Небольшая доработка домашнего аварийного питания (автоматическое переключение при пропадании сети 220v)

Когда-то давно, я рассказывал о системе автономного аварийного питания своего дачного домика. Прошло около 5 лет его успешного использования, поэтому, с чистой совестью, могу рекомендовать подобную схему для повторения.
В обзоре заодно покажу пару небольших доработок системы, для более комфортного использования

Предыстория -как я «докатился» до такой жизни родилась идея использования схемы в ее настоящей реализации.

Уже довольно много лет я проживаю в небольшом дачном домике, за городом — мне тут просто больше нравится, хотя и есть дом в центре города. Не вижу смысла расписывать все прелести «деревенской» жизни, скорее всего не все это поймут — к этому надо прийти самостоятельно ;)
Однако, среди множества плюсов проживания на даче, есть один значительный минус — регулярные отключения электроэнергии (обычно не дольше, чем на пару-тройку часов).
Вполне естественно, это изрядно напрягает, особенно если учитывать что на дачах нет централизованного водопровода (у всех персональные скважины) и с отключением электричества фактически отключается и водоснабжение.
Большинство соседей решило эту проблему прикупив генераторы-… выключается свет и кругом начинают «урчать» двигатели генераторов…

Подобное решение мне не нравилось по ряду причин:
1. Необходимо где-то размещать или хранить генератор. Отдельное помещение, шум во время работы
2. Хранение и пополнение ГСМ. Запахи, опасность возгорания.
3. Запуск генератора и переход на аварийный источник питания. Не факт, что женщина сможет самостоятельно всегда это сделать-а я не всегда дома нахожусь.
Для полностью автоматического режима работы необходимы совсем иные вложения, включая капитальное помещение, при чем все равно часть проблем остается, включая возможные сложности при запуске в холодное время года и т.п.

Альтернатив, на самом деле, не так и много — в основном тема ветряков и солнечной энергии. В этом направлении я и двигался… но с осознанием, что окупаемость подобной системы (у меня) не наступит грубо говоря «никогда», а стоимость приличная, стал упрощать схему и заменять отдельные элементы.
Например, сначала я отказался от солнечных панелей и контроллеров- запасать электроэнергию я могу от сети, раз она уже имеется.
Для хранения запасенной энергии решил использовать обычный стартерный автомобильный аккумулятор, а для ее преобразования относительно недорогой инвертор с Али, и так далее…

В конечном варианте затраты оказались на порядок ниже, а на функциональности, именно для моих целей, это не слишком заметно отразилось — использую уже много лет, проверено! ;)

Схема получилась совсем простая

Аккумулятор

(за 5+ лет менял один раз прошлой осенью, и то, потому что забыл про него, и он долго работал без электролита (по жаре выкипел, наверное :).
Покупался с большим запасом по емкости, но даже покупка такого большого, имхо, целесообразнее использования гелевых — цена ниже, а сроки замены у них могут оказаться примерно одинаковые.
Всякого рода тяговые/панцирные тоже нет смысла покупать, они еще дороже, а купленный инвертор все равно не сможет их использовать в полной мере, он имеет защиту разряда аккумуляторов (начинает подавать звуковой сигнал и отключается, при падении напряжения примерно до 11в)

Инвертор

Заявленная мощность 1500 Вт (3000 Вт пиковая, несколько минут), покупал примерно за 5 тыс. +3 тыс. доставка ЕМS.
Вот ссылки на подобные на 1000Вт, 1500 (как у меня) и 2000Вт с ценником 7-10тыс.руб (с доставкой).
Блин, за время «вылеживания» обзора в черновиках, ссылки уже не работают -теперь другие варианты инверторов под ними :(
Вот вроде пока рабочая ссылка, но не факт, что до публикации все не изменится еще раз :)

На момент покупки, разница в стоимости с «чистой» и модифицированной синусоидой была значительна, поэтому покупал модифицированную. Мой вариант инвертора с функций UPS (автоматическое переключение на аварийное питание и встроенное зарядное устройство), можно покупать и БЕЗ него, но переключать электроснабжение и подключать зарядку к аккумулятору надо будет вручную.

Сравнение двух «синусоид» — сеть и при переходе на работу от инвертора.
На напряжение не обращайте внимание, замер делался через делитель 1:10 — размах не помещался на экран, поэтому ось слегка опущена вниз.


На вопрос — «а как же быть с холодильником и насосом водоснабжения», которым нужен «чистый синус», отвечаю:
Насос работает периодически, по несколько секунд (накачивая гидроаккумулятор) — за это время он не успевает нагреваться и переносит подобное абсолютно безболезненно.
А холодильники (как и стиральную машину, водонагреватели) я исключил из схемы аварийного электроснабжения.

Без холодильника (и стиралки) можно вполне спокойно прожить несколько часов. Даже по жаре, за это время он не успеет оттаять. Зато при этом можно заметно сэкономить на типе и мощности инвертора, а так же емкости аккумулятора!

То есть, еще раз повторюсь, проводка разделена на две части:
-резервируемая аварийным источником питания — насос водоснабжения, свет (в том числе уличный) и бОльшая часть розеток, в которые обычно не включаются мощные потребители.
-нерезервируемая — холодильник и морозильные камеры, электроводонагреватели, розетки на кухне, стиральная машинка.

На инверторе, с завода, на выход 220v установлена розетка.
Вся резервируемая часть проводки мною выведена на кабель с вилкой.
Неподалеку, на стене, имеется розетка с нерезервируемой частью проводки — обе части легко соединить в одну, для возможности исключения инвертора с аккумулятором из схемы электроснабжения, на случай неисправностей и технического обслуживания.

Одной из доработок как раз будет установка дополнительной розетки на инвертор — штатная не очень нравится как качеством, так и расположением.

Кстати, цвет «морды» инвертора под медь, это не моих рук дело :) Я не знаю что за краска (или лак) у китайцев использовался, но под воздействием лучей солнца краска ВЫГОРЕЛА! :) Первоначально все было черного цвета, теперь куда попадало солнце цвет изменился, где была тень цвет остался прежним ;)

Таким он был в «молодости» :)

Инвертор с аккумулятором находятся на хорошо проветриваемой веранде и занимают совсем мало места.
Поверх клемм аккумулятора накрывается крышка из пластика, что бы исключить попадание на клеммы посторонних предметов (сейчас она снята).
На фото видно, насколько неудобно расположена штатная розетка

Соединение инвертора с аккумулятором выполнено кабелем с большим сечением проводников -на мощности близкой к максимальной, проходящий ток может превышать 100А.
На фото уже новый аккумулятор, заодно сделаю ему обслуживание :)

Инвертор достаточно надежен, хотя пару раз (за 5 лет) все-таки приходилось заниматься его ремонтом. Оба раза проблема была в сгоревших контактах коммутирующего реле. Сейчас установлено такое.

Используется реле с двумя перекидными группами на большой ток, установить с «запасом» не получилось-банально не смог найти более мощного такой «конфигурации»
Причиной неисправностей (по крайней мере первой 100%) было включение чрезмерной нагрузки-на тот момент сын не был предупрежден, в мое отсутствие отключали свет и он умудрился включить электрокамин на пару кВт, освещение/тв и насос воды иногда включался.
Проявление неисправности было довольно любопытным, не подумал бы на реле :) — на выходе присутствовало очень заниженное напряжение, возможно подгоревшие контакты реле давали подобный эффект, странно что не сгорели совсем.

Возможно кому-нибудь может оказаться полезным, в свое время связывался с предприятием выпускающим эти инверторы, они мне предоставили -Архив с файлом/логикой поиска типовых неисправностей подобных инверторов

Еще одна планируемая доработка — замена штатных индикаторных приборов. На самом деле по встроенным приборам очень сложно определить напряжение в сети, а в этом бывает необходимость- у нас и 160 и 120 не редкость, хотя обычно, при значительном падении сетевого напряжения, инвертор автоматически переключается на батарею, если конечно включена автоматика .

Первоначально хотел поменять на что-то, подобное этому

Затем возник вопрос-насколько точными окажутся результаты измерения выходного напряжения инвертора, при замере модифицированной синусоиды (и будут ли они вообще чему-нибудь соответствовать). Ни один из продавцов не дал внятного ответа :(
Решил не рисковать, и купить простой и дешевый — ведь главное получить результат! :)
Был куплен такой, желтого цвета. ссылка на товар

Доработка инвертора

Подготавливаем все необходимое и разбираем инвертор.

Подобранный закрытый блок на пару розеток и кусок кабеля.

Для вольтметра нашелся кусок пленки -тонировки для авто, что бы показания были более читабельными.

В качестве крепления вольтметра решил использовать крепления от мощных транзисторов, они неплохо подошли размерами


Можно было закрепить вольтметр и штатным креплением, оно практически подходило по размерам, но не понравилось тем, что прибор при этом значительно выпирает вперед.
Самодельное крепление получилось несколько колхозным, но хорошо фиксирующим вольтметр.
Перед вольтметром расположил рамку с ранее снятого прибора, что бы не оставалось щелей- на него же приклеил тонировочную пленку.

Кабель с розетками припаял параллельно установленной с завода.
Приборы поменял местами (относительно заводской установки)- мне показалось более логичным расположение слева 12в (вход) а справа 220 (выход).

Теперь показания хорошо видны и понятны, а блок розеток можно расположить в удобном для меня месте.
Предварительно проверял показания вольтметра, сравнив их с показаниями 4 измерительных приборов- результат отличный. Это конечно не гарантирует соответствие с «реальностью» — синус то модифицированный! (поэтому результаты этой «проверки» не публикую)

Далее включил инвертор на прогонку, но «счастье» оказалось не долгим ;)… через пару минут увидел легкий дымок, выходящий из вольтметра. Разбираем, смотрим причину.
Как я понял, проблема заключена в использовании емкостного балласта в схеме питания (считали то на синусоиду).
На фото видно, что резистор начинает слегка подгорать

Увеличил номинал и мощность резистора, теперь греется, но терпимо. Показания прибора заметно не изменились. При работе от внешней сети тоже все нормально.

Собрал прибор (а потом и инвертор), вроде все и нормально работает, но два разных прибора рядом смотрятся убого — надо менять и 12v вольтметр.

Заказал такой.

Имеется три цвета свечения на выбор. Поскольку желтого среди них нет, выбрал зеленый
Размеры купленного вольтметра отлично подошли к существующему отверстию, оставшемуся от аналогового. Не потребовалось даже никакого дополнительного крепления, просто защелкнул и все!
С двумя схожими приборами внешний вид заметно изменился, в лучшую сторону :)
Надо и первый было покупать похожего форм-фактора.

В отключенном от сети состоянии показывает напряжение аккумулятора

В работе (при наличии сети).
Идет подзаряд аккумулятора.

На мой взгляд получилось вполне приемлемо, все показания теперь легко считываются и понятны.

Свечение вольтметра низкого напряжения немного ярче, но это легко исправить применением дополнительного светофильтра, можно даже красный «вкорячить» — по идее результат должен ближе к желтому получиться (чтобы стали примерно одинакового цвета).

Дополнительный плюс: теперь я вижу напряжение и на аккумуляторе — при работе в качестве аварийного источника легче ориентироваться в «остатке» запаса электроэнергии

Уже после написания этого обзора, прикупил еще более «интересный» показометр уровня заряда и напряжения, думаю над вариантом его использования — как бы еще более наглядные показания, но более крупный размер и не уверен как будут смотреться два «разномастных» прибора рядом.

Ну и напоследок еще одна небольшая доработка, которая однако потребовала времени что бы разобраться со встроенной схемой зарядки.

Как видно на фото выше, напряжение заряда 14.3-14.4в подходит скорее для типового стартерного включения аккумулятора, мы же используем буферный, для которого поддерживаемое напряжение заряда рекомендуется поддерживать не выше 13.7в -для долговечности работы аккумулятора хотелось бы его уменьшить до рекомендуемого ;).

Зарядное устройство в инверторе выполнено на UC3845.
По сути управление осуществляется регулируемым стабилитроном TL431, через оптопару,.

Выпаял SMD резистор, для подбора номинала подпаял подстроечник.

Установил желаемое напряжение… а потом решил и насовсем оставить его в схеме- вдруг захочу поменять настройки ;)

Подстроечный резистор закрепил к передней крышке и теперь производить регулировку возможно снаружи, ориентируясь на показания рядом стоящего прибора — довольно удобно.
Теперь, при желании, возможна оперативная корректировка, например в зависимости от температуры окружающего воздуха (зимой поднимать несколько выше, летом опускать до 13.5-13.7)


Полученный вариант аварийного питания считаю довольно удачным!

Бывает звонят соседи, спрашивают есть ли «свет» (у меня уличное освещение вечерами почти всегда включено, и при пропадании электроэнергии, естественно, начинают возникать вопросы :) — иногда я даже затрудняюсь дать им ответ сразу, надо сходить на веранду посмотреть показания и послушать инвертор- при включении инвертора в работу включается кулер охлаждения и его работу вблизи слышно.

Работой своей системы автономного питания доволен полностью! Перед НГ, да и 31го конкретно, когда начинал писать этот обзор, было немало отключений, что однако не слишком мешало моей «нормальной» жизнедеятельности.

С моим энергопотреблением заряда вышеописанного аккумулятора хватает практически на пару дней (был случай проверить).

Если бы «строил» подобное сегодня, скорее всего покупал бы «чистый синус»- разница в цене уже не так значительна, но можно безболезненно использовать и всякого рода насосы котлов и другие «капризные» устройства.
Возможно не искал бы варианты с UPS- включить «аварийку» можно и вручную, заряжать тоже есть чем.

Зыж К описанной схеме довольно не сложно добавить и солнечную панель с контроллером и (при необходимости) подзаряжать от солнца — другой вопрос, что не всем это нужно, ну и цена вопроса…
Как раз сейчас подобную (с контроллером) испытываю несколько для иных целей, поэтому подобный вариант в голову приходил.

Всем удачи и хорошего настроения! ☕