Sistem za zasilno tokovanje v primeru izpada napajanja z električno energijo

Avtor: Bojan Jerina

V zadnjih letih je sicer dobava elektične energije v naše domove dokaj zanesljiva, ampak kljub temu nas lahko nekoč preseneti daljša prekinitev oskrbe z električno energijo. Po mojih izkušnjah krajši izpadi (do 2uri) električne energije za morski akvarij običajno niso problematični, daljši izpadi (6 ali več ur) pa so lahko usodni za organizme v morskem akvariju. Električne naprave v akvariju skrbijo predvsem  za razsvetljavo, gretje/hlajenje,  tokovanje  in filtracijo. Ob izpadu električne energije je najbolj problematično prezračevanje, za kar nekako posredno poskrbi tokovanje in tudi razne filtracijske naprave kot so na primer penilniki. 

Zelo težko je napovedati po koliko urah brez električne energije se bodo v morskem akvariju pojavili problemi, saj je to odvisno od mnogih dejavnikov, predvsem pa od obremenjenosti akvarija, kar pravzaprav pomeni, da je odvisno od velikosti akvarija in organizmov akvariju. 

V primeru daljših izpadov električne energije si lahko pomagamo z različnimi napravami kot so agregati in UPS sistemi. V tem članku opisujem dokaj poceni in zelo enostaven sistem, ki omogoča, da ob izpadu elektrike črpalka Tunze Turbelle® nanostream® 6055 deluje še približno 16 ur na akumulator. 

V članku opisani sistem je prilagojen in pretestiran na primeru črpalke Turbelle® nanostream® 6055. Sistem se lahko uporabi tudi s črpalkami Turbelle® stream 6101, 6201 and 6301, je pa potrebno uporabiti večji akumulator, če želimo zagotoviti enako avtonomijo (16 ur). 

Poleg črpalke Turbelle® nanostream® 6055 sem uporabil še:

Izdelava

Izdelava je izredno enostavna in ne zahteva tako rekoč nobenega znanja iz elektotehnike , od orodja pa so potrebne le ene klešče in en izvijač, koristen pa je tudi voltmeter.  Po mojem mnenju se lahko prav vsak loti te samogradnje in zato je tudi precej podrobno opisana, tako da bo članek za nekoliko bolj izkušene samograditelje , verjetno že kar malo dolgočasen.

Celotni sistem najboljše ilustrira sledeča shema.

Sistem sestavljajo sledeči glavni deli:

-         oprema črpalke Tunze Turbelle® nanostream® 6055,

-         svinčev akumulator in

-         rele za preklop črpalke iz običajnega napajanja na napajanje iz svinčevega akumulatorja v primeru izpada 220 V.

Podnožje za rele ni potrebno, saj lahko žice tudi prilotamo na nogice releja, če želimo prihraniti 4,6 EURO, kot stane podnožje, nam pa uporaba podnožja poenostavi sestavljanje, saj vse povezave samo enostavno privijačimo, kot se lepo vidi na slikah. Z uporabo podnožja se tudi težje kaj zmotimo, saj so sponke tako razporejene, da sta vedno skupaj po dve , ki se nanašata na priključitev po ene naprave. V nadaljevanju bom uporabljal oznake, ki se nahajajo na podnožju releja.

COIL je oznaka za navitje releja. Če je med tema dvema sponkama prisotna napetost, so kontakti  releja v aktivnem položaju, kar pomeni da sta kontakta COM povezana na kontakta ON. Če pa napetosti ni , so kontakti  releja v mirovnem položaju, kar pomeni da sta kontakta COM povezana na kontakta NC.

Napajalnik 12-24 V, ki ga dobimo poleg Tunze Turbelle® nanostream® 6055 povežemo na navitje releja (COIL) in vzporedno še na kontakta releja z oznako ON. Akumulator povežemo na kontakta NC, škatlico, na katero sta v Tunze Turbelle® nanostream® 6055 povezama krmilnik in črpalka pa povežemo na priključka COM.

Zadevo še najlažje izvedemo tako, da kabel iz napajalnika na strani, kjer je DC konektor prerežemo na polovico. Tisti del kabla na katerem je ostal konektor so poveže na COM , tisti del kabla na katerem pa je napajalnik, se poveže na ON. Pri povezovanju pazite le na to, da ne boste zamešali + in -, ker lahko v tem primeru tudi kaj uničite. Vsi + naj bodo na eni strani in vsi minusi na drugi strani podnožja. Paziti morate, da nabavite rele z dvojnimi kontakti, posebej za preklop + in posebej za preklop -.

Tunze napajalnik 12-24 V lahko nastavimo na več različnih napetosti od 12 V do 24 V. Če napajalnik nastavimo na 24 V,  črpalka deluje najmočneje , če pa jo nastavimo na 12 V deluje najšibkeje.  Predpostavljam , da boste napajalnik nastavili na 24 V, ker si želite da črpalka deluje na polno. V tem primeru se uporabi rele za DC 24V. V kolikor bi kdo Tunze napajalnik nastavil na 12 V pa mora uporabiti rele za DC 24 V.

Opis delovanja, če nimamo priključen Tunze krmilnik

Ko priklopimo Tunze napajalnik na 220 V AC,  se napetost 24 V DC pojavi na kontaktih COIL in rele pritegne. Obenem se napetost pojavi tudi na ON kontaktih. Ker so pri pritegnjenem releju kontakti ON povezani na COM, črpalka dobi napajanje iz napajalnika 24V DC , ter tako deluje na napajanje iz omrežja. Ker je na črpalki napetost 24 V, deluje na maksimalni moči.

Sedaj izklopimo napajalnik iz omrežja  220V AC. Na kontaktih COIL ni več napetosti, rele popusti in sedaj se COM kontakti povežejo na NC kontakte in črpalka dobi napajanje iz akumulatorja. Črpalka torej dobi napajanje 12V DC, ter tako deluje na manjši moči.

Opis delovanja, če imamo priključen Tunze krmilnik

Preklop napajanja iz omrežja na akumulator se izvrši enako kot v gornjem primeru. Potrebno je omeniti le to, da v primeru, ko izpade omrežna napetost, akumulator napaja tudi Tunze krmilnik, tako da simulacija valovanja deluje tudi v primeru izpada napajanja z električno energijo.

Polnjenje akumulatorja

Po približno 16 urah brez električne energije se akumulator izprazni. Če želimo, da ima sistem daljši avtonomijo, moramo izbrati večji akumulator.  Akumulator moramo seveda tudi polniti. Nič ni narobe, če je polnilec stalno vključen. Povezava je zelo enostavna, saj polnilec le povežemo na akumulator in to je vse.

V mojem primeru  polnilec niti nisem fiksno povezal na akumulator, ampak sem ga povezal kar preko klem, ki jih enostavno lahko ponovno snamem. Glej sliko !

Pri nas so izpadi električne energije zelo redki, zato ne nameravam imeti polnilec stalno priklopljen.  Priklopil ga bom le po vsakem izpadu električne energije.

Namestitev črpalke

Črpalka je nameščena na zadnji steni akvarija približno 15 cm pod vodno gladino in usmerjena diagonalno navzdol, tako da vodo črpa iz zgornjih plasti akvarija proti dnu akvarija. To je sicer tudi položaj črpalke za običajno delovanje, menim pa da je ta usmeritev črpalke primerna tudi v razmerah zasilnega tokovanja.

Dodatni predlogi

Seveda ni potrebno, da se povsem držite koncepta, ki sem ga opisal v tem članku, saj obstaja dosti možnosti, da se isto idejo realizira tudi malo drugače.

1.)    Omenil sem že, da se lahko izbere tudi večji akumulator in se s tem podaljša avtonomija.

2.)    Tudi meni se postavlja vprašanje ali ne bi bilo bistveno boljše, če bi črpalka Tunze Turbelle® nanostream® 6055 ob izpadu omrežnega napajanja in posledično tudi izpada vseh ostalih črpalk delovala na maksimalni moči. V tem primeru potrebujemo 24V akumulator ali pa je potrebno dva 12V povezati v serijo. Akumulator je s tem sicer še enkrat večji, obenem pa črpalka pri tej večji napetosti porablja še večji tok, tako da se akumulator z enakimi Ah hitreje prazni. Po grobi oceni , bi dva 12 V akumulatorja kapacitete 7,2Ah povezana v serijo , tako da je skupna napetost 24V, zagotavljala avtonomijo približno 8 ur. To pomeni, da za delovanje črpalke na 24 V potrebujemo približno 4x več akumulatorjev, kot za delovanje črpalke na 12V , če želimo da sistem enako časa zdrži brez napajanja iz električnega omrežja.

3.)    Sistem bi lahko dopolnili z vezjem , ki bi izklopil akumulator, če bi se ta preveč spraznil , ker za akumulator ni zdravo, da se sprazni do konca.

4.)    Vezje lahko preuredimo tako, da vse minuse ( – ) , ki so sedaj na NC, ON in COM enostavno povežemo skupaj in tako prihranimo en kontakt, ki ga lahko uporabimo za alarmiranje v primeru izpada električne energije. Enako rešitev moramo uporabiti tudi v primeru, če nimamo releja z dvojnimi kontakti.

Komentarji na članek so možni na forumu