Полезная информация про бесперебойник

Источник бесперебойного питания ОКВЭД 73.10 74.20.1 (УПС, URS, UPS) – это электрическое устройство, которое обеспечивает аварийное питание на нагрузке, в том случае, если прерывается или слабеет сигнал от сети. ИБП отличается от вспомогательной, аварийной энергосистемы или генератора ожидания в том, что он обеспечивает практически мгновенно защиту от входных перебоев электроснабжения, поставляя энергию, запасенную в аккумуляторных батареях, конденсаторах или маховиках.

Время работы источников бесперебойного питания от аккумулятора является относительно коротким (всего несколько минут), но достаточным, чтобы включить резервный источник питания или правильно выключить защищаемое оборудование. Нужно отметить, что стабилизатор имеет другие функции, но их многие путают.

Источники бесперебойного питания
Фото – Источники бесперебойного питания

Как правило, чаще всего в бытовых условиях используется источник бесперебойного питания для компьютера, защиты аппаратных средств, центров обработки данных, телекоммуникационного оборудования или других электрических приборов, где неожиданный перебой с подачей электроэнергии может привести к травмам, гибели людей, серьезному нарушению производства или потерю данных (радиостанции, ПК, ноутбука, базы данных, сервера, АТС, насоса, для газовых котлов отопления).

Источник бесперебойного питания для сервера работает в диапазоне размеров от единицы, для защиты одного компьютера без видеомонитора (около 200 вольт-ампер рейтинга), и для крупных объектов, питающих целые центры обработки данных или зданий.

Источники питания
Фото – Источники питания

Область использования

Основная роль любого ИБП – это обеспечение краткосрочной силы, когда источник питания вход не удается. Тем не менее, большинство ИБП также способны в той или иной степени корректировать общие проблемы подачи электроэнергии от сети:


  • Всплеск напряжения или замедленное перенапряжение;
  • Кратковременный или поддерживающийся упадок входного напряжения;
  • Шум, определяется как высокой частоты переходного процесса или колебания, как правило, вводят в строке рядом оборудования;
  • Нестабильность частоты сети;
  • Нелинейные искажения: определяется как отход от идеальной синусоидальной формы волны на линии.

Для промышленных предприятий чаще всего используются трехфазные источники бесперебойного питания большой мощности, они могут контролировать огромные системы, вплоть до 1000va, представлены марками Electronix, Compact, SUA1500RMI2U, APC (APS) Back-UPS ES 400VA.

Как правильно подключить ИБП
Фото – Как правильно подключить ИБП

Бытовые приборы часто используют для сигнализации.

Технические характеристики источников:


  1. Скорость включения от 1 миллисекунды;
  2. Работают с любой синусоидой;
  3. Пропускают мощность от 1 кВт (ФОРТ F55, РИП-12, БИРП-12/4), до нескольких сотен (Ресанта УБП-300, ББП-20, Штиль, UPSRT8000);
  4. Низкая степень электромагнитных помех и акустического шума;
  5. Могут устанавливаться на стойку;
  6. Входной ток с пониженными гармоническими искажениями;
  7. Занимаются преобразованием электроэнергии, стабилизации нагрузки, обеспечении постоянной силы тока от 0,5 Ампера.
Схема ИБП
Фото – Схема ИБП

Видео: простой блок питания своими руками

Типы стабилизаторов

Современные системы ИБП делятся на три основные категории:

  1. Онлайн (Online, интерактивный);
  2. Линейно-интерактивный (в режиме ожидания);
  3. Синхронный.

В он-лайн ИБП используется метод «двойного преобразования» из принятия переменного тока, выпрямления его в постоянный для прохождения через перезаряжаемые батареи (или отделы батарей), после ток становится 120 В/230 В переменного тока для питания защищаемого оборудования. Типичное время защиты: 5-30 минут.

Схема блока бесперебойного питания
Фото – Схема блока бесперебойного питания

Линейно-интерактивный (инверторный) ИБП поддерживает инвертор в линии и перенаправляет DC батареи из нормального режима зарядки для подачи тока при потере питания. В режиме ожидания («офф-лайн») нагрузка системы питается непосредственно от входной мощности и резервного копирования, такая схема питания вызывается только в случае, если не получается отключить переменное электроснабжение. Большинство ИБП ниже 1 кВА (источники бесперебойного питания для ПК IPPON, EATON) являются разновидностью линейно-интерактивного прибора или бесперебойника ожидания. Оффлайн/резервный прибор имеет типичное время защита: 0-20 минут.


ИБП Форт
Фото – ИБП Форт

Для больших энергоблоков, иногда используются динамические источники бесперебойного питания. Синхронный двигатель/генератор подключен к сети через дроссель. Энергия хранится в маховике. Когда питание от сети прекращает поступление, вихретоковый механизм обеспечивает регулирование и поддерживает мощность на нагрузке, пока энергия маховика не исчерпывается. Синхронные автоматы (Delta, Powerware, SURT10000RMXLI, TRUST power 600VA UPS155 АВР) иногда объединяются или интегрированы с дизель-генератором, который включается после небольшой задержки, образуя дизельное поворотное бесперебойное питание.


Источник бесперебойного питания
Фото – Источник бесперебойного питания

ИБП ожидания предлагает только основные функции, обеспечивая защиту от перенапряжения, они могут заменить резервный аккумулятор. Защищаемое оборудование, как правило, подключается непосредственно к входящей электросети. Когда входное напряжение падает ниже или поднимается выше заданного уровня, источник вращается вокруг своей внутренней схемы инвертора постоянного тока, преобразовывая его в переменный. ИБП затем механически переключает подключенное оборудование его выход преобразователя тока. Время переключения может занимать до 25.

Многие виды оборудования используют аккумулятор для бесперебойного источника питания (ИБМ для холодильника), работают с процессорами, некоторые аккумуляторные модели для дома или для дачи заключают в специальный герметичный блок (Smart, Mustek, SUA2200RMI2U, SUA3000RMI2U).

Принцип работы

ИБП вносит мощность при помощи преобразователя, изменяя течение тока через схему, а затем переводя постоянный ток в высококачественную синусоиду. После этих манипуляций энергия идет на выходные контакты через инвертор высокого качества. Инвертор обеспечит мягкое переключение. Нужно сказать, что такой способ недолговечный.


Аккумуляторная батарея оперативно с инвертором может перейти в рабочее состояние, чтобы изменить переменный ток на постоянный. Такая система работает только через схему. Главными достоинствами являются скорость переключения, тишина работы и доступная стоимость.

Автомобильный источник бесперебойного электропитания чаще всего обладает двойным действием: используется для видеонаблюдения с автономной работой, а также нормализации напряжения.

Источник бесперебойного питания ББП-100
Источник бесперебойного питания ББП-100

Инструкция, как сделать бесперебойник

Уличный или бытовой источник постоянного питания достаточно дорого стоит. Предлагаем рассмотреть, как сделать своими руками источник бесперебойного питания, как выбрать детали к устройству и возможное назначение. Конечно, полного соответствия с фирменными устройствами нам добиться не удастся, но создать самодельный малогабаритный источник на несколько киловатт для квартиры или загородного коттеджа вполне реально.

Описание самостоятельного производства:


  1. Можно взять запчасти от электронных приспособлений (можно после неисправности), нам понадобится батарея, подходящая по мощности. Можно купить её отдельно, но в таком случае лучше проконсультируйтесь со специалистом;
  2. Подключите инвертор. Он должен быть рассчитан на продолжительную работу и иметь больший допустимый показатель кВа, чем нужно;
  3. Далее нам понадобится кабель. Можно применить провод силового исполнения, для соединения контактов инвертора и платы ИБП. Его нужно подключить к приборам, закрепить и проверить при помощи мультиметра;
  4. При работе очень важно использовать защитные костюмы, аксессуары (очки, перчатки, противогазы).

После все соединяем, проверяем точность контактов, отмечая полярность каждого провода. После этих действий нужно поставить ИБП на видное место, подальше от прочих приборов, и включить. При желании дополните устройство стильным корпусом.

Самодельный блок питания
Фото – Самодельный блок питания

Таким устройствам необходимо специальное обслуживание: очищение контактов растворами, проверка работы и уровня передачи кабелей, плановый ремонт каждый год.

Обзор цен


Для многих проще купить источник бесперебойного питания apc, окоф, окпд или скат 1200, тем более что цена позволяет. Рассмотрим, сколько стоит ИБП в России, Беларуси и Украине (прайс-лист имеет средние значения):

Город Цена, рублей
Алматы 800
Донецк 850
Краснодар 800
Красноярск 800
Минск 850
Харьков 850
Санкт-Петербург (СПб) 800

Самый популярный сейчас маховичный прибор (настенного или встроенного типа). Хорошие отзывы про однофазные IEC, динамический Vision, INELT, Line, встроенный АРС. Для уточнения цен Вам понадобится всего лишь код товара и продавец-консультант выбранного магазина. Всегда просите показать Вам сертификат соответствия качества (диплом, паспорт).

www.asutpp.ru

Рассмотрим, схемы бесперебойника для компьютера


от generator-prosto. Нет комментариев

ИБП

Функция, которую выполняет источник бесперебойного питания (сокращенно — ИБП, или UPS — от английского Uninterruptible Power Supply), максимально полно отражена в самом его названии. Являясь промежуточным звеном между электросетью и потребителем, ИБП должен в течение определенного времени поддерживать электропитание потребителя.

Источники бесперебойного питания незаменимы в тех случаях, когда последствия перебоев в электроснабжении могут иметь крайне неприятные последствия: для резервного питания компьютеров, систем видеонаблюдения, циркуляционных насосов систем отопления.

Содержание:

  • 1 Устройство и принцип действия
  • 2 Подключение
  • 3 Зарядка
  • 4 Неисправности и ремонт

Подробнее про ИБП

Устройство и принцип действия

Принцип действия любого источника бесперебойного питания прост: пока напряжение питающей сети находится в заданных пределах, оно подается на выход ИБП, одновременно с этим заряд встроенного аккумулятора поддерживается от внешнего питания схемой заряда. При пропадании электропитания или его сильном отклонении от номинала выход UPS подключается к встроенному в него инвертору, преобразующему постоянный ток от аккумулятора в переменный ток питания нагрузки. Естественно, время работы ИБП ограничено емкостью аккумулятора, КПД инвертора и мощностью нагрузки.

принцип работы ИБП

Существует три конструктивных типа источников бесперебойного питания:

  • Off-line. Конструкцию ИБП такого рода наиболее полно описывает предыдущий абзац. Большинство маломощных ИБП (однофазные модели мощностью до 1,5 кВА) для персональных компьютеров используют этот принцип работы. Их достоинство — высокий КПД при работе от внешнего питания, так как поддержание заряда встроенного аккумулятора требует минимальных затрат энергии. Вместе с тем, при частых колебаниях напряжения в сети они слишком часто переходят в режим резервного питания, а релейная коммутация имеет некоторую задержку.
  • Схема ИБП типа Line-Interactive позволяет им переключать выход между питанием от сети и встроенного инвертора без задержек, а встроенный автотрансформатор позволяет расширить диапазон входных напряжений, при которых не происходит переход на резервное питание. Такие источники бесперебойного питания более эффективны при недостаточно стабильном питании, но более сложны и дороги, чем off-line ИБП.
  • Схема On-line используются в наиболее мощных ИБП (до нескольких кВА). В этом случае входное напряжение подается непосредственно на понижающий выпрямитель, который питает инвертор. Аккумулятор, осуществляющий резервное питание, включается между ними и используется только при полном отключении внешнего питания, в то время как при его наличии независимо от напряжения используется электросеть. UPS типа on-line не имеют задержек при переходе на резервное питание, так как инвертор используется постоянно, и максимально экономично расходуют заряд аккумулятора.

Предлагаем ознакомиться с устройством ИБП на примере модели APC Back-UPS RS800

Подключение

Подключение источника бесперебойного питания максимально просто: к его розетке подключается нагрузка, а он сам — в электросеть.

Так как в основном бесперебойные источники питания используются для резервного питания компьютеров, они часто имеют USB-выходы для подключения к ПК, что позволяет при переходе на резервное питание автоматически перевести компьютер в режим пониженного энергопотребления. Для этого достаточно соединить ИБП со свободным портом компьютера и установить драйвера с идущего в комплекте диска. Старые модели бесперебойников могут использовать для этого COM-порт, практически исчезнувший на ПК.

Нужно помнить, что мощность нагрузки в ваттах, подключаемой к источнику бесперебойного питания, должна быть минимум в полтора раза меньше, чем его номинальная мощность в вольт-амперах, умноженная на 0,7 (коэффициент мощности, определяющий потери в самом источнике), чтобы не допустить перегрузки инвертора. Например, инвертор мощностью 1 кВА сможет запитать без перегрузки нагрузку не более 470 ватт, в пике — до 700 Вт.

Пример возможной схемы подключения:

ИБП

Не подключайте к ИБП принтеры — при их включении возникает значительный скачок энергопотребления, способный вызвать переход ИБП в защитный режим. Кроме того, прерванная печать — это всего лишь один испорченный лист бумаги.
Применение сетевых фильтров для бесперебойников не требуется, так как они имеют встроенные фильтры.

Схема простого подключения компьютера к ИБП показана на видео

Зарядка

ИБППоскольку встроенные в UPS аккумуляторы автоматически поддерживаются в заряженном состоянии, нет необходимости в их дополнительной зарядке. Если аккумулятор был полностью разряжен, ряд моделей бесперебойников в момент включения могут индицировать неисправность аккумулятора, однако по мере набора им заряда индикация прекратится.

Как правило, при первом включении ИБП ему нужно 5-6 часов для полной зарядки аккумулятора. Ряд нюансов эксплуатации зависят от типа применяемого аккумулятора:

  • Наиболее дешевые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM (ошибочно либо намеренно могут называться продавцами гелевыми) не рекомендуется длительно оставлять разряженными, так как это ведет к их деградации и потере емкости. Если ИБП не используется длительное время, стоит регулярно включать его вхолостую, чтобы поддержать заряд аккумулятора.
  • Настоящие гелевые аккумуляторы дороже, но без последствий переносят длительный глубокий разряд. Одновременно они более чувствительны к перезаряду, что может произойти при установке в ИБП батареи емкостью меньше, чем рассчитано.

Если же существует необходимость зарядить аккумулятор от внешнего зарядного источника, крайне важно ограничить зарядный ток значением не более 10% от номинала емкости (так, аккумулятор емкостью 4 А*ч можно заряжать током не более чем 0,4 А).

Неисправности и ремонт

ремонт ибпОсновная неисправность источника бесперебойного питания, с которой приходится сталкиваться, связана с тем, что бесперебойник не переходит в автономный режим. Она может быть вызвана следующими причинами:

  • Изношенный аккумулятор не держит заряд и при отключении внешнего питания не может обеспечить током инвертор. Для проверки этого подключите вольтметр к клеммам аккумулятора работающего ИБП и отключите его от розетки. Если напряжение резко упало более чем на треть номинального напряжения (для полностью отказавшего аккумулятора — даже до ноля), замените аккумулятор на аналогичный по рабочему напряжению и емкости. Поскольку в приборе используются герметичные гелевые аккумуляторы, их ремонт невозможен.
  • Возможна ситуация, когда аккумулятор держит заряд, но неисправна сама цепь зарядки. Это также можно определить во время описанного выше теста: во время, когда ИБП подключен к сети, напряжение на клеммах аккумулятора должно превышать номинальное (для 12 В аккумулятора — 13,2…13,5 В). Потребуется ремонт или замена платы зарядного устройства ИБП.
  • На UPS типа off-line возможен отказ коммутирующего реле — в этом случае инвертор включается, но выход бесперебойника остается связан с сетевым входом. Проверка заключается в измерении напряжения на выходе инвертора при отключении бесперебойника от сети, а также наличия управляющего напряжения на обмотке реле.
  • Если же инвертор не выдает напряжения, он потребует ремонта. Наиболее уязвимы в нем ключи оконечного преобразователя, через которые проходит весь ток нагрузки, особенно если она превышала штатную.

Как Вы можете видеть, ИБП при всей своей неоспоримой пользе не требует каких-либо особых навыков для подключения, а при некорректной работе первичная его диагностика достаточно проста.

При соблюдении же правил эксплуатации бесперебойника все его обслуживание сведется к своевременной замене аккумуляторов.

Опубликовано в Всё о генераторах

generator-prosto.ru

Устройство и принцип действия

Принцип действия любого источника бесперебойного питания прост: пока напряжение питающей сети находится в заданных пределах, оно подается на выход ИБП, одновременно с этим заряд встроенного аккумулятора поддерживается от внешнего питания схемой заряда. При пропадании электропитания или его сильном отклонении от номинала выход UPS подключается к встроенному в него инвертору, преобразующему постоянный ток от аккумулятора в переменный ток питания нагрузки. Естественно, время работы ИБП ограничено емкостью аккумулятора, КПД инвертора и мощностью нагрузки.

принцип работы ИБП

Существует три конструктивных типа источников бесперебойного питания:

  • Off-line. Конструкцию ИБП такого рода наиболее полно описывает предыдущий абзац. Большинство маломощных ИБП (однофазные модели мощностью до 1,5 кВА) для персональных компьютеров используют этот принцип работы. Их достоинство — высокий КПД при работе от внешнего питания, так как поддержание заряда встроенного аккумулятора требует минимальных затрат энергии. Вместе с тем, при частых колебаниях напряжения в сети они слишком часто переходят в режим резервного питания, а релейная коммутация имеет некоторую задержку.
  • Схема ИБП типа Line-Interactive позволяет им переключать выход между питанием от сети и встроенного инвертора без задержек, а встроенный автотрансформатор позволяет расширить диапазон входных напряжений, при которых не происходит переход на резервное питание. Такие источники бесперебойного питания более эффективны при недостаточно стабильном питании, но более сложны и дороги, чем off-line ИБП.
  • Схема On-line используются в наиболее мощных ИБП (до нескольких кВА). В этом случае входное напряжение подается непосредственно на понижающий выпрямитель, который питает инвертор. Аккумулятор, осуществляющий резервное питание, включается между ними и используется только при полном отключении внешнего питания, в то время как при его наличии независимо от напряжения используется электросеть. UPS типа on-line не имеют задержек при переходе на резервное питание, так как инвертор используется постоянно, и максимально экономично расходуют заряд аккумулятора.

Предлагаем ознакомиться с устройством ИБП на примере модели APC Back-UPS RS800

Подключение

Подключение источника бесперебойного питания максимально просто: к его розетке подключается нагрузка, а он сам — в электросеть.

Так как в основном бесперебойные источники питания используются для резервного питания компьютеров, они часто имеют USB-выходы для подключения к ПК, что позволяет при переходе на резервное питание автоматически перевести компьютер в режим пониженного энергопотребления. Для этого достаточно соединить ИБП со свободным портом компьютера и установить драйвера с идущего в комплекте диска. Старые модели бесперебойников могут использовать для этого COM-порт, практически исчезнувший на ПК.

Нужно помнить, что мощность нагрузки в ваттах, подключаемой к источнику бесперебойного питания, должна быть минимум в полтора раза меньше, чем его номинальная мощность в вольт-амперах, умноженная на 0,7 (коэффициент мощности, определяющий потери в самом источнике), чтобы не допустить перегрузки инвертора. Например, инвертор мощностью 1 кВА сможет запитать без перегрузки нагрузку не более 470 ватт, в пике — до 700 Вт.

Пример возможной схемы подключения:

ИБП

Не подключайте к ИБП принтеры — при их включении возникает значительный скачок энергопотребления, способный вызвать переход ИБП в защитный режим. Кроме того, прерванная печать — это всего лишь один испорченный лист бумаги.
Применение сетевых фильтров для бесперебойников не требуется, так как они имеют встроенные фильтры.

Зарядка

ИБППоскольку встроенные в UPS аккумуляторы автоматически поддерживаются в заряженном состоянии, нет необходимости в их дополнительной зарядке. Если аккумулятор был полностью разряжен, ряд моделей бесперебойников в момент включения могут индицировать неисправность аккумулятора, однако по мере набора им заряда индикация прекратится.

Как правило, при первом включении ИБП ему нужно 5-6 часов для полной зарядки аккумулятора. Ряд нюансов эксплуатации зависят от типа применяемого аккумулятора:

  • Наиболее дешевые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM (ошибочно либо намеренно могут называться продавцами гелевыми) не рекомендуется длительно оставлять разряженными, так как это ведет к их деградации и потере емкости. Если ИБП не используется длительное время, стоит регулярно включать его вхолостую, чтобы поддержать заряд аккумулятора.
  • Настоящие гелевые аккумуляторы дороже, но без последствий переносят длительный глубокий разряд. Одновременно они более чувствительны к перезаряду, что может произойти при установке в ИБП батареи емкостью меньше, чем рассчитано.

Если же существует необходимость зарядить аккумулятор от внешнего зарядного источника, крайне важно ограничить зарядный ток значением не более 10% от номинала емкости (так, аккумулятор емкостью 4 А*ч можно заряжать током не более чем 0,4 А).

Неисправности и ремонт

ремонт ибпОсновная неисправность источника бесперебойного питания, с которой приходится сталкиваться, связана с тем, что бесперебойник не переходит в автономный режим. Она может быть вызвана следующими причинами:

  • Изношенный аккумулятор не держит заряд и при отключении внешнего питания не может обеспечить током инвертор. Для проверки этого подключите вольтметр к клеммам аккумулятора работающего ИБП и отключите его от розетки. Если напряжение резко упало более чем на треть номинального напряжения (для полностью отказавшего аккумулятора — даже до ноля), замените аккумулятор на аналогичный по рабочему напряжению и емкости. Поскольку в приборе используются герметичные гелевые аккумуляторы, их ремонт невозможен.
  • Возможна ситуация, когда аккумулятор держит заряд, но неисправна сама цепь зарядки. Это также можно определить во время описанного выше теста: во время, когда ИБП подключен к сети, напряжение на клеммах аккумулятора должно превышать номинальное (для 12 В аккумулятора — 13,2…13,5 В). Потребуется ремонт или замена платы зарядного устройства ИБП.
  • На UPS типа off-line возможен отказ коммутирующего реле — в этом случае инвертор включается, но выход бесперебойника остается связан с сетевым входом. Проверка заключается в измерении напряжения на выходе инвертора при отключении бесперебойника от сети, а также наличия управляющего напряжения на обмотке реле.
  • Если же инвертор не выдает напряжения, он потребует ремонта. Наиболее уязвимы в нем ключи оконечного преобразователя, через которые проходит весь ток нагрузки, особенно если она превышала штатную.

Как Вы можете видеть, ИБП при всей своей неоспоримой пользе не требует каких-либо особых навыков для подключения, а при некорректной работе первичная его диагностика достаточно проста.

При соблюдении же правил эксплуатации бесперебойника все его обслуживание сведется к своевременной замене аккумуляторов.

generatorexperts.ru

Работа источник бесперебойного питания:

Прямое преобразование: Напряжение +12 В попеременно прикладывается к обмоткам IIа или IIб, а трансформатор Т1 преобразует его в напряжение 220 В/50 Гц. Это напряжение присутствует на розетке XS1, и к ней подключаются всевозможные потребители (лампы накаливания, телевизор и др.)

Индикатором нормальной работы является свечение светодиодов VD4, VD5. Ток нагрузки может достигать 1 А, что соответствует мощности 220 Вт.

Детали и конструкция

Т1 — можно применить любой трансформатор, на выходе обеспечивающий два напряжения 10В с  током нагрузки до 10 А. Катушка L1 изготовлена на ферритовом кольце К28х16х9 М2000НМ. Кольцо следует предварительно обмотать лакотканью, а затем намотать две обмотки по 10 витков провода диаметром 0,55…0,70 мм. Транзисторы VT1, VT6 и диоды VD2, VD3 следует установить на радиатор  площадью не менее 200 см2.  через слюдяные пластинки.

Внимание! Так как элементы схемы находятся под напряжением электросети, то следует соблюдать меры электробезопасности при наладке прибора.

Схема бесперебойника

www.joyta.ru

Для начала рассмотрим методы построения источников бесперебойного питания. Существует несколько способов построения ИБП.

ИБП с двойным преобразованием энергии (англ. — Double conversion UPS). Основная идея этой схемы действительно очень проста. Компьютер питается от сети переменного тока. Значит на выходе ИБП должен выдавать переменный ток. И на входе ИБП тоже должен потреблять переменный ток, поскольку он питается от той же электрической сети. Но внутри ИБП должно быть постоянное напряжение, потому что оно необходимо для питания аккумуляторной батареи.

Схема бесперебойника

Рисунок 1.1 — ИБП с двойным преобразованием энергии.

Таким образом получаем нашу первую схему источника бесперебойного питания. Вся мощность, потребляемая ИБП от сети, сначала преобразуется из переменного тока в постоянный с помощью выпрямителя. После этого в действие вступает преобразователь постоянного тока в переменный — инвертор, обеспечивающий на выходе ИБП необходимое переменное напряжение.

Аккумуляторная батарея находится в цепи постоянного тока, между выпрямителем и инвертором. Если в сети нормальное напряжение, выходного тока выпрямителя хватает для работы инвертора и для подзаряда батареи.

Когда напряжение в сети становится таким маленьким, что выпрямитель уже не может обеспечить полноценную работу инвертора, аккумуляторная батарея заменяет выпрямитель и питает инвертор требующимся ему постоянным током. Инвертор, в свою очередь, продолжает, как ни в чем ни бывало, подавать напряжение к компьютеру.

Но замена выпрямителя батареей не совсем полноценна: батарея может питать инвертор только ограниченное время, которое зависит от накопленного ею заряда и мощности нагрузки. Как правило, это время исчисляется минутами или десятками минут.

Данная схема ИБП традиционно называется схемой с двойным преобразованием энергии. Эта схема называется еще схемой on-line. Современные ИБП с двойным преобразованием энергии построены намного сложнее приведенной схемы.

ИБП с переключением (англ. — standby UPS или off-line UPS). Попытаемся использовать приятные моменты, когда напряжение в электрической сети «нормальное» (не разбираясь сейчас, что это значит). В это время компьютер можно напрямую питать от электрической сети, не теряя энергию на два не нужных сейчас преобразования. А инвертор мы запустим в момент сбоя электрической сети (когда напряжение перестанет быть «нормальным»), и он будет работать от батареи.

Схема бесперебойника

Рисунок 1.2 — ИБП с переключением

Когда в сети нормальное напряжение, компьютер (или другая нагрузка ИБП) работает непосредственно от сети. В это время маломощный выпрямитель подзаряжает батарею ИБП. Если напряжение становится «ненормальным» или совсем исчезает, показанный на схеме переключатель срабатывает, включается инвертор, и ИБП начинает питать нагрузку от своей батареи.

ИБП с переключением имеет высокий КПД, поскольку при нормальной работе потребляет только энергию, необходимую для питания своей схемы и, если батарея разряжена, то для ее подзаряда.

Может быть самым серьезным из недостатков является то, что при переключении ИБП с режима работы от батареи на режим работы от сети, на выходе ИБП могут возникать скачки напряжения. При неблагоприятной фазе напряжения в момент переключения блок питания компьютера не сможет их погасить. В этом случае на чувствительных электронных компонентах компьютера возникают импульсные напряжения. Сами по себе они не опасны, но в сочетании с другими помехами в принципе могут быть причиной сбоя при работе компьютера.

У скачкообразного изменения напряжения несколько причин.

Во время работы от батареи, напряжение на выходе ИБП с переключением несинусоидальное (оно имеет вид чередующихся прямоугольным импульсов с паузами).

Во время переключения (которое занимает от 2 до 20 миллисекунд для разных моделей ИБП) на выходе ИБП отсутствует напряжение. Следовательно, имеется небольшой разрыв в напряжении, питающем компьютер.

Почти единственная функция ИБП с переключением — поддержание работы компьютера, когда в сети нет напряжения. Но он не может эффективно взаимодействовать с электрической сетью и следить за отсутствием искажений сетевого напряжения, а также регулировать напряжение, когда оно становится слишком маленьким или чересчур большим.

Упрощенная блок-схема ИБП, взаимодействующего с сетью, представлена на рисунке 1.3.

Если разобраться, она очень похожа на предшествующую схему. Инвертор этого ИБП постоянно подключен к нагрузке. Кроме того, в данной схеме появился автотрансформатор. У этого автотрансформатора есть дополнительные отводы, к которым может быть подключена нагрузка при работе ИБП от сети. В результате напряжение на выходе ИБП иногда становится не таким, как на входе. С помощью автотрансформатора с отводами ИБП регулирует напряжение (увеличивает выходное напряжение, когда напряжение на входе мало и уменьшает напряжение на выходе, если входное напряжение слишком повысилось).

Схема бесперебойника

Рисунок 1.3- ИБП, синхронизованный с сетью.

Взаимодействующий с сетью ИБП постоянно следит за напряжением: его величиной и формой. Для этого управление ИБП, взаимодействующего с сетью, поручено микропроцессору. Обычно микропроцессор нагружают множеством дополнительных функций, не связанных непосредственно со слежением за сетью и управлением, и некоторые из этих ИБП становятся довольно «умными»: Они могут регистрировать напряжение в электрической сети, следят за временем и частотой, запоминают свои аварийные сообщения, включаются по расписанию и т.д.

Работает ИБП, взаимодействующий с сетью, примерно так же, как и ИБП с переключением. Когда в сети «нормальное» напряжение, он питает нагрузку от сети. Если напряжение отсутствует или искажено, то инвертор мгновенно начинает питать нагрузку, разряжая батарею, а входной переключатель ИБП размыкается.

Если напряжение в сети есть, но заметно меньше (или больше) нормы, то взаимодействующий с сетью ИБП переключает отводы автотрансформатора и регулирует напряжение, не переключаясь на батарею.

Как и ИБП с переключением, ИБП, взаимодействующий с сетью, имеет высокий КПД и некоторые другие преимущества.

Принципиальным, но не самым важным, недостатком этой схемы (как и ИБП с переключением) является разрыв электропитания в момент переключения на работу от батареи и обратно. Этот разрыв является следствием использования механических переключателей. Время их срабатывания довольно мало (несколько миллисекунд), но отлично от нуля.

Феррорезонансный ИБП в какой-то степени является разновидностью ИБП, взаимодействующих с сетью. Тем не менее его обычно выделяют в отдельную группу ИБП. Дело в том, что в схему этого ИБП введен элемент, принципиально меняющий его работу, и давший название этому прибору.

Это феррорезонансный трансформатор. Он включен в схему феррорезонансного ИБП вместо автотрансформатора с отводами в схеме ИБП, взаимодействующего с сетью.

Он стабилизирует напряжение на выходе ИБП. Это позволяет работать в широком диапазоне сетевых напряжений без переключения на батарею. Нет никаких переключений и внутри самого ИБП (феррорезонансный трансформатор регулирует напряжение, не нуждаясь в переключении отводов).

Схема бесперебойника

Рисунок 1.4 — Феррорезонансный ИБП.

Исходя из анализа схем ИБП, можно сделать вывод о том, что в чистом виде нельзя применить ни одну из рассмотренных схем, т.к. требуемое входное напряжение на контроллере – постоянное 24 В. Следовательно, в ИБП можно будет отказаться от инвертора и подавать на контроллер сразу постоянное напряжение. Благодаря отказу от инвертора итоговый коэффициент полезного действия повысится.

При проектировании ИБП в классическом виде, кпд системы был бы ниже, ввиду двух дополнительных преобразований:

— из постоянного напряжения в переменное в ИБП;

— из переменного в постоянное в блоке питания контроллера.

Далее переходим к разработке функциональной схемы ИБП и алгоритма ее работы.

studfiles.net



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector