Какой источник электроэнергии выдает переменный ток

Автономная система энерго- и теплоснабжения

Несмотря на кажущуюся сложность системы альтернативного энергоснабжения дома, такая система состоит всего лишь из нескольких блоков:

Блок А (Генерирующая часть системы)

Солнечные панели преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток (обычно панели бывают номинальной мощностью от 100Вт до 300Вт каждая и выдают номинальное напряжение 12В-24В, набрать можно любую мощность и напряжение, все зависит от площади, куда планируется установка панелей);

Ветрогенератор преобразует кинетическую энергию ветра в переменный электрический ток с нестабильными характеристиками (обычно в бытовых системах энергоснабжения используют ветрогенераторы номинальной мощностью 1кВт-5кВт);

Блок Б (Накопление и сохранение электроэнергии в системе)

Блок аккумуляторных батарей накапливает выработанную генерирующей частью системы энергию и при отсутствии генерации отдают накопленную энергию потребителю (обычно используют блок из 8-16 батарей, емкостью 200 А/ч и напряжением 12 В).

Блок В (Управляющая и преобразующая часть системы)

Контроллер в автоматическом режиме управляет многостадийной зарядкой и разрядкой аккумуляторных батарей. Именно благодаря ему батареи не могут перезарядиться и разрядиться настолько, что восстановить их рабочее состояние будет невозможно.

Кроме этого, контроллер ветрогенератора преобразует переменный ток с нестабильными характеристиками в стабильный постоянный ток и защищает ветрогенератор от поломки при аварийных ветрах. При полностью заряженном блоке АКБ направляет ток напрямую потребителю.

Инвертор (с возможностью подключения резервного дизель/бензогенератора и/или электросети 220 В).

Гибридный инвертор применяется для работы в системе электростанции состоящей из солнечных панелей, ветрогенератора или солнечных панелей и ветрогенератора параллельно с внешней электрической сетью и резервным бензогенератором.

Позволяет осуществлять снабжение потребителя от АКБ преобразуя постоянный ток в переменный 220В/50Гц и осуществляет зарядку АКБ от сети или бензогенератора.

Практика и расчеты показывают высокую эффективность применения такой электростанции в наших климатических условиях (включая Московскую область).

Установив альтернативную электростанцию на своем участке Вы получите независимый от Электросетевых компаний источник электроэнергии. Это означает, что Вас перестанут волновать периодические отключения электроэнергии, перепады напряжения в сети и прочие «сюрпризы».

Данное решение энергетического вопроса подходит как объектам, не подключенным к электросетям совсем, так и домам, имеющим подключение к электросетям.

Кроме того, если дом подключен к электросети, то есть прекрасная возможность «подзарядиться» при необходимости электроэнергией из сети и сэкономив, например, дизельное топливо. То есть, если альтернативные источники (ветер и солнце) поставляют достаточное количество энергии, то Вы получаете электричество «на халяву».

Если энергии солнца и ветра недостаточно, то можно подпитаться от аккумуляторов (по расчетам должно хватать на 1-2 суток). После этого можно подзарядить аккумуляторы от электросети. В случае перебоев с сетевым электроснабжением и недостаточностью солнечной и ветровой активности — начинает работать бензогенератор и подзаряжать батареи.

Качество электроэнергии получаемой потребителем от автономной системы всегда выше качества сетевой электроэнергии.

Если задуматься над приобретением и установкой альтернативной электростанции на этапе планирования и строительства дома, то это поможет Вам правильно сориентировать дом по сторонам света, что бы максимально использовать энергию солнца, установив солнечные панели на крыше дома или предусмотреть место на участке для оптимальной установки мачты ветрогенератора.

Производство наших установок теплоснабжения осуществляется с учетом последних разработок и новейших технологий в этой сфере, поэтому они отличаются экономичностью, неприхотливостью, высокой надежностью в работе, достаточно легки в обслуживании.

Источник: https://energotrade.su/autonomy/autonomy.htm

Гост 19705-89 системы электроснабжения самолетов и вертолетов. общие требования и нормы качества электроэнергии

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ И НОРМЫ КАЧЕСТВА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ГОСТ 19705-89
(СТ СЭВ 4333-84)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВОбщие требования и нормы качества электроэнергииElectric power supply systems of aircrafts and helicopters. General requirements and norms of quality of electric energy

ГОСТ 19705-89(CT СЭВ 4333-84)

Дата введения 01.01.90

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на первичные и вторичные системы электроснабжения самолетов и вертолетов, устанавливает требования к качеству электроэнергии в установившихся и переходных режимах и к входным устройствам питания приемников электроэнергии.

Пояснения терминов, применяемых в настоящем стандарте, приведены в ГОСТ 19431, ГОСТ 23875 и приложении 1 настоящего стандарта.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Системы электроснабжения при эксплуатации в соответствии с техническими условиями и питании от бортовых или наземных систем генерирования должны обеспечивать на выводах приемников качество электроэнергии, соответствующее требованиям настоящего стандарта при всех условиях работы и состояния окружающей среды.

1.2. При нормальной работе система электроснабжения должна состоять не менее чем из двух независимых каналов или подсистем, за исключением самолетов и вертолетов, имеющих один двигатель, на которых допускается применять одноканальные основные системы электроснабжения, если электропитание приемников электроэнергии, необходимых для безопасного полета и посадки, обеспечивается другими средствами.

Допускается электрическое соединение независимых подсистем.

1.3. Первичные и вторичные системы электроснабжения должны выполняться двух видов:

переменного трехфазного тока постоянной частоты;

постоянного тока.

1.4. В технически обоснованных случаях допускаются следующие виды систем электроснабжения:

первичные — переменного трехфазного тока переменной частоты;

вторичные — переменного однофазного тока постоянной частоты;

специальные.

1.5. Системы электроснабжения должны быть соединены с корпусом самолета или вертолета:

силовой нейтралью — для трехфазной системы;

минусовым проводом — для системы постоянного тока;

одним из проводов — для однофазной системы.

При неэлектропроводящей конструкции самолета или вертолета допускается прокладка нейтрального, минусового, обратного или общего провода.

1.6. Работа первичной системы электроснабжения и связанной с ней вторичной системы не должна зависеть от работы других систем электроснабжения, не относящихся к рассматриваемым.

1.7. Уровень напряжения радиопомех, создаваемых системами электроснабжения в точках подключения системы генерирования к системе распределения, в децибелах по отношению к 1 мкВ не должен превышать значений, указанных в табл. 1.

Таблица 1

Диапазон частот, f, МГц	Уровень напряжения радиопомех, дБ, не более
От 0,01 до 0,15 включ.
Св. 0,15 »  0,50    »
»   0,50 »  6,00     »
»   6,00 »  100,00 »	40

1.8. Системы электроснабжения должны быть контролепригодны. Характеристики контролепригодности определяют по ГОСТ 19838.

1.9. Фазы трехфазных систем электроснабжения должны быть обозначены: А, В, С.

Напряжения в фазах должны достигать амплитудных значений в прямом порядке — А, В, С. Выводы источников электроэнергии должны быть обозначены в соответствии с порядком чередования фаз.

1.10.

Конструкция управления и защита источников, их пускорегулирующей аппаратуры, элементов системы распределения электроэнергии и приемников должны быть такими, чтобы выход из строя любого источника, его аппаратуры, элемента системы распределения или приемника и их отключение от системы не могли вызвать отклонения параметров электроэнергии на элементах системы распределения, не соединенных непосредственно с вышедшим из строя источником, его аппаратурой или элементом системы распределения за предельные значения, установленные настоящим стандартом для нормальной работы.

1.11. Требования к качеству электроэнергии, устанавливаемые настоящим стандартом, относятся к электроэнергии на входных выводах приемников при всех режимах работы системы электроснабжения, если для конкретного значения параметра качества нет уточнения места измерения или режима работы системы.

Для точек регулирования принимаются только значения установившегося напряжения.

2. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

2.1. Система электроснабжения переменного трехфазного тока постоянной частоты

2.1.1. Система электроснабжения переменного трехфазного тока постоянной частоты должна быть трехпроводной с соединением фаз в звезду, номинальным напряжением 115/200 В и номинальной частотой 400 Гц. Нейтральные точки обмоток источников электроэнергии должны быть соединены с корпусом самолета или вертолета, который используется как четвертый провод в системе распределения электроэнергии. При неэлектропроводящей конструкции самолета или вертолета допускается прокладка нейтрального провода.

2.1.2. Базовыми параметрами электроэнергии являются параметры фазы. Линейные параметры определяют на основе установленных параметров фаз.

2.1.3. Однофазные приемники должны быть распределены между фазами каждого канала трехфазной системы электроснабжения, чтобы разность нагрузок наиболее и наименее нагруженных фаз не превышала:

при нормальной или частичной работе — 5 % номинальной мощности канала или 15 % мощности фазы источника;

при аварийной работе — 10 % номинальной мощности канала или 30 % мощности фазы источника.

Примечание. В технически обоснованных случаях по согласованию с разработчиком самолета допускается разность нагрузок наиболее и наименее нагруженных фаз не более 10 % номинальной мощности канала при нормальной или частичной работе.

2.1.4. Угол сдвига фаз между векторами напряжений любых соседних фаз при нормальной, частичной или аварийной работе должен составлять 116 — 124°.

Источник: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294833/4294833698.htm

Дизельные генераторы переменного и постоянного тока

Назначение электрогенератора состоит в выработке электроэнергии, то есть в преобразовании механической энергии в электрический ток. По виду вырабатываемого тока выделяют генераторы постоянного и переменного тока.

Особенности конструкции ДГУ постоянного тока

Дизельный генератор постоянного тока состоит из двух основных узлов – неподвижного статора и вращающегося якоря. Помимо того, что статор служит корпусом генератора, на его внутренней поверхности зафиксировано несколько пар магнитов. В основном применяют электрические магниты. Якорь снабжён стальным сердечником и коллектором. В пазах сердечника укладывается рабочая обмотка якоря. Графитовые неподвижные щётки объединяют обе части генератора в единое целое.

Генераторы постоянного тока можно встретить на масштабных промышленных заводах, на электротранспортных предприятиях, судах и на различных производствах, где подключаемое оборудование обладает большим пусковым моментом.

Постоянный ток применяется весьма ограниченно из-за сложности его трансформации. Для повышения или понижения напряжения требуется наличие сложного специализированного оборудования, а также значимые затраты.

Особенности конструкции генератора переменного тока

В основу генератора переменного тока заложен принцип электромагнитной индукции. Электрический ток образуется в замкнутом контуре, представляющем собой проволочную рамку, в процессе пересечения его магнитным полем, которое вращается. Величина магнитного потока увеличивается параллельно скорости вращения рамки.

Ротор – это вращающийся элемент генератора, а статор – неподвижная часть.

По конструкционным особенностям генераторы классифицируются на устройства с неподвижными или статическими магнитными полюсами. В первом случае якорь вращающийся, во втором – неподвижный статор.

Агрегаты с вращающимися магнитными полюсами распространены больше, чем их аналоги поскольку с неподвижной стационарной обмотки статора напряжение снимается произвольно и нет необходимости в сложных токосъёмных конструкциях (контактные кольца, щётки).

Магнитное поле в электрогенераторах постоянного тока образуют неподвижные магниты (катушки возбуждения). А индуцирование электродвижущей силы и снятие напряжения происходит на вращающихся катушках.

Ещё одно отличие состоит в том, что в генераторах переменного тока токоотвод с катушек происходит при присоединении концов рамки к контактным кольцам. А в устройствах постоянного тока концы привязаны к полукольцам, которые изолированы друг от друга. В этом случае рамка выдаёт на внешнюю цепь выпрямленное электрическое напряжение.

Вместо коллектора у ротора генератора переменного тока размещены два кольца, изолированные друг от друга. Ток возникает в катушках статора в процессе вращения ротора и впоследствии передается на приемник.

Поскольку основная часть бытового и промышленного оборудования нуждается в переменном токе, дизельные генераторы предназначены для удовлетворения данного спроса, то есть для выработки переменного тока.

В чем отличие генераторов переменного тока от постоянного

Постоянный ток никогда не меняет своего направления, двигаясь от плюса к минусу. В отличие от постоянного, переменный ток движется между фазой и нулем, меняя направление электронов с определенной частотой, которую указывают в герцах. Частота 50 Гц означает, что изменение направления потока электронов происходит 100 раз в секунду.

Основным преимуществом переменного тока по отношению к постоянному является простота его передачи на большие расстояния и легкость его генерации. При помощи специальных устройств напряжение однофазной сети 220 вольт можно изменять по величине в зависимости от необходимости потребителей.

Приобретение ДГУ постоянного тока для решения бытовых задач на данный момент лишено смысла. Такие модели агрегатов используются в специализированных условиях некоторыми промышленными и производственными предприятиями.

Генераторы Yanmar

В каталоге нашей компании представлен широкий спектр надежных дизельных генераторов переменного тока Yanmar, среди которых:

Оборудование подойдет в качестве постоянного или альтернативного источника электроэнергии (в аварийных и внештатных ситуациях, при плановом отключении ЛЭП и пр.).

Генераторы Yanmar отличаются стабильностью в работе, высокой эффективностью и безопасностью. ДГУ просты в эксплуатации, характеризуются низким уровнем шума и вибрации. Позволяют экономно расходовать топливо.

Источник: https://www.yanmarrus.ru/about/statyi-i-obzory/dizelnye-generatory-peremennogo-i-postoyannogo-toka/

Принцип работы ветрогенератора

36559 7 января 2017

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии.

Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума.

Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

• для автономной работы;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с солнечными батареями;
• параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

• установка экологически чистая;
• отсутствует потребность её заправки топливом;
• не накапливаются какие-либо отходы;
• устройство работает очень тихо;
• имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки.

Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем.

Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию.

 Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей.

Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности.

Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия.

Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

Источник: https://tcip.ru/blog/wind/printsip-dejstviya-i-raboty-vetrogeneratora.html

Постоянный и переменный ток. Значение трансформаторов

Без электричества и электрических приборов уже попросту невозможно представить современный мир. Всё к чему мы так привыкли: освещение, бытовые приборы, компьютеры, телевизоры – так или иначе связано с электропитанием. Однако, стоит отметить, что одни приборы работают от переменного тока, а другие – питаются от источников постоянного тока.

Постоянным током называют ток, который в течение некоторого промежутка времени не меняет своего направления и величины. Таким образом, постоянный ток имеет постоянное напряжение и силу тока.

Постоянный ток используется:

• для передачи электроэнергии на высоковольтных линиях электропередач (например, 500кV). Это связано с тем, что если применять переменный ток того же напряжения, с учетом амплитудных значений напряжений и их перепада, то такие напряжения могут превышать величину напряжения постоянного тока в несколько раз. Использование переменного тока в высоковольтных проводах приведет к дополнительным тратам на изоляционные материалы, что значительно увеличит стоимость ЛЭП;
• в контактных сетях электрического транспорта – троллейбусов и трамваев – до 3000V;
• в сетях до 1000V для электродвигателей с тяжелыми условиями пуска – прокатные станы, центрифуги, и др.
• для электросетей до 500V, используемых для грузоподъемных механизмов – подъемных электрических кранов;
• в качестве источника питания различных переносных бытовых приборов – фонарики, аудиоприёмники, диагностические приборы, мультиметры, мобильные телефоны.

Стоит отметить, что в условиях тяжелого пуска – т.е.

если пусковой момент высок, а требуется плавное регулирование скорости, тягового усилия и пускового момента – применяются двигатели постоянного тока. Таковыми, например, являются двигатели элетротранспорта, электрических мельниц, центрифуг.

Постоянный ток, чаще всего можно встретить в различных элементах питания – аккумуляторах и батарейках. Скажем, в автомобилях используется аккумуляторы постоянного тока напряжением 12V; для строительной техники – экскаваторов, бульдозеров, и др. используются аккумуляторы, имеющие напряжение в 24V. Аккумулятор мобильного телефона автора статьи – постоянного тока напряжением 3,7V.

Каждый источник постоянного тока имеет две клеммы или разъема, обозначаемые как плюс (+) и минус (-). Считается, что постоянный ток движется от плюсовой клеммы (+) к минусовой(-), при этом, между ними можно подключить оборудование (например лампочку). На рисунке 1 представлена схема работы постоянного тока с подключенной лампой.

Рис 1. Схема работы постоянного тока с подключенной лампой

На самом деле, процессы, протекающие в электросети постоянного тока происходят очень быстро, и изобразить их в реальном времени не представляется возможным.

Схематично, действие постоянного тока в простейшей сети, многократно замедленное, представлено на рисунке 2. Оно дает наиболее полное представление о процессах, происходящих в сети постоянного тока.

Рис 2. Схема действия постоянного тока в простейшей сети

Переменный ток – это ток, который за определенный промежуток времени, меняет свое направление. Частота смены направления измеряется в герцах. 1 герц (Гц)– означает, что за одну секунду совершен полный цикл смены направления (туда-обратно). В Европейских странах, в том числе и в России, в бытовых электросетях используется однофазный переменный ток, имеющий частоту 50Гц, т.е. меняющий своё направление 100 раз в секунду.

Таким образом, за одну секунду через нить лампы, горящей на обычном письменном столе, ток проходит 50 раз в одном направлении и пятьдесят раз в обратном (Рисунок 3).

Рис 3. Схема работы переменного тока с подключенной лампой

В американских и канадских электросетях используется переменный ток с частотой в 60 Гц, вместо общепринятого переменного тока с частотой в 50 Гц.

Также, как источник постоянного тока имеет две клеммы – плюсовую и минусовую, источник однофазного переменного тока имеет две клеммы или разъема, называемые «фаза» и «ноль».

Кстати, переменный ток в домашней розетке называется однофазным, как раз из-за наличия одного разъема «фаза» (рисунок 4). Величина напряжения переменного однофазного тока равна 220V.

Рис 4. Схема действия переменного тока в простейшей сети

Как видно из схемы замедленного действия однофазного переменного тока в простейшей сети, переменный ток действует следующим образом: переменный ток начинает движение из «фазы» в сторону «нуля», доходит до него, останавливается, и затем, движется в обратном направлении.

Особенностями переменного однофазного тока являются:

• Среднее значение силы переменного тока за период равняется нулю.
• Переменный ток за период меняет не только направление движения, но и свою величину.
• Действующее значение силы переменного тока – это сила такого постоянного тока, при которой средняя мощность, которая выделяется в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, которая выделяется в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжении в сети переменного тока, имеют в виду их действующие значения.

Действующее напряжение сети переменного тока в обыкновенной бытовой розетке составляет напряжение в сети 220 вольт.

Широкое применение переменного тока в технике и для бытовых нужд вызвано тем, что, переменный ток легко трансформируется. Напряжение в сети переменного тока может быть легко повышено или понижено при помощи специального устройства – трансформатора.

Трансформатор — электромагнитное устройство, которое преобразует посредством электромагнитной индукции переменный ток таким образом, что напряжение в сети уменьшается либо увеличивается в несколько раз без изменения частоты, и практически без потери мощности.

Для преобразования напряжения переменного тока в сторону уменьшения (например, силовые трансформаторы с 10 000V городских сетей до 220V домашней сети) применяются понижающие трансформаторы. Для преобразования напряжения сетей в сторону повышения – повышающие трансформаторы.

Источник: https://www.tdtransformator.ru/podderzhka/stati/statya/

Электроснабжение коттеджей: автономное «плавание» в пригороде

В наше время, характеризующееся ростом цен на энергоносители и всё возрастающим количеством бытовой техники, необходимой для комфортной жизни, вопросы нехватки электроэнергии особенно актуальны.

А перебои с электроснабжением в загородных домах, связанные с плановым ремонтом или непредвиденной аварией, могут существенно осложнить жизнь домовладельцев.

Решение проблемы – в использовании автономных устройств, вырабатывающих электрический ток, то есть электростанций для индивидуального использования.

Занимательная электрика

Задача № 1 при выборе электрогенератора – определение требуемой мощности прибора. Для этого необходимо определить суммарную мощность всех потребителей электрической энергии и прибавить 10–30% запаса.

Есть нюансы – устройства индуктивного типа (например, холодильники) требуют увеличения мощности в 1,5–2 раза, а использование насосов – вообще в 3–6 раз.

При этом генератор не стоит эксплуатировать на полную мощность (то есть ту, которая указана на каждой модели) – это снижает ресурс двигателя, и он быстро выходит из строя.

Диапазон выбора довольно велик – современные генераторы имеют мощность от 0,5 до 200 кВт. Есть и более мощные, но их применение целесообразно уже в качестве аварийных источников энергии в коттеджных посёлках.

Генератор может быть синхронным или асинхронным. Генератор синхронного типа со стабильными параметрами напряжения и частоты выдерживает высокие пусковые токи и нагрузку на полную мощность.

Используется при подключении различного электроинструмента, не слишком требовательного к качеству тока, а также бытовой техники. Для асинхронных генераторов, напротив, перегрузка пусковыми токами нежелательна.

Они незаменимы при подключении чувствительной к перепадам напряжения аппаратуры – компьютеров, музыкальных центров и т. д.

В электростанциях могут использоваться однофазные или трёхфазные генераторы.

Однофазные выдают переменный ток напряжением 220 В и применяются при использовании однофазных электропроводок и электроприборов, а «трёхфазники» рассчитаны и на 220, и на 380 В, только вот при подключении к ним однофазных потребителей может возникнуть проблема перекоса фаз (разность в мощности подключённых потребителей), что может привести к выходу генератора из строя. Чтобы избежать перекоса, нужно равномерно нагружать фазы генератора, хотя некоторые модели выдерживают перекос фаз до 80%.

Другая важная для потребителя характеристика генератора – уровень шума. Предпочтительнее механизмы в шумозащитном кожухе, что, конечно, существенно увеличивает стоимость станции, однако кожух в нынешних приборах – это не просто металлический «капот», а целая конструкция с системами охлаждения, отвода выхлопных газов и, естественно, шумоизоляции.

Домашнюю систему автономного питания следует также снабдить стабилизатором напряжения для решения проблем со слабым напряжением внешней сети или его скачками.

Чаще всего станции комплектуются электрогенераторами от METALLWARENFABRIK GEMMINGEN (под маркой Geko выпускаются преимущественно станции с асинхронными, а под маркой Eisemann – с синхронными генераторами.), GENERAC, STANFORD, MARELLI, LEROY SOMMER, YAMAHA, SAWAFUJI ELECTRIC, SINCRO.

На какой колонке заправиться?

Генератор приводится в действие двигателем, который может работать на бензине или дизельном топливе. Нaмнoгo мeньшeй пoпуляpнocтью из-зa дopoгoвизны и cлoжнocтeй в уcтaнoвкe и экcплуaтaции пoльзуютcя элeктpocтaнции нa пpиpoднoм или cжижeннoм гaзe.

Бензиновые «движки» намного дешевле дизельных, они более компактны, менее шумны, а при одинаковых размерах и массе – и более мощны. Так что, если электростанция необходима как аварийный источник энергии на небольшие промежутки времени, то более целесообразно использовать бензиновые электростанции.

При этом понятно, что стоимость самого топлива (автомобильный бензин) на порядок выше, чем у дизельной станции. Плюс затраты на масло. Агрегаты с бензиновым двигателем имеют ограничение по мощности – они выпускаются в диапазоне от 0,5 до 12 кВт.

На нашем рынке представлены бензиновые двигатели японских компаний KUBOTA, MITSUBISHI, ROBIN, HONDA, YAMAHA, SUZUKI, а также американской BRIGGS & STRATTON, итальянских LOMBARDINI и TECUMSEH.

Когда же предполагается использовать электростанцию в качестве постоянного бесперебойного источника электроэнергии в течение длительного времени или требуется большая мощность, следует приобретать дизельный агрегат. Конечно, он подороже – даже при одинаковой мощности с бензиновым дизельный двигатель стоит в 2 раза больше, но впоследствии затраты окупятся за счёт дешёвой солярки и большего ресурса работы.

Дизельные электростанции подразделяются на высокооборотные (3000 об/мин) и низкооборотные (1500 об/мин). Последние имеют увеличенный ресурс, пониженный уровень шума и используются при интенсивной эксплуатации – от 500 моточасов в год. Различаются дизельные двигатели и по способу охлаждения.

Воздушные (на портативных и переносных станциях) охлаждаются притоком воздуха, а в жидкостных в качестве хладагента применяется тосол.

Последние используются, в основном, в стационарных электростанциях с радиатором в шумозащитном кожухе, под которым нельзя обеспечить достаточно эффективное воздушное охлаждение.

Дизели производят и большинство вышеперечисленных компаний, и популярные в России итальянские фирмы IVECO MOTORS и RUGGERINI, и немецкие HATZ и DEUTZ.

Эта музыка будет вечной

Для предотвращения колебаний напряжения в сети применяются инверторные (или аккумуляторные) источники бесперебойного питания. Основа системы – инвертор, прибор, преобразующий постоянный ток аккумуляторов 12 вольт в переменный ток напряжения 220 вольт.

При наличии напряжения в сети он работает в качестве стабилизатора, а при отключении способен поддерживать заданные параметры до нескольких часов.

Понятно, что при длительных перебоях с электроэнергией (или если электричество вообще не подведено) без генератора не обойтись, ведь для длительной работы инверторной системы требуется много батарей, а они довольно дороги.

Поэтому лучше установить и генератор, и инверторную систему: генератор будет автоматически включаться инвертором для зарядки аккумуляторных батарей по необходимости или в заданное время, после чего можно использовать энергию от батарей через инвертор. При этом, помимо прочих удобств, заметно повышается срок службы генератора. Таким образом, система автономного питания может состоять из инвертора, аккумуляторных батарей и автономного источника питания.

Работа систем энергоснабжения, как, впрочем, и любого другого современного инженерного оборудования загородного дома, строится сегодня на принципе автоматизации и централизованного управления.

Блок контроля и автоматики с программируемой системой автозапуска предназначен для контроля состояния питающей сети, защиты потребителей электроэнергии от повышенного (пониженного) напряжения, а также для автоматического запуска электростанции, если напряжение питающей сети находится за допустимыми пределами.

Электронная система автоматического регулирования оборотов двигателя позволяет сэкономить топливо и снизить шумы. Конечно, система автоматического регулирования повышает стоимость электростанции, но на этом экономить уж точно не нужно.

Пусть всегда будет Солнце!

Наиболее перспективное направление в решении проблем энергообеспечения – автономные системы на базе солнечных модулей. У солнечных батарей множество плюсов: им не нужно топливо, они не выделяют вредных веществ, не изнашиваются и требуют минимального обслуживания. Есть и минусы – солнечные модули обладают низким КПД, весьма чувствительны к механическим воздействиям, а их работоспособность зависит от местных климатических условий, времени года и суток.

Хотя последний фактор снижает возможность использования солнечной энергии в наших северных широтах не столь значительно, как это может показаться. Исследования специалистов Института высоких температур РАН показали, что поступление энергии солнечного излучения во многих регионах страны ненамного отличается от одного из самых солнечных районов Европы – юга Испании.Солнечные батареи, которые устанавливаются на крышах домов, могут работать и во время низкого солнцестояния, и в пасмурную погоду.

Ни ветер, ни низкая температура воздуха не являются помехой для сбора энергии. Кроме того, эти батареи бесшумны, чем выгодно отличаются от других систем энергоснабжения.Фотоэлектрические солнечные модули состоят из монокристаллических или мультикристаллических элементов. Фронтальная поверхность модуля покрыта высокопрозрачным закалённым стеклом для защиты от механических и климатических воздействий.

Под стеклом ячейки встроены в мягкий пластик, который способствует термическому расширению клеток. Тыльная сторона модуля всегда герметично закрыта белым многослойным пластиковым листом высокой прочности. Рама модуля состоит из алюминиевого профиля, устойчивого к скручиванию, который благодаря своей антикоррозийной анодированной поверхности может успешно противостоять различным неблагоприятным атмосферным воздействиям.

Для оптимизации улавливания солнечной энергии используются трекеры, поворачивающие панели в течение дня и отслеживающие движение солнца, а также концентраторы – зеркала, увеличивающие степень освещения.

Другая технология «солнцедобычи» – использование тонких полимерных плёнок со встроенными молекулами, собирающими энергию. Такие плёнки не столь эффективны при сборе солнечной энергии, как панели, но производство тонкоплёночных солнечных панелей обходится значительно дешевле.

А стоимость солнечных панелей на сегодняшний день достаточно высока: в пределах от 5 до 10 евро за ватт.

Для использования солнечной энергии в бытовых целях потребуются не только солнечные панели, но также и специальное преобразующее и аккумулирующее оборудование, стоимость которого также необходимо учитывать.

Источник: http://www.zs-z.ru/zagorodnoe-stroitelstvo/elektrosnabzhenie/elektrosnabzhenie-kottedzhej.html

Инверторы и контроллеры мощности в солнечной энергетике

Солнечная энергетика развивается стремительными темпами и недаром рассматривается многими как энергетика будущего. Мы продолжаем знакомить читателей с основными принципами работы систем, которые генерируют электроэнергию за счет энергии солнца.

Одним из основных элементов таких систем является аккумулятор. Но не менее важны и другие устройства — контроллеры мощности и инверторы. В этой статье мы обсудим особенности контроллеров мощности и инверторов, используемых в солнечной энергетике.

Зачем же нужны данные устройства? Дело в том, что ток, вырабатываемый фотоэлементами, постоянный, а большинство бытовых электроприборов питаются от переменного тока. Задачу преобразования постоянного в переменный ток решает инвертор. А контроллер мощности позволяет добиться, чтобы производительность фотоэлементов была близка к максимальной.

Конструкция инвертора

Инвертор, наряду с аккумулятором, является «обязательным» элементом солнечных энергетических систем. Инверторы используются для преобразования постоянного тока в переменный.

Инвертор с ЖК-индикатором СибКонтакт ИС1-24-2000

Основными компонентами инверторов являются коммутационные или переключающие элементы. В зависимости от их состояния, постоянный ток от источника, например, от солнечной панели, идет к нагрузке (потребителю) то по одному, то по другому контуру. Коммутационные элементы постоянно переключаются, чередуя направление тока в каждой последовательности переключения.

В качестве переключающего элемента обычно используются полупроводниковые переключатели (в основном, транзисторы). На практике МОП-транзисторы (MOSFET, англ.) широко используются в инверторах с выходной мощностью до 5 кВт.

В системах с большей мощностью обычно используются биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT, англ.).

IGBT-транзисторы быстро вытесняют популярные некогда тиристоры из высоковольтных схем преобразования частоты и позволяют создать импульсные источники вторичного электропитания с качественно лучшими характеристиками.

Принципиальная схема однофазного инвертора (слева) и трехфазного инвертора (справа)

Самый простой инвертор генерирует переменный ток прямоугольной формы. Ниже показан принцип работы такого инвертора (создание сигнала переменного тока прямоугольной формы, направление движения тока отмечено красным цветом).

Этот инвертор может использоваться для подачи тока на простые устройства, такие как спиральные обогреватели, но не годится для большинства более сложных бытовых приборов, поскольку он вызывает значительные гармонические искажения. Более сложные типы инверторов работают по сходному принципу, но выдают потребителю сигнал с формой, приближенной к классической синусоидальной.

На рынке сегодня имеется множество инверторов различных конструкций, которые способны выдавать переменный ток от простых прямоугольных до почти идеальных синусоидальных волн. «Продвинутые» инверторы в процессе преобразования используют много стадий переключения для создания как можно более гладкой волны, а фильтры, установленные в них, позволяют получить синусоиду правильной формы.

Последовательность операций инвертора для создания прямоугольного сигнала

Основные характеристики инвертора

Однофазные инверторы обычно устанавливаются в системах с низким энергопотреблением, например, в частных домах. Трехфазные инверторы, как правило, используются в солнечных установках большой мощности, которые обслуживают несколько домовладений или иных потребителей энергии. Такие солнечные установки высокой мощности обычно имеют дополнительно трансформаторы для повышения напряжения, передаваемого по сети.

Одной из основных характеристик инвертора является его мощность. Мощность инвертора определяется мощностью фотоэлементов, генерирующих постоянный ток за счет солнечной энергии.

Другими важными характеристиками выступают напряжение переменного тока на выходе инвертора и его частота.

Для полноценной работы солнечной системы выходное напряжение и частота должны всегда оставаться стабильными, а само устройство обязано выдерживать ограниченную по времени перегрузку и высокие пусковые или пиковые токи.

Информация о том, какую перегрузки и в течение какого времени может выдержать инвертор заносится в паспорт устройства. Следует помнить, что вход и выход инвертора должны быть гальванически изолированы.

Еще одним важным параметром инвертора является его эффективность. Эффективность инвертора — это величина, характеризующая потери энергии в инверторе, когда он преобразует постоянный ток в переменный. Она определяется как соотношение полезной выходной мощности ко входу.

Как видите, инвертор способен на многое, но при этом не лишен недостатков. Пожалуй, главным из них является то, что обычный простой инвертор выкачивает накопленную аккумулятором энергию, даже если она не нужна потребителю, просто в силу своих конструктивных особенностей. Это снижает общую эффективность солнечной системы.

Поэтому в больших системах используются инверторы «спящего режима», оборудованные специальными датчиками, предотвращающими «холостые» потери. Такой датчик обнаруживает, нужно ли подать питание на нагрузку и только после этого активирует инвертор. В противном случае инвертор спокойно «спит» и не крадет энергию из аккумулятора.

Необходимо отметить, что технологии производства солнечных систем прогрессируют невиданными темпами. И сегодня на рынке доступны инверторы, имеющие эффективность на уровне 95%, а лучшие образцы могут обеспечить даже 98% эффективность.

Особенности солнечного инвертора

Как уже отмечалось, фотоэлектрические солнечные системы генерируют постоянный электрический ток, а инвертор преобразует его в переменный, который применяется в большинстве современных бытовых приборов и систем.

Современные инверторы, применяемые в солнечной энергетике, на выходе дают синусоидальную волну переменного тока и рассчитаны на высокую мощность нагрузки вплоть до сотни киловатт. Но и это далеко не все — в отличие от простых электронных инверторов, солнечные инверторы предоставляют потребителям и множество дополнительных. Например, они позволяют измерить потребление энергии, вести мониторинг этого потребления, производить настройку и обеспечивать защиту солнечной энергетической системы.

Существует несколько способов реализации солнечных систем. Так, солнечные энергетические системы могут быть спроектированы как сетевые или внесетевые (локальные) системы.

Внесетевые системы предназначены для работы независимо от внешней электрической сети, в то время как сетевые системы могут выдавать произведенную электроэнергию в общую сеть.

Сетевые системы, в свою очередь, могут иметь системы хранения энергии в виде аккумуляторных батарей, которые могут использоваться для резервного питания, или не иметь хранилищ энергии и питаться в ночное время от общей сети. Но инверторы являются обязательным компонентом во всех типах солнечных систем.

Солнечная энергетическая система

Энергия во внесетевой солнечной системе течет в разных направлениях. Например, в дневное время генерация электроэнергии происходит за счет солнечных панелей, и ток течет от них. Если же солнечного света недостаточно, нагрузка может питаться как от панелей, так и от аккумуляторных батарей, или только от аккумуляторов — например, в ночное время.

Зачем нужен контроллер мощности

Контроллер мощности представляет собой регулирующее устройство, которое следит за тем, чтобы аккумуляторные батареи в системе не перезаряжались и не недозаряжались. Напомним, что работа «не в режиме» плохо отражается на «здоровье» аккумуляторов и снижает срок их службы, а также ухудшает характеристики.

Инвертор СибКонтакт СибВольт 40110 110В/4000Вт

Если установить контроллер мощности между солнечной панелью и аккумуляторными батареями, это значительно увеличит срок эксплуатации батарей, обеспечивая оптимальных режим их работы.

В зависимости от энергетического состояния солнечных панелей, контроллер мощности будет направлять выработанную ими электроэнергию или пользователям, или для зарядки аккумулятора, или в общую сеть. Нужно помнить, что напряжение аккумуляторных батарей не стабильно и настраивается автоматически в зависимости от типа батареи, ее текущего состояния и температуры, в то время как напряжение в домашней сети должно быть постоянным, без скачков. Именно такую задачу и решает контроллер мощности.

Еще одна важная задача солнечного контроллера — обеспечить защиту и безопасность. Это особенно важно для сетевых систем, когда локальная солнечная система подключена к общей сети. В этом случае контроллер мощности должен синхронизировать выработанные локальной системой напряжение и частоту с параметрами общей сети. Он также должен обеспечивать устойчивость работы локальной системы при отключении от общей сети во время сбоев.

С безопасностью могут возникнуть серьезные проблемы, если локальная солнечная система продолжит выдавать энергию в общую сеть, несмотря на то, что та больше не используется. Это может быть опасно для обслуживающего персонала, который может случайно прикоснуться к силовому кабелю, который, как он думает, обесточен. Коллектор мощности позволяет вовремя обнаружить такую ситуацию и отключить солнечную систему от внешней сети.

Отслеживание максимальной мощности солнечной панели

Отслеживание максимальной мощности солнечной панели (Maximum power point tracking, англ., MPPT) — очень специфический параметр контроллера мощности в солнечных системах. Солнечные энергетические системы вырабатывают в течение суток разное количество энергии, которое зависит от интенсивности падающего на солнечные элементы света. Метод MPPT позволяет всякий раз найти то состояние (или точку, т.к.

данное состояние можно представить на графике), в котором фотоэлементы обеспечивают максимальную выработку электроэнергии. MPPT-контроллер постоянно отслеживает ток и напряжение, выдаваемые солнечной панелью, перемножает их значения и определяет соотношение ток-напряжение, при которых мощность этой панели будет максимальной.

Встроенный в контроллер процессор одновременно отслеживает, на какой стадии заряда находится аккумулятор (наполнение, насыщение, выравнивание, поддержка) и на основании этого определяет, какой ток должен подаваться в аккумуляторную батарею.

Максимальная точка питания

цель метода MPPT состоит в том, чтобы управлять нагрузкой, в зависимости от энергетического состояния солнечной панели, чтобы обеспечить наиболее эффективную передачу мощности от солнечных панелей.

Энергия будущего

Сегодня существуют все предпосылки, что наше поколение действительно будет последним, использующим для генерации электроэнергии ископаемые виды топлива, поэтому каждый должен знать основные принципы, используемые в системах с возобновляемыми источниками энергии, т.к. за ними будущее. Это необходимо для правильного выбора решений по обеспечению энергией своего дома.

Источник: http://www.topclimat.ru/publications/inverters_and_contorllers_in_solar_energy.html

Конденсатор в электрической цепи

Конденсаторы наравне с резисторами относят к наиболее многочисленным элементам радиотехнических устройств. Они состоят из двух обкладок, изолированных со всех сторон. Основной функцией конденсатора является сохранение внутри себя заряда при кратковременной подаче на него постоянного напряжения.

Замечание 1

Существуют различные виды конденсаторов. Их различают по емкости, а она рассчитывается исходя из вместительности обкладок и расстояния между ними.

На одной обкладке сохраняются положительно заряженные частицы, а на второй – отрицательно заряженные. При взаимодействии обкладок возникает притяжение. Это не позволяет терять энергию заряженному конденсатору.

Для разрядки конденсатора в электрической цепи необходимо замкнуть два выхода от обкладок. Процесс осуществляется при помощи хорошего проводника. Конденсаторы с большой емкостью лучше разряжаются резисторами, то есть через сопротивление.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Существует два вида электрического тока:

• постоянный ток;
• переменный ток.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Конденсаторы ведут себя по-разному в условиях электрической цепи. Постоянный ток через конденсатор не будет течь. Однако опытным путем установлено, что в первые доли секунды после подачи напряжения ток начинает течь. Незначительными показателями обычно пренебрегают при расчетах.

Конденсатор и цепь переменного тока

При определении значений переменного тока в конденсаторе применяют генератор и цифровой осциллограф. При подаче переменного напряжения фиксируются показатели сигнала тока на выходе и входе конденсатора. На мониторе осциллографа отобразится график сигнала, а также его амплитуда. При пропускании переменного тока через конденсатор сигнал получается с определенными шумами.

Помехи сигналу придают различные радиоэлементы. В число таких элементов входят резисторы. При увеличении частоты сигнала создается меньшее сопротивление переменному току со стороны конденсатора. Сдвиг фаз убывает при увеличении частоты вплоть до минимальных значений. На низких частотах величина сдвига фаз достигает 90 градусов.

Из этого следует, что сопротивление конденсатора зависит от частоты сигнала.

В ходе физико-математических преобразований удалось вывести универсальную формулу, используемую в расчетах сопротивления конденсатора:

$X_c=\frac{1}{2}\pi {FC}$, где:

• $X_c$ – сопротивление конденсатора, оно выражается в омах (Ом),
• $\pi$ — постоянная величина, равна примерно 3,14.

В расчетах также используется емкость $C$ и частота $F$.

При подставлении в указанную формулу нулевых значений частоты, получаем постоянный ток с бесконечно большим сопротивлением. В этом случае происходит обрыв цепи. Такой показатель также называют Фильтром Высокой Частоты.

Если применить подобный фильтр конденсатора или резистора на звуковом оборудовании, то в динамике аппаратуры пользователь услышит писк, состоящий из высоких тонов. Фильтр полностью заглушает частоту баса.

Такие фильтры активно используют в радиоэлектронных приборах, где необходимо погасить нежелательную частоту и пропустить другую.

Принцип работы конденсатора

Конденсаторы стали основными элементами, из которых строятся все электрические схемы. Они удерживают заряды в неизменном положении долгое время. Накопление энергии происходит методом взаимного притяжения зарядов. Чем больше площадь соединительного элемента, тем больше емкость конденсатора. При достижении большой площади фольгу и изолятор сворачивают в виде рулона. Получается две ленты бумаги и фольги.

Затем их помещают в корпус и выводят наружу ленты по определенному контакту. Корпус не должен собирать внутри влагу. Для этого ленту из бумаги обычно пропитывают парафином. Примерно так выглядит простой конденсатор, который можно встретить под капотом любой автомашины. Один контакт конденсатора всегда должен быть выведен от одной обкладки проводом наружу.

Металлический корпус устройства внутри присоединяется ко второй обкладке.

Конденсатор в самой простой электрической цепи при постоянном токе является разрывом. Обкладки устройства никогда не соприкасаются друг с другом.

Любая электрическая цепь состоит из четырех главных элементов:

• электродвижущей силы аккумулятора;
• резистора;
• конденсатора;
• переключателя.

В цепи нет тока при не включенном переключателе. При подключении к первому контакту образуется напряжение с аккумулятора, которое передается на конденсатор. В это время конденсатор начинает процесс зарядки. Он продолжается до тех пор, пока емкость не будет полностью занята. В цепи начинает течь ток заряда. Его значения уменьшаются по мере того, как долго заряжается конденсатор. Ток заряда после полной зарядки достигает нулевых значений.

Аккумулятор имеет идентичный знак заряда наравне с конденсатором. После размыкания переключателя получается разорванная электрическая цепь, где есть два источника энергии:

• конденсатор;
• аккумулятор.

При разрядке конденсатора нужно перевести переключатель в соответствующий режим. Тогда накопленный заряд на обкладках конденсатора начнет через сопротивление разряжаться.

Электрическая батарея постоянного напряжения при работе конденсатора способна выдавать переменный ток. В процессе зарядки его значения изменяются от максимальных до нуля. Конденсаторы с незначительным зарядом в процессе разрядки через резистор дают переменный ток, который изменяется от максимального значения до нуля. После этого конденсатор демонстрирует разрыв цепи, по которой ток больше не может течь.

Подобные процессы в электрической цепи называются переходными. Они происходят в цепях с постоянным напряжением при участии реактивных элементов.

Эти процессы выражаются следующей формулой:

$\tau = RC$, где:

• $\tau$ — постоянная времени переходного процесса,
• $R$ – это активное сопротивление нагрузки,
• $C$ – емкость конденсатора.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/kondensator_v_elektricheskoy_cepi/

Выгоден ли ветрогенератор

Источник: Газета «Хозяйство» № 24/489 от 10 июня 2008

Выгоден ли ветрогенератор, стоит ли переходить на него в качестве источника энергии? — об этом и говорится в статье.

В России полно мест, где ветра дуют практически постоянно. Так почему же не использовать силу ветра себе во благо? Пусть ветер несет в ваш дом свет и тепло. Тогда никакие перебои с электричеством будут не страшны.

При низкой среднегодовой скорости ветра (3-4 м/с) электроэнергия, добытая с помощью ветрогенератора, встанет потребителю в копеечку. Давайте посчитаем. Например, если среднегодовая скорость ветра составляет 4 м/с, современный ветряк мощностью 1 кВт будет выдавать около 120 кВт*ч/месяц.

Этого хватит для питания нескольких ламп, телевизора, холодильника. За год выработка оборудования составит 1440 кВт*ч, а за 20 лет службы — 28 800 кВт*ч. Средняя стоимость ветроустановки «под ключ» приблизительно 160 тыс. руб. При этом стоимость 1 Квт*ч будет равна примерно 5,5 руб. за кВт*ч.

Дороговато, при том, что электроэнергия сейчас стоит в среднем 2-2,5 руб.

 Теперь о районах, где скорость ветра равна примерно 8 м/с. Тогда удастся получить с киловаттного устройства 580 кВт*ч/мес, и электроэнергия будет обходиться около 1,15 руб./кВт.

Из вышесказанного можно сделать вывод: использование ветроэнергетической установки оправдана в том случае, если сетевой электроэнергии в доме нет и не будет, а стоимость энергии, получаемой от других типов источников (дизельного или бензинового электрогенераторов) превышает 6-7 рублей. Для домов, уже подключенных к электросети, ставить ветряк из соображений экономии тоже не имеет смысла.

А вот если электроэнергия к дому или фермерскому хозяйству еще не подведена, а скорость ветра позволяет установить ветроустановку, то стоит задуматься. Учитывая, что стоимость подключения киловатта в среднем по России достигает 10-20 тыс. руб.

, речь в этом случае может идти о уже о сотнях тысяч рублей затрат — и это без учета расходов на протяжку линии до ближайшего источника. А это уже соизмеримо с затратами на собственный мощный ветрогенератор.

Плюс вы получите энергетическую независимость.

Прибавьте к этому постоянный рост цен на электроэнергию (свыше 10% в год). Согласитесь, что в таком случае выгоднее приобрести ветроэнергетическую установку — это обойдется намного дешевле. Кроме того, если есть возможность сложиться с соседями и купить более мощный ветрогенератор (20 кВт и более), то его установка обойдется еще дешевле.

Как работает

На сегодняшний день производятся ветроэнергетические установки от нескольких десятых киловатт до 10-20 кВт. Располагают ветрогенератор на расстоянии 30-40 м от жилых построек (для того, чтобы шум от лопастей не мешал жильцам). Для наиболее эффективной эксплуатации установки предлагается сооружать мачту такой высоты, чтобы ось ветроколеса была как минимум на 3-4 м выше преград, раположенных на расстоянии менее 200 м (идеально место для размещения ветрогенератора — чистое поле или степь).

Запасы энергии

Электричество, вырабатываемое генератором, используют непосредствоенно для питания нечувствительных к качеству энергии приборов (ламп, обогревателей). Другие приборы от такого питания могут преждевременно выйти из строя вследствие резких перепадов величины и частоты напряжения.

Для гарантированного электроснабжения загородного дома в периоды безветрия необходимо обустроить систему бесперебойного питания. Она позволит запасать энергию впрок и обеспечивать дом энергией в случае длительного безветрия.

В состав системы бесперебойного питания входит комплект аккумуляторных батарей. Для подзарядки аккумуляторных батарей потребуется зарядное устройство, обеспечивающее выпрямление поступающего напряжения и защиту аккумуляторов от перезаряда. В электросеть коттеджа энергия должна подаваться через специальный прибор — инвертор. Он преобразует постоянный ток с аккумуляторных батарей в переменный ток 220В/50Гц, пригодный для питания любых бытовых приборов.

Еще один прибор, который желательно включить в комплект бесперебойного питания — это дизельный или бензиновый электрогенератор. Без такого устройства не обойтись, если среднегодовая скорость ветра в регионе не превышает 4-6 м/с. При длительном безветрии, когда запас энергии в аккумуляторах будет истощен, генератор надо будет включать на несколько часов в сутки для подзарядки. Таким образом будет создана надежная и экономичная система бесперебойного электроснабжения загородного дома.

Эта статья прочитана 14778 раз(а)!

Продолжить чтение

• Всякий ли ветер ветер?
• 100 вопросов и ответов по ветроэнергетике -2

Источник: https://www.solarhome.ru/biblio/biblio-wind/kih1_wind.htm

Источники электропитания

БЕСПЕРЕБОЙНЫЕ
АВТОНОМНЫЕ

Источники питания служат для выработки энергии для работы электрических приборов и устройств. Среди них существует две категории:

К первичным относятся те, которые сами производят электрическую энергию, путем преобразования других видов энергии, химических или иных реакций.

В качестве примера можно указать различного типа электростанции (гидравлические, тепловые или атомные), химические источники (гальванические батареи, аккумуляторы, топливные элементы), автономные электростанции (бензо- и дизель-генераторы, ветровые и солнечные электростанции).

Вторичные источники электропитания служат для преобразования напряжения и тока первичных в соответствии с требованиями потребителей.

Также с их помощью организуется гальваническое разделение внешних и внутренних цепей. К вторичным источникам относятся:

• трансформаторные преобразователи переменного тока;
• выпрямители;
• инверторные преобразователи.

Нередко понятия первичных и вторичных источников размыты и относительны. Так бытовая электросеть для домашних устройств является первичным источником, поскольку в составе большинства устройств имеется свой блок питания, который преобразует напряжение сети до необходимых значений.

В то же время трансформаторная подстанция, от которой берет начало бытовая электросеть, сама является вторичным источником относительно электростанции или предыдущей подстанции.

В большинстве случаев бытовая и промышленная аппаратура требуют наличия источников постоянного или переменного напряжения для питания внутренних цепей. В качестве вторичного используется внешний или встроенный блок питания, который преобразует входное напряжение 220 или 380 В до необходимых значений.

До недавнего времени блоки питания строились на основе трансформаторов переменного тока, выпрямителей, фильтров и стабилизаторов. Данные устройства имели большие габариты, массу и низкий КПД.

Развитие электроники позволило разработать устройства, также использующие трансформаторное преобразование, но работающие с промежуточным преобразованием входного переменного напряжения в постоянное, а затем обратно в переменное, но на гораздо более высокой частоте.

Такой подход позволил снизить габариты, массу и стоимость вторичных источников в несколько раз.

Отдельная категория блоков питания совсем не использует трансформаторы и работает по иному принципу преобразования напряжения. К сожалению, в большинстве из них присутствует гальваническая связь внутренних цепей и питающей сети, что не всегда соответствует требованиям электробезопасности.

Источники бесперебойного электропитания

Большая категория устройств нуждается в непрерывной подаче электроэнергии вне зависимости от внешних условий. Это могут быть как вычислительная техника (серверы, устройства хранения данных), так и целые производства с непрерывным циклом. Перебои питания в таких случаях недопустимы.

Для обеспечения постоянной подачи питающего напряжения разработаны устройства бесперебойного питания. В широком смысле источником бесперебойного питания (ИБП) может служить резервная линия электропередач или автономная электростанция.

Сейчас этим термином принято именовать устройства вторичного электропитания, которые предназначены для обеспечения работоспособности подключенной аппаратуры при кратковременных перебоях электроэнергии питающей сети.

Как правило, источники бесперебойного питания также выполняют функцию защиты от помех и скачков напряжения. По принципу действия их можно разделить на несколько категорий:

• off-line;
• line-interactive;
• online.

Наиболее простую конструкцию имеют off-line блоки электропитания. В нормальных условиях питание устройств осуществляется напрямую от первичного источника.

В случае пропадания напряжения или его выхода за допустимые пределы источник автоматически переключается на питание от встроенного аккумулятора, напряжение которого преобразуется при помощи инвертора.

Подобные устройства имеют в своем составе пассивные фильтры, препятствующие прохождению помех и схему слежения за параметрами входного напряжения. Несомненное достоинство off-line ИБП – простота конструкции, низкая стоимость и высокий КПД.

Следующий тип «бесперебойников» — line-interactive, работает по тому же принципу, но имеет встроенный ступенчатый стабилизатор на основе автотрансформатора.

Такой блок дополнительно стабилизирует входное напряжение и в большинстве случаев позволяет не переключаться на питание от аккумулятора, который необходим только в случаях неспособности автотрансформатора справиться со стабилизацией (значительное превышение или понижение входного напряжения, его полное пропадание).

Основные недостатки перечисленных устройств:

• требуется определенное время на переключение в режим работы от аккумулятора;
• невозможность коррекции частоты сети;
• несинусоидальное напряжение на выходе при работе от аккумулятора.

Первый недостаток может вызвать сбои в работе подключенных устройств при переключениях. Второй более существенен и не позволяет подключать устройства, требующие для питания синусоидального напряжения, а это асинхронные электродвигатели и бытовая техника, имеющая их в составе, например, отопительные котлы.

Только электроприемники, работа которых основана импульсных блоках питания, то есть не чувствительные к форме входного напряжения, могут нормально функционировать от подобных ИБП. К таким потребителям относятся устройства вычислительной техники, где off-line ИБП получили наибольшее распространение.

Наиболее высокое качество обеспечивают online устройства. Работают они по принципу двойного преобразования. Входное напряжение сети сначала преобразуется в постоянное, а затем, при помощи инвертора, обратно в переменное.

Самое главное, что время переключения на питание от внешнего аккумулятора здесь отсутствует полностью, поскольку он постоянно подключен в цепь и при нормальных условиях работы находится в буферном режиме.

Поскольку выходное напряжение получается в результате преобразования постоянного, то имеется возможность коррекции его частоты и уровня в необходимых пределах.

Только самые дешевые устройства имеют на выходе напряжение с низким качеством. В основном большинство ИБП двойного преобразования выдают потребителям чистое синусоидальное напряжение, что делает такие приборы пригодными для питания большинства устройств.

Существенный недостаток online преобразователя – его высокая стоимость.

Все перечисленные устройства предназначены для кратковременной работы от внутреннего аккумулятора. Так происходит потому, что аккумуляторы имеют низкое значение ЭДС и при преобразовании к уровню входного напряжения от аккумулятора требуется отдать довольно значительный ток.

Аккумуляторы больших емкостей имеют значительные габариты и массу, а также требуют большое количество времени на подзарядку.

Таким образом, ИБП служат в основном для того, чтобы корректно и безопасно отключить устройства при пропадании напряжения сети.

Источники автономного электропитания

Автономные источники электропитания предназначены для обеспечении непрерывности питания устройств при длительном пропадании напряжения сети или в том случае, когда объект находится на большом расстоянии от линии электропередач и подвод питания от нее нецелесообразен по той или иной причине.

Автономные электростанции строятся на основе дизельных или бензиновых генераторов, ветряных или солнечных электростанций. Каждый тип имеет свою область применения в зависимости от местных условий.

Если существует необходимость в обеспечении беспрерывной работе устройств в условиях временных перебоев поставок электроэнергии, то наиболее приемлемый вариант – использование бензиновых или дизельных генераторов.

Бытовые электростанции выпускаются многими предприятиями на различные значения мощности. Существенный недостаток подобных электростанций – высокое потребление дорогостоящего топлива.

Более дешевая электроэнергия получается при помощи солнечных или ветроэлектростанций, которые используют восполняемые природные источники энергии – солнечное освещение или энергию ветра.

Целесообразность в использовании такого оборудования возникает в случаях более или менее постоянной работы исключительно от них, поскольку первоначальные затраты на их приобретение и установку весьма велики. И окупаемость таких устройств занимает длительное время.

Работа ветровых и солнечных электростанций сильно зависит от местных условий. Так для нормальной работы солнечной электростанции необходимо большое количество солнечных дней в году, а для компенсации энергии солнца в темное время суток или ненастную погоду требуется внушительный запас резервных аккумуляторов.

Зато такая станция не имеет подвижных частей и, как следствие, очень высокую надежность. Солнечные панели имеют небольшой вес и могут размещаться на крышах практически любых построек или на простых каркасах.

Ветрогенераторы требуют размещения в местах с регулярным движением воздуха, преимущественно в одном направлении. Лучшее место для установки – преобладающая возвышенность на местности.

Конструкция ветрогенератора имеет большой вес и требует капитального обустройства. Наличие подвижных частей, зачастую установленных на большой высоте, затрудняет обслуживание электростанции.

2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/istochniki_jelektropitanija.html