Схема резервного электропитания: связка сети, генератора и инвертора с АКБ

Принцип построения схемы и логика переключения

Базовая конфигурация гибридной системы строится на двух блоках автоматического ввода резерва (АВР):

• На первое плечо АВР-1 заводится внешняя сеть (с наивысшим приоритетом), а на второе — выход со второго блока (АВР-2).
• Входы АВР-2 распределяются между инвертором и резервным генератором.
• Зарядное устройство блока аккумуляторных батарей (АКБ) подключено таким образом, чтобы получать питание либо от внешней электросети, либо от генератора.

Пока внешняя сеть активна, дом питается напрямую, а аккумуляторы находятся в режиме постоянного подзаряда малым током для предотвращения сульфатации пластин.

Автоматизация работы и глубина разряда АКБ

При пропадании внешней сети нагрузка переключается на инвертор. Раздача накопленной энергии продолжается до тех пор, пока уровень заряда аккумуляторов не снизится до критической отметки — например, 30% остаточной емкости.

За порогом разряда следит специализированный контроллер. В простейшем исполнении узел автоматического пуска реализуется на дискретных элементах: стабилитроне, двух резисторах, транзисторе и электромагнитном реле. По сигналу контроллера подается команда на автозапуск генератора, который подключается через зарядное устройство к блоку батарей. Если станция имеет выход на 12 В, допускается подключение через диодную развязку и балластное сопротивление напрямую к АКБ.

Оптимизация нагрузки и экономия топлива

Основное преимущество связки инвертора и генератора заключается в более рациональном потреблении топлива. В обычном режиме работы бензиновый или дизельный генератор вынужден подстраиваться под хаотично плавающую нагрузку (периодическое включение ламп, электроинструмента). При этом удельный расход горючего на малых нагрузках крайне неэффективен — двигатель расходует топливо практически так же, как при 70% загрузке.

В комбинированной схеме:

• Инвертор берет на себя все скачки потребления, поскольку наброс нагрузки для полупроводникового преобразователя носит практически линейный характер.
• Генератор нагружается зарядным устройством АКБ на фиксированную, оптимальную величину мощности (около 70% от номинала).
• Станция вырабатывает ресурс исключительно в самом экономичном диапазоне (соотношение мощность/расход) вплоть до полного заряда батарей, после чего контроллер глушит двигатель.

Выбор рабочего напряжения и практический опыт

В реальных условиях для снижения коэффициента преобразования и уменьшения потерь на проводниках применяются батарейные сборки повышенного напряжения:

• Сборка на 36 В: три последовательно соединенных аккумулятора по 12 В емкостью 185 А·ч.
• Сборка на 48 В: четыре аккумулятора емкостью по 225 А·ч в сочетании с инвертором «МАП Энергия» мощностью 4,5 кВт и генератором на 6 кВт.

На практике 48-вольтовая система с инвертором мощностью 4,5 кВт без проблем выдерживает работу сварочного инвертора (модель на 165 А). Менее мощные сварочные аппараты (на 155 А) стабильно функционируют и с инверторами номиналом от 2 кВт.