Толстые или тонкие?

Многие Хроны берут в поход устройства, требующие автономного питания – GPS , КПК, рации, фотоаппараты, плееры. Но как «пропитать» свое устройство, если у него аккумулятор, а не батарейки?

помнят, что живет в Москве умелец, который за небольшую плату делает зарядное устройство, позволяющее от двух батареек по полтора вольта получать 5-6 вольт (в моем случае было необходимо 5,2) и 300-400 mA . Немного развернем эту тему.

Напомню, два «пальчика» АА дают 100% зарядку аккумлятора КПК Sony Clie UX -50 примерно за 5 часов. В походе этого лета я четырежды подзаряжала наладонник, используя его для р навигации, чтения отчетов и набивки дневника. Использование КПК в домашних условиях отличается от походных. В дождь и холод неоднократное пользование девайса может «посадить» литий в три раза быстрее ожидаемого.

Подзарядка Сони осуществлялась ночью, чтобы к утру прибор был готов. Постоянное вытаскивание из тщательно упакованной гермы где-нибудь со дна лодки пары новых батареек, вопросы утилизации старых и подготовка устройства к работе несколько меня притомили, и я решила потестить заряд от толстых «батарей» (тип D ), благо «гнездо» для них было выдано мне в нагрузку.

Итак, куплена пара жирных «Енергайзеров», и успешно проведен тест. «Толстые» по всем параметрам побили формат АА. Правда, отмечу, что заряд производился в помещении при температуре 23 градуса.

Быстрое «сжигание» заряда обеспечивалось непрерывным просмотром видео с Memory Stick . После 1 часа 20 минут КПК начинал злобно ругаться, что у него осталось 11-12% и пора бы уже… «Пустым» же у Сони считается аккумулятор, заряженный на 8-9%. Я «доводила» его до этого состояния просмотром слайдшоу.

Двух «толстых» хватило на 7 зарядов КПК. Первые три цикла заняли 3,5 часа, следующие три от 5 до 10 часов. Последний (седьмой) заряд допинал аккумулятор до 60%.

Окончание заряда хорошо видно по состоянию диода на устройстве зарядки – оно становится ярче, когда коробчонка лишается потребительской нагрузки. Теперь быстренько подсчитаем: две не самые крутые батарейки D стоят 100-120 руб, 14 «пальчиков» - 280 руб. Питаться от «толстых» мало того, что выгоднее, так еще и удобнее – такое устройство можно еще дома закатать изолентой в относительно герметичный куб вместе с кредлом для КПК, и в нужный момент просто вставлять туда наладонник, не заморачиваясь сменой батареек и утилизацией, подключением проводов и т.п. Если подзаряжать таким образом КПК раз в два дня, то их однозначно должно хватить на двухнедельный поход.

Итого: примитивное на вид, но отлично работающее с ион-литием устройство. Связаться с разработчиком и заказать нужную вам версию можно здесь http://starostin.palmclub.ru/ Стоило оно в 2004 году 350 рэ.Но хочу сразу предупредить, что Дмитрий не горит желанием особо модернизировать свою продукцию под все желания заказчика; а желаний много, посему поищем еще…

«Вампирчик» - за и против

В Москве есть неофициальная контора в лице одного энтузиаста (назовем ее «Вампирчик-Сан», далее «В-С»), которая предлагает несколько более модифицированное устройство. Большой спектр выходных напряжений (от 5 до 14 вольт), плавная регулировка напряжения (напомню, что в предыдущем устройстве есть только «ручной» переключатель 5/5,5/6 вольт), стабилизированный ток и нпряжение, универсальные клеммы, два диода состояния источников, один - зарядки. Стоимость – 600 рэ.

Зарядники: от Старостина и «Вампирчик-1»

Я хотела прикинуть, сможет ли работать от этого преобразователя напряжения радиостанция, потребляющая 10-12 вольт, ведь ей необходимо от 550 до 1000 мА в случае внешнего питания, для работы с портативной или базовой антеннами. «В-С» по моей просьбе соc тавил таблицу зависимостей тока от входного и выходного напряжений «Вампирчика», при входном токе ~2.5 ампер.

U вх/вых	5 v	6 v	7 v	8 v	9 v	10 v	11 v	12 v	13 v	14 v
2 v
2.4 v
3 v
4 v					1300	1100
5 v					1300	1100

Хочу обратить ваше внимание, что это максимальные токи ; рабочие, как правило, меньше. С входным напряжением тоже не все просто. Например, если засунуть в гнездо «Вампирчика» две батарейки «АА», то это не значит, что под рабочей нагрузкой будет 3 вольта. Практически, напряжение на источниках питания «просядет» до ~2,5 вольта. А это значит, что при 10, к примеру, выходных вольтах, мы не получим вожделенные 1100 мА, и даже 900! В результате видно, что от двух батареек невозможно питать, к примеру, «Беркут» (такой опыт, кстати, произвелся и подтвердил теорию… J ). От двух батареек не сработает так же ни одна забугорная Си-Би рация, у которой потребление в режиме передачи даже выше, чем у наших «птичек».

Зато «АА»-тандем легко может питать мелкие рации 433 диапазона – типа Vector VT -43. Просто им это не нужно, наверное, небольшое количество батареек проще засунуть прямо в рацию. Но все-таки наглядно видно, что «вампирчик» может работать с широким спектром мелких устройств.

Мини-тесты, проведенные в квартирных условиях, показали, что рации «Беркут», рассчитанные на внешнее питание, _принципиально_ работают от «вампира» и двух батареек в нем. Более того, при этом от преобразователя напряжения не было никаких радиопомех, даже на расстоянии 50 см. В отзывах на форуме «В-С» прошла информация, что при работе преобразователя на рацию идут помехи; «...сильные радиопомехи от работающего "вампирчика". Подзаряжать аккумулятор и одновременно работать с рацией невозможно. Помеха мешает даже на расстоянии 20 метров от преобразователя…» Правда, какая модель использовалась, уточнить не удалось. Не знаю, может, дело в рациях. Были предприняты всяческие попытки услышать такую помеху, но безрезультатно. Были протестированны обе версии «вампирчиков»:

Вампирчик-1 в сравнении с рациями «Беркут»

Из радиостанций «принципиальный» тест прошли:

Рация Б601м2. Работает с прерыванием сигнала раз в секунду. В теории, данная модель не рассчитана на работу с внешним питанием, но проверить все равно было интересно

Рация Б601м2Т (новая модель). Работает от внешнего источника нормально, выставляла 10 вольт.

Рации Б803 и Б803А. Работают без проблем от 11-12-13 вольт, громо, четко, без помех. Хотя раняя модель Б803А не рассчитана на внешнее питание! (однако все поздние, по словам производителя, будут работать - с весны 2006 года)

Это все здорово, однако тестовое расстояние = 10 метров… Возможность заставить работать на полную катушку «Беркут» будет, начиная от 4,5-5 входных реальных вольт (например, 4 батарейки «АА»). Но, во-первых, для них надо еще одно специальное гнездо, а во-вторых, где четыре, там и пять… а пять батареек уже можно засунуть напрямую в Б601. Немного некузявый расклад.

В общем, вопрос необходимости связки «батарйеки – вампирчик - радиостанция» весьма шаткий. А вот попробовать запитать свой КПК от «вампирчика» - это реально полезное дело!

Зарядка КПК от «Вампирчика»

с Вампирчиком-1 с Вампирчиком-2

Для тестов пришлось сделать переходник «КПК- крокодилы», а на «Вампире» уже есть штатный провод с «крокодилами». Итого соединений минимально, и без сложностей.

Надо сказать, что я провела много опытов по зарядке компьютера – в тестах участвовали первая версия «Вампирчика», две вторые, и моя многострадальная «Соня» . Вторая версия более компактна и имеет некоторые навороты. Чтобы не утомлять читателя результатами бескончных тестов и бурной переписки с «В-С», ограничусь конечным результатом.

Итак, «вампирчик» заряжает литиевый аккумулятор 1 час. Меня это насторожило, но меня убедили, что я дура, не понимающая своего счастья, или у меня аккумулятор кривой. Однако против фактов не попрешь: больше 90% от свежайших батареек зарядить КПК мне не удалось ни разу. Мало того – тестовый видео ролик после зарядки «Вампирчиком» играет только 35 мин! Вместо положенных 80-и. Это означает, что реально «Вампирчик» за полный цикл заряжает Соню не более чем на 43%. Хотя вроде на вид все в порядке: ток стабилизированный, под нагрузкой – 300 мА, напряжение 5 в, на КПК высвечиваются признаки зарядки… И после часа батарейки высасываются напрочь.

Напомню, что штатная зарядка от сети 3,5-4 часа, при этом КПК заряжается на 100%; аналогичная ситуация с устройством Дмитрия Старостина, у него все «ок». Итак, вывод: «вампирчик» в его нынешнм виде – интересное устройство, но для зарядки литиевых аккумуляторов я рекомендовать его не могу.

Я рассказала Николаю о проведенных тестах. Однако даже «недозарядка» не поколебала уверенности «В-С» в своей правоте. Загадочная фраза «…значит, дело в напряжении…» меня несколько озадачила. При чем здесь напряжение? Все померяно. Сетевой зарядник подает на КПК 5.33 вольта, Старостин - 5, «Вампир» - 5. Изменения напряжения на последнем не меняет ситуации нисколько.

…Зато от двух «АА» честно заиграл мой древний магнитофон, который рассчитан на пять толстых батарей. Напряжение было выставлено 7,5 в… J

Тем не менее, я думаю, что любителем «штучек» будет полезно узнать планы

«В-С», тем более, что в этих планах очень интересные устройства намечаются:

1 - В ближайшее время будет буфер для солнечных батарей. Он делает следующее. Из произвольного напряжения на входе от 4 до 15В делает около ~5.5В стабильного. При этом внутри него есть акк., которые заряжаются и если мощности входа не хватает, то энергия уже берется из них. Т.е. можно работать и без солнца от акк. или батареек. Если же солнца достаточно, то питать можно только от него. Все переключения в нем автоматические. При этом КПД всех преобразований около 80% т.е. выше, чем сейчас на 5В. Может раьотать только как стабилизатор.

Т.е. совмещение зарядника на 2АА, вампирчика и ПОНИЖАЮЩЕГО импульсного стабилизатора. Размеры, 68х47х18мм, вес около 50г без акк.

На момент опубликования статьи буфер уже появился, http://www.vampirchik-sun.nm.ru/buf1.htm (я, кстати, собираюсь его приобрести)

2 –«Вампирчик» такого же исполнения, что у меня, но с мелкими улучшениями (нет мигания диодов, предупреждение, что на выходе больше 6В, несгораемость до входных напряжений до 15(20?)В., лучше работает при малых напряжениях, по сравнению с существующим).

3 - Совмещение нормального зарядника (никеля и м.б. 3.6В лития) и «вампирчика».

4 - Версия максимум. Из 2...20В (т.е. из чего ни попадя: от солнечных батарей, до почти любых адаптеров) делать 4...15В выхода (стабилизированного, естественно), со встроенным буфером-зарядником. Цифровая регулировка ТОКА и напряжения. Автоматическая зарядка аккумуляторов ЛЮБЫХ типов (литий, никель, свинец).

Цифровой процессор внутри, посему не только цифровая индикация всего и вся, но и матюки, и советы пользователю нормальным русским языком (пока письменно, а не вслух, хотя оралка, скорее всего, тоже будет).

Пользователь может настроить почти все параметры под себя.Вес 100-150г. Цена возможна 50..70 долл. Все зависит от возможностей. Сначала могут появятся более простые и дешевые версии.

5 - Планируется выпуск систем для питания ноутбуков от солнечных батарей. Они практически уже могут быть собраны хоть сейчас, поскольку все узлы есть.

Напоминаю, что изначально «Вампирчик» создан для работы с солнечными батареями, которые так же выпускаютя «В-С».

Обращаемся к солнцу…?

Больше на современном рынке автономных приличных зарядных устройств я не обнаружила. Может, они и есть, но совсем уж не на слуху, или для наших целей походных не особо подходят (так как питаются от «борта»). Как, например, навороченный Vegavolt , http://www.vegavolt.ru/product/ , который обещает сам определить, сколько тока и напряжения кушает ваш прибор, и выдать ему нужную порцию. Но я традиционно опасаюсь слишком умных девайсов…J Есть еще ряд «бортовых» адаптеров, но они нам не подходят тоже.

Итак, что еще нам остается? Попробуем солнце…?

…К чести Николая, это достаточно полный обзор солнечных батарей на рынке (правда, без Q -Mac , а зря..), и я советую его прочитать, однако выводы по каждой батарее не могут быть объективными по той простой причине, что изготовитель «вампирчика» сам их производит. Посему почти все батареи в обзоре кишат недостатками, а вполне достойные конкурены описаны скупо, и первый вывод, который делает неискушенный читатель - батареи «В-С» вне конкуренции.

Ознакомившись с солидным списком, я выделила среди них девайсы меньше кило весом и имеющие не менее 4 ватт выходной мощности и 4,5 вольт напряжения, потому что иные варианты нашему делу не подходят.

В итоге показались симпатичны:

1. Brunton Solarpoint 4.4. Основые характеристики описаны в статье. Могу только добавить, что при 7 V она дает порядка 550 mA . Это неплохо. Все в ней классно, однако хрен купишь. Редкая птица по заказу из-за бугра.
2. Sun Carcher Sport. То же самое – проблемы с доставкой и нехилая, прямо скажем. цена при отсутствии на русских сайтах подробных техданных. Дорогой и многообещающий кот в мешке.
3. iSun Sport . Прямо слюнки потекли – такой, понимаешь, турвариант – везде расписанный в новостишках, но нигде не продается. Эх…
4. Coleman Exponent Flex 5. См. пункт 3. Увы и ах… Указанный в статье сайт, торгующий данным чудом, в Инете давно отсутствует.
5. Solar Note . Цена кусачая… Нетрадиционная для российского призводителя (150 уе). Неудивительно, что «В-С» в описании Солара поставил конкуренту только выходной вольт (14) и цену J
6. SCD -3. Эта модель больше всех понравилась, честно говоря. Я начала искать место ее продажи и наткнулась на любопытный текст тестирования данного девайса в походе. Даже в яркий солнечный день больше 200 mA при 6 вольтах фигушка эта, оказыцца, не выдает. Даже для «зарядки» пальцев АА это слабо. А про рации же можно сразу забыть.
7. Солнечные батареи от «В-С» - на 10 ватт. Вполне приемлимы по цене и работают с приобретаемым отдельно преобразователем напряжения «Вампирчик». На 10-и ваттное устройство я тоже наложила глаз, при том, что стоит такая батарея всего 87 уе.

Итак, я всурьёз решила обзавестись солнечной батареей. Но явно не заморской по заказу. Потому что если она не ответит моим требованиям в реале – на помойку или на стенку в качестве сюра J

Следущий шаг вверг в раздумья: что лучше – купить самую мощную батарею для зарядки ноутбуков, типа Solar Note , и понижать ее напряжение для моих штучек с помощью с помощью умного преобразователя, который еще только в планах у «В-С», или универсального адаптера типа Vanson CA -800A http:// www. sbat. ru/ opisanie. php? cd=2955 Он заточен под автоприкуриватель, но, имея руки, можно попытаться приткнуть его и к 12-вольтовой батарее. Тогда на выходе мы будем иметь стандартную «разметку» - стабилизированные 1,5/3/4,5/6/7,5/9/12 вольт, и неплохие 800 мА. Правда, непонятно, как получить 5 вольт для КПК. И я не уверена, что там будет столько тока, сколько указано. Все эти устройства надо проверять на практике, а цифирки на бумаге – только смелые предположения разработчиков...

…Или проще приобрести слабую солнечную батарею, выдающую не более 4,5-5 вольт, а с помощью преобразователя «вампирчик» получать требуемые 7, 9, 12 v и т.п.?

Правда, законы физики учат, что из г… нельзя получить конфетку…. J либо можно, но с чудовищными потерями энергии. Как поступить?...

…Недолгая, но плодотворная переписка с разными производителями, а так ж более внимательное знакомство с девайсами по Интернету подтолкнули мое решение ближе к батарее Solar Note от «ДЦА». Казалось, было бы разумнее сразу купить у «В-С» за ~109 уе готовое решение «батарея 10 ватт – преобразователь напряжения» (87 $ + 22 $), однако ряд параметров солнечной батареи этой фирмы мне не понравился. Во-первых, производитель честно указывает, что пластины хрупковаты и боятся воды: «сырость для устройства крайне нежелательна… во время дождя уберите ее куда-нибудь под навес…», «оберегать на морозе от ударов и механических перегрузок» «Оберегайте СБ от ударов…»

Кроме того, нижняя температурная граница у «В-С» указана как -10, а у «ДЦА» как – 40. У батареи «В-С», конечно, большой ток =2,5 А,новыходное напряжение под нагрузкой - всего 4 вольта. И куда ее с таким напряжением? Получается, что без «вампирчика», изменяющего параметры, СБ сама по себе ценности не имеет. И если с преобразователем в походе что-то случится – деньги за СБ выброшены на ветер…?

Короче, отложив в уме конкурентов, я списалась с производителем Solar Note . Несмотря на немаленькую цену устройства, считаю плюсом, что батарея русская - всегда можно быстро заменить брак, посоветовать идею или заказать нужный вариант.

Соединения пластин Solar Note залиты толстым полимером, поэтому устойчивы к физическим стрессам. Неплохой экстремальный вариант, учитывая, что«…мы применяем ударопрочный пластик, и наши батареи можно бросать с высоты на камни и держать в воде. Испытания, проведенные … в Перу… показали пригодность использования в полевых условиях, в том числе… для военных целей.» «…одна из версий сейчас проходит испытание для морского всплывающего буя на Дальнем Востоке…»

Ну чем не батарея водника!... J Теперь видно, что главная засада, отпугивающая туриста – хлипкость солнечных батарей – преодолена. В общем, фирма «ДЦА», на мой неискушенный взгляд, подошла к делу на более профессиональном уровне.

Механическая прочность и водостойкость – это то, что доктор у прописал. Однако снова замаячил вопрос – получается, надо все-таки искать преобразователь с понижением?... Куда же я суну эти 12 вольт?.... И «вампирчики», и устройство Старостина – они уже по сути не годятся, ибо способны только повышать от малого.

…Замученная мыслями о непостоянстве тока, и жизни вообще, пригорюнилась я, но ненадолго.

Мне был предложен интересный вариант решения проблемы - батарея-конструктор без электронных устройств преобразования, в зависимости от состыковки пластин выдающая разные группы токов и напряжений. В данном случае речь пойдет о шести пластинах, каждая размером 13,5х14,5 см, толщиной 5 мм (толстый пластик). Конечно, не на все случаи жизни, но есть вполне интересные комбинации. Кроме того, в пластины можно вживлять стабилитроны – такие крохотные штучки, стабилизирующие выходной ток.

Я попробовала свести все возможные комбинации в теоретическую таблицу (значения в ячейках – количество необходимых пластин; их может быть любое количество, в зависимости от поставленных задач и денег клиента):

Токи на выходе		10 v	15 v	20 v	25 v	30 v
350-400 m А	1	2	3	4	5	6
700-800 m А	2	4	6	8
1050-1200 m А	3	6	9
1400-1600 m А	4	8
1750-2000 m А	5
2100-2400 m А	6

В реале, конечно, показатели могут быть меньше (зависит от солнца). Красным выделены интересующие меня «перекрестья», которые я бы использовала для своих нужд… Самая нижняя красная «цифра» - последовательно соединенные 6 пластин - это фактически аналог батареи «В-С» (то-есть батарея X -treme включает в себя «В-С», как часть)

В общем, заявленные характеристики пластин Солар Нот заставили меня рискнуть, и я заказала опытный образец, назвав его «Solar Note Extreme » (далее X -tream ).

Как видите, отсутствие толковых сведений в статье сработало наоборот - именно минимум информации заставил меня нарыть ее побольше, и я осталась довольна «соперником» больше, пока хотя бы теоретически. Ударопрочность X -tream производитель предложил мне проверить самой, правда, стучать молотком по панели и кидать из окна жаль, а вот опустить батарею в тазик с водой можно без проблем, учитывая, однако, что 5 см воды поглотят при этом 15-20% солнечного света… J

Батарея Solar Note X - treme (опытный образец для туристов)

«Конструктор» в развернутом и сложенном виде

Итак, я держу в руках шесть пластин.

Макс. напряжение холостого хода - 5,8 в

Ток короткого замыкания - 0,35-0,42 А

Напряжние максимального тока – 4,8-5 в

Ток максимальной мощности – 0,32–0,4 А

Минусы:

1. Автомобильные разъемы «мама-папа». Расчленяются с трудом, под угрозой срыва напайки. На будущее хотелось бы более вменяемые в эксплуатации разъемы – «тюльпаны» или маленькие «крокодильчики».
2. Совершенно голые провода от пластин не порадовали. По ним, вообще-то, идет ток. А проводов много, и они путаются друг с другом. Я не раз помянула мать, вручную изолируя 12 проводов. Хорошо бы кембрики надевать.
3. Необходимость перетыкивать разъемы для каждой задачи
4. Хочется подложку для пластин, чтобы все они были в одинаковой плоскости. А провода убрать за подложку

По функ. недостаткам производитель обещал поработать, так что будем считать, что в следующем экземпляре их уже не будет,

Плюсы:

1.Возможность всячески конфигурировать ток и напряжение. Просто праздник! Настоящий конструктор.

2.Возможность брать в поход только нужное количество пластин, а не тащить весь конструктор, который весит ~800 гр (6 пластин).

3.Компактность конструктора – вся батарея собирается в площадь, равной площади одной пластины. СБ не заломается в рюкзаке, герме.

4.отсутствие доп. электроники (в виде преобразователя напряжения) – нечему мерзнуть, мокнуть, засоряться и ломаться, что немаловажно в экстремальных условия

5.отсутствие возможных помех на рацию от преобразователей

6.к батарее можно при необходимости (все-таки!) подключать буферный аккумулятор, а так же преобразователи, работающие как на понижение вольт, так и на повышение. В итоге мы получаем действительно универсальное решение

7.Конструктор можно продавать «по-пластинно». Так все пластины одинаковы, клиент просто покупает нужное их количество, а при необходимости может докупить. Например, если я хочу только подзаряжать свой КПК, мне достаточно всего 1 или 2 пластин, а не 6. Цена и объем уменьшаются соответственно.

Примеры соединения пластин X - treme

Каждая пластина имеет «+» и «-» с определенными клеммами на проводах, которые невозможно перепутать. Кроме того, конструктор имеет специальные переходники для группового параллельного соединения. При последовательном соединении мы получаем увеличение напряжения, при параллельном – тока:

Рис. 1 Три элемента соединены последовательно (плюс одного с минусом другого и т.д.) на крайних выводах получаем 15 В, ток 0.35 А.

Рис. 2 Два элемента соединены параллельно (плюс одного с плюсом другого, минус первого с минусом второго) на выводах получаем 5 В, ток 0.7 А.

Рис. 3 Два элемента соединены последовательно (плюс первого с минусом второго) на крайних выводах получаем 10 В, ток 0.35 А

Рис. 4 Три элемента соединены параллельно (все плюсы вместе, все минусы вместе) получаем 5 В, ток 1.05 А

Выходной ток батареи ограничивается фотоэлементом с минимальной освещенностью, поэтому все их надо располагать в одной плоскости относительно солнца. При отсутствии фиксации сложно все элементы конструктора ставить в одинаковое положение… Поэтому их надо все фиксировать - я использовала старую папку, куда за уголки вставила пластины. Безусловно, фиксация пластин была бы уже обеспечена производителем. Удобнее пластины вытянуть в ряд на подложке из кордуры, к которой их можно приклеить, а провода убрать заподлицо, чтобы не мешали. Но для теста сошел и «грубый» вариант на скорую руку:

А хотелось бы что-то вроде этого, только покомпактней, и без жесткого чехла:

В общем, батарея многообещающая, осталось дождаться солнца. Я в предвкушении! Хотя убогая идеология зарядного устройства с СБ, как приговор, уже сформулированна производителем «Вампирчика»: «От солнца заряжают обычно только аккумуляторы АА, а потом уже в удобное время с помощью Вампирчика "перебрасывают" заряд в КПК, телефоны и т.д. »

Это правда. Однако, неужели солнечные батареи годятся только для зарядки мелочей?!… Ведь проще брать запасные батарейки и «вампирчик». Тогда зачем СБ? Хочется же напрямую с ней поработать!…

Работа с рацией

Март. Тест 1. Солнце 40 градусов над горизонтом. Печалюсь: во время дальнего теста антенны «СТЕРХ» рация, которая была взята для работы с солнцем, в самый нужный момент дала дуба от многочисленных экспериментов**, а ток перед сеансом связи под нагрузкой был отличный - до 1100 мА! Батарея могёт! Но увы... Однако, проверить принципиальную работу радиостанции от солнца было необходимо перед опубликованием статьи. Так что пришлось дождаться очередного солнца и отбежать на километр от дома с Б601м2Т и СБ. Корреспондент стоял с Б803А в здании у окна.

При перпендикулярном положении к солнцу (просто повесила папку с пластинами на плечо) корреспондент меня отлично слышал – сигнал уверенный, сильный. Я же хорошо слышала корреспондента практически при любом положении пластин – даже лежащими на снегу. Это потому, что Б601м2Т при приеме потребляет мизерное количество тока.

При разговоре слышались помехи в виде треска. Три вероятных причины: недостаток освещенности, местные помехи, помехи у корреспондента, стоящего в кухне, где работал электроприбор (холодильник).

Однако принципиальный вопрос – можно ли разговаривать по рации от СБ напрямую, без буферных аккумуляторов? - решился. Это самый тяжелый тест для СБ, что ни говори. Если она смогла осилить это, то остальное уже фигня… J

У меня не было с собой тестера, но, видимо, ток был не меньше 500-550 мА, а вольтаж 11 с хвостом (под нагрузкой он просаживается до 9,6 вольт, чего вполне хватает для работы рации типа Б601, а может даже и Б803…)

Схема, по которой соединялись пластины:

Эта схема расчитана на 10 вольт и 1 ампер. В реале на тестах схема дает напряжение больше 11 вольт и около 1000 мА при солнце 40 градусов над горизонтом. Учитывая, что солнце достаточно низкое и весеннее, но все получилось – схема правильная.

Более подробные тесты (на дальнось, мощность подсоединенной антенны и т.п.) я проведу позже.

Остается добавить, что тест проводился с пораженными «коррозией» пластинами (см ниже). И, тем не менее, это не особо повлияло на результат.

«Рация – солнечная батарея» в плохой день.
Участовали «Беркут» 601м2Т без батареек и опытный образец x-treme с моей стороны, и Б803А с батарейками у корреспондента.

В тесте участовала бессменная «Правда» и я. Обе антенны – СТЕРХ (фактически, проверена работа с базовой антенной от солнца на дальнее расстояние, 20 км) . Ветер сильнейший – моя антенна гнулась в дугу, тучи несутся плотно. Солнце мелькнуло всего 3 раза по 5 сек(!!!) Противовесы воткнуты в полуметровый снег, в наст, я даже протаптывать не стала канавки. Батарея вертелась между ног постоянно на веревке, в неудобном довольно положении, и чудес от нее я не ждала. Однако все три раза, когда появлялось солнце, ребята меня слышали на 4,4 в среднем. Не Бог весть что, но исключительно из-за сильных районных помех. К тому же солнце настолько быстро показывало и прятало свой лик, что вообще удивительно, как они меня успели услышать.
Я ребят слышала всегда, даже без солнца, батарея была повернута мордой условно к нему. Заключительный тест «рация–СБ» будет проведен при абсолютно солнечном дне, с тестером, однако уже и так ясно, что фишка работает.

Подзарядка КПК от двух пластин, с подключением «Вампирчика»

Зима. 40 градусов над горизонтом, тусклое солнце. Время 13.30.

Отдельно напряжение у каждой пластины, лежащей горизонтально = 4,95-5 вольт.

Ток в горизонатальном положении от одной пластины - 0.01 -0.03 А

Ток перпендикулярно солнцу от одной пластины - 0,21

Подсоединила параллельно обе пластины к КПК. Напряжение получилось 4,65 суммарное (с нагрузкой!) Ток - 0,03 А при горизонтальном положении, и 0,30-0,31 А навстречу солнцу (в 10 раз больше!!!)

Зарядка идет, прикольно. При повышении мощности (совсем перпендикулярно) КПК начинает злобно пощелкивать - ему, видимо, что-то не нравится. А что ж он токи не дозирует сам? Может быть, не умеет. Или напряжение больше нужного. Значит, надо быть осторожнее, чтобы не спалить аккумулятор! В общем, жаль, что нет у этой СБ стабилитрона, ну ладно...

Зато стало совершенно ясно - пластины должны быть лицом к солнцу. Это только кажется, что они освещены, пока лежат горизонтально. При снижении угла плоскости пластин относительно солнца мощность их резко снижается. Пока сама не попробуешь и не измеришь - не поверишь! :)

При подключении в цепочку «Вампирчика» зарядка, конечно же, сразу прекращается – новому устройству не хватает тока даже на «прокорм» самого себя, а не то что наладонника.

Мысли: имея солнечную батарею типа X -Treme , необходимость в преобразователе напряжения для совместной работы с СБ отпадает. Если есть солнце – все может работать и напрямую от батареи. Нет солнца – и «вампирчик» тоже «дохнет»… Хотя его роль, как стабилизатора, важна. Но он хочет на входе слишком много тока, и этот ток расходуется не по делу, даже если повышения напряжения не требуется! (5 вольт – минимум на выходе данного устройства, и 5 вольт требует моя «Sony »).

То же самое с рацией: она может работать напрямую от солнца, а при подключении «Вампирчика» мы теряем весь ток! Конечно, можно с помощью преобразователя весь день просто заряжать аккумуляторы, а вечером их использовать.

А если мне надо срочно переговорить, к примеру, или определиться?….

Метания и выбор

При неправильной полимеризации защитного пластика пластины могут покрыться сетью трещин, пузырьков и даже «плесенью» - изнутри. При покупке пластин всегда надо спрашивать, где и как они делались. «Коррозия» проявится в первые пару месяцев. Так случилось у меня с тестовым образцом – оказывается, вместо 40 минут новый пластик полимеризовали 20, и вот на тебе!... J

Я чуть не рухнула, увидев в один прекрасный день результат «подпольного» процесса. Хотя это практически не отразилось на показателях, но вид… кроме того, сеть трещин может бросать тени на фотоэлементы, а это может уменьшить ток. Да и пластик, пораженный изнутри, уже не так прочен.

Повод задуматься… Я огорчилась и решила поискать еще чего-нибудь.

И искать долго не пришлось! Очень быстро обнаружилось еще одно интересное семейство СБ. Это гибкие батареи SUN -CHARGER http://www.sun-charge.com/

На страничке – большой модельный ряд батарей, от 4,5 до 16 вольт (0,32 - 2 ампер), но цены, конечно, аццкие. Конкретно, меня заинтересовала модель SCN -9/9 http://www.sun-charge.com/indexmodels.html?model=49&mid=2 - с наиболее оптимальным соотношением напряжение-ток: 9 вольт, 0.96 ампер, 600 грамм весом, с гибкой и механически прочной структурой. Напряжения маловато! Зато, если верить песням с сайта, «эти устройства абсолютно некапризны к условиям влажности и окружающей температуры. Таким образом, эти устройства идеально подходят для туристов, геологов, полярников и пр…»

Про полярников, я думаю, ребята загнули: низковисящее солнце даст слишком мало тока для любой задачи. Но, выходит, это еще одна экстремальная модель? Ого-го!...

Читаем дальше: «Зарядные устройства SUN-CHARGER изготавливаются из солнечных модулей, производимых по новейшей технологии, основанной на использовании аморфного кремния. Производство фотоэлектрических элементов на основе аморфного кремния осуществляется в США. Солнечные модули покрыты специальными полимерными материалами (техническое решение России), не содержат хрупких компонентов (стекла и кристаллического кремния), что позволяет им выдерживать значительные механические нагрузки, в сравнении с солнечными элементами, изготовленными по традиционным технологиям.»

Настораживает очередной «русский полимер». Не даст ли он у меня дуба, как предыдущий? Надеюсь, что нет. Но главная засада гибких батарей – очень низкий КПД.

При всей «тур-привлекательности» девайсов (я чуть не купила одну из них!!!), вот небольшая справка от специалиста по солбатам:

«… аморфный кремний, срок службы 10 лет, КПД 8 %, вес намного легче, у нас производит НПО "Квант", г. Зеленоград. Цена высокая, раза в 2-3 дороже чем монокристалл. Аморфный кремний применяют в часах, калькуляторах и т.д., где нужны очень небольшие токи и нет сильного солнечного излучения, т.к. толщина напыленного слоя очень мала, есть вероятность выгорания на ярком солнце, на юге или в горах. …»

Итак, у меня определилось 3 условных претендента на приобретение:

1. 150 уе. Батарея-конструктор от «ДЦА» X -treme . Правильно заполимеризованный, он имеет много плюсов и достаточно мощен, даже на 6 пластин. Если купить доведенную до ума версию, то я поимею массу вариантов «ток-напряжение», которые не снились конкурентам
2. 109 уе. 10-и ваттка от «В-С». Этот вариант, 4 v – 2,5 А, годится только с использованием «Вампирчика», либо только на зарядку «пальцев» АА. Зато дает много тока, позволяя зарядку делать минимум в два раза быстрее остальных. Две штуки (+87 уе) дадут 8 v . 8 мне ни туда, ни сюда, да и вес… Но могучий ток!...
3. 184 уе. Батарея 9/9 от «SCN ». Самый легкий, компактный и экстремальный вариант, но дает 9 v – 0,9 А, и то, думаю, только на бумаге.

Пометавшись между стогами, снова мысленно уточняю, для чего мне была бы нужна СБ?...

Зарядка аккумуляторных батареек типа АА в рациях «Беркут». Именно в рациях, потому что заряжать их по две бессмыслено, их минимум 5. Для зарядки всего комплекта в теле рации надо мин. (12 v – 0,2-0,9 А) *

Может «В-С» через «вампирчик», может X- treme напрямую

- Подзарядка КПК или GPS напрямую (5 v – 0,2 А)

Может «В-С» , X- treme

- Зарядка КПК или GPS с литиевым аккумуляторм через преобразователь «Вампирчик» (5 v – 0,2-0,3 А)

Могут «В-С» и X - treme , но, скорее всего, с проблемами (из-за «Вампирчика»)

Зарядка 2 пальчииковых аккумуляторов «АА» (4,5-5 v – 0,4-2,4 А)

Могут все, « SCN » медленнее всех

Работа от солнечной батареи напрямую раций типа «Беркут» (11 v – 0,55-1 А)

Может X- treme и, вероятно, « SCN »

…Думала я, думала… и в конце-концов все-таки выбрала батарею от «ДЦА»: несмотря на инцидент с «коррозией», я официально заказала новую батарею (с учетом недоработок первой версии) – уж больно привлекательна «многопластинчатая» идея, и характеристики.

Что еще осталось добавить? Три, на мой взгляд, важные вещи, которые не стоит забывать:

Во-первых, если вы берете в поход СБ, обязятельно купите маленький мультиметр (такие «малыши» недорого продаются у «В-С», см. сайт). Даже будучи гуру с наметанным глазом, вы никогда точно не узнаете, сколько тока в данный момент дает ваша батарея. Это важно, если вы используете сложные устройства, а не только зарядку примитивных «АА».

Во-вторых, не пытайтесь в пасмурный день получить хороший ток. Даже если вам кажется, что освещения достаточно, не верьте глазам своим, такие маленькие СБ реально работают только с солнцем!

И, в-третьих, даже при солнце разложив СБ горизонтально (на траву) или под разными углами (на деку «Тайменя», например), не обольщайтесь. Фотоэлементы должны быть все одинаково повернуты и перпендикулярны солнцу. Ток от СБ равен наименьшему от пластин – стало быть, если одна грязная, неправильно развернута или чем-то заслонена – вы получите фигу от всей батареи.

Удачи с солбатом!….

Альтернативные зарядные устройства

Ручной привод для сильных духом… J

Я эти устройства не щупала. Но для полноты картины обозначить тему необходимо.

Все мы знаем, что заряжать наши штучки можно механически. Например, у меня есть китайский фонарик типа «жужжалка» – гуано, конечно, но с дельной мыслью, до которой не дошли умом соотечественники: пожужжав немного, можно дать отдых руке, потому что энергия копится в буферном аккумуляторе, и диоды светят недурно весьма от этой штуки.

В том же ключе, в хрупком исполнении (и из того же г…., я даже колесики узнала, и с тем же накопителем J ) сделана самая простая «динамка» для заряда мобил и (возможно) подобных им устройств Emergency : http://www.obzori.ru/mobile_devices/analytics/mobile_charger_for_cell_phone.html

Плюс: легкость, компактность, дешевость, много насадок; но, видимо, долго не проживет.

К этому же семейству относятся «динамки» фирмы Q -Mac QM8035 (QM8028): http://www.atlink.ru/www/kv/ups/mb.html Это надежные устройства, предназначенные изначально для военных, но вопрос их заказа и цена, наверное, могут стать проблемой. Кроме того вес (3,5 кг) – явно не для наших скромных целей… J

От огня

…Есть такая интересная штука – получение электричества от тепла. По-научному – тепловой генератор тока. Ты греешь на огне котелок с водой, а в это время идет зарядка мобильника, или еще чего-нибудь… Причем от литра воды можно получить до 12 вольт и приличное количество ампер! Вот интересно было бы попробовать…

Увы, эта часть балета осталась неохваченной – по той простой причине, что девайс, который я хотела приобрести, более не выпускается, и в ближайших планах производителя снят с повестки дня… Поэтому весьма интересный подход к получению энергии от огня накрылся медным тазом… вернее, алюминиевым котелком… J

Бытовые термопреобразователи, к сожалению, нерентабельны, ибо туристская ниша мала, да и не каждый турист купит…

* Для справки: для заряда аккумуляторов внутри радиостанций «Беркут» нужен нестабилизированный 12В адаптер (ток оптимален около 200мА, но заряд пойдёт и при 12ВХ100мА и при 12Вх500мА. Если адаптер слишком мощный, например нестабилизированный 12Вх1000мА, то заряжать рацию можно только в выключенном состоянии).

Если блок питания стабилизированный, то для заряда аккум. внутри Б601м2т нужно напряжение 12В, внутри Б803 - 15 В.

** Я обратила внимание КБ «Беркут» - это уже второй случай отрыва жилки, соединяющей плату и коннектор BNC . При любом, самом незначительном повороте коннектора (а он привинчен отнюдь не намертво, и подвержен колебаниям или крученям при работе с нештатными антеннами) жестко припаянная жилка будет отрываться всегда! Соединение центральной жилы коннектора и платы должно быть гибким. Сергей Слинкин заверил меня, что с этого года все соединения только гибкие.

(САП) используется только когда к дому не подведена внешняя электросеть.

Цель

Минимизировать общие затраты на систему автономного питания (САП) дома на длительном интервале времени.

В составе рассматриваемой САП подразумеваются:

• электро-генератор на двигателе внутреннего сгорания;
• блок свинцово-кислотных аккумуляторов (АКБ);
• зарядное устройство для заряда АКБ;
• инвертор (преобразователь напряжения АКБ в ~220Вольт).

Путь достижения цели

Снизить время работы генератора до 3,5 часов в сутки. Может быть, можно и несколько быстрее, но есть определенная длительность химических процессов в свинцово-кислотных АКБ, и есть ограничение по температуре АКБ (40-45оС).

Затраты на топливо генератора

Для простоты другие эксплуатационные затраты на генератор не считаем - они относительно малы.

• Пусть средний расход генератора - 2 литра топлива в час.
• Пусть топливо стоит - 20 руб. за литр.
• Пусть генератор в составе САП работает 7 часов в сутки.

Тогда ежесуточный расход на топливо будет 7часов - 2литра - 20рублей=280рублей. А расходы за 10 лет? 280руб * 3650дней = 1миллион рублей.

Если удастся снизить время работы генератора до 3,5 часов в сутки, то налицо экономия только на топливе - 500тыс. рублей за 10 лет.

Ресурс генератора

Если генератор работает по 7 часов в сутки, то его ресурс – 2 500 часов будет израсходован за 1 год. При стоимости генератора с автозапуском 35 тыс. руб, за 10 лет их с одним капитальным ремонтом придется заменить 5 штук на сумму 175 тыс. рублей.

Если нам удастся снизить время работы генератора до 3,5 часов в сутки, то налицо экономия только на ресурсе генераторов - 87тыс. рублей за 10 лет. А с учетом стоимости топлива - 590тыс. руб. за 10 лет.

Почему Андрей начал рассуждения с 7-ми часов? Это время близко к наиболее часто используемому людьми, которые не проводили расчетов экономической эффективности САП.

Как же можно снизить время работы генератора?

Есть только один путь - за счет ускоренного заряда большим током АКБ достаточно большой емкости.

Здесь есть проблема - при зарядке АКБ током близким к их предельному, они начинают сильно греться, при перегреве очень быстро выходят из строя. Перегрев батареи сильно зависит и от температуры окружающей среды.

Некоторые современные батареи допускают токи заряда до 0,2С (т.е. - до 20% от цифры емкости АКБ в ампер-часах) - это, правда, при температуре окружающей среды - 20С. Если АКБ разряжать до остаточной емкости 30%, а заряжать током 0,2С в течение 3,5 часов, то (при КПД заряда АКБ=70%) через 3,5 часа получим заряд на АКБ, равный 80%.

Вот график зависимости напряжения свинцово-кислотной АКБ от уровня заряженности. По предположению Андрея это верно при 20оС и при отключенной от всего АКБ в течение нескольких часов.

Правда, при этом, мы используем только 80-30 = 50% полезной емкости АКБ, т.е. покупать их надо по емкости в 2 раза больше теоретического значения потребления энергии в доме.

Почему АКБ нужно разряжать только до 30%, а не до нуля, а заряжать лишь до 80%, а не до 100%?

Разряжать АКБ менее, чем до 30% не рекомендуется, т.к. у них, при этом, начнется резкое снижение ресурса. До-заряд АКБ с 80 до 100% необходимо производить малыми токами в течение многих часов (не менее 6-ти часов), что при частом использовании абсолютно невыгодно по топливу и ресурсу генератора (см. выше).

Проблема
Известно, что в случае систематического недозаряда свинцово-кислотных АКБ их ресурс значительно снижается.

Какие есть варианты?

• Есть современные АКБ, которые (по сведениям от производителя) относительно устойчивы к систематическому недозаряду, например Challenger G12FT. Несмотря на это, рекомендуется хотя бы раз в месяц проводить полный, 12-ти часовой заряд АКБ хорошим зарядным устройством (начав с 0,1С).
• вы прочитаете об "Экономичной ("двухтактнной") системе автономного питания", которая абсолютно лишена этого недостатка, но "взамен" требует дополнительных, но окупаемых инвестиций.

О расчете емкости АКБ

Чтобы рассчитать ёмкость АКБ Андрей приводит некие практические прикидки для гипотетического дома (80-150 кв.м., отопление и готовка еды - не на электричестве). При постоянном проживании 3-4 человек, если не делать глупостей, то среднесуточное потребление электричества зимой может составить до 700Вт/часов (24-3,5) часа = 14,4кВт/часов. С учетом недоразряда и недозаряда, АКБ должны иметь 28,8кВт/часов. Т.е. - АКБ с параметрами 12Вх150Ач должно быть 16шт.

О расчете стоимости АКБ

Если взять аккумуляторы типа OpzS (а это наиболее экономически выгодные батареи), то при цене за штуку 19 т.р. (очень примерно) нужно будет потратить 19т.р.*16шт = 304тыс.руб. При указанных характеристиках разряда (30-80%) количество циклов заряд-разряд у этого типа АКБ будет около 1600, т.е. 4,4года. При пересчете, за 10 лет стоимость всех АКБ составит 304*10/4,4= 690тыс.руб. А при 7-ми часовой (в сутки) работе генератора их надо было бы иметь на сумму 590тыс.руб.

"Потери" за 10 лет: 690-590=100т.р. (сравните с суммой в 590т.р. потерь на генераторе!!!).

О выборе зарядного устройства (ЗУ)

ЗУ это - важный узел в САПах, т.к. от правильного заряда АКБ зависит срок их жизни. Оно должно быть фирменным, и не менее чем 3 ступени заряда и должно обеспечивать каждый аккумулятор зарядным током не менее 0,2С. Также желательно иметь достаточное количество регулировок для подстройки под разные режимы работы. Ну, и, естественно, его выходное напряжение должно совпадать с напряжением Вашего блока АКБ (24 или 48 Вольт). 12В для такой мощной системы Андрей не рекомендует.

Внимание
При заряде АКБ очень важно не перегревать батареи, иначе они очень быстро выйдут из строя.
Требуйте от поставщика полную документацию на АКБ (включая ТУ) и действуйте строго по документам.

О выборе инвертора

Инвертор это - довольно сложная и капризная система. Он должен быть:

• фирменным,
• должен иметь достаточные стационарную и пусковую мощности,
• должен иметь на выходе синусоиду (а не меандр или даже модифицированную синусоиду),
• должен иметь сервис в Вашем городе,
• естественно, должен работать именно от того напряжения, которое Вы сформируете из своих аккумуляторов,
• а также очень не помешает большое количество вариантов настроек и широкая функциональность.

Для СРП Андрей в настоящий момент рассматривает 2 разных инвертора (оба - со встроенными зарядными устройствами) - МАП LSD-Sinus-4,5, Tripp Lite - APSX3024SW. У них стоимость примерно от 35-45тр, а у дорогих западных - 100-150тр.

О выборе АКБ

О выборе свинцово-кислотных аккумуляторов для систем электропитания можно почитать - .

Вывод
Снижение ежедневного времени работы генератора с 7-ми до 3,5 часов даст за 10 лет солидный экономический эффект, для нашего примера - около 490тыс. рублей.

Примечание к выводу
В этой методике должна быть применена квалифицированная "балансировка" системы, т.к. при превышении тока заряда АКБ (а главное - их температуры) они очень быстро будут выходить из строя. Если для данного вида батарей понадобится чуть увеличить время заряда, то это, наверное, будет правильно (все равно все надо считать).

Принудительное охлаждение АКБ, например вентилятором, очень сильно поможет увеличить срок их эксплуатации (подвал - идеальное место для АКБ при любой системе, а для данного метода - особенно).

Размещено участником форума «Дом и Дача» Андрей А.А.
Редактор: Адамов Роман

— это следует знать!

Тема » Резервное и Автономное Электропитание — это следует знать!

Для начала давайте уточнимся в понятиях резервного и автономного электрического питания. Итак, резервное питание подразумевает под собой вспомогательный источник электричества, который в случае пропадания основной линии должен обеспечить дальнейшее электроснабжение силовых электрических потребителей. Им может быть не только полностью независимые системы электропитания (аккумуляторы, и преобразователи, питаемые от них, министанции, топливные элементы и т.д.), но и запасные линии городского электроснабжения.

Автономное электропитание под собой подразумевает полностью отделённую систему электроснабжения, которая способна генерировать или отдавать накопленную электрическую энергию различным потребителям. Такая система в случае пропадания напряжения в основной городской электросети должна взять на себя силовую нагрузку имеющихся потребителей. Хотя, к автономному электропитанию можно отнести и химические источники питания (в том числе и аккумуляторные батареи). Основная идея такого вида электрического источника — снабжение электроэнергией нагрузки, при условии отсутствия внешнего источника питания (обычная городская электросеть).

По большей части эти два понятия между собой сильно пересекаются, что даёт основание считать их одним и тем же (лишь в некоторых случаях эти термины можно употреблять «поразень»). Задачу независимого электроснабжения можно решать различными путями, а точнее, систему автономного питания возможно сделать основываясь на различных способах производства электрической энергии. Прелесть электричества заключается в том, что эта невидимая человеческому глазу сила универсальна. Различаются только лишь способы преобразования одного вида энергии в другой.

Где, в основном, используется термин — резервное электропитание? Там где существует большая вероятность отключения основного источника электроснабжения (в роли которого обычно выступает городская электросеть), либо в том случае, когда обесточивание происходят крайне редко, но само явление «обесточки» довольно критично. В данных случаях главной задачей резервного электропитания является своевременное подхватывание имеющейся нагрузки и последующее обеспечение электроэнергией имеющегося потребителя до тех пор, пока полностью не будет восстановлено основное снабжение от городской сети.

Об автономном электропитании больше можно слышать в тех случаях, когда идёт речь о полном отсутствии основного источника электропитания (городской электросети). В данном случае это самое автономное электропитание выступает в роле главной электроснабжающей системы (либо она используется настолько часто, что оставляет за собой право называться таковой). К таким случаям можно отнести осуществление электроснабжения загородного дома (где имеются временные или постоянные проблемы с подводом городской электросети), удалённые от города места (где изначально не предусмотрена городская магистраль) и т.д.

В роле основной электропитающей системы выступает сложная энергетическая сеть, основным узлом генерации электричества у которой выступает АЭС, ТЭС, ГЭС. В случае автономного электропитания центром выработки электроэнергии является мини электрогенерирующие системы, которые работают за счёт горючего топлива (бензин, дизель, газ, уголь и т.д.), энергии ветра (ветряки), солнца (солнечные батареи), химических реакций (химические источники тока — батареи, аккумуляторы, топливные элементы).

Конкретное использование того или иного источника генерации электроэнергии зависит от имеющихся условий (местности, климата, режимов работы автономных источников, нужды, стоимости и т.д.). Стоит добавить, что в роли резервного источника электропитания может выступать дополнительные параллельные линии электропередач, которые питаются от всё тех же городских электросетей.

В связи с частыми отключениями электроэнергии, нестабильным напряжением и частотой в электросети в последнее время все чаще и чаще возникают вопросы: Как обеспечить себя электроэнергией на время отключения основной электросети? Какой источник автономного питания выбрать? И как это сделать?

Для начала необходимо определиться с условиями задачи.

Первое условие - потребляемая мощность нагрузки . Эта мощность складывается из мощностей отдельных потребителей электроэнергии. Количество потребителей, из мощностей которых складывается общая мощность нагрузки, будет зависеть лишь от вашего желания. Однако следует иметь в виду, что те потребители, которых вы не включили в этот список, должны быть отключены во время работы автономного источника электропитания. Несоблюдение этого может привести к перегрузке и даже к выходу оборудования из строя.

То есть вам необходимо понять, что вы хотите получить? Обеспечить себе комфортное существование на время отключения независимо от того, на сколько отключилась сеть, или же обойтись несколькими особо важными потребителями, отключение которых может привести к серьезным материальным затратам (например система отопления).

Загородный дом, как правило, потребляет от 5 до 40 кВА. Сюда входит освещение, системы отопления, водоснабжения, канализации, бытовые электроприборы, системы охранной и пожарной сигнализации, системы видеонаблюдения.

Если вы решили запитать от автономного источника часть потребителей (что целесообразно с точки зрения цены), то из всего этого перечня вам необходимо выбрать, в первую очередь, самых критичных к пропаданию напряжения потребителей (аварийное освещение, система отопления), и далее к ним суммируем менее критичные нагрузки. Потребители электроэнергии, у которых отсутствует индуктивная составляющая мощности, называются активными: лампы накаливания, нагревательные приборы. Однако простое суммирование мощностей будет справедливым, пока вы не дойдете до оборудования, которое имеет пусковые токи. Оно имеет свойство потреблять в несколько раз больший номинального ток в момент запуска. Эти токи необходимо учитывать и давать соответствующий запас по мощности (примерно 2,5-3,5 раза). Такие потребители называются индуктивными: электродрели, электропилы, насосы, компрессоры, холодильники, лазерные принтеры и т.п. Кроме того, необходимо учитывать и коэффициент одновременности, который показывает процент одновременной работы оборудования.

Основная мощность (Prime Rating Power) - это максимальная мощность, которую ДГУ может развивать при непрерывной работе на переменной нагрузке неограниченное время. Средняя величина нагрузки в 24-часо-вый период составляет 70%, если иное не оговорено производителем. Перегрузка в течение 1 часа на 12 часов работы не оговаривается ISO, но допускается. Минимальная величина нагрузки ДГУ составляет 25% от мощности PRP.

То есть если вы предполагаете, что ваша генераторная установка будет работать как основной источник электроэнергии, то вам необходимо ориентироваться именно на эту мощность. Если величина PRP не указывается, то данная генераторная установка может работать только как резервный источник электроснабжения.

Вспомогательная и резервная мощность (Emergency Standby Power) - это максимальная , которую ДГУ может развивать при работе на переменной нагрузке во время возможного перебоя в электросети, которую ДГУ резервирует, при годовом времени наработки не более 500 часов. Средняя мощность в течение 24-часового периода 70%, если иное не заявлено производителем. Перегрузка не допускается.

Минимальная величина нагрузки ДГУ не регламентируется, но составляет 25% от мощности PRP.

То есть эта та мощность, которую генераторная установка может развивать кратковременно, в качестве резервного источника питания. Мощность ESP всегда больше мощности PRP, так как это мощность, которую развивает генераторная установка на непродолжительное время (не более 500 часов в год), но при этом перегрузки не допускаются.

Таким образом, расчет потребляемой мощности является не такой простой, как это выглядит на первый взгляд, задачей. И мы рекомендуем для корректной и правильной оценки потребляемой мощности и безошибочного подбора оборудования обращаться к специалистам.

Следующим важным компонентом условия этой задачи является время автономной работы , то есть время, которое будет работать ваш источник автономного питания, пока не восстановится и не войдет в допустимые пределы напряжение основной электросети.

Для определения этого параметра вам необходимо проанализировать, как часто и насколько по времени происходят отключения электроэнергии и, исходя из этого, определиться со временем автономной работы необходимым для вас.

Объясню, почему это важно. При кратковременных пропаданиях напряжения с небольшой периодичностью одним из вариантов решения проблемы автономного электроснабжения является установка источника бесперебойного питания, который в режиме автономной работы использует электроэнергию аккумуляторных батарей, количество которых можно увеличивать в зависимости от необходимого времени автономной работы (до нескольких десятков минут). При более длительных и частых отключениях вариантом решения этой же проблемы является установка генераторной установки, для которой также необходимо предусмотреть достаточный запас топлива в зависимости от необходимого времени автономной работы.

И еще один момент необходимо учесть при постановке условий этой задачи - это наличие оборудования, критичного к различного рода скачкам, импульсам, пропаданиям напряжения и отклонениям частоты основной электросети. Это электронные блоки управления оборудованием (например, котлом системы отопления), компьютеры, контроллеры охранной и пожарной сигнализации, плазменные панели и т.п. То есть оборудование, которое требует именно качественного электроснабжения, иначе оно может некорректно работать или просто выйти из строя.

Теперь, когда условия задачи известны, можно приступать к ее решению. Существует несколько вариантов технических решений.

ИБП по принципу работы можно разделить на две группы это: Off Line и On Line. Off Line (Stand-By) тип ИБП, допускающих перерыв питания нагрузки во время переключения со входной сети на инвертор (transfer time, или время переключения). On Line тип ИБП, который обеспечивает непрерывное и фильтрованное питание нагрузки. По определению, on-line ИБП имеют нулевое время переключения; нагрузка никогда не видит прерывания питания.

Как правило, для использования в качестве резервного источника питания для загородных домов используются однофазные ИБП мощностью от 4 до 10 кВА класса On Line.

По сравнению с резервными генераторными установками ИБП имеют ряд неоспоримых преимуществ

• значительно более высокий коэффициент надежности;
• большое время наработки на отказ;
• высокое качество электроэнергии на выходе;
• отсутствие необходимости в периодическом обслуживании и замене расходных материалов;
• бесшумность работы;
• простота подключения и монтажа.

Однако чтобы обеспечить относительно большое время автономии (от нескольких десятков минут до нескольких часов), ИБП должен комплектоваться достаточным количеством аккумуляторных батарей (далее АКБ) определенной емкости, что чаще всего будет ограничиваться техническими возможностями ИБП, а именно возможностями зарядного устройства АКБ. Кроме того, время автономной работы будет зависеть еще от нескольких параметров: степени загруженности ИБП, эффективности конкретного инвертора, температуры окружающей среды, состояния и степени износа АКБ.

Конечно же, есть возможность создания мощной системы бесперебойного питания с большим временем автономии. Но при этом возникает вопрос экономической обоснованности такого решения, а это немаловажный фактор в процессе выбора автономного источника питания.

В настоящее время на российском рынке существует очень много различного рода генераторных установок, широкий спектр мощностей множества производителей, различные варианты исполнения которых заставят задуматься даже искушенного покупателя.

Ниже мы приведем классификацию по основным признакам конструкции генераторных установок. И приведем краткие пояснения, так сказать, на бытовом уровне по каждому из пунктов классификации.

По виду исполнения

• портативные - бытовые, полупрофессиональные и профессиональные бензиновые или дизельные генераторные установки мощностью до 12 кВА, могут использоваться в качестве резервных источников питания; для питания потребителей со средней и большой интенсивностью; для осуществления индивидуальной деятельности. Имеют воздушную систему охлаждения, могут быть с верхним или нижним расположением клапанов системы газораспределения, надежны, удобны и неприхотливы в эксплуатации.
• стационарные - профессиональные дизельные электростанции мощностью от 10 до 2500 кВА, используются в качестве основных и резервных источников электропитания. Имеют жидкостную систему охлаждения, как правило, с верхним расположением клапанов системы газораспределения, отличные ресурсные показатели, низкие эксплуатационные затраты. Требуют профессионального монтажа.

По способу охлаждения

• с воздушным охлаждением - генераторные установки, которые охлаждаются окружающим воздухом.
• с водяным охлаждением - генераторные установки, которые охлаждаются жидкостью (как правило, гликолевые смеси с водой).

По используемому топливу

• бензиновые - генераторные установки, в которых в качестве топлива используется бензин.
• дизельные - генераторные установки, в которых в качестве топлива используется дизельное топливо.

По частоте вращения коленчатого вала двигателя

• 3000 об/мин - двигатели, работающие на такой частоте, дешевле и меньше, но гораздо более шумные, с более высоким расходом топлива и масла и имеют меньший ресурс;
• 1500 об/мин - эти двигатели более тихие, с меньшим расходом и более высоким ресурсом. Могут использоваться в качестве основного источника питания.

По виду генератора переменного тока

• с синхронным генератором, имеют более высокое качество электроэнергии, способны переносить кратковременные перегрузки;
• с асинхронным генератором, конструктивно проще и дешевле. Однако имеют достаточно низкое качество электроэнергии на выходе, не способны к перегрузкам.

По количеству фаз

• однофазные (220 В 50 Гц), от такой генераторной установки могут быть запитаны только однофазные потребители;
• трехфазные (380 В, 220 В 50 Гц) от такой генераторной установки могут быть запитаны как трехфазные потребители, так и однофазные. Однако нужно иметь в виду, что мощность одной фазы трехфазной станции в 3 раза меньше общей мощности установки. Также необходимо обеспечить равномерность загрузки фаз во избежание так называемого «перекоса» фаз, который плохо сказывается на состоянии генераторной установки.

По расположению клапанов системы газораспределения

• с нижним расположением клапанов;
• с верхним расположением клапанов.

По способу запуска

• ручной - используется только для небольших портативных станций, запуск происходит с помощью шнура посредством раскручивания коленвала двигателя до нужной для запуска частоты;
• электростартерный - используется для всех установок, запуск происходит с помощью электростартера посредством поворота ключа зажигания;
• автоматический - используется для установок, в которых реализована функция автоматического запуска. Требует наличия дополнительного оборудования. Не обязательно присутствие человека при запуске и принятии нагрузки.

Теперь рассмотрим основные виды генераторных установок в комплексе.

Генераторные установки с 2- или 4-тактным бензиновым двигателем

• 2-тактные двигатели, как правило, ставятся только на самые маломощные и компактные генераторные установки (наработка на отказ не более 500 часов);
• 4-тактные бензиновые двигатели ставятся на более серьезные станции, но не более 15 кВА (мощнее бензиновых двигателей нет). Наработка на отказ от 1000 до 4000 часов. Основные производители - американская компания Briggs&Stratton; и японская Honda.

Генераторные установки с 4-тактным дизельным двигателем.

Дизельные генераторы с воздушным охлаждением занимают промежуточное положение между бензиновыми двигателями и дизельными с жидкостным охлаждением. Дизельные генераторные установки с воздушным охлаждением до 6 кВА мало чем отличаются от своих бензиновых собратьев, хотя они обладают большим ресурсом и более надежны. Наработка на отказ более 4000 часов. Основной производитель - японская компания Yanmar.

Более мощные дизельные двигатели с воздушным охлаждением до 20 кВА капризны к качеству топлива, достаточно шумные и громоздкие. Так что в этом случае лучше искать альтернативу среди дизельных двигателей с жидкостным охлаждением. Основной производитель немецкая фирма Hatz.

Дизельные двигатели с жидкостным охлаждением наиболее надежны и долговечны. Наработка на отказ до 20 000 часов. Они относятся к установкам промышленного класса.

Самые приемлемые с точки зрения оснащенности различными опциями. Основные производители от 6 до 20 кВА:

1. Mitsubishi, от 20 до 275 - John Deere, от 200 до 500 кВА
2. Volvo и Perkins, более 500 кВА - MTU.

Теперь подведем итог этому варианту решения. При частых и длительных отключениях электроэнергии или при отсутствии внешней сети выбор очевиден. Однако если вернуться к третьему условию задачи про критичных к пропаданиям и качеству электроэнергии потребителей, мы видим, что этот вариант решения малоприемлем, так как с момента пропадания напряжения до момента его восстановления посредством генераторной установки происходит перерыв в электроснабжении и генераторная установка не защищает от различного рода искажений входной сети.

Чтобы обеспечить критичных к качеству электроэнергии потребителей бесперебойным питанием и в тоже время иметь достаточно большое время автономии, мы рекомендуем использовать совместную работу ИБП и ГУ. В момент пропадания напряжения основной электросети ИБП питает энергией АКБ наиболее ответственных потребителей. Остальные потребители остаются обесточенными до момента запуска генераторной установки. После запуска ГУ ИБП переходит в нормальный режим работы и заряжает АКБ. Это наиболее приемлемый вариант с точки зрения надежности.

Однако при совместной работе ИБП и ГУ необходимо иметь в виду, что при расчете мощности ГУ мощность ИБП, рассчитанную ранее, нужно суммировать с мощностями остальных потребителей электроэнергии, принимая во внимание коэффициент запаса (1,3-2 в зависимости от того, какой выпрямитель у ИБП и есть ли THD-фильтры), учитывающий гармонические искажения самого ИБП. Итак, как мы видим, решение проблемы резервного электроснабжения - достаточно сложная и многогранная задача, требующая серьезной проработки. При этом учитывается множество факторов, касаемых как самой нагрузки, так и оборудования. Мы рекомендуем при решении задач такого рода во избежание совершения ошибок и для экономии вашего времени консультироваться со специалистами.