Už jste někdy přemýšleli, jak k vám do domu přichází elektřina, nebo si můžete představit, že je-li vypnutá, jak stále dostáváte elektřinu doma. Ve skutečnosti může existovat mnoho způsobů, jak získat napájení střídavým proudem, aniž byste museli zůstat bez elektřiny.

4 Zdroje střídavého napájení doma

AC síť: V zásadě kvůli snadnému přenosu a nízké ceně a snadnému převodu na stejnosměrný proud je pro napájení domů upřednostňováno střídavé napájení před stejnosměrným. Přemýšleli jste někdy, jak celý tento systém distribuce energie funguje? Ne?

Dovolte mi krátkou představu o celém systému

Systém distribuce energie

Základní distribuční síť se skládá z následujících podsekcí:

Elektrárna: Elektrárna je místo, kde se vyrábí třífázové střídavé napájení. Důvodem pro použití 3 fází je, že všechny fázové proudy mají tendenci se navzájem rušit, udržovat vyvážené zatížení a mohou vytvářet rotující magnetické pole používané pro elektromotory. Elektrárna se obecně skládá z generátorů parních turbín, které pracují na páře získávané spalováním uhlí, ropy a zemního plynu nebo z jaderných elektráren. Střídavý proud generovaný z generátorů se pomocí velkých transformátorů převádí na vysoké napětí při asi 155 KV.
Přenosové rozvodny: Generovaná energie při vysokém napětí 155 kV vstupuje do přenosových rozvoden, které sestávají z transformátoru sestupného proudu, jističů a řídicího zařízení, a převádí vysokonapěťový střídavý proud na nízkonapěťový střídavý výkon 60 kV, který se přivádí do přenosových obvodů na jednotka distribuce energie.
Převodová jednotka: Přenosová jednotka se skládá z každé 3vodičové věže, z nichž každá nese fázi, a také čtvrtého drátu, který slouží jako zem k ochraně před bleskem. Obvykle je přenosová vzdálenost asi 400 km.
Distribuční mřížka: Skládá se z sestupných transformátorů, které převádějí příchozí vysokonapěťové střídavé napájení 60 kV na 12 kV a distribučních sběrnic pro přenos střídavého proudu.
Přenosové jednotky domů: Přenosová jednotka se skládá ze 3 drátových věží, které přenášejí střídavý proud v každé fázi, a také se skládá z regulačních bank, které zabraňují přechodným jevům napětí a odboček, aby se z jednofázového napájení získalo jednofázové nebo dvoufázové napájení.
AC napájecí jednotka v blízkosti domů: Jednotka střídavého proudu se skládá z transformátorů snižujících napětí na elektrických pólech, které snižují střídavé napětí z přenosových vedení na normální střídavé napětí 240 V pro domácí napájení. Napájení 240 V je dodáváno se třemi vodiči, přičemž dva vodiče vedou každý 120 V při fázovém rozdílu 180 stupňů a třetí vodič je neutrální nebo uzemňovací vodič.

Solární energie: Dalším zdrojem získávání energie ve vašem domě je využívání solární energie. Díky svému doplňování a snadné dostupnosti se sluneční energie stává jedním z hlavních zdrojů energie. Distribuce solární energie v domácnostech se skládá z následujících komponent:

Solární energie do domů

“software pro návrh elektronických obvodů ke stažení zdarma ”

Solární panely: Řada solárních panelů sestávající ze solárních článků je umístěna na střeše domů v takovém směru, aby bylo dosaženo maximálního slunečního světla a přeměněno tohoto slunečního světla na elektrickou energii.
Regulátor nabíjení: Úkolem regulátoru nabíjení je kontrolovat nabíjení baterií, aby bylo zajištěno, že na baterie nebude proudit nadměrné stejnosměrné napětí. Zajišťuje také nabíjení baterie v případě vybití baterie.
Baterie: Sada téměř 12 baterií se používá k ukládání stejnosměrné elektrické energie ze solárních článků.
Střídač: Používá se k převodu stejnosměrného proudu z baterií na napájení vyžadující střídavý proud pro provoz zařízení, která pro svůj provoz potřebují střídavý proud.

Nepřerušovaný napájecí zdroj: V předchozím bodě jsme se dozvěděli o ukládání solární energie a následném převodu stejnosměrného proudu na střídavý pomocí střídačů. Totéž lze udělat pro střídavé napájení ze sítě.

Systém nepřerušeného napájení

V normálním režimu pochází napájení ze sítě střídavého proudu a je přiváděno do zátěží poté, co je regulováno stabilizátorem. Toto střídavé napětí se pro nabíjení baterií převádí na stejnosměrné napětí.

V záložním režimu se uložená stejnosměrná energie v bateriích převádí na střídavé pomocí střídačů. Základní invertor se skládá z transformátoru s primárním vinutím se středovým závitem a spínačů, které umožňují, aby proud protékal zpět do baterie přes primární vinutí, což umožňuje vytváření střídavého napětí přes primární vinutí .

Praktická UPS

Generátory: Záložní generátor pro domácnosti pracuje na zemní plyn nebo naftu. Skládá se z ovladače, který sleduje tok proudu ze sítě přes automatický přepínací spínač. V případě výpadku proudu vypínač automatického přenosu uzavře síťová vedení a otevře napájecí vedení z generátoru. Po uplynutí 10 sekund od výpadku napájení tedy generátor začne pracovat a dodává energii do domácích spotřebičů. Když se napájení vrátí, regulátor to zjistí a automaticky vypne napájení z generátoru a začne znovu monitorovat hlavní napájení. Generátor je levnější a má nižší spotřebu, ale ve srovnání s invertory je hlučný.

“vysokofrekvenční filtr operačního zesilovače ”

Systém zálohování střídavého proudu

Praktický generátor používaný v domovech

Automatický výběr zdroje napájení v domácnostech

Můžeme sestavit jednoduchou automatickou jednotku pro výběr kteréhokoli ze zdrojů napájení. Potřebujeme základní mikrokontrolér, ovladač relé a 4 relé.

Systém se skládá ze 4 tlačítek propojených s mikrokontrolérem, z nichž každé představuje podmínku dostupnosti každého zdroje energie. Mikrokontrolér příslušně řídí ovladač relé, aby vybral správné relé připojené k odpovídajícímu zdroji energie.

Blokové schéma ukazující automatický výběr zdroje střídavého proudu

Za normálního provozu mikrokontrolér pohání ovladač relé tak, aby zátěž připojená k síťovému napájení přes odpovídající relé. Když je stisknuto první tlačítko představující síťové napájení, indikuje to poruchu síťového napájení. V tomto případě je mikrokontrolér naprogramován tak, aby poskytoval logicky vysoký vstup na jeden ze vstupních pinů ovladače relé (připojený k odpovídajícímu alternativnímu zdroji energie) a ovladač relé podle toho vyvíjí logický nízký signál na svém odpovídajícím výstupním pinu. Relé připojené k tomuto alternativnímu zdroji energie je připojeno a umožňuje napájení zátěže. Pokud některý z alternativních zdrojů napájení spolu s napájením ze sítě selže, je vybrán jiný dostupný zdroj. Jinými slovy, pokud jsou stisknuty jak tlačítko síťového napájení, tak i sousední tlačítko, alternativní zdroj energie odpovídá třetímu tlačítku. K zobrazení stavu zatížení lze použít LCD.

Fotografický kredit