Já se perguntou como é que a eletricidade chega à sua casa ou suponha que se a energia está desligada, como você ainda está recebendo eletricidade em casa. Na verdade, pode haver muitas maneiras de obter fonte de alimentação CA sem realmente ter que ficar sem eletricidade.
4 fontes de alimentação CA em casa
Rede AC: Basicamente, devido à facilidade de transmissão, ao baixo custo e à facilidade de conversão para CC, a energia CA é preferível à energia CC para fornecimento doméstico. Já se perguntou como funciona todo esse sistema de distribuição de energia? Não?
Deixe-me dar uma breve ideia sobre todo o sistema
Sistema de distribuição de energia
A rede básica de distribuição de energia consiste nas seguintes subseções:
- Usina elétrica: A usina é o local onde a energia CA trifásica é gerada. O motivo do uso de 3 fases é que todas as correntes de fase tendem a se anular, mantendo uma carga equilibrada e podem produzir um campo magnético giratório usado para motores elétricos. A usina geralmente consiste em geradores de turbina a vapor que funcionam com o vapor obtido pela queima de carvão, petróleo e gás natural ou de usinas nucleares. A energia CA gerada pelos geradores é convertida em alta voltagem em cerca de 155KV usando grandes transformadores elevadores.
- Subestações de transmissão: A energia gerada em uma alta tensão de 155KV entra nas subestações de transmissão que consiste em um transformador abaixador, disjuntores e equipamentos de controle e converte a energia CA de alta tensão em energia CA de baixa tensão de 60kV para alimentar os circuitos de transmissão para a unidade de distribuição de energia.
- Unidade de Transmissão: A unidade de transmissão consiste em cada uma das torres de 3 fios, cada uma carregando uma fase e também um quarto fio que atua como um aterramento para proteção contra raios. Normalmente a distância de transmissão é de cerca de 400 km.
- Rede de distribuição: Ele consiste em transformadores abaixadores que convertem a alimentação CA de alta tensão de entrada de 60kV para 12kV e barramentos de distribuição para transmitir a energia CA.
- Unidades de transmissão para casa: A unidade de transmissão consiste em 3 torres com fio que conduzem a energia CA em cada fase e também consiste em bancos de reguladores para evitar transientes em tensões e derivações para obter alimentação monofásica ou bifásica da alimentação trifásica.
- Unidade de energia AC perto de casas: A unidade de energia CA consiste em transformadores redutores nos postes elétricos, que reduzem a tensão CA das linhas de transmissão para a tensão CA normal de 240 V para alimentação doméstica. A fonte de 240 V vem com três fios, com dois fios levando 120 V cada com 180 graus de diferença de fase e o terceiro fio um neutro ou fio terra.
Energia solar: Outra fonte de obtenção de energia em sua casa é o uso de energia solar. Devido à sua reposição e facilidade de disponibilidade, a energia solar está surgindo como uma das principais fontes de energia. A distribuição de energia solar nas residências consiste nos seguintes componentes:
Energia solar para residências
- Painéis solares: Uma matriz de painéis solares consistindo de células solares é colocada no telhado das casas em uma direção de modo a atingir o máximo de luz solar e converter esta luz solar em energia elétrica.
- Controlador de carga: O trabalho do controlador de carregamento é controlar o carregamento das baterias para garantir que o excesso de tensão DC não flua para as baterias. Também garante o carregamento da bateria em caso de esgotamento da energia da bateria.
- Baterias: Um conjunto de quase 12 baterias é usado para armazenar a energia elétrica DC das células solares.
- Inversor: É usado para converter a energia CC das baterias para exigir energia CA para o funcionamento dos aparelhos que precisam de energia CA para seu funcionamento.
Fonte de alimentação ininterrupta: No ponto anterior, vimos como armazenar energia solar e, em seguida, converter a energia DC para AC usando inversores. O mesmo pode ser feito para a alimentação CA da rede elétrica.
Sistema de alimentação ininterrupta
No modo normal, a fonte de alimentação vem da rede de alimentação CA e é fornecida às cargas após ser regulada pelo estabilizador. Essa tensão CA é convertida em tensão CC para carregar as baterias.
No modo de backup, a energia CC armazenada nas baterias é convertida em energia CA usando inversores. Um inversor básico consiste em um transformador com enrolamento primário com derivação central junto com interruptores que permitem que a corrente flua de volta para a bateria através dos enrolamentos primários, permitindo assim a criação de tensão CA através dos enrolamentos primários .
Um UPS Prático
Geradores: Um gerador de backup para residências funciona com gás natural ou diesel. Ele consiste em um controlador que monitora o fluxo de corrente da rede elétrica por meio da chave de transferência automática. No caso de falha de energia, a chave de transferência automática fecha as linhas da rede e abre a linha de força do Gerador. Assim, após um intervalo de 10 segundos a partir da interrupção do fornecimento de energia, o Gerador começa a funcionar e fornece energia para os eletrodomésticos. Quando a energia volta, o controlador percebe isso e desliga automaticamente a fonte de alimentação do gerador e começa a monitorar a fonte principal novamente. Um Gerador é mais barato e tem menos consumo, mas é barulhento se comparado aos Inversores.
Sistema gerador de backup AC
Um gerador prático usado em residências
Seleção automática da fonte de alimentação em residências
Podemos construir uma unidade automática simples para selecionar qualquer uma das fontes de alimentação. O que precisamos é de um microcontrolador básico, um driver de relé e 4 relés.
O sistema consiste em 4 botões com interface com o Microcontrolador, cada um representando a condição de disponibilidade de cada fonte de alimentação. O microcontrolador aciona o driver do relé para selecionar o relé apropriado conectado à fonte de alimentação correspondente.
Diagrama de blocos mostrando a seleção automática de fonte de alimentação CA
Em operação normal, o microcontrolador aciona o driver do relé de modo a fazer a carga conectada à rede elétrica através do relé correspondente. Quando o primeiro botão que representa a fonte de alimentação é pressionado, indica a falha da fonte de alimentação. Neste caso, o microcontrolador é programado de modo a dar entrada lógica alta para um dos pinos de entrada do driver do relé (conectado à fonte de alimentação alternativa correspondente) e o driver do relé desenvolve um sinal lógico baixo em seu pino de saída correspondente. O relé conectado a essa fonte de alimentação alternativa está conectado e permite o fornecimento de energia para a carga. Quando qualquer uma das fontes de alimentação alternativas junto com a alimentação principal falhar, a outra fonte disponível é escolhida. Em outras palavras, se o botão de alimentação principal e o botão adjacente forem pressionados, a fonte de alimentação alternativa corresponde ao terceiro botão. Um LCD pode ser usado para exibir a condição de carga.
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