Сварочный инвертор: схема, назначение, принцип работы, плюсы и минусы

Сварочный инвертор

Один из способов создания неразъемных соединений из металла – это электродуговая сварка. В течение множества лет для выполнения этой операции применяли генераторы трансформаторного типа. Главный их недостаток – габаритно-весовые характеристики. Например, агрегат марки ВД 306 весит порядка 150 кг.
С развитием полупроводникового оборудования и появление таких элементов, как тиристоры привело к созданию устройств, которые обладают всеми характеристиками, как и трансформаторы, но весят в разы меньше, всего несколько килограмм, например, Ресанта САИ 250 весит всего 5 кг, — сварочного инвертора или инверторного сварочного аппарата.

Устройство и основные характеристики инверторов

Инверторные устройства имеют совершенно другую электрическую схему, основанную на использовании полупроводниковых приборов диодов, тиристоров, транзисторов.

Принцип работы инвертора

Как уже отмечалось, инверторы вошли в практику сварных работ не так давно, на исходе ХХ столетия. В основе работы аппаратов этого типа лежит принцип сдвига напряжения. Такое решение позволяет поднять силу и частоту тока. Надо отметить, что устройство инвертора, применяемого для работ – содержит довольно сложную схему, внутри которой реализуются нижеприведенные процессы:

Инверторные сварочные аппараты

Переменный ток, подаваемый на инвертор, преобразуют в постоянный. Изменение параметров тока происходит в устройстве, который собирают с применением диодного моста.
Полученный ток передается на инвертор, который играет роль генератора высокочастотных импульсов. В транзисторном блоке, происходит обратное преобразование постоянного тока в переменный. Но получаемый ток, обладает существенно большей частотой, чем тот, который поступает из сети питания.
Ток высокой частоты поступает на трансформатор. Это устройство снижает напряжение и одновременно повышает силу тока. Так как трансформатор, который используют для работы с токами высокой частоты, имеет небольшие габариты, все это сказывается на габаритно-весовых характеристиках инвертора.
После прохождения трансформатора, переменный ток, с новыми параметрами поступает на выпрямитель, где он снова трансформируется в постоянный, который и используют для сварки.

Сварка инвертором для начинающих

Надо отметить, что инверторные устройства, в отличие от устройств трансформаторного типа потребляет в два раза меньшее количество энергии. Кроме этого, параметры тока, который поступает из устройства, гарантируют то, что сварочная дуга будет иметь стабильный розжиг и горение во время сварки.

Технические параметры устройств

Сварочные инверторы имеют ряд определенных характеристик, по которым можно судить о его технологических свойствах. К ним относят следующие параметры:

Конструкция сварочного инвертора

Вид тока, который формируется на выходе из выпрямителя.
Размер напряжения, которое используется для электроснабжения. Производители выпускают изделия, которые работают от 380 и от 220 в. Первые применяют для профессиональной сварки, вторые для работы в домашних условиях.
Размер тока, этот параметр оказывает прямое влияние на размер электрода, который будет использоваться для выполнения сварки.

Технические параметры сварочного инвертора

Мощность агрегата, этот параметр дает информацию о том, ток, какой силы будет формировать сварочную дугу.
Напряжение на холостом ходу, этот параметр показывает, как быстро будет получена сварочная дуга.
Диапазон размеров электродов, которые будут использованы для производства сварки.
Габаритно-весовые характеристики инверторного сварочного аппарата и размер сварочного тока на выходе. Чем ниже последний показатель, тем меньше аппарат, но и соответственно такое устройство обладает меньшими эксплуатационными характеристиками.

Плюсы и минусы инверторной сварки

Инверторные устройства показывают КПД в пределах 85 – 95%, надо сказать, что это высокий показатель среди электронной аппаратуры. Используемая схема позволяет выполнять регулировку уровня сварочного тока от нескольких ампер, до сотен, а то и тысяч.

Например, инвертор марки ММА, он составляет 20 – 220 А. Инверторы могут работать длительное время. Управление источником питания можно выполнять дистанционно. К несомненным преимуществам инверторов можно отнести их малые габаритно-весовые характеристики, позволяющие перемещать устройство на месте выполнения сварки. В конструкции аппаратов использована двойная изоляция, обеспечивающая электрическую безопасность.

Технологические достоинства

Применение инверторов позволяет использовать электроды любой марки, которые работают и с постоянным и переменным током. Устройства этого типа могут быть использованы для сварки с неплавящимся электродом в среде защитного газа. Кроме того, конструкция этого оборудования позволяет легко автоматизировать сварочные процессы.

Сварка может быть выполнена с применением короткой дуги, таким образом, снижаются энергопотери и повышается качество сварного шва, в частности, на поверхности свариваемых деталей практически не образуются брызги от выполнения сварки. Кстати, применение инверторов позволяет получать швы в любой пространственной конфигурации.

В управлении современными сварочными инверторами применяют микропроцессоры, и это обеспечивает стабильную связь между напряжением, током.

Минусы, которым обладают инверторы

Инверторы ремонтировать несколько сложнее, чем традиционные трансформаторные агрегаты. Если из строя выйдут некоторые элементы управления, размещенные на плате, то ремонт может встать примерно в треть от стоимости нового сварочного инвертора.

Инверторы, в отличие от оборудованиях других типов, очень боится пыли. То есть такие аппараты должны чаще обслуживаться. Работа инверторным сварочным аппаратом ограничена и низкими температурами. Кроме того, существуют некоторые ограничения на хранение инвертора при минусовых температурах. Это чревато образованием конденсата, который может привести к короткому замыканию на плате.

Как выбрать сварочный аппарат для дома и дачи на 220 В

При подборе сварочного оборудования потребитель должен определиться для решения, каких задач он будет необходим.

Если он будет использоваться для ремонта кузовных деталей, то у него должны быть одни параметры, а если для работы по изготовлению металлоконструкций то другими. Но в любом случае, устройства должны отвечать ряду требований, в частности, в домашнем аппарате должны быть реализованы такие функции, как горячий старт, антизалипание и некоторые другие. Именно этим инверторы отличаются от традиционных аппаратов.

В конструкции аппарата этого типа должен быть установлен вентилятор. Кроме того, схема должны быть защищена от скачков напряжения в питающей сети. В принципе устройство, обладающее такими параметрами, могут работать и в условиях домашней мастерской, и в условиях промышленного производства.

Какой сварочный аппарат лучше

Выбор аппарата – это по большей части дело сугубо индивидуальное. И каждый выбирает аппарат по своим потребностям, но, можно сказать, что устройства с диапазоном сварочного тока в пределах 200 – 250 А, позволяет выполнять самые сложны работы и обрабатывать детали разной толщины.

Классификация инверторов

Сварочные инверторы можно классифицировать по размеру сварочного тока. Производители выпускают три типа устройств:

100-160 А – маломощные;
160-200 А — средние;
200-250 А — мощные.

Существует зависимость, между размером силы тока и габаритами аппарата. При выборе аппарата для использования в домашних условиях следует руководствоваться теми задачами, которые предстоит им решать.

Самые слабые аппараты можно отнести к устройствам самого низкого уровня, многие их используют для получения навыков работы. Аппараты, которые относят к среднему классу относят к самым популярным и позволяют выполнять самые разнообразные работы начиная от сборки забора и изготовления довольно сложных металлоконструкций. Самые мощные аппараты по большей части применяют в производственных целях. Их применяют для работы с металлопрокатом большой толщины.

Электроды для ручной дуговой сварки

Большая часть инверторов предназначена для работы с электродами, покрытыми обмазкой. Но их можно использовать и для работы со сварочной проволокой. Для этого, на устройство устанавливают приспособление которое подает проволоку в сварочную зону. Проволока подается через сварочный пистолет, через него же подается и газовая смесь, защищающая рабочую зону от воздействия атмосферного воздуха.

Дополнительные функции в инверторах

В современных инверторных устройствах реализованы некоторые опции, которые заметно облегчают работу сварщика:

Горячий старт – зачастую у начинающих сварщиков, да и не только у них, возникают сложности с розжигом и поддержанием дуги в рабочем состоянии. В момент розжига, ток вырастает до необходимого уровня и сразу после розжига возвращается к рабочим параметрам. Процесс изменения тока происходит полностью автоматически, без участия сварщика.
Еще одна проблема, которая преследует новичков – залипание электрода. Причин тому несколько, но решение у нее одно – снижение уровня сварочного тока. Эта операция так же выполняется автоматически.

Форсаж дуги позволяет выполнять швы в разных пространственных положениях.
Снижение напряжения холостого хода до безопасного для рабочего и его окружающих людей уровня.

Определяемся с характеристиками

Как и любое техническое оборудование, сварочные инверторы обладают рядом технических параметров, которые определяют их возможности.

Сварочный ток

Инверторные сварочные аппараты обеспечивают генерацию сварочного тока в диапазонах от 100 до 250 А.

Напряжение холостого хода

После преобразования тока, подаваемого из электрической сети в 220 В, на выходе из аппарата получается ток с напряжением в 50 – 90 В и рабочей частотой в 20 – 50 кГц. Для розжига дуги необходимо использовать максимальное напряжение, но оно создает угрозу безопасности сварщика и окружающих людей. Поэтому после окончания работы, напряжение падает до безопасного уровня.

Режим работы на максимальном токе

Важный показатель работы любого сварочного аппарата это показатель длительности работы. Его могут называть ПН или ПВ. Этот показатель говорит о том, какое количество времени будет работать аппарат при десятиминутном сварочном цикле, до отключения.

Другими словами, если ПВ составляет 50% — это значит что время эффективной работы, составит 5 минут, если показатель составляет 70%, то время составит 7 минут. Этот показатель должен быть отражен в технической документации, входящей в состав поставки сварочного аппарата.

Что такое инвертор напряжения

Довольно часто возникают ситуации, когда требуется получить переменный ток путем преобразования постоянного тока. Для этих целей существует специальный прибор – инвертор напряжения, в котором находится встроенный микропроцессор, позволяющий автоматически выбрать необходимый режим работы, преобразованием напряжения в сети. Он может постоянное напряжение в 12 или 24 Вольт, которое производит аккумуляторная батарея, преобразовывать в стандартное 220 Вольт для работы большинства электроприборов. Таким образом, инвертор напряжения служит для приборов, использующих стандартную электросеть, бесперебойным источником питания.

Определение инвертора напряжения
Применение инвертора на практике
Принцип работы инверторных устройств
Схема управления
Основные типы преобразователей
Форма выходного напряжения
Напряжение холостого хода в сварочных инверторах

Определение инвертора напряжения

Инвертор напряжения, в том числе и сделанный своими руками — неотъемлемая часть различных генераторов, использующих энергию течения или падения воды, силу ветра или солнечное излучение. С помощью него все виды энергии могут преобразовываться в обыкновенные для бытовых приборов параметры напряжения в 220 вольт из напряжения 12В или из трёхфазного. Таким образом, данные приборы выполняют преобразование постоянного напряжения с одной величиной, в переменное напряжение с требуемой величиной.

По своей сути схема инвертора напряжения сама является генератором, с помощью которого можно подобрать и получить периодически изменяющееся напряжение. В отличие от стабилизаторов, выходные напряжения могут иметь синусоидальную, близкую к синусоидальной или импульсную формы. На практике эти устройства используются как самостоятельные устройства, или в качестве какой-то отдельной части в системах бесперебойного электроснабжения.

Пользу смогли оценить по достоинству обитатели регионов, которые испытали веерные отключения электроэнергии. Незаменим автономный инвертор напряжения в условиях стихийных бедствий. Очень важно его присутствие в медицинских и детских учреждениях, для безопасности банков, хранилищ, складов.

Применение инвертора на практике

Выбирая инвертор напряжения, следует помнить, что он поможет и освещение обеспечить при необходимости, и телевизор посмотреть, и даже чайник вскипятить. Для тех, кто вынужден длительное время проводить в дороге, автомобильный инвертор своими руками незаменимое устройство, позволяющее пользоваться обычными бытовыми приборами в поездках.

В большинстве случаев инверторы напряжения используются как запасные фазные источники электропитания. Если ток в розетке пропадает, приборы тут же начинают работать от аккумулятора в обычном режиме. Подача электроэнергии восстановилась — инвертор переходит к зарядке аккумулятора, при этом, не мешая приборам нормально работать от сети. При этом он беспрерывно контролирует ситуацию.

Особую популярность данные устройства приобрели при совместном использовании с компьютерными системами. В этом случае электроснабжение становится непрерывным, даже при внезапном исчезновении сетевого напряжения. В ход идет резервный аккумулятор, обеспечивающий корректное завершение работы и выключение компьютера.

Существуют большие источники бесперебойного питания АИН, оборудованные мощными инверторами с высокой емкостью аккумуляторов. Они способны подавать энергию потребителю в автономном режиме в течение нескольких часов. При возвращении сети в нормальный рабочий режим происходит автоматическое переключение потребителей на нормальное электроснабжение, а аккумуляторы переходят в режим зарядки.

Если же напряжение, которое выдает аккумулятор, падает ниже допустимого предела, в этом случае также начинается его подзарядка. При отсутствии такой возможности — просигнализирует о прекращении подачи электроэнергии и перейдёт в режим ожидания, до возобновления подачи электроэнергии.

Принцип работы инверторных устройств

Современные технологические схемы, связанные с преобразованиями электроэнергии, предполагают использование инверторов в качестве промежуточного звена совместно с другими устройствами. Их основной функцией является преобразование напряжения с высокой частотой трансформации, составляющей несколько десятков или даже сотен килогерц.

Подобная задача с технической точки зрения в настоящее время решается достаточно легко, поскольку принцип работы инверторов основан на полупроводниковых ключах, устойчивых к высоким токам. Специально для этих устройств были разработаны магнитопроводы с нужными параметрами и различные типы электронных микроконтроллеров.

Технические характеристики и физические свойства инверторов примерно такие же, как и у других компонентов, в том числе и силовых устройств. Они отличаются надежностью, высоким коэффициентом полезного действия, минимальной массой и габаритными размерами. Каждый такой прибор должен выдерживать все параметры входного напряжения. Импульсные помехи на выходе находятся в разумных пределах и не создают проблем потребителям.

Схема управления

В каждом инверторе имеются полупроводниковые ключи с обратными шунтирующими диодами в виде моста мостовая схема. Для управления данными элементами используется специальный контроллер. Регулировка и расчет выходного напряжения осуществляется автоматически, в соответствии с мощностью текущей нагрузки. С этой целью изменяется ширина импульса в преобразователе высокой частоты. Данный процесс известен в качестве широтно-импульсной модуляции – ШИМ.

Выходное напряжение низкой частоты отличается симметричными полуволнами за счет постоянной ширины импульса низкочастотного блока.

Выходные ключи инвертора управляются путем специального алгоритма, при котором происходит последовательная смена структур в силовой цепи. За прямой структурой идет короткозамкнутая и далее – инверсная. Таким образом, мгновенная мощность выходной нагрузки инвертора представляет собой пульсации, протекающие с удвоенной частотой. В связи с этим режим работы первичного источника при прохождении через него пульсирующих токов, должен учитывать расчет определенных помех, образующихся на входе инвертора.

Основные типы преобразователей

Все преобразователи напряжения с 12 до 220В разделяются на несколько типов:

Первый вариант осуществляет превращение напряжения 12 вольт в 220. Пользуются популярностью у автолюбителей из-за возможности подключения телевизоров, пылесосов и других стандартных электротехнических устройств.
Во втором варианте, наоборот, инверторы 220 вольт преобразуют в 12. В основном используется в сложных эксплуатационных условиях, обеспечивая электробезопасность. Например, в специальном оборудовании, предназначенном для помещений с повышенной влажностью.
Третий инвертор тока по своей сути является стабилизатором, выполненным на основе двух инверторов. Вначале происходит преобразование 220 вольт в 12, а затем эти 12В вновь преобразуются в 220. В результате двойного преобразования на выходе получается напряжение с идеальной синусоидой. Бытовая техника и оборудование, у которых микросхема с электронным управлением надежно работают совместно с такими преобразователями. Данное устройство используется как стабилизатор напряжения для сварочного инвертора.

Все инверторы имеют три рабочих режима – пусковой, длительный и перегрузочный. В первом случае мощность нагрузки лишь на доли секунды в два раза превышает номинал устройства. Во втором случае нагрузка соответствует номиналу выбранного прибора. В режиме перегрузки расчет мощности подключенных потребителей может быть выше номинала в 1.3 раза. Подобный режим модель среднего инвертора выдерживает около 30 минут.

Форма выходного напряжения

В разных инверторах напряжение на выходе отличается по форме. Если это прямоугольник, то расчет коммутации группы ключей, дополненных обратными диодами, осуществляется таким образом, чтобы на нагрузке возникло переменное напряжение и обеспечивался контроль над режимом циркуляции в цепях реактивной энергии.

Выходное напряжение становится пропорциональным за счет относительной продолжительности импульсов управления или между сигналами, управляющими группами ключей, сдвигаются фазы. Если же циркуляция реактивной энергии находится вне зоны контроля, в этом случае величина и форма напряжения находятся под непосредственным влиянием потребителя.

Преобразователь напряжения, имеющий на выходе ступенчатую форму, с помощью предварительного преобразователя высокой частоты, производит формирование ступенчатой однополярной кривой напряжения. По своей форме она приближена к синусоиде, у которой полный период составляет половину периода напряжения на выходе. Далее, под влиянием низкочастотной мостовой схемы однополярная ступенчатая кривая становится двумя стабилизированными половинками кривой с разной полярностью, форма которой приблизительно напоминает синусоиду.

Напряжение холостого хода в сварочных инверторах

При использовании преобразующих устройств в практических целях, встречается такое понятие, как напряжение холостого хода сварочного инвертора. Данное состояние образуется за счет изменения напряжения 220 или 380 вольт с частотой 50 Гц, то есть может использоваться и трехфазный инвертор напряжения. Вначале оно становится напряжением постоянного тока, а затем вновь превращается в переменное, но уже с высокой частотой на выходе – в пределах 20-50 кГц.

Далее осуществляется расчет и подача этого высокочастотного напряжения к регулятору. Данный элемент поддерживает нужный уровень тока и напряжения, необходимых для зажигания дуги. Напряжение холостого хода не опасно при случайном касании токоведущих частей во время работы со сваркой, тогда как завышенное напряжение может вызвать серьезные негативные последствия.

Сварочный аппарат инвертор как выбрать и правильно эксплуатировать

Инвертор сварочный «Сварог» ARC-200

Определение инвертора напряжения

Использование стабилизаторов

Некоторые модели инверторов оснащены встроенными стабилизаторами. Это устройство позволяет поддерживать постоянный уровень напряжения в сети. Такая функция полезна, однако возможности встроенных вариантов обычно невелики. Кроме того, не всегда на высоте и надёжность. При отсутствии подключения к городской электросети применять инвертор со встроенным стабилизатором не следует, поскольку дизель-генераторы обычно не обладают достаточным запасом мощности. Чтобы добиться этого, придется покупать наиболее дорогостоящее оборудование.

Применение инвертора на практике

В большинстве случаев инверторы напряжения используются как запасные фазные источники электропитания. Если ток в розетке пропадает, приборы тут же начинают работать от аккумулятора в обычном режиме. Подача электроэнергии восстановилась — инвертор переходит к зарядке аккумулятора, при этом, не мешая приборам нормально работать от сети. При этом он беспрерывно контролирует ситуацию.

Трёхфазные инверторы[ | ]

Тиристорный (GTO) тяговый преобразователь по схеме «Ларионов-звезда»
Трёхфазные инверторы обычно используются для создания трёхфазного тока для электродвигателей, например, для питания трёхфазного асинхронного двигателя. При этом обмотки двигателя непосредственно подключаются к выходу инвертора.

Высокомощные трёхфазные инверторы применяются в тяговых преобразователях в электроприводе локомотивов, теплоходов, троллейбусов (например, АКСМ-321), трамваев, прокатных станов, буровых вышек, в индукторах (установки индукционного нагрева[12]).

На рисунке приведена схема тиристорного тягового преобразователя по схеме «Ларионов-звезда». Теоретически возможна и другая разновидность схемы Ларионова «Ларионов-треугольник», но она имеет другие характеристики (эквивалентное внутреннее активное сопротивление, потери в меди и др.).

Принцип работы инверторных устройств

Литература[ | ]

Бушуев В.М., Деминский В. А., Захаров Л.Ф., Козляев Ю.Д., Колканов М.Ф.
Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: Горячая линия — Телеком, 2009. — 384 с. — ISBN 978-5-9912-0077-6.
Китаев В.Е., Бокуняев А. А., Колканов М.Ф.
Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с.
Ирвинг М., Готтлиб.
Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы. = Power Supplies, Switching Regulators, Inverters and Converters. — 2-е изд. — М.: Постмаркет, 2002. — 544 с. — ISBN 5-901095-05-7.
Раймонд Мэк.
Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению = Demystifying switching power supplies. — М.: Додэка-ΧΧΙ, 2008. — 272 с. — ISBN 978-5-94120-172-3.
Угрюмов Е. П.
Теория и практика эволюционного моделирования. — 2-е изд. — СПб: БХВ-Петербург, 2005. — С. 800. — ISBN 5-94157-397-9.
Вересов Г.П.
Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. — 60 000 экз. Архивная копия от 27 июля 2009 на Wayback Machine
Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А.
Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.

Основные типы преобразователей

Все преобразователи напряжения с 12 до 220В разделяются на несколько типов:

Первый вариант осуществляет превращение напряжения 12 вольт в 220. Пользуются популярностью у автолюбителей из-за возможности подключения телевизоров, пылесосов и других стандартных электротехнических устройств.
Во втором варианте, наоборот, инверторы 220 вольт преобразуют в 12. В основном используется в сложных эксплуатационных условиях, обеспечивая электробезопасность. Например, в специальном оборудовании, предназначенном для помещений с повышенной влажностью.
Третий инвертор тока по своей сути является стабилизатором, выполненным на основе двух инверторов. Вначале происходит преобразование 220 вольт в 12, а затем эти 12В вновь преобразуются в 220. В результате двойного преобразования на выходе получается напряжение с идеальной синусоидой. Бытовая техника и оборудование, у которых микросхема с электронным управлением надежно работают совместно с такими преобразователями. Данное устройство используется как стабилизатор напряжения для сварочного инвертора.

Читайте также:

Заработок в интернете опционы

Разновидности

Чтобы правильно выбрать инвертор для сварочных работ, нужно четко понимать, что именно вы собираетесь варить и в каких условиях. Ведь инверторный сварочный аппарат может быть бытовым, полупрофессиональным, профессиональным и промышленным. Их характеристики существенно отличаются, и один аппарат может просто не подойти для выполнения определенных работ из-за недостатка мощности.

Инверторы бытовые

Начнем с аппаратов бытового класса. Самые бюджетные и компактные модели продаются по цене от 50$, если производитель известный и предоставляет гарантию на свое оборудование. Такие аппараты хороши для тех, кто стеснен в средствах, но очень хочет обучиться сварке. Они маломощны и максимальная сила тока обычно не превышает 200 Ампер.

Если вам все же нужен более производительный инвертор для бытовых задач, то лучше присмотреться к моделям стоимостью от 100$ и выше. Оптимальная сила тока для бытового инвертора — 250 Ампер (на упаковке и в описании чаще обозначается как 250А). Также бытовые инверторы часто оснащаются дополнительным функционалом, который упрощает и ускоряет сварку. А в комплекте зачастую помимо аппарата есть еще не только сварочные кабели, но и защитная маска, ремень и щетка.

Форма выходного напряжения

Примечания[ | ]

Словарь по естественным наукам. Глоссарий.ру. (недоступная ссылка) (недоступная ссылка с 14-06-2016 [1572 дня])
ТУ 16-729.402-83. Преобразователь частоты аэродромный стационарный типа АПЧС-63У1 (ИВЕГ.435426.001ТУ)
Jerrold Foutz.
Switching-Mode Power Supply Design Tutorial Introduction (англ.). www.smpstech.com (9 December 1998). Дата обращения 19 апреля 2020.
Андрей Никитин, Олег Стариков.
DC/DC-конверторы SupIRBuck в распределенных системах электропитания
(неопр.)
. Новости электроники, № 15 (2009). Дата обращения 19 апреля 2017.
↑ 12David Perreault.
Power Electronics Notes (англ.). MIT OpenCourseWare (2007). Дата обращения 19 апреля 2020.
Switch Mode Power Supplies
Pressman, Abraham I.; Billings, Keith & Morey, Taylor (2009), Switching Power Supply Design
(Third ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-148272-5
Rashid, Muhammad H. (2003), Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications
, Prentice Hall, ISBN 0-13-122815-3
Basso, Christophe (2008), Switch-Mode Power Supplies: SPICE Simulations and Practical Designs
, McGraw-Hill, ISBN 0-07-150858-9
Erickson, Robert W. & Maksimovic, Dragan (2001), Fundamentals of Power Electronics
(Second ed.), ISBN 0-7923-7270-0
Автомобильные преобразователи напряжения (3 части)
Индукционный нагрев (неопр.)
(недоступная ссылка). Дата обращения 29 января 2009. Архивировано 5 февраля 2009 года.

Как выбрать сварочный аппарат для дома и дачи на 220 В

Ссылки[ | ]

Пожалуйста, удалите возможную рекламу и проверьте, все ли ссылки отвечают правилам.

Автономное энергоснабжение: виды и основные характеристики

Отправим материал на почту

Требования к домашним независимым комплексам
Плюсы и минусы внедрения автономного питания
Виды альтернативных источников энергии
Электрогенераторы
Бензиновые
Дизельные
Солнечные батареи
Ветрогенераторы
Автономное электроснабжение дома готовые решения
На солнечных батареях
Заключение

Проживание на окраине города или в отдаленных малонаселенных пунктах – залог тишины, полного покоя, благоприятной экологии. Но строительство на таких территориях зачастую сопровождается множеством трудностей из-за проблем с инфраструктурой, различными коммуникациями. Самая острая из них – отсутствие электричества, ее важно решить в первую очередь. Как известно, продолжительная прокладка электролинии от централизованной сети обходится слишком дорого. Намного дешевле будет организовать бесперебойное автономное питание дома. Сделать это не так уж и сложно, если внимательно ознакомиться с возможными вариантами, выбрать для себя наиболее выгодный.

Требования к домашним независимым комплексам

Прежде чем приобретать оборудование для обеспечения жилища электроэнергией, следует подсчитать ее нужный объем, который будет покрывать потребности всей бытовой техники, прочих домашних электрических устройств. Для этого проводится расчет общей мощности всех имеющихся электропотребителей. Самые распространенные из них такие:

холодильная, морозильная камеры;
отопительная система;
кондиционер;
бытовые приборы;
насос (для доставки в здание воды из скважины);
электроинструмент.

Базовую мощность любого агрегата можно узнать их прилагаемой к нему производителем инструкции. Для разных приборов такой показатель индивидуальный. Но все устройства непременно требуют стабильной подачи электроэнергии, для них недопустимы перепады напряжения.

Полученные данные суммируют, в результате чего узнают, сколько приблизительно киловатт-часов должна ежедневно производить автономная электросистема. Это число рекомендуется увеличить на 20-25%, чтоб иметь небольшой запас для повышения потребления энергии.

Плюсы и минусы внедрения автономного питания

Неоспоримыми достоинствами установки индивидуальной электросети считаются:

независимость от магистрального электроснабжения;
минимальная себестоимость одного киловатта электротока;
стабильность электрического снабжения;

Наличие автономного источника питания в доме позволяет бесперебойно получать электроток даже тогда, когда другие временно лишены такой возможности из-за проведения ремонта на ЛЭП.

высокая цена оборудования;
расходы по обслуживанию системы оплачивают сами пользователи;
для размещения независимого комплекса требуется пространство.

Вышеописанные положительные и отрицательные стороны автономного электроснабжения касаются всех разновидностей существующих систем. При этом у каждой из них дополнительно есть свои индивидуальные достоинства, недостатки. Последнее в некоторой мере влияет на вырабатываемую электрическую мощность за единицу времени, величину расходов на ее производство.

Виды альтернативных источников энергии

Современные технологии позволяют получать электричество из следующих систем автономного питания:

генераторы (дизельные, газовые, бензиновые);
солнечные электростанции;
ветрогенераторы.

Вышеуказанное оборудование отличается по цене, рентабельности. Вдобавок для монтажа каждой из перечисленных установок важно соблюдать некоторые условия, что иногда невозможно. Все зависит от месторасположения участка, особенностей местного климата, иных факторов.

Электрогенераторы

Современные генераторные установки считаются самыми надежными, отличаются наименьшей ценой (в сравнении с другими независимыми системами). Но себестоимость одного киловатта энергии у них предельно высокая. Подобные устройства содержат двигатель внутреннего сгорания. Он соединен с катушкой, которая впоследствии раскручивания генерирует электрическую энергию.

Обустраивая запасное автономное питание, генераторы к электрической сети подключают параллельно. В них дополнительно встраивается система автоматического подсоединения, которая запускает устройство при потере контакта с централизованной электросетью. Электрогенераторы допустимо настраивать под требуемые параметры. Например, возможно включение автономной системы лишь спустя несколько минут после исчезновения электричества. В результате пропадает необходимость в ручном запуске агрегата, а также остановки при возобновлении центрального энергоснабжения.

Основные достоинства современных генераторных установок:

мобильность;
сравнительно небольшие размеры, на которые влияет исключительно мощность агрегата;
нет надобности в монтаже вспомогательных устройств, обеспечивающих выработку электроэнергии;
работают независимо от погоды, времени года, местоположения.

шумная работа, зависящая от наличия качественного топлива;
трудно запустить в холодный период года (больше всего это касается дизельных установок);
требуется постоянный контроль;
необходимость в ручной дозаправке бака;
высокая стоимость топливных материалов.

Внимание! Электрогенераторы, функционирующие на бензине либо дизеле, не относятся к экологически безопасным. Во время их работы в атмосферу выделяются вредные вещества. Последнее следует учитывать при подборе наиболее подходящей для себя автономной системы электроснабжения.

Бензиновые

Это чрезвычайно компактные устройства. Модели с небольшим весом обладают малой мощностью, потому способны обслуживать лишь несколько маломощных приборов (например, телевизор, светильники). Более серьезные генераторы производят достаточно электроэнергии для полноценного использования всего домашнего бытового оборудования. Их мощности вполне хватает, чтобы подключить духовку, микроволновку, водонагревательный бойлер.

Дизельные

Очень громоздкие, но более выгодные (сравнительно с бензиновыми) в финансовом плане, если учесть соотношение расходов на топливо и получаемую прибыль. Функционирующие на дизеле агрегаты редко применяются для обеспечения полноценного автономного энергоснабжения. Высокая себестоимость энергии вынуждает использовать такие генераторы лишь в качестве запасного источника на случай перебоев работы центральной электросети.

Видео описание

Какой выбрать генератор: дизельный или бензиновый?

Солнечные батареи

Главное достоинство таких независимых электростанций – доступная себестоимость одного киловатта электричества. Для их надлежащего функционирования требуется лишь бесплатная энергия солнца. Принцип работы подобных установок состоит в преобразовании световых фотонов в электрический заряд.

Чтобы солнечные батареи производили требуемую мощность для обеспечения работы домашних бытовых приборов, их площадь должна быть большая. 1 м2 поверхности такой установки выдает приблизительно 100 Вт, при этом напряжение составляет около 25 В. Этого хватит только на медленную зарядку аккумулятора, питание светильников.

Для получения электротока требуемых параметров необходимо установить вспомогательное оборудование: инвертора, аккумуляторы, контроллера. Первые преобразуют постоянное напряжение в переменное, оно должно соответствовать аналогичным показателям электричества на 220 В с централизованной сети. Чтобы пользоваться всеми преимуществами электростанции, нужно накапливать избыточную энергию с целью ее будущего полезного применения.

Солнечные батареи позволяют генерировать электроэнергию лишь в дневное время при ярком природном свете. Ночью такие устройства абсолютно бесполезны. Для разрешения указанной проблемы используется контроллер: он выполняет подзарядку аккумуляторных батарей. Накопившееся на нем избыточное электричество израсходуется в темный период суток, утром заряд заново пополняется от возобновивших свою работоспособность панелей.

К достоинствам вышеописанной разновидности автономного электроснабжения дома относят:

автоматический режим работы;
отсутствие дополнительных расходов;
экологичность;
не нужен топливный запас.

эффективность установки зависит от активности солнца, территории размещения системы, времени года;
немалая стоимость оборудования;
периодичность функционирования, зависящая от наличия обильного солнечного света;
панели занимают много места, их нужно устанавливать на открытом участке.

Важно! Поверхности функционирующих солнечных батарей требуется периодически чистить от накопления пыли. В противном случае эффективность их работы будет снижаться.

Видео описание

Солнечные батареи. Мифы и реальность.

Многие недостатки таких электростанций легко разрешаются. Проблемы с размещением этого оборудования вовсе исчезают, если монтаж организовать на крыше. Он не занимает полезного пространства, а близрасположенные нежилые постройки, садовые деревья не создают затенения. Рассматривая значительную стоимость системы, важно отметить: современные солнечные батареи обладают огромным ресурсом, потому успевают окупиться раньше, чем закончится срок их полезной эксплуатации.

Вдобавок нужно учесть: такой источник автономного электроснабжения дома подразумевает достаточно частую зарядку-разрядку аккумулятора. По этой причине его ресурс интенсивно уменьшается. Чтобы иметь необходимый запас электроэнергии в ночной период суток, АКБ придется часто менять.

Читайте также:

Доводчик дверной ремонт своими руками

Ветрогенераторы

Современные ветровые установки – эффективные автономные источники питания. Аналогично солнечным панелям, стоят они дорого, но при этом отличаются большей компактностью. Ветряки и электрогенераторы на горючем в некоторой степени похожи, хотя первые функционируют в результате вращения лопастей ветром, вторые – благодаря работе двигателя. Схожесть ветровых установок с работающими на солнечной энергии батареями состоит в необходимости использования точно таких же элементов: аккумуляторов, контроллера, инвертора.

Содержать ветрогенератор намного дешевле, чем обслуживать функционирующие на дорогостоящем топливе генераторы. Ветряки во многом уступают более популярным на сегодня солнечным панелям, но при некоторых обстоятельствах использовать их целесообразнее.

Основные плюсы ветрогенераторов:

доступная себестоимость одного киловатта электроэнергии;
ремонтопригодность;
установка не требует большой площади.

Недостатков у ветровых генераторов существенно больше. Среди самых важных стоит отметить такие:

нестабильность получения энергии (не всегда есть сильный ветер);
сложность обслуживания (из-за размещения на возвышении);
шумность;
создание помех, которые влияют на функционирование средств связи;
необходимость расположения вдали (более 20 м) от сооружений, высокорослых деревьев.

Все ветряки чрезвычайно важно периодически обслуживать, иначе они со временем будут сильно шуметь. Шум создают изношенные подшипники, а также ветер, который контактирует с лопастями.

Видео описание

Ветрогенератор. Плюсы и минусы.

Автономное электроснабжение дома: готовые решения

Организации, занимающиеся продажей независимых источников питания, предлагают готовые комплектации устройств, способные работать тотчас же после выполнения монтажа. Большей частью это всевозможные комплекты солнечных электростанций, ветрогенераторов, иных приспособлений, обладающие совершенно разными техническими параметрами.

На солнечных батареях

Один из готовых вариантов автономной системы электроснабжения дома – высокоэффективное оборудование, использующее энергию солнца и преобразующее ее в электроток с помощью солнечных панелей. Схематично такой процесс изображен на нижеприведенном рисунке.

На современном рынке достаточно востребованы электростанции «Белые ночи 1500 W-100x2P», произведенные российской фирмой «IKAR FIRM». В комплекте содержатся:

поликристаллические панели – 2 штуки;
инвертор;
контроллер заряда;
набор коннекторов, предназначенный для подсоединения панелей;
кабель;
крепеж.

рабочее напряжение – 12 В;
номинальная мощность каждой батареи – 100 Вт;
рекомендуемая температура воздуха – 0-40°C;
напряжение на выходе – 220 В, частота – 50 Гц;
номинальная мощность – 1,5 кВт.

Автономное электроснабжение, созданное при помощи единственного источника альтернативной энергии, как правило, не всегда надежное. Это связано с наличием недостатков у всех разновидностей устройств. Потому для разрешения подобной задачи нередко единовременно применяют несколько вариантов. Например:

солнечная электростанция, дизельный генератор либо ветряк;
работающий на дизеле электрогенератор, ветровая установка.

Применение всевозможных комплектаций позволяет обустроить безотказную автономную систему электроснабжения своего жилища.

Видео описание

Заключение

С целью обеспечения удаленных от электросети построек энергией, предупреждения возможных проблем из-за перебоев централизованного снабжения электричеством владельцы домов часто устанавливают автономные системы электроснабжения. На практике применяются несколько их разновидностей, каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками. Выбор лучшего варианта может зависеть от будущего места монтажа, климата в конкретном регионе, иных важных факторов. Также стоит обратить внимание на стоимость оборудования, комплектующих, периодического обслуживания. Проанализировав собранную информацию, можно принять решение о целесообразности приобретения такой установки. В любом случае, автономное электроснабжение – это возможность избежать зависимости от центральной сети, сэкономить на оплате электричества.

Системы автономного электроснабжения

Система автономного электроснабжения (САЭ) обеспечивает электропитанием отдельно от основной сети и активно используется в загородных домах и коттеджах.

Система автономного электроснабжения состоит из:

Источника электропитания, который должен получать какую-либо энергию для преобразования ее в электрическую. Разные виды генераторов способны работать на разных видах газообразного либо жидкого топлива, на энергии солнца или ветра;
Системы, которая преобразует постоянный ток в переменный;
Автоматического механизма запуска работы генератора;
Механизма наблюдения за работой устройства – блока коммутации;
Батареи для накопления выработанной электроэнергии;
Проводки для передачи энергии из основной сети;
Механизма для стабилизации напряжения.

Ограниченные автономные системы электроснабжения

Для функционирования ограниченных автономных систем необходимо присутствие только необходимых подсистем и устройств. Работа с ограничениями будет возможна:

Без стабилизатора, но не будет определенного вида тока;
Генератор не обязателен, как и система автоматического запуска. Может отсутствовать и блок коммутации, однако придется пользоваться только электричеством, накопленным в аккумуляторах;
Без батарей и инвертора – временной промежуток между работой генератора составляет несколько минут, а период работы несколько часов;
Автономная работа генератора дает возможность получать электроэнергию без подключения к сети

Принцип работы автономной системы питания

Система автономного электроснабжения генерирует электричество из других видов энергии. Блок батарей приобретает заряд.

При отключении от внешней сети инвертор в ту же секунду начинает потреблять электроэнергию от заряженного аккумулятора. Контролирует этот процесс блок коммутации.

Режим генератора обеспечивает включение тока через источник электричества. Электричество начинает заряжать аккумулятор вновь, батареи приобретают заряд.

Если система перегрелась и генератор больше не может выполнять свои функции, пока не остынет, либо если аккумулятор уже зарядился на 100% и нет смысла продолжать его наполнение электроэнергией, то система выключается, и энергия больше не идет от генератора.

Особенным плюсом устройства является то, что время его работы может быть неограниченным. Обычный генератор имеет лимит периода рабочего процесса до двенадцати часов.

Но САЭ ограничена максимальным количеством заряда, который зависит от емкости батарей. Когда заряд исчерпан, то ток прекращается и устройство нуждается в дополнительной подзарядке.

Современные прогрессивные устройства автономной генерации электроэнергии

Современные прогрессивные устройства различают по принципу пропорциональности:

Номинальная мощность инвертора должна быть такой же, как и у устройства стабилизатора. Наибольшую кратковременную мощность можно узнать по нагрузке, которую они выдерживают одновременно.
Генератор должен быть мощнее по номинальному показателю минимум в два раза. Его номинальная мощность должна обязательно быть выше средней.

По принципу совмещения:

Система включения генератора не только работает автоматически, но и встроена в пуск коммуникации, что дает компактность и удобство эксплуатации.

Генератор электрической энергии совмещен с батарейным блоком и устройством инвертора. Таким образом, отсутствует лишнее преобразование тока с постоянного в переменный и с переменного в постоянный.

Особенно популярны в последние годы устройства генерации электроэнергии, которые работают на газе. При этом может использоваться и природный газ и сжиженный. Этот вариант получил наибольшее распространение среди потребителей благодаря своей экономичности и широко представлен в выставочных экспозициях.

Отпускная цена генератора, работающего на газообразном топливе, значительно ниже, чем устройств, которые работают на бензине или дизеле. Иногда она выгоднее в десять раз.

Электрогенераторы систем электроснабжения

Электрогенераторы для питания систем электроснабжения: бензиновые, дизельные, газовые – изготавливаются многими компаниями, почти все из них закупают движки на стороне и на их базе изготовляют электростанции.

Свойства электрогенераторов:

Производитель мотора. Более высококачественными считают Honda, причём движки «по технологии Honda», «аналог Honda» такими не считаются.
Расположение цилиндров желательно рядное, месторасположение клапанов — верхнее (обозначается OHV).
Мощность электростанции. Более значительный параметр. Для системы самостоятельного электроснабжения рекомендовано взыскивать двукратную мощность от номинальной потребляемой. Это даст, не изменяя числа покупателей, заряжать батареи, формируя запас времени для замораживания электродвигателя. Предельная номинальная мощность мотора зависит от суммы потребляемой мощности и от предельного тока зарядки. К примеру, при потребляемой мощности 1200 ВА, при наивысшем токе зарядки 50 А и напряжении зарядки 14 В, нужно производить 1900 ВА.
Тип горючего. Более долговременными считаются дизельные генераторы, далее идут газовые, потом — бензиновые. Ресурс дизельных в полтора раза больше, чем бензиновых. Цена на 1 кВт*ч ниже всего у газовых электрических станций. Причём цена 1 кВт*ч у станций, работающих от природного газа невысокого давления, приблизительно в 10 раз ниже, чем у поставщиков городской электросети.
Тип самого генератора. Синхронный генератор разрешает краткосрочно производить мощность в 2-4 раза больше номинальной и подходит для питания электроприборов с высочайшими стартерными токами. Асинхронный не имеет возможности выдавать мощность больше номинальной, но содержит ресурс и не чувствителен к замыканию.
Для бензиновых электродвигателей принципиальна численность цилиндров. Если цилиндр только один, высока возможность залива свечки, в результате чего он не заведётся.
Для газовых электрогенераторов аннотация на русском языке должна быть в обязательном порядке, газогенераторы без памятки на русском языке к перепродаже запрещены.
Электростартер обязателен. Как правило, производятся синхронные генераторы, работающие в режиме стартера.
Стоимость электричества. Как правило, с повышением номинальной мощности цена сокращается, но малое употребление горючего электрогенератором нельзя не принимать во внимание.
Ёмкость бака и потребляемый объем горючего.
Уровень шума. Высококачественные электрогенераторы снабжаются глушителями с небольшим уровнем шума. Дополнительно понизить шум могут помочь звукопоглощающие кожухи.
Вес генератора, присутствие колес для комфортной транспортировки.
Счетчик моточасов. Нужен для актуального технического обслуживания.
Наличие встроенного автомата пуска (САП).

Особенности автономные систем электроснабжения

Автономные энергоустановки пользуются большим спросом как у частных лиц – владельцев загородных домов, дач, коттеджей, так и у представителей бизнеса – начиная от небольших станций техобслуживания, кафе, магазинов и заканчивая крупными промышленными предприятиями, строительными компаниями, инфраструктурными объектами.

Главная цель автономных систем электроснабжения – обеспечение независимости объекта (здания, сооружения, комплекса) от центральных энергоснабжающих систем или возможность энергоснабжения объектов в тех районах, где отсутствует возможность подключения к электрическим сетям.

Применение автономных систем электроснабжения

Автономные энергосистемы применяются на таких объектах, как:

коттеджные и дачные поселки, новые микрорайоны;
производственные предприятия, для которых имеет решающее значение непрерывность производственного процесса;
военные объекты;
учреждения здравоохранения;
телекоммуникационные объекты;
ЦОДы;
объекты торговли и оказания услуг, расположенные в неэлектрифицированных районах;
частные дома, коттеджи, дачи;
временные объекты – кемпинги, пляжные и рекреационные зоны, площадки проведения мероприятий (спортивных, общественных, музыкальных и т.д.);
сельскохозяйственные объекты.

Представленный перечень далеко не полный – сегодня возможность иметь автономный источник энергии привлекает потребителей из самых разных сфер деятельности.

Виды генераторов для автономных систем электроснабжения

Для автономного электроснабжения применяются различные источники энергии. Наиболее востребованы – электрогенераторы. Такие генераторы являются полноценными автономными электростанциями, состоят они из двигателя и непосредственно генератора электрического тока.

Электрогенераторы различаются по типу топлива, которое используется для работы двигателя, и бывают бензиновыми, дизельными и газовыми.

Бензиновые автономные системы электроснабжения просты в использовании, компактны и недорого стоят, но расходуют много топлива, поэтому их целесообразно использовать в качестве резервного источника тока.

Дизельные электростанции стоят дороже бензиновых, их конструкция сложнее, но в эксплуатации они более экономичны и требуют меньше затрат. Такие установки используются для организации полнофункциональных автономных систем электроснабжения на различных объектах.

Газовые системы используются на крупных промышленных и инфраструктурных объектах. Они отличаются большими габаритами и высокой ценой, при этом производят энергию с очень низкой себестоимостью и имеют очень длительный срок службы.

Альтернативные системы и источники энергии

Наряду с электрогенераторами для организации автономных систем электроснабжения может быть использовано оборудование, работающее на альтернативных источниках энергии.

Наиболее распространенным является энергия ветра – такие установки успешно используются в горных районах Алтая, Урала и Хакасии, а также в северных прибрежных районах России, а за рубежом использование энергии ветра уже давно позволяет экономить на энергоресурсах огромные суммы.

Менее распространено в нашей стране использование солнечного света для получения энергии – это связано с неравномерным световым днем в ряде регионов и с высокой стоимостью внедрения таких систем. Тем не менее, частные коттеджи используют солнечные панели уже давно для организации автономного электропитания.

В то же время в зарубежных странах, климатические особенности которых предполагают большое количество солнечных дней, использование энергии солнца развито очень широко. Например, в странах ЮВА солнечная энергия – один из главных источников получения электричества. Панели там стоят недорого, они просты в монтаже и обслуживании и позволяют производить электроэнергию в необходимом количестве для любых объектов.

Солнечные и ветряные электростанции имеют два важных преимущества перед станциями, работающими на топливе – во-первых, они используют возобновляемые ресурсы, во-вторых, не приносят вреда экологии.

Системы автономного электроснабжения на выставке

На выставке «Электро» представлены передовые достижения в области автономного электроснабжения и автоматических систем от отечественных и зарубежных производителей.

Также на выставке будет демонстрироваться другое современное электрооборудование и новинки светотехники.

Автономный дом: базовые принципы строительства

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

Постоянный рост цен на энергоносители, дороговизна или невозможность подключения к централизованным газовым и электрическим сетям заставляет загородных жителей искать способы решения этих проблем. Одним из вариантов становится строительство автономного дома. Наш портал уже неоднократно рассказал об основных компонентах такого жилища. Практика показывает, что решение задачи по возведению автономного коттеджа требует комплексного подхода.

Итак, из этой статьи вы узнаете:

Что такое автономный дом.
Для чего ему необходимо дополнительное утепление.
Какие инженерные решения чаще всего применяются в автономном доме.

Особенности возведения автономного дома

Любое строительство загородного дома следует начинать с проекта, а проекту обычно предшествует идея и желание иметь коттедж с определённым набором качеств. Одно из ключевых требований, которым должен отвечать загородный дом — это комфортные условия проживания. Тепло, свет, вода — базовые компоненты нормальной жизни на своей «земле». Исключив один из них, например, лишившись отопления зимой или электричества, мы переходим в режим экстремальных условий проживания.

Поэтому любой человек, решивший построить дом, в первую очередь должен узнать, есть ли на участке или предвидятся в будущем все необходимые коммуникации. Воду можно добыть самостоятельно – пробурив скважину или выкопав колодец, но без постоянного источника электроэнергии и тепла современный дом превращается в холодную коробку.

Не работают циркуляционные насосы, из крана не течёт вода, останавливается система отопления (оставим за рамками данной статьи т.н. гравитационную систему, с естественной циркуляцией теплоносителя), не работает TV, компьютеры, освещение и т.д.

Практика показывает, что не всегда есть возможность подключить коттедж к централизованной электросети и провести магистральный газ. Причины — высокая цена на подключение, отсутствие достаточной электрической мощности и т.д. Появляется мысль — уйти в «автономку», т.е. построить дом, не зависящий от поставщиков энергоносителей.

Однажды я понял, что не хочу жить в городе. Меня потянуло на природу, появилась некая идея с сельским хозяйством. Начал искать участок под небольшую ферму и собственный дом.

В результате поисков пользователь выяснил, что всё, что предлагается и подходит под его требования, не имеет коммуникаций. Электричество, вода, газ отсутствуют, а за подключение к электросети просили неподъёмные суммы. Kolhoz стал изучать FORUMHOUSE на предмет альтернативной энергетики. Так, со временем у него появилась солнечная электростанция для автономного проживания, о которой будет рассказано ниже. Причём, подобный случай далеко не единичный.

От моего участка до линии подходящей мощности – около 800 метров. Естественно, за 550 руб. мне никто не собирался делать электроснабжение. О магистральном газе даже и говорить не стоит. Суммы нереальные.

В результате Nickd55 собрал себе систему автономного электроснабжения. В неё вошли — солнечные батареи, 2 ветрогенератора, аккумуляторы и автоматика. Обошлось всё это примерно в 5 раз меньше, чем хотели получить сети-монополисты.

С тех пор, как я сделал себе «автономку», я забыл, что такое бензогенератор и аварии на подстанции, когда весь поселок погружается во тьму. Теперь я спокойно жду, когда ко мне подведут электричество. Моя система станет аварийной и будет просто экономить мои затраты на сетевое электричество.

Зачастую при словосочетании «автономный дом» воображение рисует дорогой коттедж в стиле хай-тек, увешанный солнечными батареями, гелиоколлекторами и с ветряком на участке.

Поэтому многих останавливает цена на подобные системы. Тем не менее, за последние годы произошли перемены, а оборудование для построения «автономки» стало более доступным для массового потребителя.

FORUMHOUSE уже подробно рассказывал об особенностях выбора источника альтернативной энергии для автономного дома. Посмотрим на эту задачу под другим углом и сформулируем основные требования к такому жилищу.

Конструктив автономного дома

Климат в нашей стране суровый, холодный, а отопительный сезон, в зависимости от региона проживания, может длиться 6-7 месяцев. Т.е., надёжная и бесперебойная работа системы отопления в автономном доме выходит на первое место. Для работы современной системы отопления (если мы не используем печное отопление) необходимо электричество.

Электричество также необходимо для работы насосной станции, погружных насосов и всего бытового оборудования в доме. От количества потребляемой электроэнергии зависит мощность автономной электростанции. При этом из вида упускается важный момент — недостаточно просто рассчитать энергопотребление в доме, надо свести его к минимуму.

Если этого не сделать и просто наращивать мощность электростанции, мы придём к неоправданному увеличению стоимости всей системы. Сроки окупаемости системы (экономическая выгода от строительства автономного дома) в этом случае превысят все разумные пределы.

Поэтому дом должен быть с самого начала предназначен для автономной эксплуатации. Навесив на неутеплённый брусовый коттедж солнечные батареи и гелиоколлектор, мы получаем несбалансированную систему. Т.е. часть энергии, получаемой от альтернативных источников, просто вылетит на улицу.

Кроме этого, батареи должны быть установлены так, чтобы на них максимально попадали солнечные лучи (например, на южном скате крыши). Если дом уже построен, но при его возведении не сделали правильное ориентирование по сторонам света (южная и северная сторона), придётся ломать голову, где и как разместить солнечные батареи, городить специальные крепежи, выделять под батареи место на участке и т.д.

Также существует и другой подход, когда конструкция дома и его дизайн полностью «затачивается» под установку солнечных батарей и гелиоколлекторов. Угол наклона ската крыши под установку фотоэлементов доводится до 70 градусов. Отсутствует «декоративка», эркеры, арки и т.д. Дом больше напоминает коробку.

Т.е. в угоду инженерии и автономии в жертву приносится красота дома и его архитектура. Подобный (промышленный, кубический) дизайн коттеджа нравится далеко не всем, а строение может просто не вписаться в участок.

Отсюда — оптимальная «посадка» дома на участке, размеры окон, конфигурация коттеджа, форма крыши, места под гелиосистему и солнечные батареи и т.д. — всё это продумывается заранее, а не оставляется «на потом».

Необходимость утепления и набор инженерки

Автономный дом — это в первую очередь экономичный дом, со сниженным потреблением электроэнергии и минимальными теплопотерями.

Снизить расходы энергии можно, зная пути ее потерь. Система вентиляция, окна, стены, пол, крыша — это основные «дорожки», по которым ускользает тепло из дома. Автономный дом, в идеале, должен быть по строен по стандартам пассивного домостроения, для чего возводится замкнутый герметичный теплоизоляционный контур, отсекающий все «мостики холода».

Энергоэффективность коттеджа можно было определить по коэффициенту сезонного использования тепловой энергии – Е.

В 2013 году у меня началась стройка. Для автономии я установил:

СБ (солнечные батареи) – 4 кВт.
Контроллер заряда на 60 А.
Аккумуляторы общим объёмом – 2000 Ач.
Инвертор – 12 В 3 кВт.

Также установили инвертор на 300 Вт для «мелочовки» типа зарядок и лампочек, чтобы не гонять большой инвертор.

Это – базовая система, которая затем будет наращиваться. Kolhoz планирует поставить ещё СБ на 4 кВт и контроллер заряда.

Финальную версию этой части автономки я вижу еще с 2–мя зарядками по 40 А и 500 Вт СБ к каждой. От 12 В системы будет питаться глубинный насос на 2400 Вт, насос отопления и насосы на СК (солнечный коллектор). Плюс дополнение в виде автономки 48 В с солнечными батареями 24 кВт, аккумуляторами 1200 Ач, несколькими инверторами и генератором.

Генератор необходим для подстраховки, когда из-за пасмурных дней СБ не смогут покрыть потребности в электроэнергии. По словам пользователя, круглогодичную автономку нужно считать, исходя из зимы, а не лета. На потребление дома пользователя примерно нужно 24 кВт*ч в день. Сюда входит потребление глубинного насоса, насоса отопления, TV и т.д. Зная потребление дома, можно рассчитать мощность необходимой нам системы и всех ее компонентов.

Я, чтобы разместить солнечные батареи и ветряк, построил башню на металлокаркасе, высотой в 3 этажа, а на первом этаже сделал сарай.

Система построена на базе поликристаллических батарей 1.8 кВт, 2-х ветрогенераторов по 1.5 кВт каждый, контроллера заряда, инвертора на 6 кВт и аккумуляторов в сборе на 48 В емкостью 225 Ач. Также добавим, что дом утеплен. В доме работают все электроприборы, смонтирована система ГВС с 2-мя электрическими бойлерами (на 100 л – для душа и на 15 л – для мытья посуды на кухне).

В период с мая по середину сентября я спокойно каждый день грею воду в системе ГВС. В пасмурные дни для воды в душе используется бойлер косвенного нагрева от котла, а маленький бойлер продолжаю греть электричеством. Также работает стиральная машина, утюг, холодильник, насосы, TV, компьютер.

Помимо солнечных батарей, ещё одним компонентом «автономки» становятся солнечные коллекторы.

Я смонтировал гелиосистему в Подмосковье для отопления и ГВС площадью 18 кв. м. Веду наблюдения и записываю данные.

По мнению пользователя, в пасмурный день СК не дают ничего. Зимой, когда световой день короткий, гелиосистема работает только в солнечную погоду. И это не самостоятельная система отопления, а дополнение к существующей, например, в такие месяцы, как февраль, март, апрель. В самые малосолнечные месяцы — ноябрь, декабрь, январь, СК становится приятным бонусом. Но то, что гелиосистема эффективна 9 месяцев в году, уже хорошо для «автономки». Причём, ставить СК большой площади вовсе не обязательно. Для нагрева 200 л воды в сутки (на 4-5 человек) можно обойтись и гелиосистемой в 4 кв. м.

200 л воды 2 коллектора нагревают до 65-70 °C, дальше гелиосистема принудительно отключается, т.к. более высокую температуру не выдержат смесители, и можно случайно ошпариться.

Подведение итогов

При строительстве автономного дома надо учесть множество нюансов. Система базируется на нескольких компонентах, которые, в зависимости от ситуации, климатических условий и энергопотребностей конкретного дома, дополняют друг друга. Только комплексный подход позволяет смонтировать по-настоящему полноценную систему, способную обеспечить теплом и электричеством коттедж круглый год, позволяя жить с комфортом, независимо от наличия поставщиков энергоносителей.

Кроме этого, все компоненты системы должны быть долговечными и надежными, со сроком службы, сопоставимым сроку службы здания до его капитального ремонта. Также заметим, что прежде чем приступать к строительству полностью автономного дома, следует сделать экономический расчёт. На основании расчета можно сделать вывод, что окажется выгоднее — вкладывать деньги в дополнительное утепление и монтаж дорогостоящих компонентов автономной электростанции или лучше потратиться на подведение к дому всех необходимых коммуникаций. В этом случае можно смонтировать бюджетный вариант «автономки», которая станет резервной на случай перебоев с электричеством и как дополнение к системе отопления.

В нашем видеосюжете рассказывается, что такое энергопассивный дом. Также представлен комплекс из нескольких систем для построения альтернативной системы отопления.

“Семь лет не платил за ЖКХ”. Что такое полная автономка и можно ли так жить

Лайф выяснил, насколько дорого обходятся энергоэффективные технологии и у кого в России так много электричества, что его некуда девать.

Автономный дом — это такой дом, где есть электричество, тепло, вода, канализация и вообще всё необходимое для жизни в XXI веке, но за всё это никому не надо платить. А что, так можно? Оказывается, можно, но не всегда нужно. Давайте разберёмся на конкретных примерах.

На окраине, зато бесплатно

С этого предмета, можно сказать, и началась удивительная история Николая Дриги. 54-летний житель Краснодара вспоминает, как в молодости постоянно видел дома солнечные батарейки с завода “Сатурн” — там работал его брат.

— Брат обычные электрические будильники переводил на “солнечную тягу”, ставил солнечные батарейки на будильники, звонки, всякую мелочёвку, — рассказывает Николай.

Сам он окончил ракетное училище и получил красный диплом инженера-системотехника. Хобби брата неожиданно пригодилось в семейной жизни, когда Николай вместе со своей супругой решил построить дом на окраине Краснодара, подальше от суеты и потока машин. Выбрали большой участок в новой зоне застройки в посёлке Индустриальном. Там вообще ничего не было, это бывшее колхозное поле.

Участок в 23 сотки в 2002 году обошёлся дёшево — по тем деньгам 50 тысяч рублей. Но вдали от благ цивилизации пришлось думать, как организовать жизнь. И этого удалось добиться за 350 тысяч рублей. На эти деньги Николай купил шесть солнечных панелей по 150 Вт каждая, два ветрогенератора по 1,5 кВт и сопутствующие устройства — аккумуляторы, инверторы и так далее.

— Сети нашим соседям предлагали подключить — электричество за 1,5–2 миллиона. Одним 1,5, другим почти два нарисовали, — вспоминает владелец дома.

Пикачу в МИСиС. Учёные на покемонах объяснили устройство новых солнечных панелей

Ещё 20 тысяч рублей Николай потратил на дровяной котёл для отопления, но потом перешёл на пеллетную горелку — с ней удобнее. Правда, электричества нужно больше. Поэтому пришлось купить ещё несколько панелей — уже по 250 Вт. А потом хозяин установил в доме тепловой насос — и снова усилил свою солнечную электростанцию. Сейчас её общая мощность — 5,5 кВт. Днём она вырабатывает электричество, оно копится в аккумуляторах, запасов хватает и на ночь. Более того, летом — и вообще большую часть года — энергии вырабатывается столько, что остаются излишки.

Четыре года назад Николай нашёл решение для своих остатков. Именно он стал одним из главных инициаторов закона о микрогенерации, согласно которому лишнее электричество владельцы собственных домашних электростанций могут продавать сетям.

Как продавать своё электричество

Николай собирается установить в доме двунаправленные счётчики: они будут фиксировать, сколько электричества ушло в сеть и сколько пришло из сети. Один киловатт стоит пять рублей. Если, например, “солнечная система” за месяц произвела 1000 кВт·ч, а потратил дом 500 кВт·ч за этот же срок, то эти 500 кВт·ч достаются даром.

А неиспользованный объём энергии — то есть лишние 500 кВт·ч — сеть покупает уже дешевле: по средневзвешенной цене плюс доплата за мощность. На Кубани это примерно 2,5–3 рубля за кВт·ч.

— Ещё на первом чтении законопроекта было озвучено, что средняя ожидаемая цена выкупа — в районе 2,20 рубля по стране. Я думаю, и в Москве по цене от 2,20 до 2,5 рубля может быть осуществлена продажа энергетических излишков, — сказал Николай.

Петербургские учёные придумали дешёвые и более мощные солнечные батареи

Таким образом, 2,2–2,5 рубля за каждый лишний киловатт будут копиться на счету Николая всё лето, а зимой он на эти деньги будет покупать сетевое электричество, чтобы не зависеть от капризов погоды. Кстати, его ветрогенераторы, которые он покупал на стадии строительства, отработали около пяти лет и один за другим сломались. Теперь же Николай не хочет покупать новые — сотрудничать с сетью оказалось выгодно.

— Благодаря этой системе можно добиться того, что в течение года баланс дома будет нулевым, то есть человек живёт и ничего не платит никому вообще. И ни в чём себе не отказывает: у него и отопление, и электроснабжение есть, — уверен житель Краснодара.

Коммунальные платежи

Тарифы на вывоз мусора опять вырастут

27 сентября 2020, 21:40

Началась замена счётчиков. Насколько подорожает квартплата и какие сюрпризы ждут жильцов

24 сентября 2020, 21:40

Счётчики начинают проверять по-новому. К чему готовиться жильцам

24 сентября 2020, 10:00

Закон о микрогенерации вступил в силу в начале 2020 года, однако пока что на практике он не работает: нужно было подготовить регламенты подключения, согласно которым у человека может быть электростанция мощностью до 150 кВт, но отправлять в сеть он может не более 15 кВт·ч.

Как выяснилось, этого документа ждут многие владельцы подобных автономных систем. Предприниматель из Астрахани Владимир Юдин показал свою солнечную электростанцию, установленную на острове Белинский Банк на Волге. Этот остров каждую весну затапливает, поэтому домов там нет, зато у берега стоит судно, переоборудованное в базу отдыха. Этот импровизированный санаторий успешно снабжается электричеством от восьми солнечных панелей общей мощностью три киловатта. Интересно, что они оснащены особой системой слежения за солнцем — гелиотрекером. Проще говоря, батареи в течение дня постоянно поворачиваются в сторону светила.

По словам Владимира, за сутки вырабатывается более 12 кВт — данного объёма полностью хватает на все нужды: приготовление пищи, нагрев воды, освещение и так далее. Раньше это обеспечивалось с помощью бензогенератора, владельцы базы отдыха тратили на топливо по 800 тысяч рублей каждый год. Установка этой “солнечной системы” обошлась в 820 тысяч рублей. А теперь, по расчётам Владимира, она будет стоить ещё дешевле.

— В связи с тем что в 2020 году подписан закон о микрогенерации в России, затратность снизилась на 30%, теперь появилась возможность закачивания электроэнергии в сеть, использования её по мере необходимости и получения при этом прибыли: 120 тысяч рублей за один киловатт мощности, — заявил предприниматель.