Laboratorio- ja luokkatilatestit

Hankkeen yhteydessä on testattu johdottomien energiavarastojen käyttöä ulkoilmaolosuhteiden lisäksi myös sisätiloissa. Näiden testien tarkoituksena on ollut selvittää tavallisten kuluttajalaitteiden käyttäytyminen energiavaraston kanssa ja päin vastoin. Testattuja laitteita ovat muun muassa tietokoneen näyttö, akkuporakone ja jääkaappi. Mittauksilla haluttiin selvittää esimerkiksi ottavatko ja saavatko kuluttajalaitteet samanlaista vaihtovirtaa ja -jännitettä invertteriltä kuin normaalisti sähköverkosta. Energialähteinä käytettiin Boschin kaupallista järjestelmää, hankkeessa kehitettyä järjestelmää sekä pientä kaupallista akkukäyttöistä invertteriä.

Epätavallisesti käyttäytyvät virta ja jännite saattavat aiheuttaa laitteen toimintaan häiriöitä, tai ne voivat kuormittaa energiavarastoa epätoivotulla tavalla. Useissa laitteissa verkosta otettu vaihtosähkö tasasuunnataan diodisillan avulla tasasähköksi. Tasasuuntauskytkentään lisätään kuorman rinnalle suotokondensaattori, jonka tarkoitus on pienentää tasajännitteen vaihtelua. Ilman kondensaattoria tasasuunnattu jännite on sykkivää (kuvassa 1 mustalla viivalla). Kun normaalia, sinikäyrän muotoista, vaihtojännitettä tasasuunnataan, käyttäytyy kondensaattorin virta ja jännite kuvan 1 sinisen viivan mukaisesti. Kuvaan merkityn jännitevaihtelun suuruus kuluttaa kondensaattoria. Tyypillisesti vaihtelu kasvaa kondensaattorin ikääntyessä.

Kuva 1: Tasasuunnatun jännitteen vaihtelu suotokondensaattorin kanssa. Kuvassa on mustalla tasasuunnattu jännite ja sinisellä kuormalle tuleva jännite. Kondensaattori tasaa jännitteen vaihtelua.

Mikäli johdottoman järjestelmän invertteri tuottaa sinimuotoista vaihtojännitettä, tasasuuntaus toimii aivan kuten tavallisella verkkosähköllä. Yleensä markkinoiden halvimmat invertterit tuottavat kuitenkin kanttimaista vaihtojännitettä, jolloin kondensaattorille syntyy suuria, yksittäisiä virtapiikkejä. Mikäli kondensaattoreita ei ole suunniteltu kestämään näitä piikkejä, saattavat kondensaattorit vanheta ennenaikaisesti liiallisen lämpenemisen vuoksi.

Luokkatesteillä puolestaan haettiin lähinnä käyttäjäkokemuksia opiskelijoilta. Tämän lisäksi myös johdottoman varaston kuormitusta haluttiin testata. Yksinkertaisella demonstraatiokytkennällä pyrittiin havainnollistamaan tämän tyyppisen järjestelmän sijoitteluun ja asennukseen liittyviä näkökulmia. Varastosta täytyy käytännössä jakaa energiaa jonkinlaiseen pistorasiaan, jolloin ollaan lähellä alkuperäistä ongelmaa, eli jatkojohtoviidakkoa risteilemässä pitkin lattioita. Myös energiavaraston maadoitus on pystyttävä hoitamaan siten, että myös suojausluokan 1 laitteita on turvallista käyttää.

Kuva 2: Johdoton sähköjärjestelmä luokkatilassa asennettuna. Pöydällä olevat pistorasiat on kytketty järjestelmän 230 V ulostuloon, ja järjestelmä on maadoitettu samaan suojamaakiskoon kuin tilan muutkin pistorasiat.

Luokkatestejä varten valittiin yksi TAMKin normaali opetustila. Järjestelmä suunniteltiin alunperin ulkokäyttöön ja verrattain pienille kokonaistehoille, joten koteloineen se on luokkatilaan asennettavaksi hieman suuri, mutta riittää antoteholtaan 4–5 kannettavan tietokoneen eli yhden pöytäryhmän virtalähteeksi. Vastaavan järjestelmän voisi mitoittaa vastaamaan esimerkiksi 10–20 kannettavan tietokoneen kulutusta.

Luokkatilaa silmällä pitäen kotelointi ja johtojen läpiviennit tulisi suunnitella turvallisuuden ja käytettävyyden mukaisesti. Esimerkiksi nyt järjestelmän pääkytkin on laitteen sisällä, koska ulkopuolisten ei ole tarkoitus itse laittaa järjestelmää toimintaan. Energiavaraston käytettävyyden kannalta tämä pitäisi olla mahdollista. Kytkin kannattaa järjestelmässä joka tapauksessa olla, jotta invertterin tyhjäkäyntivirta ei turhaan kuluta akkukapasiteettia.

Comments are closed.

Post Navigation