Яндекс.Метрика

В последнее время все чаще и чаще можно услышать модное словосочетание «Альтернативная энергетика». Ее все хотят «развивать» и «внедрять». Ей интересуются и министры, выделяющие на нее суммы с несметным числом нулей, и дачники, желающие уложиться в тысячу. Ею размахивают на своих флагах экологи и при ее упоминании загадочно секретничают современные «Кулибины», наконец-то и сотворившие практически «вечный двигатель», использующий только возобновляемые источники энергии. Ну и наконец, ею уже гордятся все еще уцелевшие отечественные производители. Так что же это такое «Альтернативная энергетика»?

С термином «энергетика», все более-менее понятно. Тут все зависит от мощности и надежности. Для промышленности, связи, аварийных служб, нефтяников и газовиков нужно, как правило, много энергии за любые деньги, но главное – высокого качества и с высокой надежностью. Для дач, домов, туристов и автомобилистов нужно энергии относительно немного, но зато – дешево.

Что же скрывает термин «Альтернативная»? Тут сколько людей - столько и мнений. Для чиновников – модная тенденция, которая широко развивается на Западе, а значит, и нам тоже нужно развиваться в этом направлении. Для нужд промышленности, медицины, связи и многих других важных служб - это, как правило, резервное питание на случай отключения подачи сетевого напряжения. Для нефтяников, газовиков, геологов, связистов, военных и других потребителей, не имеющих возможности протянуть кабель от централизованного электроснабжения – это возможность автономного получения сетевого напряжения. Экологи подразумевают под термином «альтернативная», все, что производит электричество из возобновляемых источников (ветер, солнце, вода в реке) и при этом не загрязняет окружающую среду. Для дачников - это альтернатива постоянно отключаемой и перегруженной сети, еле живущей во много раз скрученных проводах, тянущихся от старенькой трансформаторной будки. Для владельца загородного дома – это возможность сэкономить, купив у поставщика меньше киловатт и потребляя ток только в ночные, дешевые тарифные часы. Для желающих иметь дом далеко от дорог и проводов, в заповедном месте или на острове - это возможность иметь ток в розетке и все блага цивилизации в дали от той же самой цивилизации. Для автомобилиста – это возможность в машине иметь сеть 220 вольт, используя уже имеющийся аккумулятор и генератор.

Таким образом, действительно, альтернативная энергетика в той или иной форме нужна практически всем! Что же есть общего у всех этих потребителей, и в чем различие между ними? Суть всех толкований можно свести к получению электрической энергии при отсутствии централизованного энергоснабжения. Различия, в основном, заключаются в первичном носители энергии: это может быть солнце, ветер, текущая в реке вода, заряженный аккумулятор, небольшой бензиновый или дизельный генератор. Общим же, практически для всех случаев альтернативной энергетики, является получение переменного напряжения 220В частотой 50 Гц, которое используют подавляющее большинство промышленных и бытовых устройств. За долгие годы «эволюции» весь мир пришел к этому значению, как наилучшей альтернативе между низким падением напряжения на проводах и удобством использования. Еще 10-20 лет назад единственным источником переменного напряжения был генератор. Это сложная дорогая машина, с множеством подвижных частей, низким КПД и большими габаритами, что делало невозможным ее широкое внедрение. Все ограничивалось военными применениями и аварийными источниками питания в больницах и аэропортах. C развитием электроники и появлением новых мощных, быстродействующих транзисторов появилась возможность создавать малогабаритные инверторы, имеющие КПД до 95% и позволяющие от любого источника получить стабильное переменное напряжение 220 вольт. Именно инвертор является обязательной частью любой установки альтернативной энергетики, именно к нему предъявляются самые жесткие требования, именно он является определяющим элементом всей установки, именно через него проходит вся «альтернативная энергия» к потребителю и именно он, в основном, определяет эксплуатационные характеристики всей системы.

Обычная розетка в квартире обладает уникальными качествами, которые очень сложно повторить при питании от альтернативного источника энергии: абсолютно синусоидальная форма переменного напряжения и практически неограниченная перегрузочная способность. Синусоидальная форма напряжения обеспечивается равномерным вращением турбин на электростанциях, а перегрузочная способность ограничена, как правило, пробками или автоматами (а чаще ничем не ограничена, так как стоят «жучки»), которые допускают превышение тока в несколько раз на несколько секунд или в десятки раз, если превышение кратковременное.

Все выпускаемые инверторы различаются способами имитации напряжения бытовой сети переменного тока. В зависимости от вида выходного напряжения инверторы выпускаются двух видов:

с синусоидальным выходным напряжением, которые обычно называются «чистый синус»
с прямоугольным выходным напряжением, в описании которых обычно умалчивается форма выходного сигнала или указывается «модифицированная синусоида».
Многие современные бытовые приборы (телевизоры, компьютеры, мониторы, плееры, зарядные устройства и др.) имеют импульсные источники питания. У этих устройств широкий диапазон входного напряжения, как правило, от 100 до 240В. Для питания такого класса устройств можно использовать преобразователи с «модифицированной синусоидой» на выходе. Однако большой уровень помех, создаваемых такими преобразователями, может привести к неустойчивому приему радио и телевидения, к нестабильной работе вычислительной техники. Например, был случай, когда при подключении к такому преобразователю скорость работы ноутбука снизилась в 10 раз и потом, при подключении к обычной сети, не восстанавливалась. Причиной оказался контроллер шины жесткого диска, который из-за высокого уровня ошибок при чтении автоматически переключал режим UDMA на PIO, что снижало скорость обмена в 10 раз. Конечно, если использовать хороший сетевой фильтр, часто сравнимый по стоимости с недорогими преобразователями напряжения, то вполне можно использовать инверторы с модифицированной синусоидой для питания современных электронных устройств. Но большинство бытовых приборов и практический весь электроинструмент рассчитан именно на синусоидальное переменное напряжение 210…230В. При питании «модифицированной синусоидой» все электродвигатели будут развивать меньшую мощность и сильнее нагреваться даже при работе на холостом ходу, трансформаторные блоки питания будут выдавать меньшее напряжение, а сами трансформаторы больше греться и сильнее гудеть, в холодильниках и кондиционерах могут не запуститься при включении компрессоры. Гарантировать устойчивую работу электрооборудования в таком случае просто невозможно. Абсолютно не чувствительны к форме питающего напряжения только нагревательные приборы и лампочки, но они как раз легко заменяются печкой и свечкой.

Инверторы напряжения серии ИС имеет синусоидальное выходное напряжение и к ним может быть подключена любая нагрузка, рассчитанная на сетевое питание 220В. Коэффициент искажения синусоидальности выходного напряжения не превышает 4% при изменении входного напряжения почти в 2 раза. Это позволяет применять инвертор при работе с солнечными батареями и ветрогенераторами при значительных колебаниях вырабатываемой энергии.

 

Выпускаемые инверторы имеют различные способы защит от перегрузки по выходу. Самые простые преобразователи напряжения при превышении номинальной мощности выключаются, более сложные допускают превышение номинальной мощности в 2 раза на несколько секунд и тоже выключаются при большей нагрузке. Практически все электронные приборы при включении потребляют ток значительно больше номинального, что связано с разгоном двигателей, нагревом спиралей или зарядом конденсаторов в блоках питания. Так телевизор или холодильник при включении потребляет ток в 5 раз больше номинального, лампа накаливания в 10 раз, электродрель почти в 20, а болгарка, без системы плавного пуска, почти в 50. Этот параметр сильно ограничивает применение инверторов для питания таких устройств или требует применения блоков с многократным запасом мощности только для того, чтобы обеспечить в течение нескольких секунд ток, требуемый для запуска нагрузки.

Преобразователи напряжения серии ИС позволяют выдавать удвоенную мощность в течение 10 секунд и утроенную - в течение 2 секунд. Если же нагрузка превышает утроенную, то вплоть до короткого замыкания инвертор переходит в режим стабилизации выходного переменного тока, а как только нагрузка снизилась, то мгновенно переходит в нормальных режим. Режим стабилизации тока предполагает, что выходное напряжение будет плавно снижаться при повышении нагрузки, но не будет совсем отключаться. Такой режим работы позволяет подключать нагрузку с номинальной мощностью равной номинальной мощности инвертора с любым превышением пускового тока. Более того, можно подключить, например, болгарку мощностью 2,2кВт к инвертору на 1,5кВт, так как долговременно максимальную мощность она потребляет в очень редких случаях, а работать можно и на полутора киловаттах. Но вот двухкиловаттный чайник от полуторакиловаттного инвертора проработает лишь 15 секунд, а потом инвертор отключится. Еще важный момент. Если инвертор используется для питания, например, дома, где одновременно включены различные потребители (телевизор, свет, компьютер и др.) общей мощностью, не превышающей номинальной мощности инвертора, то при включении, например, холодильника на секунду инвертор выдаст требуемую перегрузочную мощность, а затем все вернется в номинальный режим. Нетрудно представить, что бы было, если при каждой перегрузке инвертор совсем отключался!

Отдельно нужно сказать о работе при коротком замыкании. Для многих инверторов – это последний момент их жизни… Для инверторов серии ИС короткое замыкание – самый простой и экономичный режим! Инвертор переходит в режим стабилизации выходного тока и напряжение на выходе становится равным нулю (так как короткое замыкание!). А, следовательно, мощность, отдаваемая в нагрузку, равная произведению тока на напряжение, тоже равна нулю! Инвертор потребляет от аккумулятора только мощность, необходимую для поддержания собственной работы.

 

Очень часто ресурс источника энергии бывает сильно ограничен, например, если есть только один аккумулятор, или солнце, как всегда, в облаках, ветер чуть дует на лопасти ветрогенератор, а миниГЭС сковало льдом. Поэтому для инвертора важной характеристикой является собственная потребляемая мощность. Преобразователи серии ИС имеют специальный режим пониженного энергопотребления, который полностью отключает инвертор, если подключенная нагрузка имеет мощность менее нескольких ватт. Для проверки наличия нагрузки инвертор включается на 1 секунду через каждые 15 секунд. Если нагрузка есть, то остается включенным, а если нет, то снова выключается. Это позволяет, например, не отключать инвертор на ночь, а если требуется включить свет или другой прибор, то, возможно, придется подождать несколько секунд после того как щелкнул выключатель. В этом режиме от батареи 55Ач полуторакиловаттный инвертор будет работать две недели. Если выключить режим пониженного потребления, то выходное напряжение будет всегда, но аккумулятора хватит только чуть более чем на сутки, даже если ничего не включать. Кстати, очень важно не допустить полного разряда аккумуляторов, чтобы не снижать их срок службы. Для этого все инверторы отключаются, при разряде аккумуляторов до 5% от номинальной емкости. Этого достаточно, чтобы и аккумулятор остался цел, и еще машину завести, если используется аккумулятор автомобиля.

 

Все преобразователи серии ИС имеют принудительное охлаждение с плавной регулировкой скорости вращения вентиляторов. При работе с нагрузкой до 20% от номинальной, а при отрицательных температурах воздуха вплоть до номинальной - вентиляторы не работают. При нагреве блока вентиляторы медленно начинают вращаться, обеспечивая требуемый температурный режим. В большинстве представленных на рынке моделей преобразователей мощностью более 1кВт вентиляторы вращаются постоянно на максимальной скорости. Это снижает их ресурс работы, увеличивает запыление внутренних элементов блока и создает постоянный монотонный неприятный шум при работе.

 

И еще одна особенность инверторов серии ИС. На выход можно подать 220 вольт! Казалось бы, зачем это нужно? Однако многолетний опыт ремонта инверторов показал, что как только на даче ночью пропадает свет, то сначала к инвертору подключают переноску для света. Через некоторое время находится тройник и уже работает телевизор и зарядка для мобильника. После того, как света нет уже долго ко всем приходит простая мысль: подключить инвертор в одну розетку и сразу заработают все остальные! Казалось бы, все хорошо…Но в какой-то момент у соседа свет загорелся и по-привычке кто-то включает автомат и на выход инвертора попадает сеть… Все другие инверторы в этот момент издают страшный хлопок и….хорошо, если все не окончится пожаром! Есть и другой распространенный пример: самодельный источник бесперебойного питания. Проще простого поставить реле для переключения питания дома от сети или инвертора. Однако почему-то при переключении контактных групп всегда успевает проскочить искра, на мгновение замыкающая выход инвертора с сетью и успевающая сжечь выходные транзисторы. Результат – потребитель требует заменить инвертор по-гарантии, а производитель пытается доказать, что такая неисправность просто так не случается. С инверторами серии ИС такого не бывает! При попадании 220 на выход они просто отключаются на 15 секунд. Можно даже просто включить инвертор в розетку и ждать пока отключат свет, чтобы без всяких переключений сразу появилось электричество во всем доме. Только нужно все-таки не забыть отключить входной автомат, чтобы не запитать весь поселок.

 

Все описанные особенности инверторов серии ИС позволяют предположить их возможную область применения.

  1. В автомобиле. Инверторы номинальной мощностью полтора киловатта будут отличным помощником автомобилиста. Можно включить любой стандартный электроинструмент. Можно навсегда забыть про бензопилы при поездке за город, электропила будет развивать туже мощность. Можно запитать компьютер и сразу все зарядки от всей техники. Некоторые «любители» ставят в машины даже оконный кондиционер!
  2. В тягачах и междугородних автобусах. 24 вольтовый инвертор станет незаменимым спутником дальнобойщика! Можно включить все электроприборы, как дома, даже микроволновку.
  3. На катерах и яхтах. Теперь можно жить на судне, практически как в квартире! Можно включить даже фен и пылесос! Низкий уровень электромагнитных помех не помешает приему слабых сигналов радиостанцией или прослушиванию любимой музыки в полнейшей тишине.
  4. В машинах ремонтных бригад. Обычно все ремонтные машины оснащены дизельными генераторами, но они используются на полную мощность в крайне редких случаях. Для большинства ремонтов хватит болгарки, электродрели и даже небольшого сварочного аппарата. Все это можно включить от инвертора, не тратить дорогую теперь солярку и еще более дорогой ресурс дизельгенератора.
  5. На даче. Если на дальней даче вообще нет электричества, то получения так необходимого теперь напряжения 220 вольт можно применить инвертор или бензиновый генератор. Очень хорошие результаты дает применение одновременно и генератора, и инвертора. Чем более совершенный инвертор в этом случае используется, тем на большее время хватит заряда аккумуляторов. Технические решения, примененные в инверторах серии ИС позволяют получить сеть, практически неотличимую от городской. КПД более 90% позволяет эффективно использовать энергию аккумуляторных батарей, а наличие режима пониженного потребления продлить срок работы без подзарядки. Важной проблемой, при отсутствии сети, является возможность работы от возобновляемых источников энергии: ветра, воды или солнца. В этом случае главным достоинством инверторов ИС является возможность работы в широком диапазоне изменения входного напряжения и высокий КПД.
  6. В загородном доме. Инверторы серии ИС могут с успехом применять в системах бесперебойного питания загородных домов. Кроме всех достоинств, описанных выше, инверторы не боятся попадания сети 220В на выход, и имеют двойную защиту от перегрузки по току, что делает их практически неуязвимыми в любых штатных и аварийных ситуациях. Вход внешнего запуска инвертора позволяет включить выходное напряжение за время менее одного периода сетевого напряжения.
  7. В промышленности. Линейка инверторов ИС включает модели мощностью 1.7, 3 и 4,5 кВт при питании от напряжения 12 или 24 В. Высокая надежность и возможность работы неограниченное время позволяет использовать их для питания промышленных установок при невозможности подключения к централизованному электроснабжению.
  8. В установках резервного питания. Для установок резервного питания очень важным параметром является срок службы, так как чаще всего они просто ждут несколько лет своего важного часа. Инверторы серии ИС имеют гарантированный срок службы 5 лет. Однако реально, он практически ни чем не ограничен, так как применены нестареющие конденсаторы с твердым полимерным электролитом, а конденсаторы - единственные элементы, которые быстро «стареют» в любом электроном устройстве.
  9. В установках автономного электропитания. Инверторы серии ИС удачно встраиваются с различные блочные установки содержащие аккумулятор, бензиновый генератор, солнечную батарею, ветрогенератор, минигЭС. Возможность подачи напряжения 220В на выход позволяет не опасаться любых конфликтов по выходному напряжению и даже обеспечить режим «горячей замены». Прекрасные технические характеристики инверторов позволяют создавать отличные конкурентоспособные установки.

Таким образом, инверторы серии ИС являются отличной заменой бытовой сети и могут применяться для решения широкого круга задач от «пусть лежит в машине на всякий случай» до «на нем все держится»!