Hogyan rendezik és működnek a szünetmentes tápegységek (UPS)?

A villamos energia minőségére vonatkozó követelményeket állami előírások és meglehetősen szigorú előírások írják elő. A villamosenergia-ellátó szervezetek sok erőfeszítést tesznek azok betartása érdekében, ám ezeket nem mindig hajtják végre.

Lakásainkban és a gyártásban időszakosan felmerülnek:

• határozatlan ideig teljes áramszünetek;

• aperiodikus rövid távú (10 ÷ 100 ms) nagyfeszültségű (legfeljebb 6 kV) feszültségimpulzusok;

• különböző időtartamú túlfeszültségek és feszültségesések;

• a magas frekvenciájú zaj átfedések;

• frekvencia indulások.

Mindezek a működési zavarok hátrányosan érintik a háztartási és irodai villamosenergia-fogyasztók munkáját. Az energiaellátás minősége különösen befolyásolja a mikroprocesszorokat és a számítógépes eszközöket, amelyek nemcsak meghibásodnak, de teljes mértékben elveszítik a teljesítményüket.

A szünetmentes tápegységek célja és típusai

Az áramellátó hálózat hibás működésének kockázatainak csökkentése érdekében redundáns eszközöket használnak, amelyeket általában hívnak szünetmentes tápegységek (UPS) vagy UPS (a "Szünetmentes tápegység" angol kifejezés rövidítéséből áll).

Különböző kivitelűek, egyedi fogyasztói problémák megoldására. Például a hélium-akkumulátorokkal ellátott nagyteljesítményű szünetmentes tápegységek több órán keresztül támogathatják az egész ház tápellátását.

Az akkumulátorok töltést kapnak egy távvezetékből, egy szélgenerátorból, napelemek vagy más energiahordozók az inverter egyenirányító eszközén keresztül. Etetik a ház villamos fogyasztóit.

A külső forrás kikapcsolásakor az elemek lemerülnek a hálózathoz csatlakoztatott terhelésig. Minél nagyobb az akkumulátor kapacitása és annál alacsonyabb a kisülési áram, annál hosszabb ideig működnek.

Közepes teljesítményű szünetmentes tápegységek fenntarthatók tápegység elektromos kazánokhoz, beltéri klímaberendezések és hasonló berendezések.

Ugyanakkor a legegyszerűbb UPS modellek csak egy számítógépes vészleállító programot tudnak befejezni. Sőt, munkájuk teljes időtartama nem haladhatja meg a 9-15 percet.

A számítógép szünetmentes tápegységei a következők:

1. beépítve a készülék tokjába;

2. külső.

Az első tervek általánosak a laptopokban, netbookokban, táblagépekben és hasonló mobil eszközökben, amelyeket beépített akkumulátor hajt, amely tápellátási és terheléskapcsoló áramkörrel van felszerelve.

Laptop akkumulátor az integrált vezérlővel egy szünetmentes tápegység. Áramköre automatikus üzemmódban védi a kezelőberendezést az áramkimaradásoktól.

Külső UPS tervekA helyhez kötött számítógépeken a programok normál végrehajtásához tervezett különálló egységben készülnek.

Tápegységgel vannak csatlakoztatva az elektromos aljzathoz. Csak a programok működéséért felelős eszközöket táplálják be őket:

• rendszer egység csatlakoztatott billentyűzettel;

• figyelje a folyamatban lévő folyamatokat.

Egyéb perifériák: a szkennerek, nyomtatók, hangszórók és a UPS egyéb berendezései nem táplálnak. Ellenkező esetben, a programok sürgős befejezésekor, az elemek átveszik az elemekben tárolt energia egy részét.

UPS munkafolyamat-tervezési beállítások

A számítógépes és ipari szünetmentes tápegységeket három fő lehetőség szerint gyártják:

1. biztonsági mentések;

2. interaktív áramkörök;

3. kettős villamosenergia-átalakítás.

Az első módszerrel biztonsági kör, amelyet angolul „Standby” vagy „Off-Line” kifejezéssel jelölnek, a feszültséget a hálózatból a UPS-en keresztül táplálják a számítógépre, amelyben a beépített szűrők kiküszöbölik az elektromágneses zavarokat. Itt álljon akkumulátor, amelynek kapacitását a vezérlő által szabályozott töltőáram támogatja.

Amikor a külső tápegység eltűnik vagy meghaladja a megállapított szabványokat, a vezérlő az akkumulátor energiáját az energiafogyasztók felé irányítja. Egy egyszerű invertert csatlakoztatnak a DC váltakozó áramúvá történő átalakításához.

A UPS készenléti előnyei

Az Off-Line áramkör szünetmentes tápegységei nagy hatékonysággal bírnak, amikor a feszültséget ráveszik, csendesen működnek, kevés hőt termelnek és viszonylag olcsók.

hiányosságokat

UPS készenléti állapot:

• hosszú áttérés az akkumulátor energiájára 4 ÷ 13 ms;

• a kimeneti jel torz alakja, amelyet a frekvenciaváltó kanyar formájában ad ki, és nem harmonikus szinuszhullám;

• a feszültség és a frekvencia beállításának hiánya.

Az ilyen eszközök leggyakoribb a személyi számítógépeken.

UPS interaktív áramkör

Ezeket az angol „Line-Interactive” kifejezés jelöli. Ezeket az előző, de bonyolultabb sémának megfelelően hajtják végre, mivel egy feszültségstabilizáló beépítették egy lépcsős szabályozású autotranszformátort.

Ez lehetővé teszi a kimeneti feszültség beállítását, de nem képesek ellenőrizni a jel frekvenciáját.

Az UPS készenléti algoritmusai szerint normál üzemmódban az interferencia szűrése és a frekvenciaváltó teljesítményének átváltása baleset esetén.

A különféle modellek feszültségstabilizátorának hozzáadásával szabályozási módszerekkel lehetővé tettek inverterek létrehozását, amelyek nemcsak a kanyargós hullámforma, hanem a szinuszos hullámokat is képesek létrehozni. A relékapcsoláson alapuló kis számú vezérlési szakasz azonban nem teszi lehetővé a teljes stabilizációs funkció megvalósítását.

Ez különösen igaz az olcsó modellekre, amelyek az akkumulátorra való váltáskor nemcsak túlbecsülik a névleges feletti frekvenciát, hanem torzítják a szinuszhullám alakját. Az interferenciát a beépített transzformátor okozza, amelynek magjában hiszterézis alakul ki.

A drága modellekben az inverterek félvezető kapcsolókkal működnek. A UPS Line-Interactive jobb teljesítményt nyújt, ha az akkumulátorra vált, mint az Off-Line UPS. Ezt a bejövő feszültség és a generált jelek közötti szinkronizálási algoritmusok működése biztosítja. Ugyanakkor a hatékonyságot kissé alábecsülik.

A vonal-interaktív UPS nem használható indukciós motorok táplálására, amelyeket erősen telepítenek minden háztartási készülékre, ideértve a fűtési rendszereket is. Ezekkel az eszközökkel működnek impulzus blokkokahol az energiát egyidejűleg szűrik és egyenirányítják: számítógépek és fogyasztói elektronika.

Dupla átalakító UPS

Ezt a szünetmentes tápegység áramkört angolul „on-line” kifejezésnek hívják, és olyan készülékeken működik, amelyek kiváló minőségű energiát igényelnek. Kettős villamosenergia-átalakítást eredményez, amikor a váltakozó áram szinuszos harmonikusait az egyenirányító állandóan átalakítja a frekvenciaváltón átmenő állandó értékre, hogy ismétlődő szinuszos energiát hozzon létre a kimeneten.

Ebben az esetben az akkumulátort állandóan csatlakoztatják az áramkörhöz, így nem szükséges a váltás. Ez a módszer gyakorlatilag kiküszöböli a szünetmentes tápegység előkészítésének időtartamát a kapcsoláshoz.

Az On-line UPS működését az akkumulátor állapota alapján három szakaszra lehet osztani:

1. töltési szakasz;

2. várakozási állapot;

3. kisülés a számítógépbe.

Töltési időszak

A szinuszhullám bemeneti és kimeneti áramköreit egy belső UPS-kapcsoló megszakítja.

Az egyenirányítóhoz csatlakoztatott akkumulátor töltési energiát kap, amíg kapacitása vissza nem áll az optimális értékekre.

Készenléti időszak

Az akkumulátor töltésének befejezése után a szünetmentes tápegység automatizálása bezárja a belső kapcsolót.

Az akkumulátor készenléti állapotban tartja puffer üzemmódban.

Mentesítési időszak

Az akkumulátor automatikusan átkerül a számítógépes állomás energiájába.

A kettős villamos energia átalakítás módszerével működő szünetmentes tápegységek alacsonyabb hatékonyságúak a hálózati tápegység üzemmódban, mint más modellek, a hő és a zaj energiafogyasztása miatt. A bonyolult tervekben azonban technikákat alkalmaznak a hatékonyság növelésére.

A UPS On-line nem csak a feszültség nagyságát, hanem az oszcillációs frekvenciáját is képes korrigálni. Ez kedvezően hasonlítja össze őket a korábbi modellekkel, és lehetővé teszi különféle komplex eszközök indukciós motorokkal történő tápellátását. Az ilyen eszközök költsége azonban sokkal magasabb, mint a korábbi modelleknél.

UPS összetétele

A működési áramkör típusától függően a szünetmentes tápegység készlet tartalmazza:

• akkumulátorok energiatároláshoz;

• töltő, az akkumulátor teljesítményének fenntartása;

• inverter szinuszhullám kialakításához,

• folyamatvezérlő rendszer;

• szoftvert.

Az eszköz távoli eléréséhez helyi hálózat használható, és redundáns miatt növelheti az áramkör megbízhatóságát.

Néhány szünetmentes tápegységben az Áthidaló üzemmódot használják, amikor a terhelést a szűrt hálózati feszültség biztosítja anélkül, hogy az eszköz fő áramköre működne.

Az UPS egy részénél egy fokozatos "Booster" feszültségszabályozó van, automatika vezérli.

Az összetett műszaki megoldások végrehajtásának szükségességétől függően a szünetmentes tápegységeket további speciális funkciókkal is fel lehet szerelni.

Olvassa el a témát is:Hogyan válasszuk ki a UPS-t a kazánhoz