Источник Бесперебойного Питания: Требуется совет

[Antibiotic]

Доброго времени суток уважаемые.
В силовой электронике я не очень сведущ, посему прошу совета и помощи у форумчан.

Беда вот какая... Проживаю я в частном доме. И вот повадился наш гор.свет. отключать электричество днем на 4 часа и ночью на 3. И все бы ничего, да зима на дворе.. а котел без электричества не работает, циркуляционники не качают, умный дом глупеет(шутка, просто отключается), ну и в целом для электроники это не полезно.

Вот задумал я сделать этакий ИБП..но большой и страшный.. что бы питался от 3 - 4 аккумуляторов автомобильных, работал часа 3-4 минимум и мог отдавать около 1,5 - 2 кВт на выходе. Соседи купили дизель.. посмотрел я... шумит сильно, авто запуска нет, бак маловат. Но зато 5кВт... вобщем решил что нет.

Вот собственно и обращаюсь к Вам с просьбой подсказать куда смотреть и что читать. Один знакомый сказал "Сделай полумост на TL и мосфетах! А на выход транс закажи, обязательно тор!" Я конечно не полное дерево и почти понял что он имел ввиду, но хотелось бы услышать мнение большенства.

С уважением, Antibiotic.

[Timych]

Ну во первых можно добиться уменьшения потребления электроэнергии ( светодиодные светильники и т.д.).... А в целом я видел в интернете схему преобразователя 12В на 220В, мощностью 1кВт, правда, не знаю на сколько хватит аккумулятора

[Borodach]

Циркуляционные насосы очень чувствительны к форме питающего напряжения, поэтому не каждый насос будет нормально работать от простейших преобразователей напряжения. На выходе должен быть чистый синус.

[Antibiotic]

Я пробовал от компутерного USP ... работает нормально, но не долго.. быстро садится аккум. В холостую на выходе UPS нечто близкое к синусу. если в нагрузку повесить насос(или лампочку) сигнал мутирует в этакий прямоугольный треугольник ) С другой стороны комп принципиально пофиг.. он всеравно первым делом сетевое напряжение выпрямляет. Мне бы понять как построить силовую часть.. синус можно формировать микроконтроллером(по таблице с помощью ШИМ).. да хоть мультивибратором.

Светодиодное освещение пока что крайне дорого. Да и основная задача не освещать дом, так как в периоды отключения либо никого нет дома, либо все спят, а поддерживать работу отопления и умного дома(который это отопление контролирует). Ну может быть пару ламп фасадного освещения.

[Дмитрий М]

Дешевле всё же найти старый UPS на 0,7-1 квт и переработать его на работу с автомобильными аккумуляторами. Чем старее ups тем проще его заставить работать с большими аккумуляторами. Естественно надо будет переделать схему заряда под нужный ток и режим для их большей сохранности. Моторы насосов желательно питать через феррорезонансный стабилизатор, он как-то приводит аппроксимированную синусоиду UPSa к синусу и моторы греются гораздо меньше. Самому делать преобразователь на сотни ватт и киловатты нецелесообразно даже при наличии специальных знаний.

[terio007]

Доброго времени суток уважаемые.
В силовой электронике я не очень сведущ, посему прошу совета и помощи у форумчан......
Вот задумал я сделать этакий ИБП..но большой и страшный.. что бы питался от 3 - 4 аккумуляторов автомобильных, работал часа 3-4 минимум и мог отдавать около 1,5 - 2 кВт на выходе.

С уважением, Antibiotic.

____________-

Никого не хочу огорчать, но...только генератор: на бензине, газе или соляре.
АК...типовой 60 А/Ч, напряжение среднее 11,6В.
Чтобы хоть пару лет проработал, будем разряжать током в 1/6 ёмкости, т.е 10А. КПД хорошего преобразователя 0,85.
Снимаемая мощность 10*11,6*0,85=98,6Вт.
Сколько штук вам понадобится АК - можете посчитать сами.
Да, при разрядном токе в 6А вам не удастся снять все 60А/Ч, - это гарантируется лишь при токе в 1/20 от ёмкости АК.
В общем десяток АК позволят вам снимать 4 часа 1 КВТ, но это просто гораздо дороже бензогенератора.
Простой пример - сравните цену на одного класса электромобиль и авто с бензиновым двигателем.

[Antech]

Antibiotic
Если делать самому, то сложность существенно зависит от формы выходного сигнала: меандр (или любая билиберда) либо синус. В первом случае (любая форма), если не заморачиваться стабилизацией напряжения, схема сравнительно проста: генератор меандра (например, мультивибратор), мост или полумост на мощных мосфетах (в зависимости от наличия среднего отвода трансформатора) и большой 50 Гц трансформатор, включенный как повышающий. Да, это громоздко, но просто.
Во втором случае (нужен синус) схема, насколько я знаю, простая не бывает. На такую мощность (1...2 кВт) нужно двухступенчатое преобразование: вначале стабилизированный DC => DC 12=>310 В (первый мост или полумост), потом - ШИМ, модулированный синусом, который управляет вторым мостом. И если первую часть сделать еще сравнительно просто, т.к. в "высокой" части там, грубо говоря, выпрямитель и сглаживающий фильтр, то вот вторая часть - это "горячий" преобразователь, разработка которого опасна и для Вас, и для схемы. Сапер ошибается только один раз...
Это общие слова. Конкретнее Вы можете почитать в темах на этом форуме, тут неоднократно обсуждались и "синусные", и "меандровые" варианты и есть схемы.

Если же Вы хотите использовать готовый девайс, присмотритесь к б/у UPS APC SMART. Они с синусом на выходе и обычно более/менее нормального качества. Насколько я помню, есть модели на 1.5 кВА (у меня SUA1000I на 1 кВА). ИМХО, если уж готовый брать, так лучше с синусом.

Нужен ли Вам синус, смотрите по нагрузке. Здесь на форуме есть один товарищ, который много занимался UPS'ами для электроники и насосов отопительных котелков и пришел к выводу, что синус им необходим (иначе могут глючить или вообще не работают) и лучше делать двухступенчатую схему на такую мощность. Но врядли такая схема будет простая.

Ну и прислушайтесь к словам о емкости аккума. UPS предназначен для питания компа на максимальной мощности 5...10 минут, после этого он выключается. Если Вы хотите питать 4 часа... Я делаю сравнительно маломощный преобразователь с синусом на выходе 50 Вт. Расчетное время работы - ориентировочно около 2 часов от двух аккумов 12 В 12 Ач (последовательно). Следует учесть, что при больших токах реальная емкость будет меньше номинальной, что аккумы будут стареть, что они могут быть не полностью заряжены... Теперь 1000 Вт. Это в 20 раз больше, т.е. примерно 40 аккумов в пересчете на стандартные 12 В 12 Ач. Может, дизельный генератор будет логичнее использовать?

[Antibiotic]

Спасибо за разъяснения господа. А если использовать последовательное включение аккумуляторов? Например не 12в давать на вход преобразователя, а скажем 48 ?

[TheTERMINATOR]

Все давно придумано.
Бензиновый, а лучше газовый генератор на 5 кВт, с автозапуском. И УПС на пару киловатт через АВР.

[Antech]

Antibiotic
А если использовать последовательное включение аккумуляторов?
Это поможет уменьшить ток на "низкой" стороне. Я использую последовательно 2 аккума 12 В 12 Ач (т.е. 24 В), хотя девайс может работать и от 12 В (есть стабилизация). Нужна ли Вам стабилизация, решайте сами, но если сделаете без нее, то уже от 12 В у Вас работать не будет...
Кстати, развитие этого направления - последовательное включение 26 аккумов на 12 В. Тогда не нужен повышающий преобразователь на 310 В постоянного, можно сразу делать синус ШИМом. Но нужно много аккумов, и сложность с высоким напряжением в отлаживаемой схеме остается.

[terio007]

Спасибо за разъяснения господа. А если использовать последовательное включение аккумуляторов? Например не 12в давать на вход преобразователя, а скажем 48 ?

А вы друзья как не садитесь...

Проблема в мощности, снимаемой с АК.
Мощность эта как ни ставь АК - последовательно или параллельно не изменится.
100 Вт со стандартного автомобильного АК.

[Starichok51]

а что так скромно- 100 Ватт? на стартер аккум дает киловатты...

[terio007]

Киловатты говорите? На стартер, говорите ?
А сложно почитать первый пост топикстартера, где он пишет
"что бы питался от 3 - 4 аккумуляторов автомобильных, работал часа 3-4 минимум и мог отдавать около 1,5 - 2 кВт на выходе."?
Вы стартер, пардон, сколько часов крутите?
Говорите не часы, а минуты?
Даже секунды!? А потом ищете таксиста и просите завести авто с его АК? Ну да, ну да бывает...

[ppp]

Да что же вы все такие горячие и ершистые? . Чуть что - сразу в драку.

terio007, формулировали бы правильно свои мысли, Вас бы все и понимали однозначно.

Проблема в мощности, снимаемой с АК.

Не в снимаемой, а в запасаемой. А снять то и киловатты можно, как правильно заметил Starichok51, так и 100W, как тоже правильно сказали Вы.

ТопикСтартеру достаточно понимать, что в "стандартном" автомобильном АКБ он может в идеале запасти 12Vx55Ач=660Wч. А потом исходя из мощности своих потребителей и желаемой продолжительности их работы, подсчитать на сколько этой запасенной энергии ему хватит. А если полученный результат поделит еще и на 2 или на 3, то вообще будет где-то рядом с реальностью и с неубитым АКБ.

То есть, если автор темы хочет снимать непрерывно в течении 4 часов мощность 2kW, то ему необходимо в АКБ запасти не менее 8000Wч. А это 8000/660=12 стандартных автомобильных аккумулятора. При условии, что он готов после первого такого глубокого разряда их заменить новыми.

А уж как не соединяй, хоть последовательно, хоть параллельно, количество энергии не изменится. Схема соединения повлияет только на конструкцию инвертора и зарядного устройства.

[Antibiotic]

Ну вот только без драк давайте ) Понял я! Дурное дело это.. Либо дофига аккумов, либо снизить аппетиты у потребителей. Окей. оставим только холодильник(работает рериодически и кушает много только на старте), котел (самый серьезный потребитель в нем это насос где-то ватт 60 будет я думаю и электророзжиг(сколько кушает незнаю, но если он ВЧ то(по звуку где то 100-200Гц ) то не должен кушать много)), ещё пару насосов системы отопления и несколько лампочек по 60Вт максимум(для ночных отключений). на все это с запасом одного киловатта хватит или нет? При таком потреблении нужно 4 часа

[ppp]

Дурное дело это..

Торопитесь с выводом . Нисколько не дурное. Вполне решаемая задача. Надо только тщательно посчитать потребление, потратив для этого совсем немного времени.

Например, вот данные по моему холодильнику, замеренные на этапе проектирования похожей системы:
- пусковой ток: 4,5А
- рабочий режим: 0,62А
- продолжительность рабочего режима: 10 минут (или 0,17 часов)
- режим ожидания: 0,11А
- продолжительность режима ожидания: 45минут (или 0,75 часов)
- суммарная продолжительность цикла: 10+45=55 минут.

Пусковой ток потребляется всего полторы секунды, измерять пусковой ток нам нужно больше для расчета нагрузочной способности инвертора, чем для расчета емкости АКБ.

Тогда на один цикл работы холодильника нам потребуется:
0,62x220х0,17+0,11х220x0,75=41,338 Ватт.

В прогнозируемые Вами 4 часа отключения электроэнергии таких циклов поместится 4/(0,17+0,75)=4,35 циклов.
Т.е. за все 4 часа холодильник съест 41,338 х 4,35 = 179,82 Wч.

Т.е., если бы речь шла только о резервировании холодильника, то всего одного автомобильного АКБ Вам за глаза и за уши было бы достаточно. При этом он разряжаться будет всего процентов на 30% с учетом потерь на преобразования, что очень хорошо для его долголетия.

Такие же расчеты Вам нужно сделать для всех потребителей, которые реально должны работать во время отключения. Ведь и козе понятно, что одновременно несколько лампочек все 4 часа гореть не будут. А сколько? Постоянно ли должны работать циркуляционные насосы? Сколько они потребляют за 4 часа? А электроника котла? А котлу, наверное, еще и чистый синус нужен для питания? Пока Вы не получите ответы на эти вопросы замерами или из документации, пока все не просчитаете, отказываться от затеи рано, а тем более пугаться прозвучавших здесь 12шт. АКБ. Вполне может оказаться, что для полного счастья Вам и 100Ач-200Ач будет достаточно (у меня, кстати, полное счастье обеспечивает всего один 200Ач АКБ).

Я всё это Вам написал только для того, чтобы Вы поняли, что решения принимать лучше не на основании мнений незнакомых Вам людей, а на основании расчетов. А чужие мнения тоже очень нужны, но не для принятия решений, а для поиска путей этих решений. Никто же из присутствующих не может знать всех нюансов Ваших обстоятельств.

[Antibiotic]

ppp, вы правы, нужно посчитать. Про котел, читал в параллельной ветке что котлы требуют синус, иначе у них случается инфаркт с инсультом и помогает только трансплантация мозга ). Но перед котлом стоит то что называется "Электронный фильтр помех на микропроцессоре" уж не знаю что там внутри, но без него сказано не включать ни за какие коврижки. Насосы работают постоянно, один давит на второй этаж(отопление), другой гоняет теплый пол. Лампочки требуются только в темное время суток, могут гореть достаточно долго, например зимой в 9 вечера уже очень темно, а кушать то хочется. в темноте готовить или кушать не фенг-шуй. ) По котлу посмотрю документацию, на тему его потребления. Лампочки 60 - 50 Вт 4 шт (одновременно 2 лампочки). Насосы по 40 Вт 220 вольт.

[terio007]

А может выхлоп в закопанную бочку, бак на 50 литров бензина, да схему автозапуска сделать..

[ppp]

А можно про закопанную бочку подробнее? Это из личного опыта?

[Antibiotic]

Тут дело не в том что бы было проще, а в том что бы воплотить задумку и получить экспириенс )