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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Lâmpada de emergência solar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa As quedas de energia não são apenas acompanhadas de inconvenientes e deterioração do humor, mas também são uma clara fonte de perigo. Uma escada, corredor ou área de trabalho bem iluminada pode ser um perigo potencial durante uma queda de energia. Com um início agudo de escuridão, a probabilidade de queda e, com ela, um acidente aumenta. Para evitar acidentes, você pode instalar um sistema de emergência que fornecerá iluminação temporária para áreas que representam um perigo potencial durante uma queda de energia. Com essa iluminação, você pode sair de casa com segurança ou fazer os reparos necessários, por exemplo, trocar um fusível queimado. Como funciona O sistema de iluminação de emergência é projetado para fornecer luz quando a fonte de alimentação principal falha. O funcionamento do sistema baseia-se na utilização da energia armazenada na bateria, mantida constantemente em estado carregado. Um diagrama de blocos de um sistema típico de iluminação de emergência é mostrado na fig. 1.
Um sensor especial monitora a tensão na rede CA. Ele contém um relé que liga o circuito de iluminação de emergência quando a energia CA falha. O circuito de iluminação de backup consiste em uma bateria e uma lâmpada conectadas em série com contatos de relé que atuam como um interruptor de duas posições. A bateria é a única fonte de eletricidade durante uma falha de energia elétrica e, portanto, deve ser mantida sempre carregada. É aí que os conversores fotovoltaicos são necessários. Eles convertem a energia solar em eletricidade e carregam a bateria. Projeto de sistema de emergência A base do projeto do sistema de iluminação de emergência é uma bateria solar. Para selecionar o gerador fotovoltaico correto, dois parâmetros devem ser determinados primeiro: a tensão de operação e o consumo de corrente da luz de emergência. Vamos começar determinando a iluminação necessária. Deve ser suficiente para iluminar a área de trabalho a qualquer momento. Normalmente, os sistemas de emergência usam uma lâmpada selada (refletor) nominal para 12 V. Essa escolha se deve a dois motivos. Em primeiro lugar, essa lâmpada atende aos requisitos de iluminação, possuindo brilho e confiabilidade suficientes. Em segundo lugar, requer energia de uma fonte de baixa tensão. Além disso, é mais fácil alimentar uma lâmpada de 12 volts com uma única bateria de 12 volts do que conectar várias baterias para alimentar uma lâmpada incandescente convencional. Isso torna possível projetar um dispositivo compacto e confiável. Instalar um sistema de iluminação de emergência de baixa tensão em sua casa será menos preocupante do que um sistema semelhante alimentado por CA 110 V. Com base nos regulamentos residenciais, um sistema de 110 V é mais caro e, uma vez instalado, geralmente requer a aprovação do inspetor apropriado. É uma questão completamente diferente com sistemas de baixa tensão, que são bastante seguros de instalar e operar, e é extremamente raro verificar sua operação. Além disso, a iluminação de emergência de baixa tensão não requer cuidados especiais em condições de alta umidade (chuva ou tempestades) e pode ser operada sem medo de choque elétrico. Descrição do sistema A potência consumida pelo sistema depende inteiramente do tipo de lâmpada utilizada. Um farol de carro foi escolhido porque fornece iluminação suficiente e também é barato e prontamente disponível. Esta lâmpada consome cerca de 2 A a 12 V. O farol é então conectado à bateria. A capacidade necessária da bateria é diretamente proporcional ao período de tempo após uma falha de energia. Normalmente, alguns minutos são mais do que suficientes para deixar tudo em ordem. Acredita-se que 1 hora é o tempo mais longo que pode levar para restaurar a iluminação. Com todos os fatores acima em mente, foi escolhida uma bateria de chumbo-ácido de 6Ah, 12 V. Ela fornecerá energia para iluminar uma sala por 2,5 horas - tempo mais do que suficiente. Essas baterias são comumente usadas para alimentar motocicletas. Conversores fotovoltaicos Normalmente, você precisará de um painel solar de 12 V que forneça 1 A. Essas baterias são bastante acessíveis e, portanto, você pode pegar imediatamente uma bateria com a capacidade necessária. Às vezes, são vendidos kits de células solares que permitem que você mesmo faça uma bateria solar. Se houver desejo de montar uma bateria solar a partir de elementos individuais, recomenda-se a utilização dos elementos redondos mais comuns com diâmetro de 7,5 cm, serão necessários apenas 35 elementos. Usando o Regulador de Carga Como é improvável que a iluminação de emergência seja usada diariamente ou mesmo semanalmente, não há mais nada a fazer a não ser esperar que algo aconteça. E se você não regular a corrente que vem dos conversores fotovoltaicos, pode recarregar a bateria. Aqui está um bom momento para usar um regulador de carga. São necessárias apenas quatro conexões para combinar o painel solar, o regulador de carga e a bateria. Um condutor deve conectar o terminal positivo do painel solar à entrada positiva do regulador de carga, conforme mostrado na fig. 2. A saída negativa do painel solar deve ser conectada à entrada negativa do regulador.
Os terminais positivo e negativo do regulador de carga são conectados aos polos positivo e negativo da bateria, respectivamente. Essas conexões elétricas são permanentes e não faz sentido colocar nenhum tipo de chave no circuito; se necessário, o regulador de carga alimenta a bateria com corrente de carga, desde que o sol esteja brilhando neste momento. Quando a bateria não requer corrente de carga total (o que é o caso mais frequente), o regulador fornece uma pequena corrente para manter a bateria carregada. O valor dessa corrente de alimentação é determinado pelo valor do resistor limitador de corrente Rs no circuito regulador. Para este caso, um resistor de carbono de meio watt de 22 ohms é adequado como Rs. Sensor de falha de energia O circuito de iluminação de emergência é monitorado por um sensor de falha de energia. O princípio de funcionamento do sensor é bastante simples, como pode ser visto facilmente na Fig. 3.
A tensão alternada é aplicada ao circuito através do transformador T1, que reduz a tensão da rede para 6 V. Em seguida, a tensão retificada e suavizada é usada para controlar o relé RL1. O relé está ligado enquanto houver tensão CA na rede. Assim que a tensão desaparece, o relé desliga e seus contatos elétricos fecham o circuito de alimentação da lâmpada, ligando assim a iluminação de emergência. Quando a tensão de rede é restaurada, o dispositivo retorna automaticamente ao seu estado original e fica pronto até a próxima falha de energia. O circuito do sensor também inclui elementos de controle e indicação. A indicação é fornecida por uma lâmpada incandescente de longa duração conectada ao enrolamento de 6 volts do transformador. A luz indica a presença de tensão na rede. Mas não pode indicar a prontidão da bateria ou iluminação de emergência para operação. Para isso, um botão de abertura sem travamento é colocado no vão de uma das extremidades de saída do transformador. Quando você pressiona, o circuito é interrompido e o relé é desligado. Isso ativa o circuito de iluminação de emergência. Quando o botão é solto, o circuito retorna ao seu estado original.
Projeto do sensor de falha de energia O circuito do sensor é bastante simples e, portanto, pode ser implementado estruturalmente de qualquer maneira. Para aqueles que desejam fazer isso usando fiação de circuito impresso, o layout em tamanho real da placa é mostrado na Fig. 4. A colocação das peças é mostrada na fig. 5.
Não há nada de especial no design; como sempre, não se esqueça da polaridade. Após a conclusão da instalação, coloque a placa em uma caixa de plástico. Para testar o dispositivo acabado, ele está conectado à rede. Observe o momento em que o relé é acionado. Depois disso, conecte os contatos do relé ao circuito de iluminação de emergência e pronto! Autor: Byers T.
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