Autonomní napájecí systém

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 16. listopadu 2016; kontroly vyžadují 13 úprav .

Systém autonomního napájení (autonomní systém napájení, SAP, SAEP) - soubor zdrojů a systémů pro přeměnu elektrické energie.

Složení autonomních napájecích systémů

Autonomní systém napájení (EPS) může zahrnovat:

zdroj elektřiny : například: plynová, benzínová a naftová elektrárna nebo generátor, vždy s elektrickým startérem, stejně jako autonomní zdroje energie ze slunce nebo větru
systém přeměny energie : invertor (obvykle obousměrný), používá se k přeměně stejnosměrného proudu na střídavý (220/380 V) a také k dobíjení baterií
systém automatického spouštění generátoru (SAP): (také nazývaný: „automatické spouštěcí zařízení“, systém automatického spouštění generátoru) - zařízení pro spuštění generátoru při poruše externí sítě nebo na příkaz;
spínací jednotka : automatické ovládání a monitorování systému;
dobíjecí baterie : pro skladování elektrické energie
dodávka externí elektřiny ze sítě ;
stabilizátor napětí .

Omezený EPS

Pro provoz EPS není nutné mít všechny jeho subsystémy, přičemž provoz je možný (s omezením):

v nepřítomnosti stabilizátoru není poskytována forma sinusoidy napětí pro spotřebitele elektřiny;
při nepřítomnosti generátoru a jeho spouštěcí jednotky, při nepřítomnosti spínací jednotky je provozní doba omezena množstvím energie uložené v bateriích; funguje podobně jako UPS ;
v nepřítomnosti střídače a baterie uplyne mezi výpadkem proudu a spuštěním generátoru značná doba (od 10 sekund do několika minut); doba provozu systému je omezena dobou nepřetržitého provozu generátoru (obvykle od 6 do 12 hodin);
při absenci vnější elektrické sítě je veškerá elektřina vyráběna generátorem.

Princip činnosti EPS

Při provozu externí elektrické sítě se baterie systému nabíjejí přes střídač. Po výpadku napájení se střídač okamžitě přepne na napájení z baterie (<20 ms). Spínací jednotka hlídá stav baterií a při jejich brzkém vybití zapne zdroj energie (generátor) prostřednictvím systému automatického spouštění generátoru. Po vstupu do režimu generátoru na něj spínací jednotka přepne zátěž a střídač opět začne akumulovat elektřinu do baterií. Po nabití baterií nebo při přehřátí generátoru spínací jednotka opět přepne zátěž na invertor, generátor se vypne. K tomu dochází před výskytem napětí ve vnější síti.

Výhodou tohoto systému je neomezená doba provozu (přípustná doba provozu generátoru je obvykle 6-12 hodin, baterie - v závislosti na kapacitě baterií a výkonu spotřebičů). Omezením je kapacita nádrže a zdroje motoru pro výpadek napájecího zdroje.

Progresivní SAE

Progresivní autonomní napájecí systémy musí splňovat požadavky spolehlivosti, mít vysokou rychlost (od 20 ms do 5 ms), musí nepřetržitě monitorovat různé parametry systému (například: nabití baterií, jejich stav, množství paliva v generátoru, hladina a tlak oleje v něm).

Podle zásady proporcionality:

Stabilizátor a střídač musí mít stejný jmenovitý výkon, ale mít maximální krátkodobý výkon 2-3x vyšší než jmenovitý výkon. Jmenovitý výkon stabilizátoru a měniče je určen maximální současně spotřebovanou zátěží;
jmenovitý výkon elektrocentrály musí být 2x i vícekrát vyšší než průměrný příkon (který bývá menší než jmenovitý výkon), tím je zajištěna zaručená potřebná dodávka elektrické energie v bateriích.

Podle principu kombinace:

logickým pokračováním je kombinace stabilizátoru a invertoru: v přítomnosti spotřebitelů citlivých na průběh je přítomnost stabilizátoru povinná; zároveň, pokud měnič produkuje čistý sinusový signál, není potřeba stabilizátor;
zabudování systému automatického spouštění generátoru do spínací jednotky;
zabudování automatického startovacího systému, spínací jednotky a stabilizátoru do střídače, přičemž invertor vytváří „čistý“ sinus;
spojení střídače, bateriového bloku, generátoru a části spínací jednotky do jediného modulu, který slouží k ovládání a přímému nabíjení baterií z generátoru, obchází přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý a naopak.

V poslední době se stále více rozšiřují elektrické generátory na zemní nebo zkapalněný plyn. Náklady na kilowatt * hodinu z plynového generátoru jsou 2-10krát nižší než náklady na benzín nebo naftu. Současně, pokud není k dispozici hlavní plyn, nebo tlak v něm nestačí, je jediným řešením použití zkapalněného plynu.

Použití plynojemů umožňuje zvýšit provozní dobu autonomních napájecích systémů o několik řádů.

Výrobci SAE

Na trhu dominují firmy, které vytvářejí pouze komponenty autonomních napájecích systémů. Někteří výrobci nabízejí systém invertorových nabíječek, zatímco jiní nabízejí generátory s automatickým spouštěním.

Střídače / nabíječky pro vytváření SAE vyrábí společnosti:

MicroArt (model MAP SIN Energy dvou modifikací: S, přesnost až 12 % a Pro, přesnost až 5 %; má čistý sinus)
Nakhodka (modely sinus a sinusoida mají čistý sinus)
Klid (model UEP PSS)
Electromash (modely řady Istok [například IDP-1 / 1-10-220-A] mají čistý sinus)
Systémy CyberPower (modely CPS [např. CyberPower CPS1000E, CPS1500PIE] jsou čistě sinusové)
Novergy (model IPC má čistý sinus)
OutBack (model VFX má čistý sinus; GFX, FX mají čistý sinus a utěsněné pouzdro)
Simin (modely rodiny SIM-****MC [například Simin SIM-1000MC] jsou nesinusové; rodiny SIM-****PC [například Simin SIM-1000PC] jsou čisté sinusové)
Studer Xtender (modely řady XTM, XTH jsou čistý sinus)
Slunečný ostrov
Tripp Lite (modely APSX****** [např. Tripp Lite APSX3024SW] jsou čistě sinusové)
Victron Energy (modely Phoenix, MultiPlus, Quattro, ECOmulti, EasyPlus, EasySolar mají čistý sinus) - kromě stacionární instalace mohou být vhodné pro transportní aplikace. Funkčnost měničů podporuje automatický start a stop generátoru paliva v závislosti na stavu nabití baterií. Dálkové monitorování a ovládání autonomního napájecího systému je podporováno pomocí pomocných doplňků.
Xantrex (modely XW, PROwatt SW jsou čistě sinusové; modely TR jsou kvazisinusové)

Invertory obsahující řídicí prvky autonomních systémů:

Řada Xantrex SW (jako SW3048E a SW4548E), má řídicí jednotku generátoru nebo jiný zdroj energie
Řada Xtender XTM (například XTM 3500-24), má multifunkční kontakty, včetně spouštění a zastavení generátoru (v závislosti na stupni přípravy generátoru pro automatizaci)

Elektrické generátory vyrábí desítky firem v Evropě, Číně, Rusku (hlavně ze zahraničních komponentů z Evropy nebo Číny).

Systémy automatického spouštění generátoru pro nízké napětí baterie:

SAP "Energie"
Automatický start generátoru XW

Baterie

Baterie slouží k akumulaci elektrické energie, která se později používá k napájení zátěže. Pro autonomní napájecí systémy se doporučuje používat typy baterií se zvýšeným cyklickým zdrojem, protože jsou schopny vydržet déle při denních cyklech nabíjení a vybíjení. V závislosti na typu baterií je žádoucí omezit hloubku vybití pomocí funkcionality v nepřerušitelném zdroji nebo střídači.

Typ baterie	Doporučená hloubka vybití	Očekávaný zdroj	Náklady na řešení
AGM VRLA	ne více než 30 %	až 1000 cyklů	nízký
GEL VRLA	ne více než 35 %	až 1500 cyklů	nízký
OPzV VRLA	ne více než 50 %	až 2500 cyklů	středně vysoký
OPzS	ne více než 50 %	až 2500 cyklů	středně vysoký
Li-ion (LiFePO4)	ne více než 90 %	až 3000 cyklů	vysoký

Popis hlavních charakteristik a nezbytných požadavků na prvky EPS

Elektrické generátory: benzín, naftu, plyn pro pohon EPS vyrábí řada společností, z nichž mnohé nakupují motory na straně a staví na nich elektrárny.

Hlavní vlastnosti elektrických generátorů:

Uspořádání válců je přednostně řadové, uspořádání ventilů horní (označeno OHV). Takové motory jsou lépe mazány, zdroj je 1,5-2krát vyšší. Spotřeba oleje je mnohem nižší.
Napájení elektrárny. Nejdůležitější parametr, pro vytvoření autonomního napájecího systému, se doporučuje odebírat dvojnásobek jmenovité spotřeby energie. To umožní, aniž by se měnil počet spotřebitelů, dobíjet baterie, čímž se vytvoří časová rezerva pro chlazení elektromotoru. Maximální jmenovitý výkon motoru je určen součtem příkonu a maximálního nabíjecího proudu akumulátorů. Například při příkonu 1200 VA, při maximálním nabíjecím proudu 50 A a nabíjecím napětí 14 V je potřeba vygenerovat 1900 VA. Pamatujte: pro generátor je mnohem snazší pracovat při nízké zátěži. Slabé motory, které neustále dodávají 100 % povolené energie, selhávají mnohem rychleji než ty výkonnější, které pracují na poloviční výkon.
Typ paliva. Nejodolnější jsou dieselové generátory, následují plynové, následované benzínem. Předpokládá se, že zdroje dieselových motorů jsou jeden a půlkrát vyšší než zdroje benzínových motorů. Náklady na 1 kWh jsou nejnižší u plynových elektráren. Navíc náklady na 1 kWh plynu, poháněného nízkotlakým zemním plynem, jsou asi 10x nižší než u dodavatelů městské elektrické sítě.
Typ generátoru. Synchronní generátor umožňuje krátkodobě vyrábět výkon 2-4x vyšší než je nominální, vhodný pro napájení elektrických spotřebičů s vysokými startovacími proudy. Asynchronní nemůže dodávat výkon mnohem vyšší než jmenovitý, ale má delší zdroj a není citlivý na zkraty.
U benzínových motorů je důležitý počet válců, pokud je válec jen jeden, je velká pravděpodobnost naplnění svíčky, v důsledku čehož motor nenaskočí.
U plynových generátorů jsou pokyny v ruštině povinné, plynové generátory bez návodu v ruštině jsou zakázány.
Je vyžadován elektrický startér. Obvykle se provádí ve formě synchronního generátoru pracujícího v režimu startéru.
Náklady na elektřinu. Je určena poměrem množství paliva spotřebovaného za hodinu k jmenovitému výkonu generátoru, poté přepočtem nákladů na 1 litr paliva se určí náklady, rublů / kWh. Náklady obvykle klesají s rostoucím jmenovitým výkonem, ale je třeba vzít v úvahu i minimální spotřebu paliva generátoru.
Kapacita nádrže a spotřeba paliva. Čím větší množství spotřebovaného paliva, tím větší by měla být nádrž. Materiál nádrže je lepší než plast, se silnými stěnami. Pro plynové generátory je možné použít domácí plynové nádrže (velkoobjemové plynové lahve).
Úrověn hluku. Čím méně, tím lépe, kvalitní elektrocentrály jsou vybaveny tlumiči hluku s nízkou hlučností. Zvuk pohlcující kryty navíc pomáhají snižovat hluk.
Hmotnost generátoru, přítomnost kol pro snadnou přepravu.
Počítadlo motohodin, nezbytné pro včasnou údržbu.
Přítomnost vestavěného automatického spouštěče (SAP).