Αναρωτηθήκατε ποτέ πώς έρχεται ηλεκτρική ενέργεια στο σπίτι σας ή υποθέστε ότι εάν η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη, πώς παίρνετε ακόμα ηλεκτρική ενέργεια στο σπίτι. Στην πραγματικότητα μπορεί να υπάρχουν πολλοί τρόποι για να λάβετε τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος χωρίς να χρειάζεται να μείνετε χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα.
4 Πηγές τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος στο σπίτι
Διαδίκτυο AC: Βασικά λόγω της ευκολίας μετάδοσης και του χαμηλού κόστους και της εύκολης μετατροπής σε συνεχές ρεύμα, η τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος προτιμάται από την ισχύ DC για τροφοδοσία σε σπίτια. Αναρωτηθήκατε ποτέ πώς λειτουργεί όλο αυτό το σύστημα διανομής ισχύος; Οχι?
Επιτρέψτε μου να δώσω μια σύντομη ιδέα για ολόκληρο το σύστημα
Σύστημα διανομής ισχύος
Το βασικό δίκτυο διανομής ισχύος αποτελείται από τις ακόλουθες ενότητες:
- Εργοστάσιο ηλεκτρισμού: Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας είναι ο τόπος όπου παράγεται η τριφασική ισχύς AC. Ο λόγος για τη χρήση 3 φάσεων είναι ότι όλα τα ρεύματα φάσης τείνουν να ακυρώνουν το ένα το άλλο, διατηρώντας ένα ισορροπημένο φορτίο και μπορούν να παράγουν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που χρησιμοποιείται για ηλεκτρικούς κινητήρες. Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας αποτελείται γενικά από γεννήτριες ατμοστροβίλων που λειτουργούν με ατμό που παράγεται με καύση άνθρακα, πετρελαίου και φυσικού αερίου ή από πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Η ισχύς AC που παράγεται από τις γεννήτριες μετατρέπεται σε υψηλή τάση στα 155KV χρησιμοποιώντας μεγάλους μετασχηματιστές.
- Υποσταθμοί μετάδοσης: Η παραγόμενη ισχύς σε υψηλή τάση 155KV εισέρχεται στους υποσταθμούς μετάδοσης που αποτελούνται από μετασχηματιστή βηματοδότησης, διακόπτες κυκλώματος και εξοπλισμό ελέγχου και μετατρέπει την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής τάσης σε ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος χαμηλής τάσης 60kV για τροφοδοσία στα κυκλώματα μετάδοσης σε η μονάδα διανομής ισχύος.
- Μονάδα μετάδοσης: Η μονάδα μετάδοσης αποτελείται από κάθε πύργο 3 συρμάτων που το καθένα φέρει φάση και επίσης ένα τέταρτο σύρμα που λειτουργεί ως γείωση για προστασία από κεραυνούς. Κανονικά η απόσταση μετάδοσης είναι περίπου 400 χλμ.
- Πλέγμα διανομής: Αποτελείται από μετασχηματιστές step-down που μετατρέπουν την εισερχόμενη παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής τάσης 60kV σε 12kV και διαύλους διανομής για τη μετάδοση ισχύος AC.
- Μονάδες μετάδοσης στο σπίτι: Η μονάδα μετάδοσης αποτελείται από 3 ενσύρματους πύργους που μεταφέρουν την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος σε κάθε φάση και επίσης αποτελείται από τράπεζες ρυθμιστή για να αποτρέπουν μεταβατικές τάσεις και βρύσες για τη λήψη μονοφασικής ή 2 φάσης τροφοδοσίας από την τριφασική τροφοδοσία.
- Μονάδα εναλλασσόμενου ρεύματος κοντά σε σπίτια: Η μονάδα εναλλασσόμενου ρεύματος αποτελείται από μετασχηματιστές κατεβάσματος στους ηλεκτρικούς πόλους, οι οποίοι κατεβαίνουν την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος από τις γραμμές μετάδοσης σε κανονική τάση εναλλασσόμενου ρεύματος 240V για οικιακή τροφοδοσία. Η τροφοδοσία 240V έρχεται με τρία καλώδια, με δύο καλώδια που μεταφέρουν 120V το καθένα σε διαφορά φάσης 180 μοιρών και το τρίτο καλώδιο ένα ουδέτερο ή γειωμένο καλώδιο.
Ηλιακή ενέργεια: Μια άλλη πηγή απόκτησης ενέργειας στο σπίτι σας είναι η χρήση ηλιακής ενέργειας. Λόγω της αναπλήρωσης και της ευκολίας διαθεσιμότητας, η ηλιακή ενέργεια εμφανίζεται ως μία από τις κύριες πηγές ενέργειας. Η διανομή ηλιακής ενέργειας στα σπίτια αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:
Ηλιακή ενέργεια στα σπίτια
- Ηλιακούς συλλέκτες: Μια σειρά ηλιακών συλλεκτών που αποτελείται από ηλιακά κύτταρα τοποθετείται στην οροφή των σπιτιών σε μια τέτοια κατεύθυνση έτσι ώστε να επιτευχθεί το μέγιστο φως του ήλιου και να μετατραπεί αυτό το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια.
- Ελεγκτής φόρτισης: Το έργο του ελεγκτή φόρτισης είναι ο έλεγχος της φόρτισης των μπαταριών για να διασφαλιστεί ότι η υπερβολική τάση DC δεν ρέει στις μπαταρίες. Εξασφαλίζει επίσης τη φόρτιση της μπαταρίας σε περίπτωση εξαντλημένης ισχύος για την μπαταρία.
- Μπαταρίες: Ένα σύνολο σχεδόν 12 μπαταριών χρησιμοποιείται για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας DC από ηλιακά στοιχεία.
- Αντιστροφέας: Χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ισχύος DC από τις μπαταρίες ώστε να απαιτείται τροφοδοσία AC για τη λειτουργία των συσκευών που χρειάζονται τροφοδοσία AC για τη λειτουργία τους.
Αδιάλειπτη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος: Στο προηγούμενο σημείο, μάθαμε για την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας και, στη συνέχεια, τη μετατροπή της ισχύος DC σε AC χρησιμοποιώντας μετατροπείς. Το ίδιο μπορεί να γίνει και για εναλλασσόμενο ρεύμα από το δίκτυο.
Σύστημα διακοπής ρεύματος χωρίς διακοπή
Σε κανονική λειτουργία, το τροφοδοτικό προέρχεται από το δίκτυο τροφοδοσίας AC και δίνεται στα φορτία αφού ρυθμιστεί από το σταθεροποιητή. Αυτή η τάση AC μετατρέπεται σε τάση DC για τη φόρτιση των μπαταριών.
Στη λειτουργία δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας, η αποθηκευμένη ισχύς DC στις μπαταρίες μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιώντας μετατροπείς. Ένας βασικός μετατροπέας αποτελείται από έναν μετασχηματιστή με κεντρική περιέλιξη πρωτεύουσας περιέλιξης μαζί με διακόπτες που επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει πίσω στην μπαταρία μέσω των πρωτευόντων περιελίξεων, επιτρέποντας έτσι τη δημιουργία τάσης AC στις πρωτεύουσες περιελίξεις .
Ένα πρακτικό UPS
Γεννήτριες: Μια εφεδρική γεννήτρια για σπίτια λειτουργεί με φυσικό αέριο ή ντίζελ. Αποτελείται από έναν ελεγκτή που παρακολουθεί τη ροή του ρεύματος από την παροχή ρεύματος μέσω του αυτόματου διακόπτη μεταφοράς. Σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, ο διακόπτης αυτόματης μεταφοράς κλείνει τις γραμμές δικτύου και ανοίγει το καλώδιο τροφοδοσίας από τη Γεννήτρια. Έτσι, μετά από ένα κενό 10 δευτερολέπτων από τη διακοπή της τροφοδοσίας, η Γεννήτρια αρχίζει να λειτουργεί και τροφοδοτεί τις οικιακές συσκευές. Όταν επιστρέψει η τροφοδοσία, ο ελεγκτής το αντιλαμβάνεται αυτό και απενεργοποιεί αυτόματα την τροφοδοσία από τη γεννήτρια και αρχίζει να παρακολουθεί ξανά την κύρια τροφοδοσία. Η γεννήτρια είναι φθηνότερη και έχει λιγότερη κατανάλωση, αλλά είναι θορυβώδης σε σύγκριση με τους μετατροπείς.
Σύστημα δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας AC
Πρακτική γεννήτρια που χρησιμοποιείται στα σπίτια
Αυτόματη επιλογή πηγής τροφοδοσίας στα σπίτια
Μπορούμε να δημιουργήσουμε μια απλή αυτόματη μονάδα για να επιλέξετε οποιαδήποτε από τις πηγές τροφοδοσίας. Αυτό που χρειαζόμαστε είναι ένας βασικός μικροελεγκτής, ένα πρόγραμμα οδήγησης ρελέ και 4 ρελέ.
Το σύστημα αποτελείται από 4 πλήκτρα διασυνδεδεμένα με τον Μικροελεγκτή, το καθένα αντιπροσωπεύει την κατάσταση της διαθεσιμότητας κάθε πηγής ισχύος. Ο μικροελεγκτής οδηγεί ανάλογα το πρόγραμμα οδήγησης ρελέ για να επιλέξει το κατάλληλο ρελέ που είναι συνδεδεμένο στην αντίστοιχη πηγή ισχύος.
Διάγραμμα μπλοκ που δείχνει την αυτόματη επιλογή τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος
Σε κανονική λειτουργία, ο Μικροελεγκτής οδηγεί το πρόγραμμα οδήγησης ρελέ έτσι ώστε το φορτίο να είναι συνδεδεμένο στην τροφοδοσία δικτύου μέσω του αντίστοιχου ρελέ. Όταν πατηθεί το πρώτο μπουτόν που αντιπροσωπεύει την παροχή Mains, υποδηλώνει την αποτυχία του Mains Supply. Σε αυτήν την περίπτωση, ο Μικροελεγκτής είναι προγραμματισμένος έτσι ώστε να δίνει λογική υψηλή είσοδο σε έναν από τους ακροδέκτες εισόδου του οδηγού ρελέ (συνδεδεμένος στην αντίστοιχη εναλλακτική πηγή ισχύος) και ο οδηγός ρελέ αναπτύσσει ανάλογα ένα λογικό χαμηλό σήμα στον αντίστοιχο πείρο εξόδου του. Το ρελέ που είναι συνδεδεμένο σε αυτήν την εναλλακτική πηγή ισχύος είναι συνδεδεμένο και επιτρέπει την τροφοδοσία ρεύματος στο φορτίο. Όταν κάποια από τις εναλλακτικές τροφοδοσίες μαζί με την παροχή ρεύματος αποτύχει, επιλέγεται η άλλη διαθέσιμη τροφοδοσία. Με άλλα λόγια, εάν πατήσετε και το μπουτόν Mains Supply και το παρακείμενο κουμπί, η εναλλακτική πηγή τροφοδοσίας αντιστοιχεί στο τρίτο κουμπί. Ένα LCD μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εμφάνιση της κατάστασης φόρτωσης.
Δικαιώματα φωτογραφίας
