Источник бесперебойного питания для дома на основе аккумуляторных батарей.

В этой статье описывается процесс установки системы резервного питания дома. В качестве Источника бесперебойного питания применяется солнечный инвертор Ecovolt Sunrise 4048M  и 4 гелевых АКБ Delta GX12-200.

В частных загородных домах довольно часто встречаются проблемы с электропитанием.
Все проблемы можно разделить на две категории.
1. Уровень входного напряжения выходит за допустимые пределы. Как правило, напряжение в частном секторе и загородных домах бывает занижено, особенно в часы максимальной нагрузки на электросети. Эта проблема решается с помощью установки стабилизаторов напряжения. Выбор стабилизатора зависит от конкретных технических условий и характера изменения входного напряжения.
2. В случае, если напряжение, подаваемое с улицы, полностью пропадает, без дополнительных источников электропитания не обойтись. Особенно, если питание пропало на время больше часа. Самое критичное время года с точки зрения бесперебойного питания – зима, поскольку современные системы отопления не могут работать без электропитания.
В качестве дополнительных (резервных) источников бесперебойного питания в большинстве случаев используют бензиновые или дизельные генераторы. Они сравнительно компактны и просты в установке.
Однако, у них есть и существенные недостатки – высокий уровень шума, выделение вредных газов, необходимость регулярного технического обслуживания, значительный расход топлива, установка на улице или в отдельных нежилых помещениях, некоторая квалификация при запуске в случае отсутствия систем автоматического ввода резерва (АВР) и автозапуска.

Современные системы резервного питания

В настоящее время набирают популярность системы резервного питания, основанные на более экологичных источниках электроэнергии, использующих энергию солнца и ветра, а также энергию, запасаемую в аккумуляторных батареях (АКБ).
В данной статье рассмотрим пример установки системы резервного электропитания (источник бесперебойного питания для дома), основанной на использовании источника бесперебойного питания работающего на солнечных и аккумуляторных батареях.
Система основана на применении Источника бесперебойного питания Ecovolt Sunrise 4048M, который подключается в домашнюю электросеть.

Ecovolt Sunrise 4048M – это гибридный солнечный инвертор позволяющий одновременно питать нагрузку и заряжать аккумуляторную батарею. Имеет номинальную мощность 4 кВт, что вполне достаточно для резервного питания загородного дома, встроенный солнечный MPPT контроллер на 60A, с возможностью подключения солнечных панелей мощностью до 3000 Вт.

Всё управление источником бесперебойного питания осуществляется с передней панели, которая содержит ЖК-дисплей, 4 кнопки и светодиодные индикаторы состояния.

Подключение инвертора Ecovolt Sunrise 4048M

Инвертор имеет три входа:
1. Вход постоянного напряжения от солнечных батарей,
2. Вход постоянного напряжения от аккумуляторных батарей (АКБ),
3. Вход переменного напряжения от уличной сети 220В 50Гц.
Выход инвертора подключается к распределительному электрощиту. Ниже показаны входы и выходы инвертора Sunrise Ecovolt.

От распределительного электрощита к инвертору проложен кабель на 4 жилы сечением 4 мм2. Кабель подключен к входу и выходу инвертора следующим образом: фаза 230 В вход, нейтраль вход, нейтраль выход, фаза 230 В выход.

Заземление на фото не показано, его необходимо обязательно подключить в целях безопасности.

Подключение солнечных батарей в статье не показано, на этом этапе источник бесперебойного питания устанавливался без солнечных батарей.
Входное напряжение с улицы поступает через вводной автоматический выключатель:

Далее напряжение с улицы через клеммное соединение в распределительном электрощите поступает на вход инвертора:

Изменения при этом в распределительном электрощите минимальны, а вводной автомат (слева) теперь используется для отключения выхода инвертора от домашней электросети.

Подключение аккумуляторов к инвертору

В данном варианте установки к инвертору последовательно подключали 4 АКБ (напряжение постоянного тока инвертора 48В.), каждая емкостью 200 А.ч., использовались гелевые необслуживаемые аккумуляторные батареи марки Delta GX12-200.

АКБ к инвертору необходимо подключать через защитный автомат с током около 100А для предотвращения возможного короткого замыкания при монтаже или обслуживании инвертора.

Провода от АКБ подключаются с соблюдением полярности к соответствующим входам инвертора:

Установка инвертора и АКБ

При установке инвертора следует соблюдать некоторые условия:
Длина проводов от АКБ до инвертора должна быть минимальна, а сечение – не менее 16 мм2.
Место, где устанавливается система, должно проветриваться для предотвращения перегрева.
Для более подробного знакомства с правилами установки рекомендуется обратиться к инструкции.
В рассматриваемом случае система резервного электропитания установлена под лестницей:

Аккумуляторы должны быть установлены на ровную прочную поверхность. Необходимо учесть, что вес такого аккумулятора – более 60 кг. В данной системе используется металлический стеллаж для 4-х АКБ.

Настройка инвертора Ecovolt Sunrise 

Вся настройка инвертора производится после его включения, выключателем в нижней части корпуса. Используются кнопки панели управления.
Для включения достаточно наличия одного из трех входных напряжений.
Сразу при включении видно главный экран, который показывает состояние инвертора:

На этом экране видно, что в данный момент происходит зарядка аккумулятора (charging), а напряжение из города поступает прямиком в домашнюю сеть (bypass). При этом показан уровень нагрузки инвертора в процентах (менее 25%).
Если выключить питание из города, то инвертор автоматически переключит питание дома на аккумуляторы, стоит отметить что время переключения сеть-инвертор 10 мс, что достаточно быстро, чтобы бытовые приборы не ощутили провал напряжения.

Переключение происходит мгновенно, без скачков, и не заметно для потребителя.

Режимы работы инвертора Ecovolt Sunrise

На других экранах можно увидеть различную информацию о текущем состоянии инвертора и периферии:
• Напряжение АКБ,
• Ток АКБ,
• Напряжение солнечных батарей,
• Ток солнечных батарей,
• Мощность, выдаваемая потребителю, выражаемая в процентах, Ваттах, и Вольт-Амперах,
• Ток нагрузки,
• Частота напряжения
При желании инвертор можно гибко настроить с точки зрения оптимизации работы источников питания. Например, летом можно выставить приоритет питания от солнечных батарей. При этом на втором месте будет городская электросеть, а на третьем – АКБ.

Длительность работы источника бесперебойного питания

Очень важный вопрос, задаваемый покупателем – как долго может работать система?
Ответ, прежде всего, зависит от потребляемой мощности. Если принять мощность потребления за 300 Вт (этого вполне хватит для обеспечения жизнедеятельности современного дома), то от полностью заряженных батарей можно питаться более суток.
А от солнечных батарей можно питаться неограниченное время в светлое время суток. Тут видно неоспоримое преимущество перед другими видами энергии.

 

Характеристики солнечного инвертора Ecovolt Sunrise 4048M:

Выход
Мощность нагрузки, ВА/Вт	5000/4000
Номинальное напряжение, В	230
Форма напряжения	Чистая синусоидальная волна
Напряжение (в инверторном режиме), В	230В ± 5%
Частота (сетевой режим), Гц	40-65
Частота (инверторный режим), Гц	50
Время переключения (сеть-инвертор), Мс	10 (UPS),20 (бытовые приборы)
Перегрузка	110-150% : 10 сек.,>150% : 5 сек.
Максимальная перегрузка	2-х кратная: 5 сек.
Эффективность (сетевой режим)	>95%
Эффективность (инверторный режим)	>90%
Защита	Сеть: автопредохранитель; АКБ: электронные цепи
Холостой ток потребления, Вт	<15 (экорежим)/<50 (без нагрузки)
Особенность инвертора	ВЧ инвертор, чистый синус
Вход
Напряжение, В	220
Частота, Гц	50 (автоопределение)
Диапаон частоты, Гц	40-65
Напряжение для вкл. инверторного режима, В	<170 и >280,<90 и >280
Диапазон напряжения (сетевой режим), В	170-280 (UPS),90-280 (бытовые приборы)
Солнечный контроллер (MPPT)
Номинальное напряжение, В	48
Макс. входное напряжение, В	145
Макс. ток заряда, А	60
Подключаемая ФЭ мощность, Вт	3000
Мин. напряж. АКБ для зарядки от ФЭ панели, В	34
Диапазон входного напряжения, В	60-115
Холостой ток потребления, Вт	2
КПД	98%
Количество режимов заряда	3
Аккумуляторная батарея (АБ)
Напряжение постоянного тока	48
Тип аккумуляторной батареи	Свинцово-кислотный (рекомендуется от 100-200Ач)
Время резервного питания	Неограниченное (задается емкостью аккумулятора)
Метод зарядки	Интеллектуальный: усиленный, абсорбирующий, поддерживающий заряд.
Диапазон сетевого напряжения для заряда, В	170-280,90-280
Максимальный ток заряда	60 / 120 (сеть+солн. )
Защита	Превышение/падение напряжения АКБ.
Выбор типа АКБ	Программируемый
Защита от короткого замыкания	Сеть: автопредохранитель; АКБ: электронные цепи
Связь и управление
Дисплей	Жидкокристаллический
Звуковое предупреждение о неисправности	Да
Управление вентилятором охлаждения	Автоматический: контроль по температуре/по рабочему режиму
Функция "Эко" (Green mode)	Да
Экология и безопасность
Рабочая температура	0 °C - 55 °C
Температура перевозки и хранения	от -15 °C до +60 °C
Относительная влажность	5 - 95% без конденсации
Рабочая высота	0 - 3000 метров над уровнем моря
Стандарт качества	CE
Физические параметры
Размер (Длина x Ширина x Высота), мм	295*141*528
Нетто вес (Кг)	13.5