هل تساءلت يومًا كيف تصل الكهرباء إلى منزلك أو تخيلت في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، وكيف لا تزال تحصل على الكهرباء في المنزل. في الواقع ، يمكن أن يكون هناك العديد من الطرق للحصول على مصدر طاقة التيار المتردد دون الحاجة إلى البقاء بدون كهرباء.
4 مصادر التيار الكهربائي المتردد في المنزل
التيار المتردد: نظرًا لسهولة النقل والتكلفة المنخفضة وسهولة التحويل إلى التيار المستمر ، تُفضل طاقة التيار المتردد على طاقة التيار المستمر لتزويد المنازل. هل تساءلت يومًا كيف يعمل نظام توزيع الطاقة بالكامل؟ لا؟
اسمحوا لي أن أقدم فكرة موجزة عن النظام بأكمله
نظام توزيع الطاقة
تتكون شبكة توزيع الطاقة الأساسية من الأقسام الفرعية التالية:
- محطة توليد الكهرباء: محطة الطاقة هي المكان الذي يتم فيه توليد طاقة التيار المتردد ثلاثية الطور. سبب استخدام 3 مراحل هو أن جميع تيارات الطور تميل إلى إلغاء بعضها البعض ، والحفاظ على حمل متوازن ويمكن أن تنتج مجالًا مغناطيسيًا دوارًا يستخدم للمحركات الكهربائية. تتكون محطة الطاقة بشكل عام من مولدات توربينية بخارية تعمل على البخار الذي يتم الحصول عليه عن طريق حرق الفحم والنفط والغاز الطبيعي أو من محطات الطاقة النووية. يتم تحويل طاقة التيار المتردد المتولدة من المولدات إلى جهد عالي عند حوالي 155 كيلو فولت باستخدام محولات كبيرة تصعيد.
- محطات التحويل: تدخل الطاقة المولدة بجهد عالٍ يبلغ 155 كيلو فولت إلى محطات النقل الفرعية التي تتكون من محول تنحي ، وقواطع دوائر ، ومعدات تحكم وتحول طاقة التيار المتردد عالي الجهد إلى طاقة تيار متردد منخفضة الجهد تبلغ 60 كيلوفولت ليتم تغذيتها إلى دوائر النقل إلى وحدة توزيع الطاقة.
- وحدة النقل: تتكون وحدة النقل من كل برج من 3 أسلاك يحمل كل منها مرحلة وكذلك سلك رابع يعمل كأرضي للحماية من الصواعق. عادة ما تكون مسافة الإرسال حوالي 400 كم.
- شبكة التوزيع: وتتكون من محولات تنحي تقوم بتحويل مصدر التيار المتردد عالي الجهد من 60 كيلو فولت إلى 12 كيلو فولت وحافلات التوزيع لنقل طاقة التيار المتردد.
- وحدات النقل للمنزل: تتكون وحدة النقل من 3 أبراج سلكية تحمل طاقة التيار المتردد في كل مرحلة وتتكون أيضًا من بنوك منظم لمنع العبور في الفولتية والصنابير للحصول على مرحلة أحادية أو ثنائية الطور من الإمداد ثلاثي الطور.
- وحدة طاقة التيار المتردد بالقرب من المنازل: تتكون وحدة طاقة التيار المتردد من محولات تنحى على الأقطاب الكهربائية ، والتي تنزل جهد التيار المتردد من خطوط النقل إلى جهد تيار متردد عادي 240 فولت للإمداد المنزلي. يأتي التزويد 240 فولت بثلاثة أسلاك ، مع سلكين يحمل كل منهما 120 فولت بفارق طور 180 درجة والسلك الثالث سلك محايد أو أرضي.
الطاقة الشمسية: مصدر آخر للحصول على الطاقة في منزلك هو استخدام الطاقة الشمسية. تبرز الطاقة الشمسية كأحد المصادر الرئيسية للطاقة بسبب تجديدها وسهولة توافرها. يتكون توزيع الطاقة الشمسية في المنازل من المكونات التالية:
الطاقة الشمسية للمنازل
- الألواح الشمسية: يتم وضع مجموعة من الألواح الشمسية المكونة من خلايا شمسية على سطح المنازل في مثل هذا الاتجاه لتحقيق أقصى قدر من ضوء الشمس وتحويل ضوء الشمس هذا إلى طاقة كهربائية.
- متحكم الشحن: يتمثل عمل وحدة التحكم في الشحن في التحكم في شحن البطاريات لضمان عدم تدفق جهد التيار المستمر الزائد إلى البطاريات. كما أنه يضمن شحن البطارية في حالة نفاد طاقة البطارية.
- البطاريات: تُستخدم مجموعة من 12 بطارية تقريبًا لتخزين الطاقة الكهربائية للتيار المستمر من الخلايا الشمسية.
- العاكس: يتم استخدامه لتحويل طاقة التيار المستمر من البطاريات إلى طاقة التيار المتردد لتشغيل الأجهزة التي تحتاج إلى طاقة التيار المتردد لتشغيلها.
مصدر طاقة غير متقطع: في النقطة السابقة ، تعرفنا على تخزين الطاقة الشمسية ومن ثم تحويل طاقة التيار المستمر إلى التيار المتردد باستخدام المحولات. يمكن القيام بنفس الشيء بالنسبة لطاقة التيار المتردد من التيار الكهربائي.
نظام إمداد الطاقة غير المنقطع
في الوضع العادي ، يأتي مصدر الطاقة من مصدر التيار المتردد ويتم إعطاؤه للأحمال بعد أن يتم تنظيمه بواسطة المثبت. يتم تحويل جهد التيار المتردد هذا إلى جهد تيار مستمر لشحن البطاريات.
في وضع النسخ الاحتياطي ، يتم تحويل طاقة التيار المستمر المخزنة في البطاريات إلى طاقة تيار متردد باستخدام محولات. يتكون العاكس الأساسي من محول بملف أولي مركزي مع مفاتيح تسمح للتيار بالتدفق مرة أخرى إلى البطارية من خلال اللفات الأولية ، مما يسمح بإنشاء جهد تيار متردد عبر اللفات الأولية .
جهاز UPS عملي
مولدات كهرباء: مولد احتياطي للمنازل يعمل بالغاز الطبيعي أو الديزل. يتكون من جهاز تحكم يراقب تدفق التيار من مصدر التيار الرئيسي من خلال مفتاح التحويل التلقائي. في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، يقوم مفتاح التحويل التلقائي بإغلاق خطوط التيار الكهربائي ويفتح خط الطاقة من المولد. وبالتالي ، بعد فجوة مدتها 10 ثوانٍ من انقطاع التيار الكهربائي ، يبدأ المولد في العمل ويزود الأجهزة المنزلية بالطاقة. عندما تعود الطاقة ، تستشعر وحدة التحكم ذلك وتقوم تلقائيًا بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة من المولد ويبدأ في مراقبة مصدر الإمداد الرئيسي مرة أخرى. المولد أرخص وأقل استهلاكًا ، ولكنه صاخب مقارنة بالعاكسين.
نظام مولد النسخ الاحتياطي AC
مولد عملي يستخدم في المنازل
التحديد التلقائي لمصدر التيار الكهربائي في المنازل
يمكننا بناء وحدة تلقائية بسيطة لتحديد أي مصدر من مصادر الإمداد بالطاقة. ما نحتاجه هو متحكم أساسي وسائق مرحل و 4 مرحلات.
يتكون النظام من 4 أزرار ضغط متصلة بالمتحكم الدقيق ، يمثل كل منها حالة توفر كل مصدر طاقة. وفقًا لذلك ، يقوم Microcontroller بتشغيل محرك الترحيل لتحديد المرحل المناسب المتصل بمصدر الطاقة المقابل.
مخطط كتلة يوضح التحديد التلقائي لمصدر طاقة التيار المتردد
في التشغيل العادي ، يقوم Microcontroller بتشغيل محرك الترحيل لجعل الحمل متصلاً بمصدر التيار الكهربائي من خلال المرحل المقابل. عندما يتم الضغط على زر الضغط الأول الذي يمثل مصدر التيار الكهربائي ، فإنه يشير إلى فشل مصدر التيار الكهربائي. في هذه الحالة ، تتم برمجة وحدة التحكم الدقيقة لإعطاء مدخلات منطقية عالية لأحد دبابيس الإدخال الخاصة ببرنامج تشغيل الترحيل (متصل بمصدر الطاقة البديل المقابل) ويقوم محرك الترحيل وفقًا لذلك بتطوير إشارة منطقية منخفضة عند طرف الخرج المقابل. يتم توصيل المرحل المتصل بمصدر الطاقة البديل هذا ويسمح بإمداد الطاقة بالحمل. عند فشل أي مصدر طاقة بديل مع مصدر التيار الرئيسي ، يتم اختيار مصدر الإمداد الآخر المتاح. بمعنى آخر ، إذا تم الضغط على كل من زر الضغط في مصدر التيار الكهربائي وزر الضغط المجاور ، فإن مصدر الطاقة البديل يتوافق مع زر الضغط الثالث. يمكن استخدام شاشة LCD لعرض حالة التحميل.
رصيد الصورة
