Kuinka keskeytymättömät virtalähteet (UPS) järjestetään ja toimivat?

Sähkön laatuvaatimukset on laillisesti asetettu valtion normeissa ja melko tiukeissa standardeissa. Sähkönjakelujärjestöt pyrkivät noudattamaan niitä paljon, mutta niitä ei aina toteuteta.

Huoneistoissamme ja tuotannossa syntyy määräajoin:

• täydelliset sähkökatkot määräämättömäksi ajaksi;

• aperiodiset lyhytaikaiset (10 ÷ 100 ms) korkeajännite (enintään 6 kV) jännitepulssit;

• ylijännitteet ja jännitehäviöt eri kestoltaan;

• korkeataajuisen kohinan päällekkäisyydet;

• taajuuden lähdöt.

Kaikki nämä häiriöt vaikuttavat haitallisesti kotitalouksien ja toimistojen sähkönkuluttajien työhön. Virtalähteen laatu vaikuttaa erityisesti mikroprosessoriin ja tietokonelaitteisiin, jotka eivät vain vioitu, vaan voivat myös kokonaan menettää suorituskykynsä.

Keskeytymättömien virtalähteiden tarkoitus ja tyypit

Virransyöttöverkon toimintahäiriöiden vähentämiseksi käytetään redundantteja laitteita, joita kutsutaan yleisesti keskeytymättömät virtalähteet (UPS) tai UPS (muodostettu lyhenteestä englanninkielisestä lauseesta "Uninterrupvable Power Supply").

Ne on valmistettu erilaisilla malleilla kuluttajien erityisongelmien ratkaisemiseksi. Esimerkiksi voimakkaat heliumakkuilla varustetut UPS-laitteet tukevat koko mökin virtalähdettä useita tunteja.

Heidän paristot saavat varauksen voimalinjalta, tuuligeneraattorilta, aurinkopaneelit tai muut energian kantajat invertterin tasasuuntaajan kautta. He ruokkivat mökin sähkökuluttajia.

Kun ulkoinen lähde kytketään pois päältä, akut purkautuvat verkkoon kytkettyyn kuormaan. Mitä suurempi akun kapasiteetti ja pienempi akun purkausvirta, sitä pidempään ne toimivat.

Keskisuurten keskeytymättömien virtalähteiden voi varata sähkökattiloiden virransyöttö, sisäilmastointijärjestelmät ja vastaavat laitteet.

Samanaikaisesti yksinkertaisimmat UPS-mallit voivat suorittaa vain tietokoneen hätäpysäytysohjelman. Lisäksi heidän koko työprosessinsa kesto ei ylitä 9-15 minuuttia.

Tietokoneen keskeytymättömät virtalähteet ovat:

1. sisäänrakennettu laitekoteloon;

2. ulkoinen.

Ensimmäiset mallit ovat yleisiä kannettavissa tietokoneissa, verkkokirjoissa, tablet-laitteissa ja vastaavissa mobiililaitteissa, jotka saavat sisäänrakennetun akun, joka on varustettu virran ja kuorman kytkentäpiirillä.

Kannettavan tietokoneen akku integroidulla ohjaimella on keskeytymätön virtalähde. Sen piiri automaattitilassa suojaa käyttölaitetta virrankatkoksilta.

Ulkoiset UPS-mallitOhjelmat, jotka on suunniteltu normaaliin ohjelmien suorittamiseen paikallaan olevalla tietokoneella, tehdään erillisessä yksikössä.

Ne on kytketty virtalähteen kautta pistorasiaan. Vain ohjelmien toiminnasta vastaavat laitteet saavat virran niistä:

• järjestelmäyksikkö kytketyllä näppäimistöllä;

• seurata käynnissä olevia prosesseja.

Muut oheislaitteet: skannerit, tulostimet, kaiuttimet ja muut UPS: n laitteet eivät saa virtaa. Muutoin ohjelmien hätätapahtuman päätyttyä ne ottavat osan paristoihin varastoidusta energiasta.

UPS-työnkulun suunnitteluvaihtoehdot

Tietokone- ja teollisuus UPS-laitteita valmistetaan kolmessa päävaihtoehdossa:

1. virta varmuuskopiot;

2. vuorovaikutteiset piirit;

3. sähkön kaksinkertainen muuntaminen.

Ensimmäisellä menetelmällä varapiiri, jota merkitään englanninkielisillä termeillä “Standby” tai “Off-Line”, jännite syötetään verkosta tietokoneelle UPS: n kautta, jolloin sisäänrakennetut suodattimet poistavat sähkömagneettiset häiriöt. Aseta tänne akku, jonka kapasiteettia tukee ohjaimen säätelemä varausvirta.

Kun ulkoinen virtalähde katoaa tai ylittää vakiintuneet standardit, ohjain ohjaa akun energian virrankuluttajille. DC-muuntamiseksi vaihtovirtaksi on kytketty yksinkertainen invertteri.

UPS-valmiustilan edut

Off-Line-piirin keskeytymättömillä virtalähteillä on korkea hyötysuhde, kun jännitteeseen johdetaan, ne toimivat hiljaa, tuottavat vähän lämpöä ja ovat suhteellisen halpoja.

puutteet

UPS-valmiustila erottuu:

• pitkä siirtyminen akun varaan 4 ÷ 13 ms;

• invertterin antaman lähtösignaalin vääristynyt muoto mutterin muodossa eikä harmonisen siniaalon muodossa;

• jännitteen ja taajuuden säätämisen puute.

Tällaiset laitteet ovat yleisimpiä henkilökohtaisissa tietokoneissa.

UPS-vuorovaikutteinen piiri

Ne on nimetty englanninkielisellä nimellä “Line-Interactive”. Ne suoritetaan edellisen, mutta monimutkaisemman kaavion mukaisesti johtuen jännitteen stabilointiaineen käytöstä auto-muuntajalla askelsäädöllä.

Tämä tarjoaa lähtöjännitteen säätämisen, mutta ne eivät pysty hallitsemaan signaalin taajuutta.

Melun suodattaminen normaalitilassa ja vaihtaminen invertteritehoon onnettomuustapauksissa tapahtuu UPS Standby -algoritmien mukaisesti.

Lisäämällä eri mallien jännitestabilisaattorit ohjausmenetelmillä, ne antoivat luoda inverttereitä, joiden aaltomuoto ei ole vain mutkittele, vaan myös sinimuotoista. Pieni määrä relekytkentään perustuvia ohjausvaiheita ei kuitenkaan salli täydellisten vakautustoimintojen toteuttamista.

Tämä pätee erityisesti halpoihin malleihin, joissa akkuteholle siirryttäessä paitsi yliarvioidaan taajuus nimellisarvon yläpuolella, mutta myös vääristetään siniaaltoa. Häiriön tekee sisäänrakennettu muuntaja, jonka ytimessä tapahtuu hystereesiä.

Kalleissa malleissa invertterit toimivat puolijohdekytkimillä. UPS Line-Interactive -sovelluksen suorituskyky on parempi vaihdettaessa akun varaan kuin Off-Line-UPS. Sen takaa synkronointialgoritmien toiminta tulevan jännitteen ja generoitujen signaalien välillä. Mutta samaan aikaan tehokkuutta on jonkin verran aliarvioitu.

Line-Interaktiivista UPS: ää ei voida käyttää induktiomoottorien virran kytkemiseen, jotka asennetaan massiivisesti kaikkiin kodinkoneisiin, lämmitysjärjestelmät mukaan lukien. Niitä käytetään laitteiden käyttämiseen impulssilohotmissä virta suodatetaan ja tasasuunkaistaan ​​samaan aikaan: tietokoneet ja kulutuselektroniikka.

Kaksinkertainen muuntaminen UPS

Tätä UPS-virtapiiriä kutsutaan englanniksi ”On-line” ja toimii laitteissa, jotka vaativat korkealaatuista virtaa. Se tuottaa sähkön kaksinkertaisen muunnoksen, kun tasasuuntaaja muuntaa jatkuvasti vaihtovirran sinimuotoiset harmoniset arvot vakioarvoon, joka johdetaan invertterin läpi toistuvan sinusoidin luomiseksi lähtöön.

Täällä akku on jatkuvasti kytketty piiriin, mikä eliminoi sen vaihtamisen tarpeen. Tämä menetelmä eliminoi käytännössä keskeytymättömän virtalähteen valmisteluvaihdon.

Online-UPS: n toiminta akun tilan mukaan voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen:

1. varaus vaiheessa;

2. odotustila;

3. vastuuvapaus tietokoneeseen.

Latausaika

Siniaallon tulo- ja lähtöpiirit katkaistaan ​​sisäisellä UPS-kytkimellä.

Tasasuuntaajaan kytketty akku vastaanottaa latausenergiaa, kunnes sen kapasiteetti on palautettu optimaalisiin arvoihin.

Valmiusjakso

Akun latauksen päätyttyä keskeytymätön virtalähteen automaatio sulkee sisäisen kytkimen.

Akku ylläpitää valmiustilaa puskuritilassa.

Vastuuvapauskausi

Akku siirtyy automaattisesti tietokoneaseman virralle.

Kaksinkertaisen sähkönmuuntamismenetelmällä toimivilla keskeytymättömillä virtalähteillä on alhaisempi hyötysuhde linjan syöttötilassa kuin muissa malleissa lämmön ja melun energiankulutuksen vuoksi. Mutta monimutkaisissa malleissa tekniikoita käytetään lisäämään tehokkuutta.

UPS On-line pystyy korjaamaan jännitteen suuruuden lisäksi myös värähtelytaajuuden. Tämä vertaa niitä suotuisasti aikaisempiin malleihin ja antaa sinun käyttää erilaisten monimutkaisten laitteiden virtansa induktiomoottorilla. Tällaisten laitteiden kustannukset ovat kuitenkin paljon korkeammat kuin aiemmissa malleissa.

UPS-koostumus

Toimintapiirin tyypistä riippuen keskeytymätön virtalähdepaketti sisältää:

• akut energian varastointiin;

• laturi, akun suorituskyvyn ylläpitämisen varmistaminen;

• invertteri siniaallon muodostamiseksi,

• prosessinohjausjärjestelmä;

• ohjelmisto.

Laitteen etäkäyttöön voidaan käyttää paikallista verkkoa, ja voit lisätä piirin luotettavuutta redundanssinsa takia.

Joissakin keskeytymättömissä virtalähteissä käytetään ohitustilaa, kun kuorma syötetään suodatetulla verkkojännitteellä ilman, että laitteen pääpiiri toimii.

Osassa UPS: ää on vaiheittainen jännitesäädin "Booster", jota ohjaa automaatio.

Keskeytymättömät virtalähteet voidaan varustaa lisäominaisuuksilla riippuen monimutkaisten teknisten ratkaisujen tarpeesta.

Lue myös tästä aiheesta:Kuinka valita kattilan UPS