нескольких десятков минут). При более длительных и частых отключениях вариантом решения этой же проблемы является установка генераторной установки, для которой также необходимо предусмотреть достаточный запас топлива в зависимости от необходимого времени автономной работы.

И еще один момент необходимо учесть при постановке условий этой задачи - это наличие оборудования, критичного к различного рода скачкам, импульсам, пропаданиям напряжения и отклонениям частоты основной электросети. Это электронные блоки управления оборудованием (например, котлом системы отопления), компьютеры, контроллеры охранной и пожарной сигнализации, плазменные панели и т.п. То есть оборудование, которое требует именно качественного электроснабжения, иначе оно может некорректно работать или просто выйти из строя.

Теперь, когда условия задачи известны, можно приступать к ее решению. Существует несколько вариантов технических решений.

ИБП по принципу работы можно разделить на две группы это: Off Line и On Line. Off Line (Stand-By) тип ИБП, допускающих перерыв питания нагрузки во время переключения со входной сети на инвертор (transfer time, или время переключения). On Line тип ИБП, который обеспечивает непрерывное и фильтрованное питание нагрузки. По определению, on-line ИБП имеют нулевое время переключения; нагрузка никогда не видит прерывания питания.

Как правило, для использования в качестве резервного источника питания для загородных домов используются однофазные ИБП мощностью от 4 до 10 кВА класса On Line.

По сравнению с резервными генераторными установками ИБП имеют ряд неоспоримых преимуществ

• значительно более высокий коэффициент надежности;
• большое время наработки на отказ;
• высокое качество электроэнергии на выходе;
• отсутствие необходимости в периодическом обслуживании и замене расходных материалов;
• бесшумность работы;
• простота подключения и монтажа.

Однако чтобы обеспечить относительно большое время автономии (от нескольких десятков минут до нескольких часов), ИБП должен комплектоваться достаточным количеством аккумуляторных батарей (далее АКБ) определенной емкости, что чаще всего будет ограничиваться техническими возможностями ИБП, а именно возможностями зарядного устройства АКБ. Кроме того, время автономной работы будет зависеть еще от нескольких параметров: степени загруженности ИБП, эффективности конкретного инвертора, температуры окружающей среды, состояния и степени износа АКБ.

Конечно же, есть возможность создания мощной системы бесперебойного питания с большим временем автономии. Но при этом возникает вопрос экономической обоснованности такого решения, а это немаловажный фактор в процессе выбора автономного источника питания.

В настоящее время на российском рынке существует очень много различного рода генераторных установок, широкий спектр мощностей множества производителей, различные варианты исполнения которых заставят задуматься даже искушенного покупателя.

Ниже мы приведем классификацию по основным признакам конструкции генераторных установок. И приведем краткие пояснения, так сказать, на бытовом уровне по каждому из пунктов классификации.

По виду исполнения

• портативные - бытовые, полупрофессиональные и профессиональные бензиновые или дизельные генераторные установки мощностью до 12 кВА, могут использоваться в качестве резервных источников питания; для питания потребителей со средней и большой интенсивностью; для осуществления индивидуальной деятельности. Имеют воздушную систему охлаждения, могут быть с верхним или нижним расположением клапанов системы газораспределения, надежны, удобны и неприхотливы в эксплуатации.
• стационарные - профессиональные дизельные электростанции мощностью от 10 до 2500 кВА, используются в качестве основных и резервных источников электропитания. Имеют жидкостную систему охлаждения, как правило, с верхним расположением клапанов системы газораспределения, отличные ресурсные показатели, низкие эксплуатационные затраты. Требуют профессионального монтажа.

По способу охлаждения

• с воздушным охлаждением - генераторные установки, которые охлаждаются окружающим воздухом.
• с водяным охлаждением - генераторные установки, которые охлаждаются жидкостью (как правило, гликолевые смеси с водой).

По используемому топливу

• бензиновые - генераторные установки, в которых в качестве топлива используется бензин.
• дизельные - генераторные установки, в которых в качестве топлива используется дизельное топливо.

По частоте вращения коленчатого вала двигателя

• 3000 об/мин - двигатели, работающие на такой частоте, дешевле и меньше, но гораздо более шумные, с более высоким расходом топлива и масла и имеют меньший ресурс;
• 1500 об/мин - эти двигатели более тихие, с меньшим расходом и более высоким ресурсом. Могут использоваться в качестве основного источника питания.

По виду генератора переменного тока

• с синхронным генератором, имеют более высокое качество электроэнергии, способны переносить кратковременные перегрузки;
• с асинхронным генератором, конструктивно проще и дешевле. Однако имеют достаточно низкое качество электроэнергии на выходе, не способны к перегрузкам.

По количеству фаз

• однофазные (220 В 50 Гц), от такой генераторной установки могут быть запитаны только однофазные потребители;
• трехфазные (380 В, 220 В 50 Гц) от такой генераторной установки могут быть запитаны как трехфазные потребители, так и однофазные. Однако нужно иметь в виду, что мощность одной фазы трехфазной станции в 3 раза меньше общей мощности установки. Также необходимо обеспечить равномерность загрузки фаз во избежание так называемого «перекоса» фаз, который плохо сказывается на состоянии генераторной установки.

По расположению клапанов системы газораспределения

• с нижним расположением клапанов;
• с верхним расположением клапанов.

По способу запуска

• ручной - используется только для небольших портативных станций, запуск происходит с помощью шнура посредством раскручивания коленвала двигателя до нужной для запуска частоты;
• электростартерный - используется для всех установок, запуск происходит с помощью электростартера посредством поворота ключа зажигания;
• автоматический - используется для установок, в которых реализована функция автоматического запуска. Требует наличия дополнительного оборудования. Не обязательно присутствие человека при запуске и принятии нагрузки.

Теперь рассмотрим основные виды генераторных установок в комплексе.

Генераторные установки с 2- или 4-тактным бензиновым двигателем

• 2-тактные двигатели, как правило, ставятся только на самые маломощные и компактные генераторные установки (наработка на отказ не более 500 часов);
• 4-тактные бензиновые двигатели ставятся на более серьезные станции, но не более 15 кВА (мощнее бензиновых двигателей нет). Наработка на отказ от 1000 до 4000 часов. Основные производители - американская компания Briggs&Stratton; и японская Honda.

Генераторные установки с 4-тактным дизельным двигателем.

Дизельные генераторы с воздушным охлаждением занимают промежуточное положение между бензиновыми двигателями и дизельными с жидкостным охлаждением. Дизельные генераторные установки с воздушным охлаждением до 6 кВА мало чем отличаются от своих бензиновых собратьев, хотя они обладают большим ресурсом и более надежны. Наработка на отказ более 4000 часов. Основной производитель - японская компания Yanmar.

Более мощные дизельные двигатели с воздушным охлаждением до 20 кВА капризны к качеству топлива, достаточно шумные и громоздкие. Так что в этом случае лучше искать альтернативу среди дизельных двигателей с жидкостным охлаждением. Основной производитель немецкая фирма Hatz.

Дизельные двигатели с жидкостным охлаждением наиболее надежны и долговечны. Наработка на отказ до 20 000 часов. Они относятся к установкам промышленного класса.

Самые приемлемые с точки зрения оснащенности различными опциями. Основные производители от 6 до 20 кВА:

1. Mitsubishi, от 20 до 275 - John Deere, от 200 до 500 кВА
2. Volvo и Perkins, более 500 кВА - MTU.

Теперь подведем итог этому варианту решения. При частых и длительных отключениях электроэнергии или при отсутствии внешней сети выбор очевиден. Однако если вернуться к третьему условию задачи про критичных к пропаданиям и качеству электроэнергии потребителей, мы видим, что этот вариант решения малоприемлем, так как с момента пропадания напряжения до момента его восстановления посредством генераторной установки происходит перерыв в электроснабжении и генераторная установка не защищает от различного рода искажений входной сети.

Чтобы обеспечить критичных к качеству электроэнергии потребителей бесперебойным питанием и в тоже время иметь достаточно большое время автономии, мы рекомендуем использовать совместную работу ИБП и ГУ. В момент пропадания напряжения основной электросети ИБП питает энергией АКБ наиболее ответственных потребителей. Остальные потребители остаются обесточенными до момента запуска генераторной установки. После запуска ГУ ИБП переходит в нормальный режим работы и заряжает АКБ. Это наиболее приемлемый вариант с точки зрения надежности.

Однако при совместной работе ИБП и ГУ необходимо иметь в виду, что при расчете мощности ГУ мощность ИБП, рассчитанную ранее, нужно суммировать с мощностями остальных потребителей электроэнергии, принимая во внимание коэффициент запаса (1,3-2 в зависимости от того, какой выпрямитель у ИБП и есть ли THD-фильтры), учитывающий гармонические искажения самого ИБП. Итак, как мы видим, решение проблемы резервного электроснабжения - достаточно сложная и многогранная задача, требующая серьезной проработки. При этом учитывается множество факторов, касаемых как самой нагрузки, так и оборудования. Мы рекомендуем при решении задач такого рода во избежание совершения ошибок и для экономии вашего времени консультироваться со специалистами.

— это следует знать!

Тема » Резервное и Автономное Электропитание — это следует знать!

Для начала давайте уточнимся в понятиях резервного и автономного электрического питания. Итак, резервное питание подразумевает под собой вспомогательный источник электричества, который в случае пропадания основной линии должен обеспечить дальнейшее электроснабжение силовых электрических потребителей. Им может быть не только полностью независимые системы электропитания (аккумуляторы, и преобразователи, питаемые от них, министанции, топливные элементы и т.д.), но и запасные линии городского электроснабжения.

Автономное электропитание под собой подразумевает полностью отделённую систему электроснабжения, которая способна генерировать или отдавать накопленную электрическую энергию различным потребителям. Такая система в случае пропадания напряжения в основной городской электросети должна взять на себя силовую нагрузку имеющихся потребителей. Хотя, к автономному электропитанию можно отнести и химические источники питания (в том числе и аккумуляторные батареи). Основная идея такого вида электрического источника — снабжение электроэнергией нагрузки, при условии отсутствия внешнего источника питания (обычная городская электросеть).

По большей части эти два понятия между собой сильно пересекаются, что даёт основание считать их одним и тем же (лишь в некоторых случаях эти термины можно употреблять «поразень»). Задачу независимого электроснабжения можно решать различными путями, а точнее, систему автономного питания возможно сделать основываясь на различных способах производства электрической энергии. Прелесть электричества заключается в том, что эта невидимая человеческому глазу сила универсальна. Различаются только лишь способы преобразования одного вида энергии в другой.

Где, в основном, используется термин — резервное электропитание? Там где существует большая вероятность отключения основного источника электроснабжения (в роли которого обычно выступает городская электросеть), либо в том случае, когда обесточивание происходят крайне редко, но само явление «обесточки» довольно критично. В данных случаях главной задачей резервного электропитания является своевременное подхватывание имеющейся нагрузки и последующее обеспечение электроэнергией имеющегося потребителя до тех пор, пока полностью не будет восстановлено основное снабжение от городской сети.

Об автономном электропитании больше можно слышать в тех случаях, когда идёт речь о полном отсутствии основного источника электропитания (городской электросети). В данном случае это самое автономное электропитание выступает в роле главной электроснабжающей системы (либо она используется настолько часто, что оставляет за собой право называться таковой). К таким случаям можно отнести осуществление электроснабжения загородного дома (где имеются временные или постоянные проблемы с подводом городской электросети), удалённые от города места (где изначально не предусмотрена городская магистраль) и т.д.

В роле основной электропитающей системы выступает сложная энергетическая сеть, основным узлом генерации электричества у которой выступает АЭС, ТЭС, ГЭС. В случае автономного электропитания центром выработки электроэнергии является мини электрогенерирующие системы, которые работают за счёт горючего топлива (бензин, дизель, газ, уголь и т.д.), энергии ветра (ветряки), солнца (солнечные батареи), химических реакций (химические источники тока — батареи, аккумуляторы, топливные элементы).

Конкретное использование того или иного источника генерации электроэнергии зависит от имеющихся условий (местности, климата, режимов работы автономных источников, нужды, стоимости и т.д.). Стоит добавить, что в роли резервного источника электропитания может выступать дополнительные параллельные линии электропередач, которые питаются от всё тех же городских электросетей.

Энергетический кризис, ставший следствием московской аварии на подстанции в Чагине и настигший Москву и ряд ближайших к ней областей, показал, что для нашего человека даже столь неординарные события — это вовсе не повод для того, чтобы нервничать.

ля Минпромэнерго РФ отключение электричества, произошедшее в московском и соседних регионах России, — это уникальная ситуация чрезвычайного характера, однако хронические отключения как отдельных домов, так и целых кварталов в различных регионах страны случаются не так уж и редко.

Работники Министерства промышленности и энергетики РФ, естественно, сделали надлежащие выводы и уже докладывают нам, что «из всего комплекса действий, связанных с ликвидацией отключения электричества, будет вынесен бесценный позитивный опыт», однако изношенное оборудование, которое служит уже по 40-50 лет, не может быть заменено в одночасье, а пока идет техническое перевооружение отрасли электроэнергетики, мы тоже можем кое-что предпринять, чтобы хоть как-то обезопасить себя от подобных издержек цивилизации.

Источники бесперебойного питания

ак известно, источники бесперебойного питания (ИБП или UPS — Uninteruptable Power Source) предназначены скорее для того, чтобы предотвратить аварийное завершение работы устройства, а вовсе не для длительной работы оного при отсутствии напряжения в электросети. Собственно, стоимость аккумуляторов составляет наиболее весомую долю в общей стоимости ИБП, причем чем большую емкость они имеют, тем система дороже.

Строго говоря, те цифры, которые указаны в прайс-листах или на корпусах ИБП, обозначают так называемую полную мощность, которая измеряется в вольт-амперах (В·А, V·A) и применима к постоянному току, или активную мощность, измеряемую в ваттах (Вт), а время работы от батарей зависит от мощности UPS нелинейно.

Для импульсных блоков питания компьютеров мощность в вольт-амперах соответствует мощности в ваттах с коэффициентом 0,6-0,8, то есть если на ИБП указано 400 V·A, то это соответствует суммарной мощности подключаемых устройств примерно в 280 Вт. Однако производители рекомендуют выбирать ИБП с расчетом 20% запаса по мощности нагрузки, чтобы у пользователя все-таки хватило времени на выполнение всех завершающих действий перед выключением компьютера. Например, для современных настольных ПК с блоками питания мощностью 300 Вт необходимо выбирать ИБП мощностью 350-360 Вт (или 514 V·A).

Как показывает опыт, простой домашний компьютер с монитором работает на ИБП мощностью 400 V·A в лучшем случае лишь 5-10 мин. Поэтому, сообразуясь с существующими моделями и запасом по мощности нагрузки, лучше выбрать ИБП, рассчитанный на 600-750 V·A. Причем если для ИБП мощностью 500 V·A время работы составит 10-15 мин, то на ИБП мощностью 1000 V·A тот же набор устройств будет работать минут 40 (то есть один мощный ИБП работает дольше, чем два с такой же суммарной мощностью). Кстати, если перегрузка ИБП будет длиться хотя бы пару секунд, он просто отключит всю нагрузку.

Однако и стоимость ИПБ зависит от мощности нелинейно. Так, скажем, если популярный ИБП APC SmartUPS 420 V·A стоит 150 долл., то APC SmartUPS 700 V·A — уже 250 долл. Впрочем, существуют и недорогие ИБП, которые не выравнивают напряжение, а только переключаются на аккумулятор в случае его отсутствия. Цены на такие устройства вполне доступны — APC BackUPS 500 V·A стоит примерно 50-60 долл.

Отметим также, что срок службы аккумуляторов в ИБП колеблется от 3 до 6 лет, а стоимость замены всех аккумуляторов в одном ИБП составляет в среднем половину полной стоимости нового устройства.

При этом недорогие ИБП, как правило, маломощные. Цены на мощные модели той же компании APC, такие как Matrix 300 и 5000 V·A, начинаются уже от 3 тыс. долл. А уж цена таких моделей, как Symmetra (APC) мощностью от 8000 до 16 000 V·A, — от 8 тыс. долл.

Таким образом, применение мощных ИБП в домашних условиях оказывается бессмысленным, а использование недорогого ИБП сводится только к тому, чтобы срочно сохранить все файлы и выключить оргтехнику во избежание потери данных.

Источник автономного питания из ИБП

ак же нам защититься от длительных перебоев в электропитании? Неужели для этого необходимо покупать столь дорогие и мощные источники бесперебойного питания?

Здесь можно предложить два варианта:

• к штатному аккумулятору ИПС параллельно подключить недорогой автомобильный аккумулятор (кстати, у автомобилистов часто остаются вполне работоспособные аккумуляторы, использовать которые зимой они уже не решаются, но заряд такие устройства держат еще неплохо);
• для пары-тройки автомобильных аккумуляторов использовать преобразователь напряжения из 12 в 220 В.

Первый вариант, возможно, вполне сгодится в качестве дешевой альтернативы дорогостоящей замены штатных батарей ИБП, когда источник бесперебойного питания ввиду выхода из строя штатных батарей начинает работать только как сетевой фильтр. Однако в случае глубокой разрядки автомобильного аккумулятора применение нештатного аккумулятора на ИБП чревато серьезными проблемами.

Ведь схема управления ИБП, как правило, рассчитана только на штатную батарею. Например, если вы вздумаете заменить на том же APC BackUPS 500 V·A штатную батарею 12V7AH на новую 12V20AH (по сути такую же, но более емкую), то при зарядке более емкая батарея будет брать больший ток и от перегрева проводов и элементов схемы наверняка выйдет из строя контроллер управления (или сработает защита от превышения тока в схеме подзарядки и зарядка попросту не пойдет).

Что касается автомобильного, гораздо более емкого аккумулятора, то средний ток зарядки не сильно разряженной аккумуляторной батареи не превышает 1/10 от максимального, поэтому при неглубокой разрядке ничего случиться не должно. Однако после сколько-нибудь значительной разрядки дополнительного аккумулятора вам придется отсоединять его от ИБП и заряжать отдельным зарядным устройством, а это не очень удобно.

Что можно предпринять в данной ситуации? Во-первых, можно использовать для подключения дополнительной батареи отдельный контроллер по минимальному и максимальному напряжению (например, описанный на http://battery.newlist.ru/chargers_lvd_01.htm). Тогда дополнительная схема автоматического отключения нагрузки по минимально и максимально допустимому напряжению защитит схему ИБП. Пороги срабатывания вы отрегулируете потенциометрами, а диапазон рабочих напряжений будет определяться параметрами используемых транзисторов.

Или же, если вы планируете использовать автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор, то и ИПБ нужно выбирать не со щелочным, а со свинцово-кислотным штатным аккумулятором. Тогда схема подзарядки ИПБ будет рассчитана на использование батарей со сходными параметрами, следовательно, разряженный автомобильный аккумулятор не сожжет контроллер ИБП. Конечно, у любой схемы подзарядки есть некий предел тока и если навесить на совсем уж маломощный ИБП внешний автомобильный аккумулятор, то ИПБ может и сгореть, особенно если доводить аккумулятор до полной разрядки.

Впрочем, можно использовать и смешанную схему, когда автомобильный аккумулятор заряжается постоянно подключенным зарядным устройством для автомобильных аккумуляторов (с контролем от перезаряда и прочей автоматикой) и одновременно аккумулятор подключается к ИБП параллельно штатной батарее. Таким образом, в этом случае ИБП служит лишь преобразователем напряжения из 12 в 220 В.

Вариант со специальным преобразователем напряжения 12/220 В вместо ИБП более надежен, но такой преобразователь напряжения большой мощности сравним по стоимости с ИБП и к тому же все равно потребует приобретения достаточно мощного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. При этом маломощное зарядное устройство заряжает очень долго, а мощное стоит довольно дорого и имеет внушительные размеры (то есть наряду с экономической целесообразностью такой системы необходимо будет рассмотреть и ее массогабаритные параметры).

Стоимость автомобильных адаптеров 12/220 В мощностью 600 Вт составляет примерно 80-100 долл. Преобразователь напряжения 12/220 В мощностью 1200 Вт обойдется уже в 200-220 долл., а адаптер мощностью 2500-3000 Вт — более чем в 400 долл. Как видите, даже цены адаптеров уже вполне сопоставимы с ценами аналогичных по мощности ИБП, а ведь нам еще понадобится зарядное устройство для аккумуляторов!

Готовые решения

Принципе, сама идея использования автомобильных аккумуляторов в качестве источника автономного питания не нова, и российская промышленность имеет несколько готовых решений. Так, например, фирма «МикроАрт» (http://www.invertors.ru) предлагает относительно недорогие устройства МАП «Энергия» — преобразователи постоянного напряжения 12 или 24 в переменное 220 В (двунаправленные инверторы) мощностью от 0,9 до 12 кВт со встроенным интеллектуальным микроконтроллером, обеспечивающим автоматическое управление режимами и, при необходимости, связь с компьютером.

Такой преобразователь одновременно и заряжает автомобильные аккумуляторы (один или несколько), и используется как источник автономного питания: если есть сетевое напряжение 220 В, то он просто пропускает его сквозь себя и, при необходимости, подзаряжает аккумуляторы; если же внешнее сетевое напряжение исчезло — он мгновенно начинает генерировать 220 В от аккумуляторов. Время работы такого источника зависит от нагрузки и емкости аккумуляторов. Так, четырех аккумуляторов по 190 А/ч хватит на 17 ч при постоянной нагрузке 500 Вт (см. таблицу). Также, например, любой автомобиль можно будет использовать как автономную электростанцию на колесах, причем двигатель автомобиля некоторое время можно даже не включать. Такой преобразователь значительно дешевле газовой или дизельной мини-электростанции, миниатюрен и легок. Цена преобразователей МАП «Энергия» — от 8 тыс. руб. Дополнительно за 650 руб. можно приобрести шнур, контроллер и ПО для подключения этого устройства к компьютеру (то есть МАП «Энергия» способен полностью заменить ИБП).

Если же перебои с электричеством очень длительные или его нет вообще, то можно использовать такой преобразователь совместно с мини-электростанцией (газовой или дизельной), а также с альтернативными источниками питания (солнечными гелиоустановками и ветрогенераторами) для накопления энергии. В этом случае, включая электростанцию всего на 3 ч в день, можно обеспечить себя электричеством на круглые сутки!

Помимо использования данного устройства в качестве источника бесперебойного или автономного питания, его можно задействовать и как преобразователь постоянного напряжения 12 или 24 В (существует два варианта устройств) в переменное 220 В с частотой 50 Гц, и как пускозарядное устройство для автомобиля.

Устройство обеспечивает защиту от перегрузки, короткого замыкания, подключения аккумулятора неправильной полярностью, от перезаряда и полного разряда аккумулятора. Кроме того, оно снабжено системой защиты питаемых устройств от перенапряжений и системой плавного пуска, что исключает высокое потребление тока в момент запуска.

Время работы от аккумулятора

Заметки на полях

еобходимо отметить, что свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторные батареи настоятельно не рекомендуется заряжать в жилом помещении, так как при интенсивной подзарядке они выделяют газы. В процессе работы (разрядки) кислотные аккумуляторы вполне безобидны. Отметим, что, в частности, именно поэтому аккумуляторы для ИБП значительно дороже — их конструкция герметична и сверху у них отсутствуют вентиляционные отверстия. Поэтому аккумуляторное хозяйство в городской квартире лучше держать на балконе.

Из-за этого запрета я был вынужден пользоваться химическими источниками тока. А конкретно, вот такими батарейками:

Поначалу я занимался механикой и электротехникой, делал различные механизмы с электродвигателями, но питать их было нечем. Электродвигатели были примерно такие (с большим трудом нашел в Интернет фотографию двигателя):

Играться с механизмами, сделанными своими руками, было очень интересно. Но через короткое время заряд заканчивался, ведь батарейки были совсем не такие, как современные «Duracell», двигатели тоже не блистали КПД, да и конструкция, сделанная ребенком, была далека от экономичности. Выпросить у взрослых новые батарейки было непросто. Они, может, и хотели бы мне их купить, но продавались батарейки только в райцентре, ехать туда 25 км, не каждый месяц там кто-то бывал. Вот и сидел я на голодном пайке, перебирая по которому кругу использованные батарейки, стуча по ним молотком и защемляя во входной двери, чтобы хоть как-то продлить их работу.

Акумуляторы в то время я видел двух видов: что-то типа 6СТ-55, которые устанавливались в автомобили, да дисковые аккумуляторы Д-025, которые стояли в модном фонарике, заряжавшемся от сети. В нашей семье такого фонарика не было. Я знал о них лишь по той причине, что соседи отдали мне на запчасти несколько таких фонариков, в которых аккумуляторы потеряли емкость. А происходило это, по их словам, довольно быстро. В этом фонарике, кстати, был очень необычный выпрямительный элемент. Другие типы аккумуляторов видел только на картинках в книгах. Поэтому к аккумуляторам доверия не было, да и они были некой экзотикой. Оставались батарейки. Глотая слюну, я смотрел на механизмы, работающие от сети. Какое счастье, они могли работать вечно! С тех пор выработалось негативное отношение к автономному питанию.

Когда я пошел в школу, мне разрешили работать с сетью. Первое, что я сделал, это сетевой лабораторный блок питания.

Трансформатор мотал сам, и первичку, и вторичку. Железо взял от сгоревшего силового трансформатора ламповой радиолы. Выходное напряжение у меня регулировалось переключением отводов вторичной обмотки. Как вспомню, с какими трудами удавалось найти хоть что-то из материалов - ужас. Весь листовой алюминий, которым я владел большую часть детства, это была крышка от выброшенной стиральной машины "Рига". Впрочем, сейчас с материалами не сильно лучше. Трансформатор БП был закреплен полосками жести, которые прикручены к деревянному основанию гвоздями с нарезанной на них резьбой М4. Счастье, что метчики и плашки были у меня с раннего детства. Галетник – и тот наполовину самодельный. Я уже не помню, по какой причине его пришлось переделывать. Для передней панели нашел кусок синего пластика. В детстве такого пластика были большие листы, они применялись где-то в строительстве. Но обрабатывался этот пластик очень плохо, он был похож по свойствам на полиэтилен. Зато у меня был кусок фольгированного стеклотекстолита! Я вырезал на нем дорожки и установил мост на Д226 и конденсатор. Можно сказать, БП был сделан на печатной плате! Этот блок питания прослужил мне все школьные годы и по факту является самой полезной моей конструкцией в жизни. Хотя в старших классах я сделал новый БП, более мощный, но все равно пользовался в основном старым.

Был у меня еще и БП для питания ламповых конструкций (+300 В анодного и ~6.3 В накала), но это промышленная конструкция. В некоторых ламповых радиолах БП выполнялся на отдельном шасси, вот оттуда я его и взял. Был у него и корпус с панелью из той же синей пластмассы, но, увы, фото корпуса нет. Вообще, все эти фотографии делались недавно, до этого приборы десятилетия валялись в пыли чердака.

В последующие годы я делал конструкции только с сетевым питанием. Автономные приборы – это что-то неполноценное. Например, портативный магнитофон всегда хуже стационарного, а переносной приемник хуже радиолы. И хорошо еще, если магнитофон имеет сетевой блок питания. Иначе предстоят вечные мучения с батарейками, которых когда надо нет под рукой. Так же и другие приборы, например, измерительные. Признаком высокого класса является сетевое питание.

Очередной раз я столкнулся с автономным питанием в 1998 году, когда решил сделать себе щедрый подарок на 30-летие и купил на рынке портативный проигрыватель компакт-дисков Panasonic SL-S200.

В то время у меня уже был стационарный компакт-проигрыватель, сделанный из обломков автомобильного проигрывателя Sony. Корпус самодельный, блок питания и аналоговая часть самодельная, дополнительный процессор AT89C2051 для реализации ИК ДУ.

Вместе с Panasonic SL-S200 продавцы решили реализовать мне аккумуляторы GP и зарядное устройство для них. Сам Panasonic имел сетевой блок питания, но на 110 В. К нему добрые продавцы дали маленький автотрансформатор, «рыжик», как его назвали за коричневый цвет пластин. Я, конечно, пользоваться им не стал, а переделал сетевой блок питания, заменив в нем трансформатор. Корпус взял от какого-то другого адаптера, родной был слишком маленький. Только шильдик аккуратно выпилил и вклеил в свой корпус.

Еще пришлось сразу отказаться от наушников, которые шли в комплекте. Но у меня были Sony MDR-14, купленные в магазине за 16$. Вообще, интересное тогда было время – в магазине на центральном проспекте столицы официально торговали за доллары. Я дал двадцатку (а это были тогда большие деньги), из кассы мне достали сдачу – 4 единички. Аккумуляторы GP не шли ни в какое сравнение с батарейками. Тем более, заряжать их было негде – купленное зарядное устройсво при первом включении испустило дым. Так я в очередной раз разочаровался в аккумуляторах. Плейер слушал в основном дома, питая его от сети. Мобильность понадобилась только в пределах квартиры. С собой куда-то пробовал брать, но вне дома слушать музыку не хочется. Так он и провел уже более 16 лет, почти не выходя из дома.

Следующий раз, когда меня жизнь снова столкнула с автономным питанием, это покупка первой цифровой фотокамеры Nikon 2100. В комплекте шли аккумуляторы, маркированные как Nikon. Я, конечно, по привычке решил запитаться от батареек. Но был расстроен тем, как быстро они заканчиваются. На удивление, аккумуляторы работали намного дольше. Тем более, в комплекте шло быстрое зарядное устройство тоже от Nikon. Первый раз в жизни увидел что-то хорошее в аккумуляторах. Очень захотелось купить такие же аккумуляторы в качестве второго комплекта. Вряд ли Nikon делает аккумуляторы сам, скорее всего, берет у кого-то другого. Я начал пристально рассматривать продающиеся аккумуляторы. Точь-в-точь были похожими аккумуляторы Sanyo, даже буквы HR на донышке были так же выштампованы. Только на них значилась емкость 2300, а на тех, с этикеткой Nikon, 2100.

Напуганный плохими аккумуляторами GP, долго не решался купить эти Sanyo, ведь аккумуляторы – вещи не дешевые. Но все-таки купил. В жизни радость случается редко, но тут именно тот случай. Купленные аккумуляторы работали так же долго, как и родные.

Когда пришло время менять фотоаппарат, встал вопрос о зарядке 4-х аккумуляторов AA. Была сделана попытка сделать свое зарядное устройство не хуже покупного. Но эта попытка провалилась. Я не понимаю, как в таком малом габарите умещается сетевой импульсник, да еще и схема контроля зарядки индивидуально для каждого из 4-х аккумуляторов. В результате долгих размышлений была написана и куплено зарядное устройство Duracell за большие деньги – целых 40$.

Для фотоаппарата я купил комплект тех же аккумуляторов Sanyo, потом еще один – работали они прекрасно. Один из комплектов был очень старый, пора было менять. Но в очередной раз купленные аккумуляторы оказались совсем слабенькими – примерно раза в 3 меньше емкостью. А на вид они никак не отличались. Огорчение было огромным, ведь деньги потрачены немалые. Но что делать, аккумуляторы нужны, решил еще раз рискнуть – купил комплект Sony. И опять провал. Снова разозлился в адрес автономного питания, но фотоаппарат является тем редким исключением, когда его эксплуатация возле розетки является практически невозможной. Прочитал на форумах, что сейчас продаются сплошные подделки, невозможно купить нормальные аккумуляторы. Вычитал, что Ansmann, вроде, пока не подделывают. Купил комплект со скромной емкостью 2100 и остался доволен. Снова на уровне старых добрых Sanyo.

В зеркальной фотокамере литиевый аккумулятор. Сначала переживал по этому поводу – невозможно купить в ближайшем киоске батарейки в случае чего. Но камера настолько экономична, что вообще забыл проблему аккумулятров. Зато накамерная вспышка питается от 4-х аккумуляторов AA. Тоже нужно было что-то покупать. Проанализировал отзывы и купил снова Sanyo, но теперь новую линейку Eneloop. Оказались отличными аккумуляторами.

Еще одно устройство, где без аккумулятора никак, это мобильный телефон. Сам по себе, конечно, телефон не так уж нужен, если не работаешь диспетчером или развозчиком пиццы, но раз есть, так нужно поддерживать в рабочем состоянии. Вот и приходится регулярно покупать новые аккумуляторы. Тоже попадаются разного качества, ничего тут не поделать.

По долгу службы делал много различных электронных устройств. Но почти никогда не делал автономных. Разве что термометр, который питается от 2-х батареек AA или от сети, в связи с чем там применен SEPIC-преобразователь, который может как повышать напряжение батареек до 3.3 В, так и понижать напряжение сетевого адаптера.

К чему я клоню? В последнее время сплошь и рядом радиолюбители пытаются делать приборы с автономным питанием. Я этого не понимаю. Там же возникает куча проблем. Мало обеспечить характеристики, нужно еще обеспечить низкое потребление. Зачем себя зажимать в такие рамки? Ну а если кто-то считает, что будет использовать прибор в поле, то он автоматически ставит себя на низшую ступеньку иерархии работников отрасли: жизнь в командировках вместо работы в уютном офисе за своим собственным столом в удобном кресле.

P.S. Забыл об одном устройстве, где автономномное питание оправдано. Это часы. В результате того, что потребление маленькое, менять батарейки приходится редко (раз в несколько лет), это можно терпеть. Но есть и обратная сторона низкого энергопотребления - на таких часах в темноте ничего не видно.