Cum sunt aranjate și funcționate sursele de alimentare neîntrerupte?

Cerințele privind calitatea energiei electrice sunt legal prescrise de standardele de stat și de standarde destul de stricte. Organizațiile de furnizare a energiei electrice depun multe eforturi pentru a le respecta, dar nu sunt întotdeauna implementate.

În apartamentele noastre și în producție apar periodic:

• întreruperile complete pentru o perioadă nedeterminată;

• impulsuri de tensiune aperiodice pe termen scurt (10 ÷ 100 ms) de înaltă tensiune (până la 6 kV);

• supratensiuni și căderi de tensiune cu diferite durate;

• suprapuneri de zgomot de înaltă frecvență;

• plecări de frecvență.

Toate aceste defecțiuni afectează în mod negativ munca consumatorilor de energie electrică din gospodărie și birou. Microprocesorul și dispozitivele de calculator, care nu numai că nu reușesc, dar își pot pierde complet performanțele, sunt îndeosebi afectate de calitatea sursei de alimentare.

Scopul și tipurile de surse de alimentare neîntrerupte

Pentru a reduce riscurile cauzate de defecțiuni ale rețelei de alimentare, se folosesc dispozitive redundante, care sunt denumite în mod obișnuit surse de alimentare neîntreruptibile (UPS) sau UPS (format din prescurtarea expresiei în engleză "Uninterruptible Power Supply").

Sunt realizate cu modele diferite pentru a rezolva probleme specifice consumatorului. De exemplu, UPS-urile puternice cu baterii cu heliu pot susține alimentarea unei întregi cabane timp de câteva ore.

Bateriile lor primesc o încărcare de la o linie electrică, un generator eolian, panouri solare sau alți transportatori de energie prin dispozitivul redresor al invertorului. Ei hrănesc consumatorii de electricitate din cabană.

Când sursa externă este oprită, bateriile sunt descărcate la sarcina conectată la rețeaua lor. Cu cât este mai mare capacitatea bateriei și cu cât este mai mic curentul de descărcare, cu atât funcționează mai mult.

Pot fi rezervate surse de alimentare neîntrerupte de putere medie alimentare pentru cazane electrice, sisteme de climatizare interioară și echipamente similare.

În același timp, cele mai simple modele UPS pot completa doar un program de oprire de urgență a computerului. Mai mult, durata întregului proces al activității lor nu va depăși 9-15 minute.

Sursele de alimentare neîntrerupte ale computerului sunt:

1. încorporat în carcasa dispozitivului;

2. extern.

Primele modele sunt obișnuite în laptopuri, netbook-uri, tablete și dispozitive mobile similare alimentate de o baterie încorporată, care este echipată cu un circuit de comutare a puterii și încărcării.

Baterie pentru laptop cu controler integrat este o sursă de alimentare neîntreruptibilă. Circuitul său în regim automat protejează echipamentul de operare împotriva întreruperilor de curent.

Proiecte UPS externeproiectate pentru finalizarea normală a programelor pe un computer staționar sunt realizate într-o unitate separată.

Sunt conectate prin intermediul unui adaptor de alimentare la o priză electrică. Doar dispozitivele responsabile de funcționarea programelor sunt alimentate de la acestea:

• unitate de sistem cu tastatură conectată;

• monitorizarea afișării proceselor în curs.

Alte periferice: scanere, imprimante, boxe și alte echipamente de la UPS nu se alimentează. În caz contrar, la încheierea de urgență a programelor, acestea vor prelua o parte din energia stocată în baterii.

Opțiuni de proiectare a fluxului de lucru UPS

UPS-urile computerizate și industriale sunt fabricate în trei opțiuni principale:

1. backup-uri de putere;

2. circuite interactive;

3. conversie dublă de energie electrică.

Cu prima metodă circuitul de rezervă, notată prin termenii englezi „Standby” sau „Off-Line”, tensiunea este furnizată din rețea către computer prin UPS, în care interferențele electromagnetice sunt eliminate de filtrele încorporate. Set aici acumulatora cărui capacitate este suportată de curentul de încărcare reglementat de controler.

Când sursa de alimentare externă dispare sau depășește standardele stabilite, regulatorul direcționează energia bateriei către consumatorii de energie electrică. Un convertor simplu este conectat pentru a converti curent continuu în curent alternativ.

Beneficiile UPS Standby

Sursele de alimentare neîntrerupte ale circuitului Off-Line au o eficiență ridicată, atunci când tensiunea le este aplicată, lucrează liniștit, produc căldură mică și sunt relativ ieftine.

deficiențe

UPS Standby ies în evidență:

• o tranziție lungă la puterea bateriei 4 ÷ 13 ms;

• o formă distorsionată a semnalului de ieșire emis de invertor sub formă de meandru și nu o undă sinusoidală armonioasă;

• lipsa reglării tensiunii și frecvenței.

Astfel de dispozitive sunt cele mai frecvente pe computerele personale.

Circuit interactiv UPS

Acestea sunt desemnate prin termenul englez „Line-Interactive”. Acestea sunt efectuate conform schemei anterioare, dar mai complicate datorită includerii unui stabilizator de tensiune folosind un autotransformator cu reglarea în trepte.

Aceasta oferă o ajustare a tensiunii de ieșire, dar acestea nu sunt capabile să controleze frecvența semnalului.

Filtrarea zgomotului în modul normal și trecerea la puterea invertorului în caz de accident are loc conform algoritmilor UPS Standby.

Prin adăugarea unui stabilizator de tensiune de diferite modele cu metode de control, au permis crearea de invertoare cu o formă de undă nu numai a meandrului, dar și a sinusoidelor. Cu toate acestea, un număr mic de etape de control bazate pe comutarea releului nu permite realizarea completă a funcțiilor de stabilizare.

Acest lucru este valabil mai ales pentru modelele ieftine, care, atunci când treceți la puterea bateriei, nu numai că supraestimează frecvența peste valoarea nominală, dar și denaturează forma undei sinusoidale. Interferența este făcută de transformatorul încorporat, în miezul căruia apar procesele de histereză.

La modelele scumpe, invertoarele funcționează pe comutatoare cu semiconductor. UPS Line-Interactive au performanțe mai mari la trecerea la puterea bateriei decât UPS-urile Off-Line. Este asigurat de funcționarea algoritmilor de sincronizare între tensiunea de intrare și semnalele generate. În același timp, există o oarecare subestimare a eficienței.

UPS-ul liniar-interactiv nu poate fi folosit pentru alimentarea motoarelor cu inducție, care sunt instalate masiv pe toate aparatele de uz casnic, inclusiv pe sistemele de încălzire. Sunt utilizate pentru a opera dispozitive cu blocuri de impulsunde puterea este filtrată și rectificată în același timp: calculatoare și electronice de consum.

UPS de conversie dublă

Acest circuit UPS se numește sintagma engleză „On-line” și funcționează pe echipamente care necesită putere de înaltă calitate. Produce o dublă conversie a energiei electrice, când armonicile sinusoidale ale curentului alternativ sunt convertite constant de redresor într-o valoare constantă, trecută prin invertor pentru a crea un sinusoid repetat la ieșire.

Aici, bateria este conectată constant la circuit, ceea ce elimină necesitatea comutării sale. Această metodă elimină practic perioada de pregătire a unei alimentări neîntrerupte pentru comutare.

Funcționarea UPS on-line în funcție de starea bateriei poate fi împărțită în trei etape:

1. etapa de încărcare;

2. stare de așteptare;

3. descărcarea la computer.

Perioada de încărcare

Circuitele de intrare și ieșire ale undelor sinusoidale sunt rupte de un comutator UPS intern.

O baterie conectată la redresor primește energie de încărcare până când capacitatea acestuia este restabilită la valori optime.

Perioada de pregătire

După terminarea încărcării bateriei, automatizarea alimentării neîntrerupte închide comutatorul intern.

Bateria menține o stare de așteptare în modul buffer.

Perioada de descărcare

Bateria este transferată automat la puterea stației de computer.

Sursele de alimentare neîntrerupte care funcționează prin metoda de conversie dublă a energiei electrice au o eficiență mai mică în modul de alimentare a liniei decât alte modele datorită consumului de energie pentru căldură și zgomot. Dar în proiectele complexe, tehnicile sunt utilizate pentru a crește eficiența.

UPS on-line este capabil să corecteze nu numai magnitudinea tensiunii, dar și frecvența de oscilație. Acest lucru le compară favorabil cu modelele anterioare și vă permite să utilizați pentru a alimenta diferite dispozitive complexe cu motoare cu inducție. Cu toate acestea, costul unor astfel de dispozitive este mult mai mare decât modelele anterioare.

Compoziție UPS

În funcție de tipul de circuit de lucru, setul de alimentare neîntreruptibil include:

• baterii pentru stocarea energiei;

• încărcător, asigurarea menținerii performanței bateriei;

• invertor pentru formarea unei unde sinusoidale,

• schema de control a proceselor;

• software-ul.

Pentru acces la distanță la dispozitiv, se poate utiliza o rețea locală și puteți crește fiabilitatea circuitului datorită redundanței sale.

În unele surse de alimentare neîntrerupte, se utilizează modul Bypass, atunci când încărcarea este furnizată de tensiunea de rețea filtrată fără circuitul principal al dispozitivului care funcționează.

O parte din UPS are un regulator de tensiune pas cu pas "Booster", controlat prin automatizare.

În funcție de necesitatea de a efectua soluții tehnice complexe, sursele de alimentare neîntrerupte pot fi echipate cu funcții speciale suplimentare.

Citiți și pe acest subiect:Cum să alegeți un UPS pentru cazan