Источника бесперебойного питания схема: В доступе на страницу отказано

Содержание

Схемотехника источника бесперебойного питания N-Power SVP-625

В статье рассматривается принципиальная схема источника бесперебойного питания (ИБП) под российско-итальянским брэндом N-Power. Однако маломощные ИБП этой торговой марки производились на китайских заводах, и их качество, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Поэтому отказы этих устройств не являются редкостью. А что самое ценное при ремонте электронного устройства? Конечно же, наличие принципиальной схемы.

 

Принцип работы

Источник бесперебойного питания N-Power SVP625 (Smart-Vision Prime) мощностью 625 ВА относится к системам линейно-интерактивного типа. Этот тип систем предполагает, что ИБП переходит на питание от аккумуляторов только в случае пропадания сетевого питающего напряжения или при значительном отклонении напряжения от номинального диапазона значений. В состав любого линейно-интерактивного источника входит модуль автоматической регулировки выходного напряжения (англ. — AVR), который позволяет повышать или понижать входное сетевое напряжение на фиксированную величину, в результате выходное напряжение остается в заданном диапазоне значений. Наличие AVR приводит к тому, что ИБП значительно реже переходит на работу от аккумуляторов, что положительно сказывается на ресурсе батарей.

Рис. 1. Форма выходного тока ИБП

 

Рис. 2. Внутренняя компоновка ИБП

 

 

N-Power SVP-625 при работе от аккумуляторов формирует на своем выходе импульсное переменное напряжение (рис. 1), о чем в рекламных буклетах производитель умалчивает. UPS оснащен коммуникационным интерфейсом USB для мониторинга и управления. Внутренняя компоновка источника питания представлена на рис. 2, на котором видно, что в качестве силового трансформатора используется тороидальный трансформатор, к преимуществам использования которого можно отнести следующие:

— повышение КПД;

— снижение уровня шума;

— улучшение массогабаритных показателей;

— снижение токов холостого хода в 10…20 раз;

— уменьшение электромагнитных полей рассеяния в несколько раз. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения представлены на рис. 3. Конфигурация обмоток трансформатора является достаточно традиционной для линейно-интерактивных ИБП данного класса. Можно считать, что имеется три обмотки:

Силовая низковольтная обмотка, ток в которой формируется инвертором в момент перехода на работу от аккумуляторов. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение с аккумулятора. Поочередное переключение силовых ключей инвертора формирует ток то в одном, то в другом плече этой обмотки, в результате чего и создается выходной переменный ток. Провод этой обмотки имеет максимальное сечение. Средний вывод обмотки обозначается красным проводом, а крайние выводы — черным и белым проводами (достаточно часто встречаются трансформаторы, в которых вместо белого провода используется синий).

Рис. 3. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения

 

Высоковольтная силовая обмотка, подключенная к входу-выходу ИБП. К этой обмотке прикладывается сетевое питающее переменное напряжение 220 В или наоборот, на этой обмотке формируется выходное напряжение ИБП при работе от аккумуляторов. Эта обмотка совмещена с обмоткой автоматического регулятора напряжения AVR, и вместе они представляют собой автотрансформатор. На обмотке AVR формируется напряжение, уровень которого составляет примерно 13% от уровня сетевого напряжения, и это напряжение добавляется к сетевому, или вычитается из него. Другими словами, модуль AVR представляет собой автотрансформатор, обмотка которого подключается синфазно или противофазно в зависимости от того, что требуется сделать — повысить или понизить выходное напряжение относительно входного.

Дополнительная (вторичная) обмотка, к которой подключается зарядное устройство или схема фиксации (клампирования). Когда сетевое напряжение присутствует, ЭДС, наведенная на этой дополнительной обмотке, используется для заряда аккумулятора. Когда же сетевое напряжение пропадает, и ИБП переходит на работу от аккумулятора, эта обмотка используется для фиксации на нулевом уровне выходного напряжения ИБП в моменты между «отрицательными» и «положительными» полуволнами (рис. 4).

Рис. 4. Эпюра выходного напряжения ИБП с фиксированным нулевым уровнем

 

В целом, схемотехника рассматриваемого ИБП не отличается какими-либо интересными решениями, все реализовано традиционно, как и в подавляющем большинстве аналогичных устройств других производителей. Конструктивно вся схема ИБП выполнена на одной печатной плате типа PB-000SC-1КОМ-V80 (рис. 5). Принципиальная схема этой платы представлена на рис.6. На самом деле в этом UPS есть еще одна печатная плата (на рис. 5 она справа), которая запаивается в основную плату. На этой дополнительной плате находится контроллер USB, выполняющий функцию коммуникации с персональным компьютером.

Рис. 5. Внешний вид печатной платы PB-000SC-1КОМ-V80

 

 

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема ИБП (по щелчку крупно)

 

 

Далее мы проведем анализ схемотехники этого ИБП по принципиальной электрической схеме (рис. 6) и отметим его основные узлы.

 

Схемотехника и назначение основных узлов

Входные и выходные цепи

Эти цепи служат для фильтрации сетевых помех и защиты нагрузки, подключенной к ИБП, от бросков сетевого напряжения. Фильтрация осуществляется конденсаторами CX1, CX2, CY1, CY2 (рис. 6). Защита от повышенного напряжения обеспечивается варистором MOV1. Здесь же находятся коммутирующие реле RY1, RY2 и RY3. Реле RY1является входным, оно своими контактами замыкает или размыкает вход с выходом. Когда сетевое напряжение находится в допустимом диапазоне значений, контакты реле замкнуты и входное сетевое напряжение передается на выход ИБП. Когда же сетевое напряжение пропадает или выходит за допустимые границы, контакты RY1 размыкается, отключая выход ИБП от входа. Реле RY2 и RY3 относятся к модулю AVR и позволяют подключить обмотку автотрансформатора синфазно или противофазно сетевому напряжению.

 

Датчик выходной мощности

Он позволяет измерять величину выходного тока, протекающего через нагрузку, подключенную к ИБП. В качестве измерительного элемента в этой схеме используется низкоомный резистор R101 (0,2 Ом). Резистор установлен таким образом, что весь выходной ток ИБП протекает через него, в результате на резисторе создается падение напряжения, прямо пропорциональное силе тока в нагрузке. Таким образом, напряжение, полученное на резисторе, соответствует мощности нагрузки, подключенной к выходу ИБП. Выпрямление и сглаживание напряжения, снимаемого с резистора R101, осуществляется схемой на базе операционного усилителя (ОУ) LM324 (вход — выв. 5 и 6 ИМС U2). На выходе схемы датчика мощности формируется сигнал POWER, который подается на аналоговый вход (выв. 1) микропроцессора U1 типа MDT10P73.

 

Датчик входного напряжения

Этот датчик позволяет измерить величину сетевого напряжения, и, естественно, оценить его наличие. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R7-R10 подается на вход операционного усилителя LM324 (выв. 9 и 10 U2). Схема на основе этого операционного усилителя выпрямляет и сглаживает входное напряжение, в результате чего формируется сигнал постоянного тока VIN, подаваемый на аналоговый вход микропроцессора AIC0 (выв. 2 U1). Уровень сигнала VIN прямо пропорционален напряжению питающей сети.

 

Датчик частоты и фазы питающей сети

Позволяет измерить частоту переменного тока питающей сети и его фазу. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R17, R18, R19 подается на вход ОУ LM324 (выв. 12 и 13 U2). В результате на выходе операционного усилителя формируется импульсное напряжение (сигнал PHASE). Частота и фаза этих импульсов соответствует частоте и фазе переменного тока сети. Эти импульсы подаются на вход микропроцессора PB1 (выв. 21 U1).

 

Зарядное устройство

Этот узел представляет собой линейный стабилизатор. В качестве источника энергии зарядное устройство использует ЭДС, наводимую в дополнительной обмотке силового трансформатора (контакты 4 и 3 разъема CN1) в периоды, когда сетевое напряжение номинальное. Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом (D5-D8), после чего дополнительно выпрямляется диодом D9 и сглаживается конденсатором С15. Для получения необходимого зарядного напряжения величиной около 14,5 В используется интегральный стабилизатор LM317 (U5). Величина его выходного напряжения, а соответственно, и величина зарядного напряжения, определяется резистивным делителем R28 R29. Зарядное устройство управляется сигналом CHRG, который формируется микропроцессором на выв. 22 PB1. Этот сигнал разрешает (высоким уровнем) или запрещает (когда установлен в низкий уровень) работу зарядного устройства. Напряжение, прикладываемое к аккумулятору, на схеме обозначено как BAT+.

 

Датчик выходного напряжения

Он контролирует величину напряжения на выходе ИБП во время резервной работы от аккумулятора. Для оценки выходного напряжения используется ЭДС, наведенная на дополнительной обмотке силового трансформатора PT (контакты 4 и 3 разъема CN1). Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом D5-D8, и через делитель R26 R27 подается на аналоговый вход микропроцессора AIC4 (выв. 7 U2). Сигнал VOUT прямо пропорционален выходному напряжению ИБП.

 

Датчик заряда аккумулятора

Этот датчик позволяет оценить величину напряжения на аккумуляторе. Он представляет собой обычный резистивный делитель напряжения R2x R2xx. Делитель подключается к контакту аккумуляторной батареи (BAT+). С этого делителя напряжение, пропорциональное напряжению на аккумуляторе, подается на аналоговый вход AIC2 микропроцессора U1 (выв. 4).

 

Пусковая цепь

Эта цепь обеспечивает запуск ИБП при нажатии кнопки на панели управления. Пусковой кнопке соответствует контакт 4 соединительного разъема CN4. В момент нажатия на кнопку открываются транзисторы Q1 и Q2, в результате чего напряжение аккумулятора VBAT прикладывается к стабилизатору напряжения +5 В, выполненному на микросхеме типа 7805 (U4). От этого стабилизатора питается микропроцессор U1. После запуска микропроцессора открытое состояние транзисторов Q1, Q2 и управление ими обеспечивается выходным сигналом микропроцессора PC5 (выв. 16 U1). Этим сигналом, например, микропроцессор выключает ИБП при получении команды через коммуникационный интерфейс или при значительном разряде аккумуляторной батареи во время резервного режима работы. В момент запуска (при открытых транзисторах Q1, Q2) также начинает вырабатываться напряжение +V1, необходимое для управления силовыми транзисторами инвертора.

 

Инвертор

Инвертор обеспечивает формирование переменного тока на выходе ИБП в резервном режиме. Он построен по схеме двухтактного преобразователя, часто называемого Push-Pull. Преобразователь создает ток в низковольтной силовой обмотке трансформатора PT. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение аккумулятора. Для создания переменного тока транзисторы инвертора должны переключаться поочередно с частотой 50 Гц. Одно «плечо» двухтактного преобразователя образовано парой параллельно включенных транзисторов Q4, Q5, а второе плечо — транзисторами Q6, Q7. Такое параллельное включение транзисторов позволяет увеличить мощность схемы. Поочередное включение транзисторов обеспечивается сигналами PSHPL1 и PSHPL2, которые микропроцессор формирует в резервном режиме на своих выходах — выв. 23 и 24.

 

Схема клампирования

Схема предназначена для формирования нулевого уровня в выходном напряжении ИБП во время работы инвертора. Такая фиксация осуществляется шунтированием дополнительной обмотки силового трансформатора в соответствующие моменты времени. Шунтирование обеспечивается транзистором Q8, который управляется сигналом CLAMP, формируемым на выходе микропроцессора PB4 (выв. 25 U1). Алгоритм формирования переменного тока с «паузой на нуле» демонстрирует рис. 7.

Рис. 7. Эпюры для пояснения принципа работы схемы фиксации нулевого уровня

 

Микропроцессор

Он управляет источником бесперебойного питания в соответствии с микропрограммой, «прошитой» в его внутренней энергонезависимой памяти EEPROM. Микропроцессор типа MDT10P73 установлен в контактную панель. Наличие внутренней прошивки делает микропроцессор уникальным, что приводит к значительным сложностям при его неисправности и необходимости замены. Процессор также имеет встроенную оперативную память, АЦП, стек, таймеры, тактовый генератор и другие узлы. Он работает на тактовой частоте 20 МГц, которая задается кварцевым резонатором X1.

 

Датчик температуры

Он позволяет измерить температуру внутри корпуса ИБП. Это необходимо для предотвращения аварийных режимов работы ИБП и аварийных режимов заряда-разряда аккумулятора. В качестве датчика температуры используется термистор Th2. Сигнал с этого датчика подается на аналоговый вход микропроцессора AIC1 (выв. 3 U1).

 

Коммуникационный интерфейс

Обеспечивает связь с печатной платой, на которой находится контроллер USB. Эта небольшая печатная плата впаивается в четырехконтактный разъем USB.

 

Панель управления

Лицевая панель управления подключается к разъему CN4. Ее светодиоды-индикаторы управляются микропроцессором (выв. 27, 28,15 U1). Кнопка панели управления выведена на контакт 4 разъема CN4.

 

Буферный каскад

Позволяет усиливать сигналы, формируемые микропроцессором для управления некоторыми цепями. Буферный каскад реализован на микросхеме U3 типа ULN2003A, которая представляет собой сборку из семи усилителей Дарлингтона. Эта микросхема выполняет очень важную функцию, обеспечмвая «развязку» между микропроцессором и силовыми каскадами. Так, например, при выходе из строя транзисторов инвертора сборка U3 не должна «пропустить» импульсы повышенного напряжения и тока на микропроцессор, предотвращая, тем самым, его отказ.

 

«Пищалка»

Этот узел (на схеме обозначен BZ1) формирует предупреждающие звуковые сигналы при аварийных режимах и во время работы от аккумулятора. Управление «пищалкой» осуществляет микропроцессор с выв. 13 (PC2).

 

Неисправности ИБП

В заключение необходимо сказать несколько слов о неисправностях этой модели ИБП. Так как UPS N-Power имеют не такое распространение, как, например, источники бесперебойного питания APC или IPPON, большого разнообразия отказов автору статьи наблюдать не пришлось. Все встретившиеся неисправности были связаны с инвертором, а именно, с пробоем силовых транзисторов Q4-Q7. При этом в обязательном порядке перегорают предохранители FUSE1 и FUSE2 (оба по 25 А). В некоторых случаях пробой транзисторов инвертора приводил к выходу из строя микросхемы U3, что было очень хорошо заметно по ее корпусу. Справедливости ради следует отметить, что наличие буфера U3 защитило микропроцессор U1 от такой же участи.

Автор: Алексей Конягин (г. Пенза)

Источник:  Ремонт и сервис

схемотехника и технические характеристики — Публикации — Энергетические Технологии

Настоящая статья является продолжением цикла публикаций о системах бесперебойного питания переменного тока (ЭК №7 2003, №4 2004, №6 2004). Рассматриваются особенности построения и схемотехнические решения трехфазных ИБП. Приводятся технические характеристики ИБП ряда известных мировых производителей.

Источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены для защиты электрооборудования пользователя от нештатных ситуаций, возникающих в питающей сети, включая искажение или пропадание напряжения, а также для подавления импульсных помех. Разнообразные топологии ИБП были рассмотрены в работе [1].

Наиболее распространены ИБП с двойным преобразованием энергии, обеспечивающие переход с сетевого режима на автономный (питание нагрузки энергией аккумуляторной батареи) без прерывания питания. Такие ИБП обеспечивают синусоидальную форму и симметрию трехфазного выходного напряжения, и обычно используются в приложениях, предъявляющих повышенные требования к качеству электропитания.

Вопросам проектирования и исследования трехфазных ИБП посвящен ряд публикаций, например [2, 3], рассматривающих, в основном, классическую структуру построения ИБП с двойным преобразованием энергии. Появление новых электронных компонентов, привело к появлению новых технологий построения ИБП. Варианты схемотехнических решения силовых узлов современных трехфазных ИБП средней и большой мощности (10 кВА:400 кВА) можно разделить на три группы (см. рис. 1):

  • ИБП с аккумуляторной батареей (АБ) в буфере цепи питания инвертора;
  • ИБП с бустером (повышающим преобразователем) в цепи питания инвертора;
  • ИБП с входным ШИМ-преобразователем и уравнителем (<балансировщиком>) в цепи питания инвертора.

а) ИБП с АБ в цепи питания инвертора;

б) ИБП с бустером в цепи питания инвертора;

в) ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Рис. 1. Структурные схемы трехфазных ИБП

ИБП с АБ в буфере цепи питания инвертора

Классическая структура ИБП с АБ в цепи питания инвертора, представленная на рисунке 1а, содержит мостовой управляемый тиристорный выпрямитель (УВ), высоковольтную аккумуляторную батарею (АБ), трехфазный мостовой инвертор напряжения (ИН) на IGBT-транзисторах, трехфазный выходной трансформатор (ТР) с обмотками, включенными по схеме треугольник-звезда и выходной фильтр (Ф).

Система управления выпрямителем УВ в статическом режиме поддерживает напряжение на его выходе с высокой точностью при допустимом диапазоне изменения входного напряжения ±15% от номинального значения. В случае выхода напряжения за указанные пределы ИБП переходит в автономный режим работы. Выходное напряжения УВ регулируется изменением угла отпирания тиристоров и является функцией нескольких параметров, в том числе и зарядного тока АБ. В общем виде структурная схема многоконтурной системы регулирования показана на рисунке 2.

Рис. 2. Структурная схема системы регулирования напряжения на выходе УВ

Для исключения значительных бросков тока через сглаживающий конденсатор, подключенный к выходу УВ, применяется мягкий пуск — плавное (в течение 10-30 с после подачи входного напряжения на ИБП) увеличение выходного напряжения. Значение емкости сглаживающего конденсатора выбирается так, чтобы величина пульсаций выходного напряжения не превышала 1%.

Выполнения этого требования влечет за собой значительное искажение формы входного тока, коэффициент искажения синусоидальности которого составляет 33%, что в свою очередь приводит к уменьшению коэффициента мощности до 0,8 [3]. С уменьшением нагрузки эти показатели еще более ухудшаются (см. табл. 1).

Таблица №1 Входной коэффициент мощности и коэффициент несинусоидальности входного тока
в зависимости от типа выпрямителя ИБП и степени его загрузки

Показа­тель
Наг­рузка
ИБП, %
Тип выпрямителя
мос­то­вой 2-мос­то­вой мос­то­вой с
филь­тром 5-ой
гар­мо­ни­ки
ШИМ-
пре­обра­зо-
ва­тель
Входной коэф­фициент мощ­ности 25 0,65 0,7 0,9 0,98
50 0,7 0.78 0,97 0,98
75 0,75 0,8 0,95 0,99
100 0,8 0,85 0,93 0,99
Коэф­фициент несинусо­идаль­ности входного тока, %
25
60 25 20 6
50 50 16 15 5
75 38 12 10 4
100 33 10 5 3

Наиболее существенными высокочастотными гармониками во входном токе ИБП являются пятая и седьмая (250 Гц и 350 Гц). Широко распространенным методом снижения высокочастотных гармоник входного тока ИБП является применение пассивного фильтра для них на входе ИБП (см. рис. 3).

Рис. 3. 6-полупериодный мостовой выпрямитель с фильтром 5-ой гармоники

Параметры продольных и поперечных ветвей фильтра L1, L2, C2 выбираются из условия получения резонансной частоты, равной частоте пятой гармоники. Такая настройка фильтра позволяет уменьшить коэффициент искажения синусоидальности входного тока и повысить коэффициент мощности. На рисунке 4 приведены осциллограммы и спектральный состав входного тока ИБП номинальной мощностью 120 кВА с мостовым выпрямителем на нагрузке, составляющей 25% номинальной мощности. Измерения произведены с использованием универсального прибора Industrial Scope Meter Fluke 123 и токовых клещей Tektronix А600.

а) осциллограммы входного тока и напряжения без фильтра;

б) график спектрального состава входного тока без фильтра;

в) осциллограммы входного тока и напряжения ИБП с фильтром пятой гармоники;

г) график спектрального состава входного тока ИБП с фильтром пятой гармоники

Рис. 4. Форма входного напряжения и тока ИБП с 6-ти полупериодным выпрямителем, гармонический состав входного тока

При использовании фильтра, коэффициент пятой гармоники входного тока снижается с 63% до 16%, а коэффициент искажения синусоидальности уменьшается с 60% до 25%. С увеличением нагрузки эти коэффициенты уменьшаются. Следует отметить, что при работе на холостом ходу или на малых нагрузках входной коэффициент мощности ИБП с фильтром 5-ой гармоники может принимать отрицательные значения, так как входное сопротивление УВ приобретает емкостной характер. Это обстоятельство может неблагоприятно сказываться на работе дизель-генератора ограниченной мощности в системах бесперебойного питания. Для исключения указанного недостатка используют компенсированные фильтры и фильтры с коммутаторами в поперечных ветвях [4].

Для снижения высокочастотных составляющих входного тока также возможно использовать 12-полупериодный выпрямитель, состоящий из двух мостовых трехфазных выпрямителей, выходы которых включены параллельно. Входные напряжения одноименных фаз этого выпрямителя сдвинуты на 30? за счет применения, например, трехфазного входного трансформатора с двумя комплектами вторичных обмоток, один из которых включен по схеме звезда, а другой — треугольник. Коэффициент искажения синусоидальности входного тока уменьшается до 10%, а входной коэффициент мощности ИБП увеличивается до 0,9 (см. таблицу 1). Как видно из спектрального графика ( рис. 5б), в составе входного тока в этом случае имеется только 11-ая гармоника с коэффициентом 6,6%.

а) осциллограмма входного тока;

б) график спектрального состава входного тока

Рис. 5 Форма входного тока ИБП с 12-ти полупериодным выпрямителем, гармонический состав водного тока

Для улучшения гармонического состава входных токов и увеличения коэффициента мощности возможно использование в выпрямителях IGBT-транзисторов вместо тиристоров. Высокочастотное ШИМ-управление транзисторами обеспечивает входной ток ИБП, приближенный по форме к синусоиде. Примером ИБП с таким выпрямителем является модель PW 9340 (80-130 кВА) производства POWERWARE, обеспечивающая коэффициент несинусоидальности входного тока не более 4% и входной коэффициент мощности 0,99 [5].

Трехфазный выходной инвертор напряжения ИБП представляет собой мостовую схему, созданную с использованием IGBT-транзисторах с ШИМ-управлением по синусоидальному закону. На выходе инвертора генерируются высокочастотные прямоугольные импульсы переменной ширины и постоянной амплитуды, равной напряжению АБ. Номинальные значения напряжений АБ в классических схемах трехфазных ИБП составляют 384-480 В. Так как выходное напряжение инвертора не может превышать входное, то для увеличения амплитуды линейного выходного напряжения до значения  = 537 В к выходу инвертора подключается повышающий трансформатор, индуктивности рассеяния обмоток которого и конденсаторы, подключенные к вторичным обмоткам, образуют выходной фильтр, обеспечивающий фильтрацию высокочастотных составляющих ШИМ (7,5 кГц:15 кГц) в выходном напряжении ИБП.

Применение DSP-процессоров для управления транзисторами инвертора позволяет реализовать алгоритм пространственно-векторной модуляции, благодаря которому коэффициент искажения синусоидальности выходного напряжения не превышает 3% при линейной нагрузке и 5% при нелинейной нагрузке. Стабилизация выходного напряжения ИБП в диапазоне изменения симметричной нагрузки 0-100% обеспечивается с точностью ±1%. Современные трехфазные ИБП позволяют работать на несимметричной трехфазной нагрузке. При полностью несбалансированной нагрузке статическая точность стабилизации выходного напряжения нагруженной фазы составляет ±5%.

Следует отметить, что наличие выходного трансформатора в классической схеме ИБП не может обеспечить полной гальванической развязки нагрузки с сетью, т.к. при переходе в режим байпас входная и выходная нейтрали объединяются.

Для ИБП, соответствующих классической схеме (см. рис. 1а), характерны повышенные массогабаритные показатели. Тем не менее, ИБП мощностью более 100 кВА в настоящее время производятся преимущественно по классической схеме, т.к. в этом диапазоне мощностей они обладают наиболее высокими показателями надежности. Последнее обусловлено меньшим числом силовых узлов преобразования энергии по сравнению с бестрансформаторными структурами с бустером или реверсивным ШИМ-преобразователем, а также меньшими перенапряжениями, возникающими при коммутации токов (достигающих сотен ампер) силовыми транзисторными модулями инвертора.

ИБП с бустером в цепи питания инвертора

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и европейская организация по стандартизации в электротехнике приняли стандарты IEC 1000-3-2 (EN 61000-3-2) и IEC 1000-3.3 (EN 61000-3-3), устанавливающие ограничения на величину гармонических составляющих входного тока электрооборудования. Уменьшение этих составляющих возможно за счет применение активной коррекции коэффициента мощности. Их отличительной особенностью является отсутствие трансформатора, использование неуправляемого выпрямителя и наличие бустера-корректора коэффициента мощности (БС) в силовой цепи ИБП (см. рис. 1б). Функциональная схема подобного ИБП приведена на рисунке 6.

Рис. 6. Функциональная схема ИБП с бустером в цепи питания инвертора

Аккумуляторная батарея, как правило, состоит из двух секций со средней точкой, соединенной с нейтральным проводом. Каждая секция АБ подключается к соответствующей выходной шине выпрямителя через тиристоры VD1 и VD2, которые закрыты в сетевом режиме работы, когда осуществляется заряд АБ. Зарядные устройства подключены к шинам стабильного напряжения постоянного тока на выходе бустера, что позволяет получить к.п.д. ЗУ вплоть до 96%…99%.

Номинальное напряжение аккумуляторных батарей различных моделей для бестрансформаторных ИБП приведено в таблице 2.

Таблица №2. Технические характеристики трехфазных ИБП с бустером

Произ­во­ди­тель Модель ИБП Номи­наль­ная
мощ­ность,
кВА
Номи­наль­ное
напря­жение
АБ, В
Диапа­зон
входного
меж­фаз­ного
напря­жения,
В
Ста­ти­чес­кая
точ­ность,
%
Дина­ми­чес­кая
точ­ность,
%
Время
пере­ход­ного
про­цес­са,
мс
Powerware PW 9305 7,5-80 576 279-484 ±1 ±3 н/д
Liebert Hinet 10-30 384 300-480 ±5 30
Riello Multi Dialog 10-80 576 320-480 ±5 10

Двухплечевой бустер — повышающий преобразователь напряжения постоянного тока — состоит из IGBT-транзисторов VT1, VT2, диодов VD3, VD4, дросселей L1, L2 и накопительных конденсаторов С1, С2. Преобразователь осуществляет следующие функции:

  • стабилизирует напряжение питания инвертора на уровне, необходимом для формирования номинальной величины выходного напряжения 220/380 В;
  • обеспечивает балансировку напряжений положительной и отрицательной шин постоянного тока относительно нейтрали, что исключает появление постоянной составляющей в выходном напряжении;
  • осуществляет активную коррекцию входного коэффициента мощности ИБП за счет формирования входного тока, приближенного по форме к синусоиде с начальной фазой, совпадающей с фазой входного напряжения.

Эти функции реализуются с помощью применения определенных алгоритмов ШИМ для управления транзисторами VT1, VT2 реализуемых контроллерами типа UC 3854 [6]. При этом входной коэффициент мощности ИБП повышается до 0,95. Коэффициент передачи напряжения повышающего преобразователя (бустера) в режиме непрерывного тока дросселей L1, L2 достигает 4 [7]. Это обеспечивает более широкий диапазон допустимого входного напряжения, при котором ИБП не переходит в автономный режим, по сравнению с классической структурой ИБП (см.таблицу 2) [5, 8, 9]. Кроме того, в автономном режиме работы по мере разряда АБ бустер обеспечивает стабильное напряжение на шинах постоянного тока питания инвертора.

Частота ШИМ, используемая для управления IGBT-транзисторами трехфазного мостового инвертора, составляет 15 кГц:30 кГц и подавляется L3C3-фильтрами на выходе ИБП, с помощью которых формируется синусоидальное напряжение частотой 50 Гц. Коэффициент искажения синусоидальности выходного напряжения при линейной нагрузке составляет менее 2%, а при нелинейной нагрузке не превышает 5%.

Величина емкости накопительных конденсаторов С1, С2, запасенная энергия которых, используется для питания инвертора при набросе нагрузки, или кратковременных пропаданиях сетевого напряжения, выбирается исходя из расчета 360 мкФ:660 мкФ на 1 кВА выходной мощности инвертора. Запасенная в конденсаторах энергия обеспечивает высокие динамические показатели ИБП (см. таблицу 2).

ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Стремление увеличить коэффициент мощности в широком диапазоне изменения нагрузки и улучшить динамические характеристики ИБП с одной стороны, и появление доступных для широкого применения высоковольтных быстродействующих силовых IGBT-модулей с другой стороны, привело к появлению структуры ИБП с двунаправленным мостовым ШИМ-преобразователем (см. рис. 1в).

Функциональная схема указанного ИБП приведена на рисунке 7. Входной трехфазный ШИМ-преобразователь реализован на IGBT-транзисторах VT1:VT6, фазных дросселях Lа,Lв,Lс и накопительных конденсаторах С1, С2 [10].

Рис. 7. Функциональная схема ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Такой ШИМ-преобразователь имеет следующие особенности:

  • высокое значения входного коэффициента мощности (0,99) в широком диапазоне изменения нагрузки;
  • регулирование напряжения постоянного тока на шинах питания инвертора;
  • двунаправленная передача энергии — из сети в нагрузку и в обратном направлении, что улучшает динамические свойства ИБП.

Эти свойства реализуются за счет применения ШИМ-управления транзисторами преобразователя с частотой коммутации 7,5 кГц…15 кГц. Входной ток при этом имеет практически синусоидальную форму и совпадает по фазе с входным напряжением.

Балансировщик напряжений, состоящий из транзисторов VT7, VT8 и индуктивности L1 (см. рис. 7), представляет собой устройство, обеспечивающее балансировку дифференциального напряжения постоянного тока. Симметрирование напряжений на шинах постоянного тока питания инвертора необходимо для исключения постоянной составляющей в выходном напряжении. Кроме того, БН уменьшает пульсации тока в накопительных конденсаторах С1, С2.

Схема преобразователя напряжения для АБ основана на транзисторах VT9, VT10, диодах VD1, VD2 и индуктивности L2. Преобразователь имеет два назначения:

  • зарядное устройство в сетевом режиме работы ИБП;
  • бустер цепи АБ в автономном режиме работы ИБП.

При работе в режиме зарядного устройства транзистор VT10 закрыт, а транзистор VT9 коммутируется с высокой частотой, что обеспечивает необходимое напряжение заряда АБ. При переходе ИБП в автономный режим DC/DC-конвертор выполняет функцию бустера, обеспечивая стабильное повышенное напряжение шин постоянного тока при разряде АБ. При этом транзистор VT9 закрыт, а транзистор VT10 переключается с частотой в 2:4 раза меньшей, чем транзистор VT9 при работе в режиме зарядного устройства.

Трехфазный инвертор аналогичен мостовому инвертору в структуре ИБП с бустером (см. рис. 6) и имеет на выходе LC-фильтр, выделяющий основную гармонику 50 Гц из высокочастотного выходного ШИМ-напряжения инвертора. В таблице 3 приведены основные технические характеристики ИБП с ШИМ-преобразователем ряда производителей [11-14].

Таблица №3. Технические характеристики ИБП с входным ШИМ-преобразователем

Параметр Производитель, модель ИБП
Powerware MGE Liebert
PW 9255 PW 9390 Gallaxy 3000 NXa
Номи­наль­ная мощ­ность, кВА 8, 10, 12, 15 40, 60, 80, 120, 160 10, 15, 20, 30 30, 40, 60, 80
Вход­ной коэф­фи­ци­ент мощ­ности 0,99
Выход­ной коэф­фи­ци­ент мощ­ности 0,9 0,8
Коэф­фи­ци­ент несину­сои­даль­нос­ти вход­ного тока, % 5 3
Диапа­зон откло­не­ний вход­но­го нап­ря­же­ния без пе­ре­хо­да ИБП в ав­то­ном­ный ре­жим при 100%-наг­руз­ке, % -15, +10 -10, +15 ±15 -20, +25
Стати­чес­кая точ­ность выход­ного напря­же­ния, % ±3 ±1
Дина­ми­чес­кая точ­ность выход­ного напря­жения при 100% скачке наг­руз­ки, % ±5 ±3 ±5
Время пере­ход­но­го про­цес­са при 100% скачке наг­руз­ки, мс 3 1 20 н/д
КПД при 100% наг­руз­ки, % 91 92-94 89 89,4 — 90,5

К особенностям ИБП с ШИМ-преобразователем можно отнести:

  • большое количество силовых IGBT-транзисторов в силовой цепи и возникновение на закрытых транзисторах значительных коммутационных напряжений;
  • сложную схему управления транзисторами ШИМ-преобразователя, требующую информации не только о величине токов и напряжений, но и об их фазовом сдвиге.

В заключение следует отметить, что при выборе модели ИБП пользователь должен принимать в расчет как наличие необходимых потребительских свойств, соотношение цена/качество, но и надежность, и удобство, и стоимость сервисного обслуживания ИБП.

Климов В.П., Москалев А.Д.

Литература

  1. Климов В.П., Портнов А.А., Зуенко В.В. Топологии источников бесперебойного питания переменного тока (ИБП), Электронные компоненты, №7, 2003.
  2. Полупроводниковые выпрямители. М.: Энергия, 1967.
  3. Статические агрегаты бесперебойного питания. М.: Энергоатомиздат, 1992.
  4. Климов В.П., Москалев А.Д. Способы подавления гармоник в системах электропитания, Практическая силовая электроника, №6, 2003.
  5. www.powerware.com
  6. Климов В., Климова C.Р., Портнов А.А. ИБП с двойным преобразованием энергии малой и средней мощности: схемотехника и технические характеристики, Электронные компоненты, №6, 2004.
  7. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1972.
  8. www.liebert-hiross.ru
  9. www.riello-ups.com
  10. Овчинников Д.А., Костров М.Ю., Лукин А.В., Малышков Г.М. Трехфазный выпрямитель с корректором коэффициента мощности, Практическая силовая электроника, №6, 2002.
  11. Техническая спецификация Galaxy 3000, MGE UPS Systems, MGE 033/UKO-01/2000.
  12. Новая серия ИБП Powerware 9390, Электрическое питание, №3, 2004.
  13. Новая серия ИБП Powerware 9355, Электрическое питание, №4, 2004.
  14. ИБП Liebert NXa мощностью от 30 до 80 кВА. Технические характеристики, ENP Liebert NXa UPS, 2003.

Статья опубликована в журнале «Электронные компоненты» N6 за 2005 год.

Источники бесперебойного питания: типы и характеристики

Устройство источника бесперебойного питания

Основная задача источников бесперебойного питания (UPS или ИБП) – обеспечить оборудование электропитанием на момент исчезновения напряжения в сети.

Вторичными функциями, в зависимости от типа устройства, может быть защита от изменения и скачков входного напряжения, изменения частоты электросети и сетевых помех.

В устройство входит:

  • блок электронного управления,
  • одна или несколько аккумуляторных батарей,
  • инвертор,
  • средства вывода графической информации,
  • электрические фильтры.

Блок управления (логическая часть). Отслеживает в режиме реального времени состояния питающей электросети и состояние нагрузки.

При отклонении от заданного режима или отключении питания он либо выдает команду на коррекцию напряжения на выходе (при ненормальных режимах сети), либо на подачу питания от аккумулятора.

Аккумуляторная батарея. Служит для накопления электрической энергии и питания электрическим током в автономном режиме ИБП.

Инвертор. Преобразовывает постоянный ток аккумуляторной батареи (12 В) в переменный, заданного напряжения (220 В).

Средства вывода графической информации. Данные о состоянии UPS в реальном времени выводятся на светодиодные индикаторы или отображаются на жидкокристаллическом дисплее.

Электрические фильтры. Все блоки резервного питания аппаратуры оснащаются устройствами защиты от перенапряжения и сетевых помех.

  • Фильтры от перенапряжения. Представляют собой цепь из плавкого предохранителя и включенного параллельно варистора (сопротивление которого резко уменьшается при определенном напряжении). При превышении напряжением сети порога открытия варистора ток во входной цепи резко возрастает, что приводит к перегоранию предохранителя и отключения прибора от сети
  • Фильтры от сетевых помех. Состоят из пассивных радиоэлементов (резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы) и предназначены для фильтрации помех, присутствующих в электрической сети.

Время работы устройства в автономном режиме зависит от электрической емкости аккумуляторных батарей и потребляемого нагрузкой тока. Оно может составлять от одной минуты до часа непрерывной работы (или нескольких часов).

Типы и характеристики источников бесперебойного питания

Топология построения схем UPS

Современные устройства резервирования аварийного источника питания работают по трем основным схемам. Каждая схема обладает своими отличительными чертами. Они различаются эффективностью защиты от тех или иных ненормальных режимов, стоимостью и особенностями работы в автономном режиме.

Резервная (Off-Line) схема – нагрузка подключена к электросети через пассивные фильтры, исключающие сетевые помехи и скачки напряжения. При переходе (в результате исчезновения внешнего питания) в автономный режим цепь нагрузки подключается к инвертору быстродействующим реле (время срабатывания составляет от 4 до 12 мс).

Достоинства:

  • Высокий коэффициент полезного действия схемы (99% при питании от сети).
  • Низкая стоимость устройства.

Недостатки:

  • Большое время переключения при переходе в автономный и обратно в штатный режим.
  • Отсутствие защиты от снижения или повышения напряжения.
  • Недорогой инвертор устройства не обеспечивает синусоидальный сигнал на выходе устройства в автономном режиме.

Линейно-интерактивная схема (Line-Interactive) – основана на таком же принципе действия, как и резервная. Отличительной чертой является наличие автотрансформатора, компенсирует изменение напряжения в сети.

При снижении напряжения сети, автоматически подключаются дополнительные обмотки автотрансформатора и его значение на выходе остается неизменным.

Аналогично действуем схема и при повышении напряжения сети, путем уменьшения числа включенных обмоток.

Достоинства:

  • Возможность продолжать работу от сети, при возникновении ненормальных режимов, связанных с понижением или повышением напряжения.
  • Уменьшенное время переключения с сетевого питания на инвертор, за счет синхронизации напряжений.

Недостатки:

  • Выходной сигнал инвертора, отличается от синусоидальной формы.
  • Отсутствует функция регулировки частоты в режиме работы от сети.
  • Потери на автотрансформаторе обуславливают более низкий КПД, по сравнению с резервной схемой.

Схема с двойным преобразованием (online) – переменный ток, поступающий на вход блок питания фильтруется и преобразуется в постоянный диодным мостом. Выпрямленный ток обеспечивает непрерывный заряд аккумуляторной батареи и питание инвертора, на выходе которого возникает переменное напряжение заданной величины и частоты.

Достоинства:

  • Отсутствие задержки времени, необходимого на переключение из штатного в автономный режим.
  • Контроль и регулировка (при необходимости) частоты на выходе устройства.
  • Защита оборудования нагрузки от любых изменений в параметрах электрической сети и сетевых помех.

Недостатки:

  • Необходимость принудительного охлаждения инвертора во всех режимах работы.
  • КПД online-схемы низкий (от 80 до 96,5%, за исключением моделей высоких мощностей с интеллектуальными режимами – их КПД может достигать 99%).
  • Высокая стоимость по сравнению с прочими схемами устройств бесперебойного питания.

Максимальная выходная мощность

Максимальная (полная) мощность ИБП определяет максимальную мощность нагрузки, которую разрешается подключать к данному устройству.

Полная мощность складывается из двух величин (максимальной активной и реактивной) и измеряется в Вольт-амперах (В×А, V×A).

Активная мощность определяется количеством резистивных элементов нагрузки, то есть количеством преобразования электрической энергии в тепловую или иную энергию. Единицей измерения такой мощности служит Ватт (Вт, W).

Реактивная мощность зависит от наличия в цепи нагрузки элементов обладающих емкостью или индуктивностью (конденсаторы, катушки индуктивности), ее измеряют в вольт-амперах реактивной величины (вар, var).

При подключении нагрузки к UPS требуется учитывать, что ток мощных электрических двигателей в момент пуска многократно возрастает (пусковой ток больше номинального в 5, 6 раз).

При выборе источника питания для нагрузки, имеющей подобные двигателя, учитывайте пусковые токи, во избежание его повреждения и ложного срабатывания защит.

К стандартным компьютерным ИБП, запрещается подключать лазерные принтеры.

Время работы

Источники бесперебойного питания предназначены для работы в двух режимах, штатном (от сети) и автономном (от аккумуляторной батареи). При работе от напряжения сети, с мощностью нагрузки, не превышающей максимальную мощность UPS, он работает неограниченное  время.

Время работы в автономном режиме определяется емкостью аккумуляторной батареи, коэффициентом полезного действия ИБП и электрической мощностью потребляемой нагрузки.

Для расчета времени автономной работы устройства необходимо применить формулу: T = ((E×U)/ή)/W

  • E – Емкость аккумуляторной батареи (батарей)
  • U – Напряжение аккумуляторной батареи
  • W – Электрическая мощность потребляемая нагрузкой
  • ή – Коэффициент полезного действия
  • Т – время работы

Разъемы питания

Розетка с резервом. Представляет собой разъем типа CEE 7 (евророзетка), подключаемый к ИБП через выход инвертора, что обеспечивает наличие напряжения при исчезновении сетевого оборудования. Используется для подключения периферийного оборудования персонального компьютера, либо для подключения самого ПК (при отсутствии специальных компьютерных разъемов).

Розетка без резерва. Второстепенное оборудование, для которого продолжение работы после отключения сетевого электропитания не важно (принтеры, факсы, колонки и т.п.), к ИБП подключается через розетки CEE 7, питающиеся от сети через электрические фильтры или разделительный трансформатор. При отключении сетевого питания напряжение на этих розетках отсутствует.

Компьютерный C13/C14 с резервом. Специальный разъем для подключения к компьютерного оборудования.

Обеспечивает бесперебойную работу при исчезновении напряжения сети и защиту оборудования от сетевых помех.

Для подключения устройств с разъемом CEE 7 используются специальные переходники.

Компьютерный C13/C14 без резерва. Разъем, предназначенный для подключения к нему оборудования, некритичного к исчезновению электропитания и обеспечивающий фильтрацию от помех и защиту от перенапряжений.

Клеммные колодки с резервом. Применяются для подключения к ИБП, без применения штекеров, оборудования, не допускающего перерыва в электропитании. Применяются в устройствах средней и большой мощности (от нескольких киловатт).

Клеммные колодки без резерва. Служат для подключения соединительных проводов оборудования, не требующих резервного источника питания. Клеммы подключены к питающей сети через разделительный трансформатор, электрические фильтры или напрямую.

Форма выходного сигнала

Синусоида. Напряжение сети представляет собой синусоидальный сигнал, изменяющийся во времени с частотой 50 Гц. Все оборудование, предназначенное для работы от сети, рассчитано на питание синусоидальным напряжением.

Многое аналоговое оборудование (с трансформаторными ИБП) не может корректно работать при форме напряжения питания, отличного от синусоиды.

Инверторы блока, вырабатывающие чистый синусоидальный сигнал, имеют высокую цену, но при переходе с питания от сети, на питание от инвертора, переходные процессы в ИБП значительно меньше, а, следовательно, выше надежность.

Подобная синусоиде. Для удешевления устройства производитель устанавливает инверторы, имеющие на выходе напряжение не чистой синусоидальной формы, а меандр или аппроксимированную синусоиду.

Напряжение, отличное от синусоидального, допускается при питании аппаратуры с импульсными блоками или в оборудовании с преобразованием переменного, в постоянный ток.

Функции и защита

Регулировка напряжения. Функция изменения выходного напряжения пользователем есть только у ИБП, построенных на основе схемы двойного преобразования.

Пользователь посредством панели управления устройством может установить напряжение на выходе блока (одно для обоих режимов). Инвертор устройства способен изменять напряжение преобразования в широких пределах (от 200 до 250 Вольт).

Холодный старт. Эта функция запускает источники бесперебойного питания без напряжения в электросети.

Опция полезна при необходимости срочного копирования информации с ПК, запуске сервера или технологического оборудования.

Подключение внешнего аккумулятора. UPS средней и большой мощности, обладают возможностью подключения дополнительных (внешних) аккумуляторных батарей. При этом срок автономной работы возрастает пропорционально емкости дополнительных аккумуляторов.

Батареи могут подключаться по одной, к специальным клеммам устройства, и специальным блоком, через предназначенный для этого разъем.

Горячая замена аккумулятора. Функция, предназначенная для возможности замены аккумуляторной батареи без отключения от сети и (или) нагрузки. Обеспечивается за счет внутреннего байпаса устройства или внешних аккумуляторных батарей, применяется в устройствах, питающих сложное электронное оборудование, не допускающее временного отключения.

Дополнительные отсеки для батарей. Батарейные шкафы и блоки, представляют собой несколько аккумуляторных батарей в специальном корпусе.

Предназначены для продления автономного режима работы ИБП (за счет увеличения количества подключенных к нему аккумуляторных батарей).

Байпас. Это функция подключает вход источника бесперебойного питания к его выходу. То есть оборудование нагрузки подключается к сети напрямую через фильтр или разделительный трансформатор. Функция байпас реализована в источниках питания с двойным преобразованием.

В устройствах ИБП различают два вида байпаса:

  • Ручной. Переключение в этот режим осуществляется пользователем, при необходимости произвести ремонт или замену аккумуляторной батареи, и при необходимости подключения оборудования к сети напрямую.
  • Автоматический. Применяется при запуске оборудования с большими пусковыми токами, неисправности ИБП или его перегрузке, и при неисправности или глубоком разряде аккумуляторных батарей.

Серверный (стоечный) монтаж. Мощные источники питания для установки в специальных помещениях (серверных) – предназначены для монтажа в специальные стойки (рэки) или шкафы. Такой тип установки позволит упорядочить оборудование, сэкономить место и облегчить монтаж.

У всех стоек есть ряды стандартных размеров, наиболее распространенные из которых – 19-ти дюймовые.

При монтаже в стойку высота корпуса измеряется в специальных единицах – юнитах (U), равных 4,445 см (один юнит).

Высота монтируемых в стойку объектов всегда должна быть кратна целому числу юнитов (для совпадения монтажных отверстий).

Звуковая сигнализация. Большинство источников бесперебойного питания оборудованы встроенными динамиками, издающими сигнал при необходимости привлечь внимание пользователя или при аварийной ситуации.

Такие сигналы возникают при низком заряде батареи или исчезновении напряжения сети, при переходе в режим работы от аккумулятора – это прерывистый сигнал с частотой звучания 1 кГц.

Дисплей. Современные устройства, обеспечивающие бесперебойное питание, для вывода информации оборудованы жидкокристаллическими дисплеями. Дисплей показывает состояние ИБП и батареи в данный момент времени, изменяет параметры устройства, посредством пользовательского меню.

Интерфейсы управления

RS 232 (COM-порт). Для подключения UPS к персональному компьютеру или серверу применяется последовательный интерфейс. При его помощи реализуется программа корректного завершения работу компьютера, при критическом разряде – настройка параметров электропитания и передача информации о состоянии источника питания.

USB (Universal Serial Bus). Аналогичный функциям, выполняемым RS 232, последовательный интерфейс.

LAN. Сетевой кабель позволит подключать ИБП к сети Ethernet, с помощью чего пользователь может получать данные о работе оборудования, параметрах электросети, изменять настройки UPS, находясь на сколь угодно большом расстоянии от него.

SmartSlot. Опция, расширяет функциональность UPS путем подключения к нему дополнительных устройств.

Защита

От короткого замыкания. При возникновении короткого замыкания, сопротивление электрической цепи резко уменьшается (стремится к нулю). Ток резко возрастает, а напряжение уменьшается. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла, способного повредить ИБП и оборудование нагрузки.

Поэтому источники бесперебойного питания защищаются от возникновения короткого замыкания в устройстве (предохранитель), и в нагрузке (электронная защита, предохранитель).

От перегрузок. При превышении мощности нагрузки блок управления выдает команду на отключение нагрузки и вывода сообщения об аварии.

Импульсная защита. При возникновении переходных процессов,  электрических сетях возникают высоковольтные импульсы. Способные привести к выходу оборудования из строя. Для предотвращения повреждения ИБП и нагрузки, применяются варисторные ограничители.

От высокочастотных помех. Присутствующая в электрической сети высоковольтная составляющая может привести к повреждению или неправильной работе оборудования. Для подавления нежелательных помех применяются специальные фильтры-подавители (представляющие собой высокочастотный конденсатор и дроссель).

Защита линии передачи данных. Помимо силовой цепи, ИБП могут защищать локальную сеть, антенный кабель или телефонную линию.

  • Антенный кабель. Из-за атмосферных электрических зарядов в антенно-фидерных хозяйствах могут возникать высоковольтные импульсы. Для защиты принимающего оборудования применяются специальные источники бесперебойного питания. На корпусе блока таких устройств расположены два разъема. Один выходит от антенны, второй – присоединяется к приемному устройству. Для защиты высокочастотного сигнала от высокочастотных всплесков применяется специальный фильтр.
  • Локальная сеть. На корпусе прибора расположены два RJ-45 разъема. При подключении их к входу и выходу локальной сети ИБП-фильтры, установленные внутри, защищают подключенные устройства (модемы, роутеры, сетевые адаптеры, и др.) от высоковольтных всплесков.
  • Телефонная линия. Разъемы типа RJ-11 применяются для подключения к источникам бесперебойного питания телефонных линий. ИБП сглаживает всплески напряжения в телефонной сети при их возникновении и обеспечивает защиту подключенных устройств (телефонного аппарата, факса, модема и др.).

Разъем аварийного отключения. Для экстренного, удаленного  отключения от сети при возникновении аварийных ситуаций применяется функция Emergency Power Off EPO.

Пользователь может самостоятельно прекратить подачу энергии, путем размыкания, удаленно установленных,  контактов на входе аварийного отключения (EPO-порт) ИБП – подобная функция реализуется в компьютерных залах и помещениях АСУ ТП.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Защита оборудования от исчезновения напряжения питания.
  • Защита оборудования от ненормальных режимов работы электросети (всплески, повышение и напряжение напряжения, изменение частоты).
  • Защита линий связи (локальной, телефонной сети, антенно-фидерных линий).
  • Контроль параметров электросети.

Недостатки :

  • Высокая стоимость.
  • Дополнительные затраты на электроэнергию (при низком КПД).
  • Необходимость профилактического технического обслуживания и ремонта.

Как выбрать источник бесперебойного питания

Правильное и безаварийное функционирование электронной техники, зависит от качества их электропитания, и, следовательно, от рациональности выбора ИБП. Выбор источника бесперебойного питания осуществляется по нескольким критериям:

Соответствие мощности ИБП мощности подключаемых устройств. Максимальная мощность источника бесперебойного питания не должна быть меньше максимальной мощности подключаемой нагрузки (для создания резерва мощность ИБП, превышает мощность нагрузки на 20-30%).

Мощность нагрузки рассчитывается путем сложения максимальных мощностей всего подключаемого оборудования.

При выборе устройства для асинхронных электродвигателей учитывайте их пусковые токи (то есть мощность источника питания выбирается в 5, 6 раз больше номинальной мощности электродвигателя).

Требования нагрузки к форме выходного сигнала ИБП. При выборе необходимо учитывать форму его выходного напряжения (синусоида, аппроксимированная синусоида или меандр). Многое оборудование (с аналоговыми блоками) может неправильно функционировать, или выйти из строя, при подаче на них напряжения питания не соответствующей формы.

Требования по времени переключения на батарею. Многие виды оборудования не допускают кратковременного (на переключение батареи) перерыва в питании. В руководстве по технической эксплуатации оборудования обычно описаны требования к характеристикам питающего напряжения.

При подборе исходите из того, что наибольшее время переключения у устройств, построенных по резервной схеме, а наименьшее (нулевое) у схем с двойным преобразованием.

Экономическая целесообразность. Оцените необходимость установки. Учитываются факторы риска (как часто происходят в сети ненормальные режимы, действительно ли сетевой фильтр не обеспечит защиту оборудования от перенапряжения) и критичность временного прекращения работы оборудования при исчезновении электроэнергии.

Выбранный ИБП должен удовлетворять требованиям, предъявляемым оборудованием нагрузки к указанным в технической документации источникам питания.

Время работы в автономном режиме. Длительность работы в автономном режиме зависит от емкости аккумуляторных батарей, количества батарей, КПД устройства и мощности подключенной нагрузки.

При необходимости длительной автономной работы рекомендуется применять устройства питания конфигурации long time (не имеющие собственных аккумуляторных батарей) и подключить ряд аккумуляторных батарей, емкостью, необходимой для требуемого времени работы оборудования.

Тип корпуса. В зависимости от предполагаемого места расположения источника, выбирается напольное или стоечное исполнение корпуса. Для серверных, шкафов АСУ ТП и подобного оборудования оптимально подойдет стоечное исполнение. Для домашних и офисных компьютеров, и при одиночном расположении ИБП, напольный тип корпуса полностью удовлетворит условия монтажа.

Эксплуатация

При эксплуатации ИБП, учитывайте требования по размещению каждой модели (температурный режим, запыленность окружающего воздуха, вибрация и т.п.).

Не допускается эксплуатация источника бесперебойного питания в режимах, которые не предусмотрены для него заводом изготовителем.

Техническое обслуживание в процессе эксплуатации заключается в протяжке клеммных соединений, очистка его от пыли и грязи, продувка (при необходимости), и замена термопасты, при техническом восстановлении.

Должна быть проверена целостность изоляции соединительных проводов устройства. При наличии, должна быть запущена программа самодиагностики блока. Путем визуального осмотра убедитесь в отсутствии вздутии и потеков аккумуляторной батареи.

При наличии повреждения аккумуляторной батареи или ее быстрый разряд (при условии соблюдения номинальной нагрузки) ее требуется заменить.

В процессе работы устройства, запрещается подключать и отключать к нему сетевые провода, замыкать клеммы.

Гарантия

В момент продажи продавец обязан заполнить и заверить фирменный гарантийный талон на устройство.

При возникновении неисправности в ИБП в гарантийный период покупателю требуется обратиться для ремонта в ближайший к нему сервисный центр компании производителя. Список сервисных центров, приводится на сайте изготовителя.

В случае невозможности проведения ремонта, владельцу выдается акт о неремонтопригодности. При обращении с этим актом в место приобретения товара потребитель имеет право заменить неисправный ИБП на аналогичный (новый). Или (при отсутствии такого) вернуть уплаченную сумму.

Потребитель при обращении в сервисный центр обязан предъявить заполненный гарантийный талон. Гарантийный срок отсчитывается с момента продажи устройства.

Если продавец не заполнил гарантийный талон в момент продажи, то документом удостоверяющим дату покупки может служить чек или товарная накладная.

Учитывайте, что некоторые производители устанавливают максимальный срок гарантии от момента производства товара (30 месяцев).

Специализированные устройства, требующие инсталляции (пуско-наладочных работ) должны обслуживаться специальными сервисными центрами производителя. Услуга является платной и не входит в гарантийные обязательства производителя.

В случае самостоятельного проведения инсталляции владельцем и последующим выходом устройства из строя, оно не подлежит гарантийному ремонту.

Неисправности

При возникновении аварийной ситуации, устройства подает звуковой сигнал и выводит на дисплей код ошибки (загорается светодиод), пользователю требуется сравнить его с таблицей кодов ошибок (прилагается к устройству) и определить повреждение.

  • Перегорание предохранителя во входной цепи. Для устранения этой неисправности проверьте источник бесперебойного питания на наличие короткого замыкания и заменить предохранитель.
  • Повреждение варистора. При пробое варистора в результате перенапряжения, необходимо произвести его замену, заменить перегоревший предохранитель во входной цепи. Ввести блок в работу.
  • Отключение по перегрузке. Требуется уменьшить мощность устройств, подключенных к ИБП.
  • Отключение по защите от короткого замыкания. Необходимо обнаружить и устранить короткое замыкание в выходных цепях ИБП или нагрузке.
  • Неисправность аккумуляторной батареи. Требуется заменить батарею.

При прочих неисправностях, рекомендуется обращаться в специализированные сервисные центры.

Производители источников бесперебойного питания

3Cott

В ассортименте компании – около двух сотен продуктов, в том числе три товарных линейки ИБП. Основная концепция бренда – бюджетная стоимость. В среднем, цены на товар на 10 – 30% ниже, чем у конкурентов.

Сегмент источников питания и аксессуаров к ним представлен тремя десятками единиц продукции. Три ведущих марки бренда на российском рынке – SE, SOHO и Micropower.

ИБП марки 3Cott предназначены для защиты электропитания ПК и рабочих станций от электромагнитных и радиочастотных помех, перепадов напряжения в электросети, высоковольтных выбросов и других неполадок. Оборудование линейно-интерактивного типа рассчитано на разную мощность.

Помимо источников питания в ассортименте компании представлены стабилизаторы напряжения и аккумуляторы. Продукция имеет сертификат соответствия ЕАС и обслуживается по гарантии в приемном пункте сервисного центра Staten, в среднем, в течение двух лет со дня продажи.

APC

Продукты бренда APC (Schneider Electric) позиционируются как универсальные решения, которые можно реализовать по всему миру. ИБП компании рассчитаны на различные системы с напряжением от 100 до 240 В и могут использоваться в домашнем офисе, и в промышленных процессах (в том числе высокого уровня сложности).

Основные товарные группы – Back-UPS и Back-UPS Pro. Помимо данных продуктов компания реализует программное обеспечение и устройства для администрирования промышленных источников бесперебойного питания.

Один из специалитетов бренда – морские и судовые мобильные системы, устойчивые к повышенной вибрации и отвечающие требованиям международных нормативных актов.

Компания разрабатывает решения для защиты от перебоев электропитания телекоммуникационных сетей типа FTTH и беспроводных сетей стационарного абонентского доступа. Гарантийное обслуживание продукции Schneider Electric осуществляется по уникальному регистрационному номеру, указанному на наклейке со штрих-кодом на корпусе.

Crown

В ассортименте компании CROWN представлены ИБП для дома, офисов, промышленного оборудования. Также производитель реализует стабилизаторы напряжения и специализированные модели.

ИБП для защиты домашней оргтехники представлены серией “Home&Office” (500-1200 ВА). Продукция для сетей и серверов – однофазными источниками (1-10 кВА), которые могут применяться для защиты телекоммуникаций с высокими требованиями к качеству электроснабжения.

Промышленные ИБП (10-600 кВА) позволят решать любые производственные задачи по защите электропитания.

Помимо источников питания и стабилизаторов напряжения компания реализует инверторы, аккумуляторные батареи и аксессуары.

Гарантийный срок на продукцию составляет 12 месяцев с даты продажи или до 15 месяцев от даты производства, определить которую можно по серийному номеру на корпусе товара. Обслуживание происходит при предъявлении кассового чека или товарной накладной в авторизованных сервисных центрах.

CyberPower

В линейках бренда CyberPower представлена продукция для бытовых, телекоммуникационных и промышленных офисных систем. Особенность компании – мощная научная база.

Исследования, ведущиеся в головных офисах в США и Европе, помогли CyberPower Systems внедрить более 50 патентов и обеспечить квалифицированное сервисное обслуживание и техническую поддержку на локальных рынках.

Компания представляет бюджетные ИБП для защиты электропитания на даче, дома и в офисе. Диапазон мощности систем аварийного питания варьируется от 600ВА до 7500 ВА, что позволило использовать их для бытовых приборов, и для промышленных нагрузок.

Гарантийное обслуживание осуществляется в течение 12 месяцев со дня продажи.

Delta

Ассортимент ИБП компании Delta Electronics представлен четырьмя модельными линейками – Amplon, Agilon, Modulon и Ultron. Продукция бренда позиционируется как максимально экономная и компактная (при исключительной стабильности параметров и высоком КПД).

Семейство продуктов Agilon с диапазоном мощности до 1,5 КВА предназначено для защиты домашних ПК и периферийных устройств. Однофазные ИБП марки Amplon (от 1 кВА) применяются для защиты серверного и сетевого оборудования.

Трехфазные Ultron (мощностью от 10 кВА) – online UPS для защиты ЦОДов и промышленного оборудования. Модульные ИБП Modulon (от 20 кВА) используются в сложных промышленных процессах, с необходимостью резервирования или расширения внутри одной стойки (без использования дополнительного оборудования).

Обслуживание осуществляется в сервисных центрах Delta или партнерами компании при соблюдении условий гарантийной политики по каждой конкретной группе товаров.

Eaton

В ассортименте компании Eaton – около двух десятков ИБП марки Powerware, которые можно встретить в офисах по всему миру. Основная концепция бренда – клиентоориентированность.

В модельном ряде представлены ИБП с разнообразным диапазоном мощности (от 500 ВА до 275 кВА) и техническими возможностями – для защиты домашней оргтехники, и телекоммуникационных сетей и промышленных процессов.

Гарантийное обслуживание Eaton осуществляется через сеть авторизованных сервисных центров.

Срок гарантии зависит от конкретного вида продукции:

  • от 12 месяцев для устройств Eaton EX RT или Eaton MX / MX Frame
  • до 36 месяцев для систем типа Eaton Ellipse PRO и промышленных ИБП.

Emerson

В ассортименте компании Emerson Network Power (NYSE: EMR) – широкий модельный ряд ИБП для защиты информационных и телекоммуникационных технологических систем.

Портфель аппаратных и программных решений бренда помогает реализовывать сложные технологические задачи по администрированию потребления и распределения энергии в сложных производственных процессах, создавая энергосистемы с высоким КПД и уровнем доступности.

Послепродажное сервисное обслуживание осуществляется в авторизованных сервисных центрах Emerson Network Power,  при условии соблюдения гарантийной политики компании.

FSP

В модельном ряде компании FSP представлено более восьмидесяти ИБП для домашнего, офисного и промышленного использования.

Продукция компании FSP реализуется в трех основных сегментах:

  • устройства с двойным преобразованием,
  • линейно-интерактивные блоки,
  • резервные ИБП.

Перекрываемый диапазон мощностей On-line UPS – от 1К до 210К. Модели SOHO и SMB (линейно-интерактивные) предназначены для офисного и домашнего использования и ориентированы на устройства с мощностью от 400ВА до 2К. Резервные UPS (от 400ВА до 800ВА, off-line) применяются дома или в небольшом офисе.

Качество продукции соответствует международным стандартам ISO 9001 и 14001. Собственный исследовательский центр головного офиса компании на Тайване прошел сертификацию по системам CTDP, UL, TUV, CSA, NEMKO. Также FSP сотрудничает с тестовыми лабораториями OBL и LGA в Германии.

Гарантийное обслуживание ИБП FSP осуществляется сетью сервисных центров RSS (www.rss.ru). Гарантия на линейно-интерактивные, online и off-line ИБП – 2 года с момента производства.

Huawei

В ассортименте компании Huawei представлены ИБП с различной архитектурой и диапазоном мощности. Модели бренда подходят для домашнего, офисного и промышленного использования. Гарантийное обслуживание происходит в авторизованных сервисных центрах. Более подробная информация – на сайте компании.

INELT

В ассортименте компании INELT – ИБП с разным диапазоном мощности, для защиты домашнего, офисного и промышленного оборудования.

Линейка специализированных продуктов включает on-line ИБП с возможностью резервирования (от 6 до 600 кВА), серию LT (мощные устройства для работы с аккумуляторами большей ёмкости) и модульную систему для защиты ЦОД (INELT Monolith XM 20-520 кВА).

Обслуживание продукции “Интеллиджент Пауэр” осуществляется в сети сервисных центров, по гарантийной политике бренда. Сроки определяются по серийному номеру продукта и составляют от 2 лет после продажи до 2 лет и 25 недель от даты выпуска.

Ippon

Продукция компании разработана для защиты электрооборудования в домашней, офисной, промышленной среде и адаптирована под российские условия.

В ассортименте бренда представлены линейно-интерактивные, off-line и on-line модели ИБП, и аксессуары для установки и администрирования источников бесперебойного питания.

Обслуживание по гарантии осуществляется в течение 2 лет со дня продажи или 2 года и 6 месяцев с даты изготовления. Полный список авторизованных сервисных центров «Сеть Компьютерных Клиник» (партнера Ippon) опубликован на сайте.

Powercom

Тайваньская компания POWERCOM предоставляет широкий спектр решений для защиты электросетей: от резервных «домашних» ИБП до оборудования с двойным преобразованием энергии для крупных серверных и телекоммуникационных систем.

Помимо источников бесперебойного питания компания реализует аппаратное и программное обеспечение для администрирования операционных систем.

Продукция компании соответствует сертификатам ISO9001 и ISO14001, и нормативам таможенного союза ЕАC.

Продукция компании отличаются широким функционалом и адаптированы под нужды российских клиентов.

Гарантийное обслуживание осуществляется в течение 2 лет после продажи, в официальных сервисных центрах.

Powerman

Модельный ряд компании Powerman  представлен линейно-интерактивными и on-line ИБП с мощностью от 600ВА до 3000ВА. Широкий диапазон мощности и разнообразная архитектура проектных решений позволит использовать ИБП бренда для домашнего и корпоративного офиса, и для сложных телекоммуникационных систем и серверов.

В России обслуживание предоставляет ООО «ТД ТАЙПИТ» (Санкт Петербург) и сеть региональных центров-партнеров в соответствии с гарантийной политикой компании в течение 24 месяцев со дня продажи.

Riello

Итальянский бренд Riello производит UPS в широком диапазоне мощностей (от 400 ВА до 6400 кВА) и широко используются практически во всех сферах. Продукция компании сертифицирована Министерством связи РФ и рекомендована к использованию на промышленных, и особо важных государственных объектах.

Гарантийное обслуживание ИБП Riello 2 года с момента получения продукции потребителем, в соответствии с политикой фирмы.

Реклама от спонсоров: // // //

Принципы работы ИБП и его схема

Все источники бесперебойного питания отличаются друг от друга схемой работы. В зависимости от этого выделяют 3 вида ИБП:

  • Резервные – питание идет от первичной сети, для защиты от импульсов и помех применяются пассивные фильтры, а при отклонении показателей тока от допустимых устройство переключается в резервное питание

  • Интерактивные – по конструктивным особенностям напоминают резервные ИБП, однако отличаются от них
  • Двойного преобразования – входящий переменный ток преобразуется в постоянный, а затем, через инвертор, в переменный. Важный плюс (о нем позже) – постоянное включенные в цепь аккумуляторные батареи, позволяющие быстро переключаться на резервное питание

Все ИБП из нашего модельного ряда относятся к последнему типу – это источники с двойным преобразованием энергии (ещё их называют on-line). Они выполняют защиту электрооборудования от разнообразных сетевых неполадок, включая  искажение или пропадание входного напряжения, а также подавления сетевых высоковольтных импульсов и высокочастотных помех.

  • Однофазные ИБП ИДП-1: 1, 2, 3, 6, 10, 15, 20 кВА

  • Трехфазные ИБП ИДП-2: 10, 15, 20, 30, 40, 60 кВА

  • Трехфазные ИБП ИДП-3: 10, 15, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 250 кВА.

  • Трехфазные ИБП ИДП-4: 10, 15, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 300, 400 кВА.

Маломощностные однофазные модели ИДП-1 используются  для бытового и технологического оборудования. Трехфазные модели ИДП-2, ИДП-3, ИДП-4 предназначены для бесперебойной подачи электроэнергии как бытовых, так и промышленных потребителей. Это технологические системы, системы жизнеобеспечения, телекоммуникационные сети и т.д.

К моделям источников для трехфазных сетей (для питания оборудования большой мощности) относится, например, ИБП 20 кВа с входным коэффициентом мощности свыше 0,98. Или модель ИБП 80 кВа, у которой мощностный входной коэффициент составляет 0,99.

Главные отличия

Главная особенность источников серии ИДП-1, ИДП-2, ИДП-3 – отсутствие силового трансформатора. В отличие от них источник бесперебойного питания ИДП-4 представляет классическую схему двойного преобразования с выходным трансформатором.

Помимо отсутствия трансформатора источники с двухконтурной (двойной) структурой преобразования оснащены корректором коэффициента мощности, IGBT-модулями, а для работы инвертора применяется современная методика пространственно-векторного управления.

Основные преимущества ИБП online-типа

Принцип действия источников двойного преобразования – входящий переменный ток преобразовывается в постоянный, а затем в переменный, с помощью инвертора. Это наиболее эффективная технология энергообеспечения, так как в ней не подразумевается перерывов в питании нагрузки при переходе с сетевого режима (питание нагрузки энергией сети) на автономный режим (питание нагрузки энергией аккумуляторной батареи) и наоборот. 

ИБП двойного (on-line) преобразования позволяет моментально переходить на режим резервного электропитания позволяют постоянно включенные в цепь аккумуляторные батареи. Другими словами, время переключения на работу от аккумуляторов в таких источниках равно 0.

Степень защиты обеспечения электроэнергией у онлайн-ИБП – практически 100%, причем вне зависимости от того, в каких режимах работает сам источник (от сети или от АКБ). Именно поэтому такие источники устанавливаются на ответственных потребителях электроэнергии с повышенными требованиями по качеству электропитания (файловые серверы, ЦОД, системы управления, медицинское оборудование и т.д.)

Схема

Схема ИБП онлайн-типа следующая:


Подводя итог, можно сказать, что ИБП онлайн-типа являются на сегодняшний день наиболее надежными и технологичными источниками питания. Эти устройства можно применять для защиты любых нагрузок в сети. И даже несмотря на то, что такие источники являются достаточно сложным оборудованием, которое, к тому же, генерирует дополнительное тепло и шум в процессе работы, значение этих недостатков все равно меньше, чем описанных выше преимуществ. 

СХЕМОТЕХНИКА ИСТОЧНИКОВ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ — PDF Free Download

Сравнение основных способов газификации

Сравнение основных способов газификации Известная аналогия: АГРЕГАТЫ БЕСПЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ Агрегаты бесперебойного питания (АБП) — предназначены для защиты компьютерных и других электронных устройств от

Подробнее

Рисунок 4.1 Блок-схема инвертора

Тема 4. Инверторы и аккумуляторные батареи (2 часа) Инвертор — прибор преобразующий постоянное напряжение в переменное. Потребность в инверторах существует для решения задачи питания устройств для бытовой

Подробнее

Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ. План

5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,

Подробнее

Источники бесперебойного питания KRAULER

Источники бесперебойного питания KRAULER Источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены для обеспечения подключённого к ним электрооборудования бесперебойным снабжением электроэнергией и защиты от

Подробнее

ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

95 Лекция 0 ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План. Введение. Понижающие импульсные регуляторы 3. Повышающие импульсные регуляторы 4. Инвертирующий импульсный регулятор 5. Потери и КПД импульсных регуляторов

Подробнее

НОВИНКА АССОРТИМЕНТА!

Уважаемые дамы и господа! Представляем Вашему вниманию новинку ассортимента интерактивный источник бесперебойного питания 1 U-IUPS-800VA бесперебойного питания (ИБП) предназначен для защиты электрооборудования

Подробнее

НОВИНКА АССОРТИМЕНТА!

Уважаемые дамы и господа! Представляем вашему вниманию новинку ассортимента резервные источники бесперебойного питания 1 U-RUPS-650 VA (ИБП) предназначен для защиты электрооборудования, в частности персональных

Подробнее

Источник автономного питания

Источник автономного питания ООО «Промышленные Технологические Системы» Источник автономного питания (ИАП) Источник автономного питания (ИАП) — устройство, использующее для аварийного питания нагрузки

Подробнее

Проблема коррекции коэффициента мощности

ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРЕКТОРОВ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ Игнатенко В.В. ПрЭ-1106. гр.361-3 Проблема коррекции коэффициента мощности Неэффективное использование электроэнергии, помехи в электросети, вызванные подключенными

Подробнее

ЗАЧЕМ НУЖНЫ СТАБИЛИЗАТОРЫ?

46 ЗАЧЕМ НУЖНЫ СТАБИЛИЗАТОРЫ? 1.1 ПОЧЕМУ НУЖНО ИХ ИСПОЛЬЗОВАТЬ Во многих случаях бытового и промышленного использования большей части электрического и электронного оборудования работоспособность последнего

Подробнее

НОВИНКА АССОРТИМЕНТА!

Уважаемые дамы и господа! Представляем вашему вниманию новинку ассортимента Интерактивный источник бесперебойного питания 1 Источник бесперебойного питания (ИБП) серии Universal сильный и надежный защитник

Подробнее

Инструкция по эксплуатации

Инструкция по эксплуатации Источник бесперебойного питания (ИБП) KRAULER серии BASIC модели BAC-500, BAC-650, BAC-850, BAC-1000. ВНИМАНИЕ! Перед первым включением обязательно прочитайте инструкцию и зарядите

Подробнее

Список информационных источников

Список информационных источников 1.Круглосуточное удлинение конечностей в автоматическом режиме/ В.И. Шевцов, А.В. Попков// Электронный журнал «Регенеративная хирургия». 2003. — 1. МНОГОФАЗНАЯ СХЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Подробнее

Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

Подробнее

Главные отличия и потребительские качества

Главные отличия и потребительские качества Симисторы и тиристоры полупроводниковые приборы, характеристики которых определяются наличием в пластине полупроводника слоёв с различными показателями проводимости.

Подробнее

ССC СЕРТИФИКАТ ОС/1-СП-1010

ССC СЕРТИФИКАТ ОС/1-СП-1010 Источник бесперебойного питания. Блок ИБП-01. СМ3.090.031 РЭ (ред. 1 /апрель 2009) СИМОС г. Пермь СОДЕРЖАНИЕ Стр. 1. Назначение.4 2. Технические данные..5 3. Устройство блока..6

Подробнее

Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ

Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ План 1. Источники вторичного электропитания 2. Однополупериодный выпрямитель 3. Двухполупериодные выпрямители 4. Трехфазные выпрямители 67 1. Источники вторичного электропитания Источники

Подробнее

Лабораторная работа 2

Лабораторная работа 2 Исследование преобразовательных устройств : инвертора,конвертора в программной среде моделирования электронных схем Electronics Workbench 5.12. Цель работы: Ознакомиться с работой

Подробнее

Приёмка «5» для электропривода

1 Автор: Новиков П.А. Наш сайт: www.electrum-av.com Приёмка «5» для электропривода Управление электродвигателем с помощью преобразователя частоты (ПЧ) на основе IGBTили MOSFET-транзисторов это, для сегодняшнего

Подробнее

Стабилизатор серии PRO

Стабилизатор серии PRO Стабилизатор работает по принципу ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмоток автотрансформатора с помощью силовых реле. Высококачественные компоненты,

Подробнее

1. Назначение и устройство выпрямителей

Тема 16. Выпрямители 1. Назначение и устройство выпрямителей Выпрямители это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. На рис. 1 представлена структурная схема выпрямителя,

Подробнее

Рис. 2 Схема однофазного выпрямителя

ЧТО ТАКОЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ? Применение преобразователей энергии в электроприводе обусловлено в основном необходимостью регулирования скорости вращения электродвигателей. У большинства первичных

Подробнее

ИБП Enersafe 3011 и ква, 1/1 и 3/1 ф.

ИБП Enersafe 3011 и 3031 6-10 ква, 1/1 и 3/1 ф. Сферы применения Серверы и рабочие станции Системы жизнеобеспечения зданий VFI TYPE ONLINE DSP RUS 2 года Особенности Онлайн режим работы с технологией двойного

Подробнее

Описание Tripp Lite APSX6048VR

Описание Tripp Lite APSX6048VR Преобразователь Tripp Lite APSX6048VR, оборудованный автоматическим переключением питания от сети на батарею и встроенной системой зарядки батарей, выступает в качестве ИБП

Подробнее

Источник бесперебойного питания: виды и назначение

Электрические сети российский городов сложно отнести к современным. Оборудование устаревшее, ремонт не проводится, перепады напряжения стали нормой. Все дефекты и неполадки крайне отрицательно сказываются на работе потребителей. Некачественное электропитание особенно сильно бьет по компьютерным и микропроцессорным устройствам, вызывая не только отдельные сбои, но и полную потерю работоспособности. К сожалению, электрооборудование от подобных перепадов часто не защищено и проблему поможет решить источник бесперебойного питания. По конфигурации фаз выходов и входов ИБП делятся на два вида: однофазный вход – выход и трехфазный вход – выход.

Для чего нужен ИБП

В первую очередь эти устройства предотвращают повреждения оборудования и не допускают сбоев в работе электронных систем. Они дают возможность корректно завершить работу в случае неожиданного отключения электричества.

С помощью ИБП успешно преодолеваются перебои и электрические помехи, периодически возникающие в домашних и рабочих сетях. Среди них чаще всего встречаются следующие:

  • Провалы напряжения. В этом состоянии напряжение внезапно понижается на значительную величину. Для его восстановления требуются различные временные промежутки, в некоторых случаях – десятки секунд. Причина провалов чаще всего связана с ограниченной мощностью подстанции, особенно зимой, а также с запуском и дальнейшей работой мощного оборудования. Физически низкое напряжение проявляется в виде мерцающих лампочек.
  • Импульс напряжения. В данном случае напряжение резко изменяется, с амплитудой до 2000 вольт, а затем выходит на обычный уровень за очень короткое время. Для этого требуется не более 10 миллисекунд. Основной причиной считается работа промышленного оборудования, кондиционеров, лифтов, действие грозовых разрядов и т.д.
  • Отсутствие напряжения в течение короткого времени. Данный промежуток составляет не более 20 миллисекунд и практически незаметен. Тем не менее, на электронное оборудование оказывается негативное влияние
  • Отсутствие напряжения в течение продолжительного времени. Данный период может составлять от 20 миллисекунд до нескольких часов. Причиной являются перегрузки, неблагоприятные погодные условия и физические повреждения на подстанциях, из-за которых линии электропередачи отключаются.
  • Изменения частоты в течение короткого периода времени, когда к сети подключается мощное оборудование. Негативное влияние оказывают и радиочастотные шумы при подключении радиопередатчиков, нагрузок, генераторов и промышленного оборудования.

Компании, выпускающие электронику, провели исследования, в результате которых выяснилось, что каждый персональный компьютер в течение месяца не менее 120 раз подвергается различным негативным воздействиям, так или иначе связанным с проблемами напряжения в электрических сетях.

Основные функции ИБП

В соответствии с известными проблемами, регулярно возникающими в электрических сетях, источники бесперебойного питания выполняют ряд важных функций, направленных на их ликвидацию и предотвращение негативных последствий.

Назначение источника бесперебойного питания заключается в следующих действиях:

  • Фильтруют питающее напряжение, снижают уровень шумов.
  • Поглощают кратковременные выбросы напряжения, в том числе и незначительные.
  • Защищают от коротких замыканий и перегрузок.
  • При отсутствии напряжения в сети обеспечивают нагрузку резервным электропитанием в течение установленного периода времени.

Наиболее продвинутые модели бесперебойников могут производить дополнительные полезные действия, благодаря специализированному программному обеспечению, предназначенному для управления этими устройствами:

  • Нагрузка включается и выключается по командам внутреннего таймера точно в заданное время.
  • В случае длительного отсутствия напряжения выполняется автоматическое обслуживание оборудования, а также его перезапуск после восстановления нормального режима питания.
  • Отслеживаются аварийные ситуации, выдаются различные предупреждающие сигналы.
  • На дисплее устройства отображается напряжение и частота переменного тока в данной сети, а также выходное питающее напряжение и мощность, потребляемая нагрузкой.
  • Проведение мониторинга и фиксация данных относительно состояния ИБП. Сюда входит температура батареи, уровень ее заряда и другие рабочие характеристики.

Общая схема работы устройств бесперебойного питания

Большинство ИБП укомплектовано следующими компонентами в соответствии с их рабочими схемами:

  • Инвертор, с помощью которого формируется синусоида.
  • Аккумуляторные батареи, накапливающие электроэнергию.
  • Электронная схема для управления всеми процессами.
  • Программное обеспечение.
  • Устройство для зарядки аккумулятора.

В случае необходимости к устройству может быть организован удаленный доступ с использованием локальной сети. Надежность и работоспособность схемы повышается путем ее резервирования.

Источники бесперебойного питания могут находиться в следующих рабочих режимах:

  • Период зарядки. Цепь синусоиды на входе и выходе прерывается за счет внутреннего переключателя устройства. Аккумуляторная батарея, подключенная к выпрямителю, заряжается до восстановления своей оптимальной емкости.
  • Период готовности. По окончании зарядки аккумулятора происходит автоматическое замыкание внутреннего переключателя устройства. Батарея переходит в буферный режим и поддерживает состояние готовности к дальнейшей работе.
  • Период разрядки. Осуществляется автоматический перевод батареи на питание нагрузки, что приводит к ее постепенной разрядке.

Технические характеристики

Все устройства бесперебойного питания имеют определенный набор технических характеристик. Они отличаются индивидуальными параметрами, в зависимости от конструкции и модификации того или иного прибора.

У каждого из них существуют собственные диапазоны входного напряжения, когда ИБП функционируют от сети и не задействуют встроенные батареи. Следует помнить, что большие диапазоны снижают время работы от батарей, тем самым увеличивая их срок службы. Кроме того, они продолжают подавать питание к нагрузке от сети, тогда как при меньшем диапазоне ИБП переходят на батарею, быстро разряжают ее и обесточивают нагрузку.

У всех UPS выходное напряжение изменяется в случае изменения входного напряжения. То есть, оно должно поддерживаться на таком уровне, чтобы подключенное оборудование могло нормально работать. Пониженное напряжение на выходе нередко приводит к сбоям в работе и потере данных. Превышение дает такие же результаты, и дополняется выходом из строя используемой нагрузки.

Большое значение имеет качество переключений и переходных процессов на АКБ и обратно, которые не должны привлекать внимание, выполняться корректно, за малый промежуток времени. Частота UPS правильно синхронизируется по отношению к внешней частоте основной сети. В случае возникновения перегрузки подается специальный сигнал с помощью световой и звуковой индикации. Само устройство при работе от АКБ отключается, а пользователь должен своевременно уменьшить нагрузку.

Многие прибору могут быть включены в режиме так называемого холодного старта, когда отсутствует напряжение в основной питающей сети. Данная функция полезна при длительном отсутствии напряжения, когда необходимо срочно выполнить какое-либо действие с электронной аппаратурой.

Однофазный вход – выход (1ф / 1ф или 1:1)

Однофазные источники бесперебойного питания были разработаны для однофазной сети. Они надежно защищают электрооборудование, которое нуждается в повышенных требованиях к качеству электропитания, от всяких неполадок в сети (например – отсутствие или искажение напряжения, подавление высокочастотных помех).

Такое оборудование поддерживает качество выходного напряжения, если присутствуют неполадки при входном напряжении с помощью использования энергии аккумуляторных батарей (отклонения номинала, пропадание, искажения формы). Однофазные ИБП применяются во многих отраслях информационной техники, связи.

Трехфазный вход – выход (3ф / 3ф или 3:3)

Трехфазные типы источников бесперебойного питания обычно используются для постоянной круглосуточной работы. Устройство подходит для питания трехфазного оборудования, которое рассчитано на 3х380 В и для однофазных потребителей энергии, действующих при 220 В. Трехфазные UPS поддерживают необходимое качество выходного напряжения. Они используются в банках, вычислительных центрах, медицинских центрах, транспорте, и пр.

Виды источников бесперебойного питания

По своему типу источник бесперебойного питания делится на три категории.

Интерактивные ИБП (line-interactive)

Это самый идеальный вариант для дома, а именно там, где напряжение нестабильное и часто пропадает. По сравнению с остальными видами есть два важных аспекта. Первый, срабатывание у них намного быстрее, за 2-5 миллисекунд. Второе, прежде чем переключиться, пробуют выровнять напряжение, что довольно эффективно работает при небольших скачках. В результате, улучшается ресурс батареи, удается сэкономить массу денег. Это идеальный вариант для домашнего использования.

Данные устройства отличаются более сложной схемой, включающей в себя стабилизатор напряжения с автотрансформатором, обладающим функцией ступенчатого регулирования. Эти приборы лишь корректируют величину напряжения на выходе, но не могут управлять частотой сигналов. Полная стабилизация невозможна из-за малого числа ступеней регулировок.

Более дорогие разновидности моделей укомплектованы инверторами с полупроводниковыми ключами. При переходе на питание от батареи, они обладают более высоким быстродействием по сравнению с другими устройствами.

Оффлайный источник бесперебойного питания ИБП (off-line)

Самый недорогой вид. Принцип работы заключается в том, что в случае исчезновения или скачка напряжения перевести оборудование на питание от батареи. Этот тип имеет существенные недостатки. Первый, это время срабатывания, оно составляет около 10 миллисекунд. Второй, если у вас дома постоянно скачет напряжение такой UPS будет часто переключаться на питание от батареи, это существенно понизит ее ресурс и придется менять ее через несколько месяцев.

Онлайн ИБП (on-line)

Самый дорогой и эффективный источник бесперебойного питания. В реальном времени он регулирует напряжение, переходя на аккумулятор только в самых сложных ситуациях. Часто применяют для серверов, требующих высококачественного питания. Аккумулятор находится постоянно включенным в схему и не требует каких-либо дополнительных коммутаций.

Как выбрать подходящий ИБП

Перед выбором устройства необходимо определиться, какие именно проблемы с электропитанием будут наиболее актуальными.

Для жителей новых районов, расположенных в крупных городах будет вполне достаточно простейших оффлайн-устройств. В этих местах обычно проложены новые сети, выдающие стабильное напряжение. Поэтому в дополнение к ИБП рекомендуется на всякий случай приобрести сетевой фильтр. Его нельзя подключать к выходу бесперебойника, во избежание искажения токовых характеристик. При выборе источников бесперебойного питания для офисов и крупных локальных сетей можно выбрать любой из вариантов, рассмотренных выше, в соответствии с условиями эксплуатации.

Выбирая источник бесперебойного питания (ИБП), следует обращать внимание на следующие параметры и технические характеристики:

  • Величина выходной мощности
  • Время, необходимое для переключений на питание от АКБ и обратно.
  • Время работы в автономном режиме, в зависимости от емкости аккумуляторов и мощности оборудования, подключенного к UPS.
  • Ширина диапазона входного напряжения сети, при которой возможна стабилизация питания без переключения на батареи.
  • Срок эксплуатации аккумуляторов, составляющий в среднем от 5 до 10 лет.

Выбор источника бесперебойного питания

 В современном мире все больше информации хранится на серверах и все меньше на локальных компьютерах. Вариант  хранения информации на сервере предполагает более высокую защищенность информации. Для надежного хранения  данных, и, что немаловажно, для постоянного доступа к ним, серверы оснащаются рейд-массивами из носителей  информации, дублируются блоки питания и сетевые интерфейсы, используются специально разработанные для серверов  типы памяти. Но все эти меры не будут эффективны, если не предусмотреть защиту от неполадок электросети.

 При первом же опыте выбора такого устройства защиты оборудования, как источник бесперебойного питания, сразу  обнаруживается большое количество терминов и характеристик, можно заблудиться в наименованиях линеек различных  производителей и маркетинговых аббревиатурах.

 Для тех, кто считает, что разбираться во всем этом нет времени, советую сразу перейти к разделу «Критерии выбора ИБП» в  конце статьи.

 

                  Наиболее часто встречающиеся неполадки в электросети:

  1. понижение напряжения (до 87% инцидентов по данным компании BELL LABS),
  2. исчезновение напряжения (до 7% инцидентов по данным компании BELL LABS),
  3. повышение напряжения (до 2% инцидентов по данным компании BELL LABS), 
  4. «провал» напряжения,
  5. электромагнитные и радиочастотные помехи,
  6. высоковольтные импульсы,
  7. высокочастотные импульсы,
  8. переходный процесс при коммутации,
  9. искажение синусоидальности напряжения;

Для защиты от этих неполадок используются источники бесперебойного питания, сокращенно ИБП. Часто встречается английское наименование UPS, аббревиатура от Uninterruptible Power Supply. ИБП используется для кратковременного снабжения компьютеров электроэнергией для корректного завершения работы при возникновении нештатной ситуации электроснабжения. Следует помнить, что ИБП не предназначен для постоянного питания компьютера, это вспомогательное устройство.

Различаются они, в основном, внутренними схемами построения (тип ИБП), характеристиками по мощности нагрузки и времени поддержания питания. В данной статье не рассматриваются ИБП постоянного тока, использующиеся для поддержания бесперебойного питания напряжением постоянного тока систем видеонаблюдения, аппаратуры пожарной и охранной сигнализации, контроля доступа и другой подобной аппаратуры.

При выборе ИБП следует исходить из ценности данных, включая и предполагаемые затраты от временной недоступности этих данных. Чем дороже обходится потеря или недоступность данных, тем более сложные устройства применяются для обеспечения их сохранности и непрерывности доступа к ним. Соответственно сложности растет и цена на эти устройства.

Как правило, сфера применения ИБП и способы защиты данных хорошо согласуются со следующим делением на категории: 

  • ИБП для домашнего использования / для защиты одного ПК в малом офисе
  • ИБП для защиты сервера/ СХД / АТС / активного сетевого оборудования
  • ИБП для защиты серверной комнаты / группировки ИБП для ЦОД
  • ИБП для защиты низковольтного оборудования постоянного тока 

Отдельно можно упомянуть особые категории:

  • ИБП для защиты схем управления отопительными котлами
  • ИБП для совместной работы с дизель-генераторами

                Чтобы понять, почему для разных сфер применения ИБП имеют заметно отличающуюся цену, и как эта цена формируется в зависимости от внутренней схемотехники, давайте разберемся сначала, из чего же состоит ИБП.

 

Из чего состоит ИБП

 Выпрямитель (*). Устройство, преобразующее напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока. Используется для заряда батарей.

Батарея (*). Аккумулятор на основе свинцово-кислотной батареи элементов.

Зарядное устройство и блок управления (*). Для правильной зарядки и разрядки аккумулятора используется зарядное устройство и блок управления. В самых бюджетных ИБП, блок управления собран на микросхеме и реализует минимальное управление системами ИБП.  В более мощных и дорогих моделях в составе блока управления присутствует микропроцессор.

Инвертор(*). Устройство, преобразующее напряжение постоянного тока, в напряжение переменного тока. Используется для преобразования напряжения батарей в выходное напряжение ИБП.

Фильтры. На входе и выходе расположены фильтры для сглаживания всплесков и высокочастотных помех входной сети и для сглаживания нелинейных искажений синусоиды на выходе, при работе от аккумуляторов в резервной схеме ИБП и линейно-интерактивной схеме.

Автотрансформатор, или AVR (Automatic Voltage Regulation), также используется название «бустер». Ступенчатый регулятор напряжения, имеющий в своей основе автотрансформатор, используется для повышения напряжения, или его понижения, для повышенного или пониженного напряжения входной сети. Позволяет выдерживать длительные «просады» и «задиры» напряжения входной сети без переключения на питание от батареи, что продлевает время «жизни» аккумуляторов.

Байпас. Устройство, позволяющее подключить отфильтрованное питание нагрузки, в обход основной схемы ИБП. Может быть ручным или автоматическим. Автоматический байпас подключает обходную схему при определении управляющим блоком неисправности или перегрузки ИБП. Ручной байпас применяется для обслуживания ИБП, не отключая его от сети и не прерывая подачу питания на нагрузку.

(*) Эти устройства присутствуют во всех схемах построения ИБП

 

Схемы построения ИБП

 Резервная, она же standby off-line. Схема представляет собой две ветки с переключателем, в одну из которых включен выпрямитель, батарея и инвертор.  Пока все хорошо, питание поступает напрямую на нагрузку, и заряжаются батареи. При пропадании напряжения, или выходе его за нормированные значения, схема переключает нагрузку на питание от аккумуляторов, а при возвращении напряжения в зону нормальных значений, происходит обратное переключение.  От кратковременных, высокочастотных пиков напряжения и электромагнитных помех защищают пассивные фильтры.

  

 Схема резервного подключения

  Достоинства схемы:

  • Высокий КПД, как следствие – низкое тепловыделение и низкий уровень шума
  • Низкая стоимость

Недостатки:

  • Долгое время переключения
  • Несинусоидальная форма выходного напряжения от батарей, трапециевидная или аппроксимированная синусоида (квазисинусоида).
  • Невозможность корректировки выходного сигнала по амплитуде и частоте

Интерактивная, она же Line-interactive off-line. По сути повторяет, в основном, предыдущую схему, при этом, на входе расположен ступенчатый автотрансформатор, который позволяет регулировать напряжение на выходе в обычном режиме работы от сети (функция AVR). То есть, входное напряжение может «гулять» в более широких пределах, не приводя к переключению на питание от батарей. При переключении на питание от батарей схема работает так же, как и резервная. Против импульсных помех все также используются пассивные фильтры. Можно сказать, что автотрансформатор включен в ветку, которая в резервной схеме питала нагрузку напрямую.

 

 Схема интерактивного подключения

Достоинства:

  • Возможность стабилизации выходного напряжения, надо заметить, примитивной стабилизации.
  • Более долгая «жизнь» аккумуляторов, по сравнению с резервной схемой

Недостатки:

  • Долгое время переключения
  • Несинусоидальная форма выходного напряжения от батарей, трапециевидная или аппроксимированная синусоида (квазисинусоидная).
  • В некоторых, особенно, низкобюджетных моделях, из-за применения классического трансформатора, вместо инвертора на полупроводниковых ключах, при питании от батарей частота переменного тока на выходе значительно превышает 50Гц, и синусоида очень далека от идеальной. Связано это с тем, что классический трансформатор имеет меньший, по сравнению с инвертором на полупроводниковых ключах объем, и его проще  разместить в корпусе ИБП.

 Схема двойного преобразования, она же double-convesion или  On-line. Эта схема значительно отличается от двух предыдущих. В общих чертах, схема построена таким образом, что батарея постоянно подключена к нагрузке и входной сети. На входе схемы присутствует выпрямитель, далее в схему подключена батарея, и на выходе инвертор выдает напряжение переменного тока. Именно поэтому схема эта схема называется схемой двойного преобразования.

 

Схема двойного преобразования

 Достоинства:

Чистая синусоида на выходе, в общем случае, не зависящая от формы входного сигнала, импульсных всплесков, провалов и высокочастотных электромагнитных помех

Недостатки:

  • Относительно низкий КПД, на уровне 85%. Надо заметить, что у ИБП данной схемы средних и высоких мощностей, выпускаемых ведущими производителями, предусмотрены интеллектуальные режимы управления, автоматически подстраивающие работу ИБП для повышения КПД до 96-98%.
  • В целом, из-за низкого КПД, ИБП двойного преобразования обладают большим тепловыделением, и, как следствие, более высоким уровнем шума, по сравнению с предыдущими схемами.
  • Высокая цена

  

Основные характеристики ИБП

 Выходная мощность. Как правило, в обозначении мощности ИБП указывается полная мощность в Вольт-Амперах (VA), а не активная мощность в Ваттах (W). Если интересно разобраться, рекомендую прочитать следующий абзац, выделенный фиолетовым, если коротко, для вычислительной техники соотношение между полной и активной мощностью принято считать равным 0,7 (по версии АРС, GE и Fiskars). То есть 1000 ВА = 700Ватт

Тот самый «фиолетовый абзац»:

В ВА измеряется полная мощность, в Вт измеряется только активная мощность.
Полная мощность — есть алгебраическая сумма активной и реактивной мощности.
Упрощенная формула соотношения полной и активной мощности выглядит так:

cos φ =P/S

S — полная мощность (ВА) — величина, равная произведению силы тока (Ампер) на напряжение в цепи (Вольт).
Измеряется в Вольт-Амперах.
P — активная мощность (Вт) — величина, равная произведению силы тока (Ампер) на напряжение в цепи (Вольт) и на коэффициент нагрузки (cos φ).
Измеряется в Ваттах.

Коэффициент мощности (cos φ) — величина, характеризующая потребитель тока.
Говоря простым языком, этот коэффициент показывает, сколько нужно полной мощности (Вольт-Ампер), чтобы «запихнуть» требуемую на совершение полезной работы мощность (Ватт) в потребитель тока.
Этот коэффициент можно найти в технических характеристиках приборов-потребителей тока.
На практике он может принимать значения от 0.6 (например перфоратор) до 1 (осветительные приборы и др.).
Cos φ может быть близок к единице в том случае, когда потребителями тока выступают тепловые (тэны и т.п.) и осветительные нагрузки.
В остальных случаях его значение будет варьироваться.

Входное напряжение.  Как правило, в технических характеристиках ИБП указываются два параметра: диапазон входного напряжения при работе от сети и устанавливаемый диапазон входного напряжения для переключения на питание от батарей.

Выходное напряжение.  В зависимости от предназначения, могут быть различные значения выходного напряжения, в технических характеристиках ИБП для вычислительной техники указывается 230 В, или диапазон устанавливаемого выходного напряжения.

Время переключения.  Этот параметр актуален для резервной и интерактивной схем. Для систем двойного преобразования обычно не упоминается, или, в рекламных целях, пишется «равно 0».

Время автономной работы.  Наиболее часто указывается значение при работе с «номинальной нагрузкой» и «типичными приложениями». Некоторые производители, например, АРС, прилагают графики времени работы от батарей в зависимости от нагрузки различной мощности.

Конструктивное исполнение ИБП. Вариантов, по большому счету, всего четыре:

 

  • Напольный/настольный Рис. 4
  • Стоечный, он же Rackmount, или «рэковый» Рис. 5
  • ИБП большой мощности, смонтированный в корпус под шкаф, как правило, 19”, так называемый «кабинет» Рис. 6
  • Модульная система ИБП (**) Рис. 7
  • Встречаются экзотические форм-факторы, например, с креплением на стену. Рис. 8
  • Несколько шкафов ИБП, объединенных с батарейными модулями (***) Рис. 8.1

 

 

      Рис. 4 Напольный/настольный                             Рис. 5 Стоечный (Rackmount)                                     Рис. 6 Шкаф

                                                                                    Рис. 7 Модульный                                                   Рис. 8  Настенный                              Рис. 8.1 Многостоечная система

Мощность поглощаемой импульсной помехи (рейтинг энергии всплеска, максимальная рассеиваемая энергия) Для подавления кратковременных всплесков напряжения (импульсные непериодические помехи) и шумов (импульсные периодические помехи) в ИБП используются специальные схемы, в том числе подобные применяемым в сетевых фильтрах. В технической документации указывается энергия в Джоулях.

Крест-фактор (Crest Factor, пик-фактор) Это отношение максимального (пикового) значения тока к его среднеквадратичному (RMS) значению. Для волн прямоугольной формы C. F. равен единице; для синусоидальных — 1. 414. Модная характеристика, имеющая под собой маркетинговую основу, применительно к ИБП. Поскольку эта характеристика отражает взаимодействие нагрузки и источника, она не имеет смысла применительно к нагрузке или источнику отдельно взятым. К тому же, при различных методиках измерения, из-за отсутствия единого стандарта методики измерения, становится бесполезной при сравнении ИБП различных производителей. Тем не менее, представлена на сайтах, типа маркет-яндекс, как критерий выбора. Высокий уровень крест-фактора считается более предпочтительным.

 

Конструктивные особенности и опции ИБП

Типы входного подключения. Для домашнего, офисного и серверного малой и средней мощности (до 2КВА) сегментов применения ИБП, характерно наличие разъема IEC-320 С13, как на блоке питания офисного компьютера Рис. 9. Кроме того, ряд моделей малой мощности для домашнего применения содержит встроенный кабель питания. Для ИБП мощностью от 2 до 5 КВА характерно применение разъема IEC-320 C19, он отличается от С13 контактами, рассчитанными на 16А (у С13 10А), и, соответственно, формой Рис. 10. В источниках мощностью от 5КВА применяется жесткое подключение под винт/гайку по трем фазам + «земля», обычно в технических спецификациях указывается: Hard Wire 3 wire (1PH+N+G), 3 фазы + N + PE.

                                                         

                     Рис. 9 IEC-320 С13                               Рис. 10 IEC-320 C19                                       Рис. 11 Schuko СЕЕ7 тип F

 

Типы выходного подключения. Для ИБП домашнего применения малой мощности характерно применение выходных розеток Schuko СЕЕ7 тип F под евровилку Рис. 11. Для сегмента офисного применения чаще всего встречается розетки IEC-320 С13, для серверного сегмента характерно одновременное присутствие розеток IEC-320 С13 и IEC-320 С19, в одно- и многостоечных системах повсеместно применяется трехфазное жесткое подключение. Иногда в системах большой мощности можно наблюдать присутствие и розеток С19 и трехфазного подключения.

Возможности мониторинга и управления. В сегменте ИБП начального уровня встречаются как модели без возможности управления подключенной техникой, так и модели с разъемом USB и (или) RS232, с пакетом ПО для управления питанием под Windows/Linux/MAC OS.

Для ИБП серверного сегмента характерно использование выделенного порта RJ45 и ПО с расширенными возможностями управления работой ИБП и широким спектром настройки управления питанием подключенной нагрузки. Для ИБП большой мощности и модульных систем, а также многостоечных систем, ПО позволяет, кроме перечисленного выше функционала, управление через web интерфейс, обеспечить управление зарядом подключаемых батарей, подключение датчиков контроля окружающей среды, возможности взаимодействия с системами охлаждения шкафов и серверных помещений. Для обеспечения этих задач применяются выделенные специальные серверы, к которым подключаются датчики контроля окружающей среды. Система настраивается на определенную реакцию, в зависимости от регистрируемых состояний датчиков, включая возможность отправки СМС сообщений и даже видео происходящего в поле зрения подключенных камер.

Возможности наращивания времени работы от батарей.  Модели большой мощности, предназначенные для узлов коммутации, серверных комнат и ЦОД, практически всегда позволяют подключить дополнительные батареи питания, собранные в корпусах аналогичного типа. У АРС, например, это ИБП, в партномере модели которых есть буква «Х». Подключение дополнительных батарей позволяет значительно увеличить время автономной работы при пропадании питания без увеличения мощности инвертора ИБП.

Возможность наращивания мощности нагрузки. Реализована в модульных системах и некоторых моделях, позволяющих подключить несколько ИБП параллельно. В модульных системах силовые модули, в которые входит инвертор и фильтры, подключаются параллельно, обеспечивая наращивание мощности подключаемой нагрузки по мере роста потребностей. Наиболее распространено масштабирование по мощности от одного до трех модулей. Следует учесть, что часто в модульных системах предполагается установка четырех модулей, но работает одновременно только три, а четвертый обеспечивает резервирование (N+1).

Возможности резервирования. Варианты резервирования могут быть разные: модулями в модульных системах и подключением дополнительного резервного ИБП, (в однофазных схемах на другую фазу, чтобы в случае пропадания основной фазы перейти на резерв) при помощи специального устройства Автоматического Ввода Резерва (АВР) или встроенными в ИБП схемами распределения нагрузки.

Возможность работы совместно с генератором электроэнергии. Далеко не каждый ИБП умеет работать совместно с генератором, например, дизель-генератором. Эту особенность обязательно нужно учитывать при выборе ИБП. У АРС, например, для работы от дизель-генераторов выпускается модельная линия Smart-UPS VT.

Возможность защиты телефонных линий (RJ11) и локальной сети(RJ45). Характерно для ИБП, позиционирующихся как аппараты для дома и малого офиса. Также распространена защита локальной сети в стоечных и напольных ИБП для среднего офиса, вплоть до 2-3 КВА мощности. В более мощных устройствах встречается очень редко.

Возможность параллельного подключения ИБП. Далеко не каждую пару ИБП можно безболезненно подключить параллельно, если возникает задача запитать нагрузку большей мощности, чем один аппарат сможет выдержать. Для того, чтобы два или более ИБП, подключенные к общей нагрузке были нагружены в равномерно, необходимо синхронизировать их выходные напряжения по частоте, начальной фазе и амплитуде. Более всего на равномерное распределение мощности нагрузки влияет дисбаланс фаз. Несоответствие фазового угла между ИБП всего на один электрический градус может привести к дисбалансу распределения нагрузки на инверторах до 50%. Схемотехнически возможность такого подключения реализована в мощных ИБП, и то не во всех. Параллельное подключение нескольких, чаще всего 4-х ИБП, позволяет решить сразу две задачи: повысить мощность подключаемой нагрузки и организовать резервирование N+1.

(**) Модульные ИБП. Это решение реализует целый ряд перечисленных выше возможностей и опций:

  • Встроенный байпас
  • Возможности наращивания времени работы от батарей
  • Возможность наращивания мощности нагрузки
  • Возможности резервирования
  • Возможности мониторинга и управления

Выглядит это устройство как шкаф, или группа шкафов, связанных между собой силовыми и сигнальными кабелями. В эти шкафы устанавливаются силовые, управляющие и батарейные модули.  Добавить или поменять модули, в подавляющем большинстве систем, возможно без выключения источника «на ходу».

Отдельно стоит подчеркнуть, что, в общем случае, реализация резервирования и постепенного наращивания мощности путем добавления параллельно работающих силовых модулей дешевле именно в ситуации с модульными устройствами. 

(***) Многостоечные системы ИБП Для поддержания резервного питания ЦОД, серверных комнат крупных предприятий и нагруженных многолезвийных интернет-ферм применяются не отдельные ИБП или некоторое распределенное их количество, а целые группировки, составленные в многостоечные системы. Характерна для подобных систем возможность работы от генератора.

В отдельный подраздел можно отнести многостоечные группировки ИБП, образующие замкнутое пространство с зашитой крышей между стойками и закрываемой дверью, ведущей в межстоечное пространство. Такая группировка, характеризуется наличием большого числа ИБП, как правило, модульных, наличием систем распределения питания, сбора данных и управления на основе специально разработанного ПО, охлаждения и кондиционирования, мониторинга окружающей среды и оповещения, и других встроенных систем. Подробное рассмотрение этих группировок выходит за рамки этой статьи.

Выбор многостоечных систем, задача нетривиальная, требующая специфических знаний.

Расчет этих систем производится специалистами вендоров по запросу.

 

Производители и охват рынка

По данным ITResearch в 2014 году пятерка лидирующих на рынке производителей ИБП, чья суммарная доля составила около 80% в деньгах выглядит так (в алфавитном порядке): APC by Schneider Electric, Eaton, Ippon, Delta и Powercom. Конечно, этими вендорами не исчерпывается список производителей, в России на рынке присутствуют около 20 различных производителей ИБП.

Большинство вендоров, при наименовании своих модельных рядов опираются на схемы построения ИБП, или устоявшиеся исторически наименования серий.

Например, APC и Ippon используют наиболее распространенные интерпретации:

BACK UPS: Резервная схема

PRO UPS:  Интерактивная схема

SMART UPS: схема двойного преобразования

Замечу, что не так давно АРС переименовал свои линейки. По линейно-интерактивной схеме теперь построены все Pro и часть Smart, а по схеме онлайн Smart RT, Smart VT и все модульные системы.

Оригинальную и не лишенную логики систему наименований предложила компания EATON (Powerware). Она основана на защите от неисправностей сети.

Серии ИБП начинаются цифрой, обозначающей количество нивелируемых неисправностей сети.

Серия 3ххх защищает от 1,2 и 3 неисправности из таблицы в начале статьи:

1) исчезновение напряжения,

2) «провал» напряжения,

3) повышение напряжения,

Серия 5ххх защищает от первых пяти,7ххх от семи и 9ххх, соответственно, защищает от всего, эта серия ИБП со схемой двойного преобразования.

В настоящий момент идет активное переименование серий ИБП производства Eaton. Четырехсимвольные снимаются с производства, вводятся трех- и двух символьные обозначения, но преемственность по первой цифре пока остается.

 

Для любителей сбора статистических данных, при выборе вендора предлагаю изучить аналитическую статью обзора рынка ИБП за 2014 из журнала CRN: http://www.crn.ru/numbers/spec-numbers/detail.php?ID=101915

 

Критерии выбора ИБП

                Как уже было сказано в начале статьи, в общем случае, чем ценнее данные, тем сложнее и дороже устройство для их защиты. При выборе ИБП надо, в первую очередь, сформулировать предназначение ИБП. Четкое понимание задач, решаемых ИБП, позволяет сразу же сузить круг  подходящих устройств или систем.  

Для питания персональных компьютеров и коммутационной аппаратуры, не требующей хорошей формы сигнала и не критичной к времени переключения используются ИБП, построенные по резервной или линейно-интерактивной схеме. Ведь блоки питания у этой нагрузки импульсные, они спокойно «переваривают» искажения выходного напряжения и переходные процессы, характерные для переключения на питание от батарей и обратно. Для работы персональных компьютеров от батарей, в общем случае, достаточно от нескольких до десятков минут. Выбор времени работы от батарей зависит от установленного программного обеспечения, за эти минуты пользователь, или программное обеспечение ИБП, связанное с компьютером через кабель USB или RS-232, должны успеть без паники сохранить рабочие файлы и закрыть в штатном режиме открытые приложения и операционную систему.

В общем случае, для сервера однозначно рекомендуется ИБП по схеме двойного преобразования. Линейно-интерактивные ИБП допустимо подключать к серверам, выполняющим вспомогательные функции в инфраструктуре серверной группировки.

Для сервера в небольшом офисе выбор ИБП будет зависеть от программного обеспечения, которое установлено на этом сервере. Возьмем, например, офис из четырех менеджеров по удаленным продажам и одного-двух бухгалтеров, в общем случае, располагает одним сервером, на котором и 1С, и почта и файловый массив данных с архивом. Этот сервер, как правило, подключается к ИБП, построенному по схеме двойного преобразования. Нередко можно встретить такой сервер, подключенный к ИБП линейно-интерактивной схемы, но для сервера такое подключение не рекомендуется. рекомендуется. Мощность этого ИБП зависит от мощности блоков питания сервера и коммутатора, также мощность ИБП влияет и на время автономной работы от батарей, поскольку более мощные ИБП оснащаются более ёмкими батареями аккумуляторов. Если требуется большое время автономной работы, не только для штатного закрытия программ, а, например, как можно более долгого доступа к данным через интернет из другого офиса, следует выбирать ИБП с возможностью подключить дополнительные батарейные блоки. Конструктивное исполнение этих ИБП напрямую зависит от форм-фактора сервера. В целом, чем больше аппаратуры задействовано, тем вероятнее стоечное исполнение. Для удаленного администрирования ИБП, особенно, если обслуживание производится приходящим администратором, нередко выбирается модель с установленной сетевой картой.

Для серверной комнаты характерно наличие нескольких серверов разной мощности для решения различных задач. Для защиты питания этих серверов могут применяться несколько серверов различной мощности, или один мощный сервер схемы двойного преобразования, нередко с дополнительными батарейными блоками. Как правило, серверы и ИБП стоечного исполнения. Сетевой интерфейс, как минимум, должен присутствовать на ИБП, отвечающих за питание серверов, выполняющих наиболее критичные к перерывам в работе задачи. Коммутационное оборудование подключается к линейно-интерактивным ИБП, в случае применения нескольких серверов. Если сервер один, то все оборудование подключается к нему.

Для центров обработки данных применяются ИБП или модульного или кабинетного типа, безусловно, это ИБП по схеме двойного преобразования, с байпасом и резервированием N+1.

Медицинское оборудование, измерительные приборы, прецизионное оборудование критично к форме синусоиды, поэтому для них обязательно применение ИБП, построенных по схеме двойного преобразования. 

Газовые отопительные котлы, в силу нескольких особенностей, требуют ИБП схемы двойного преобразования. Возможно применение ИБП для сервера, но есть и специализированные модели.

Можно отметить отдельным пунктом ИБП морского исполнения. Для работы в жестких условиях корабля некоторые производители выпускают специальные версии обычных ИБП. Кроме того, есть производители, специализирующиеся именно на этом типе ИБП. 

Для работы совместно с дизель-генераторами необходимо внимательно смотреть на характеристики подходящего по мощности и времени автономной работы ИБП. Обязательно должно быть указано, что этот аппарат предназначен для совместной работы с генератором.

Для правильного выбора ИБП не для домашнего использования полезно обратиться к специалистам, которые правильными вопросами помогут сократить время выбора и избежать ошибок, которые часто возникают при желании сэкономить или, наоборот, заложить некоторый резерв на дальнейшее развитие серверной группировки.

  

© Дмитрий Ковалев, 2016

Менеджер проектов ООО «ВИСТ СПб», APC Sales Associate Specialist 

При перепечатке и использовании материала указание
авторства (Дмитрий Ковалев, 2016) и ссылка на источник
(www.vist-spb.ru) обязательны!

 

Power Supply Technology — Источник бесперебойного питания (ИБП)

Фильтры электромагнитных помех для ИБП

EMI означает «Электромагнитные помехи», также известные как электрические помехи. Таким образом, фильтр электромагнитных помех используется для подавления шума, и во всей современной электронике есть как минимум один фильтр электромагнитных помех. EMI сам по себе может быть создан в проводке цепи или может излучаться через воздух (именуемый «RFI.”) Экранирование и фильтрация электромагнитных помех требуется государственными стандартами. EMI шум мешает правильной работе схемы. Это особенно верно с портативные устройства, поскольку они предназначены для экономии энергии, что обычно означает более низкий уровень сигнала напряжения. При более низком напряжении меньше места для шума, чтобы ездить, не становясь непреднамеренная часть сигнала. Устройства с плохой защитой от электромагнитных помех могут мешать работе самолета частоты полетов, вызывающие статическое электричество в том же радиодиапазоне, который используется диспетчерами управления движением. вышки для прямой посадки и взлета пилотов.Вот почему все электронные устройства повернуты перед взлетом и посадкой.

Один из самых больших источников электромагнитных помех — паразитный шум, который создается сама схема. Непреднамеренная емкость способствует передаче случайных высокочастотных сигналов. шум в цепи или других частях системы. Все импульсные источники питания переменного / постоянного тока имеют электромагнитные помехи. фильтры, позволяющие им соответствовать стандартам.Отчет инженеров-проектировщиков из всех отраслей что одна из наиболее сложных задач — обеспечение соответствия требованиям безопасности EMI, и что EMI — это значительный фактор в разработке новых продуктов, даже на системном уровне. На системном уровне это может быть очень сложно найти источник шума EMI и устранить или предотвратить его.

»Посмотреть все Рекомендуемые фильтры электромагнитных помех для ИБП
Зарядные устройства Switch Mode

для ИБП

А переключатель Зарядное устройство в режиме SMBC преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).Выключатель Зарядные устройства Mode быстрее, меньше, легче и эффективнее, чем эквивалентные линейные батареи зарядные устройства. Проектирование зарядного устройства с переключаемым преобразователем топологии для зарядки аккумулятора packs учитывает требуемый уровень заряда, напряжение адаптера переменного тока. диапазон уровней, ожидаемый диапазон температуры окружающей среды и желаемое переключение преобразователя частота.Топология понижающего преобразователя чаще всего используется для импульсных зарядных устройств в обоих синхронный или несинхронный режимы.

Зарядные устройства

Switch-Mode могут быть довольно сложными. Они могут быть программируемыми и поставляться с многочисленные функции мониторинга и безопасности, которые особенно подходят для потенциально опасных аккумуляторная химия. Некоторые особенности SMBC включают эффективное управление ШИМ, высокую точность регулировка зарядного тока и напряжения, регулировка тока адаптера, предварительная зарядка, мониторинг состояния заряда, выход для светодиодной индикации, определение температуры аккумулятора, спящий режим для энергоэффективность после полной зарядки аккумулятора и многое другое.

Зарядка в режиме переключения снижает потребление энергии в широком диапазоне напряжений, но может потребовать больше печатной платы место на плате и сложнее, чем линейные зарядные устройства. Линейные зарядные устройства небольшие, а отсутствие коммутации означает меньший шум, который может быть внесен в окружающую электрическую схему. Однако линейные зарядные устройства менее энергоэффективны, чем импульсные зарядные устройства. Зарядные устройства импульсного типа также небольшие и эффективные, но для их работы требуется адаптер переменного тока с ограничением по току.

»Посмотреть все Рекомендуемые зарядные устройства Switch Mode для ИБП

Аналого-цифровые преобразователи для ИБП

Аналого-цифровой Преобразователь (АЦП или аналого-цифровой преобразователь) измеряет величину входного аналогового сигнала и преобразует это цифровое число, пропорциональное величине напряжения или тока.АЦП часто преобразует сигналы, собранные из реального мира, в цифровые для обработки. Один из более важными характеристиками АЦП является разрешающая способность, которую он предлагает — чем больше бит, тем выше разрешение. Более высокое разрешение дает более точное приближение аналоговый вход.

»Посмотреть все Рекомендуемые аналого-цифровые преобразователи для ИБП

Датчики температуры для ИБП

А температура Датчик — это устройство, которое измеряет холод или тепло как температуру или температурный градиент.Многие приложения требуют некоторой реализации измерения и измерения температуры. Для двигателей рабочая температура внутри корпуса контролируется процессором и устанавливается на аварийный сигнал или отключение вниз при температурах выше нормальной рабочей температуры двигателя. Если мотор работает при слишком высокой температуре в течение длительного времени это может сократить срок службы двигателя. Операционная температура является показателем общего рабочего состояния двигателя.Более высокие температуры внутри корпуса двигателя может означать слишком высокую нагрузку на двигатель, поскольку как нагрузка увеличивается, потребление тока двигателем увеличивается в соответствии с требованиями нагрузки.

»Посмотреть все Рекомендуемые датчики температуры для ИБП для ИБП

Аккумуляторы для ИБП

Батареи — это портативные беспроводные средства хранения энергии за счет использования автономных химических элементов.Они могут быть для одноразового использования и выброшены или перезаряжены и использованы повторно. По сути, аккумулятор — это устройство накопления энергии, но может хранить и отдавать электричество только в виде постоянного тока. Прямой ток представляет собой ровную линию с заданной амплитудой (до тех пор, пока он не уменьшится по мере истощения), по сравнению с переменный ток, представляющий собой синусоидальную волну.

»Посмотреть все Рекомендуемые аккумуляторные батареи для ИБП

Процессоры для ИБП

Термин «процессор» относится к электронному устройству, которое выполняет вычислительные функции и выполняет инструкции сохраненной программы.Другие термины для процессора: микропроцессор, центральный. блок обработки и цифровой сигнальный процессор. По сути, процессор относится к «мозгам». компьютера ».

»Посмотреть все Рекомендуемые процессоры для ИБП

Драйверы для ИБП

Обычный заблуждение, что большинство мощных MOSFET или IGBT могут управляться напрямую от логической схемы или микроконтроллер.Реальность такова, что большинству этих мощных транзисторов требуется ток и уровни напряжения, которые намного превышают возможности управляющей электроники. По сути, драйвер ворот представляет собой усилитель мощности, который служит интерфейсом между маломощным ШИМ-сигналом и затвором транзистор IGBT / MOSFET.

»Посмотреть все Рекомендуемые драйверы для ИБП

Дисплеи для ИБП

Самые распространенные и ЖК-дисплеи широко распространены среди устройств отображения.ЖК-дисплей означает «жидкокристаллический дисплей». Это плоский экран с электронным управлением, который ориентирует жидкие кристаллы внутри панели в направление, которое блокирует или пропускает свет, идущий из-за панели. ЖК-дисплеи — это невысокая стоимость, энергоэффективный визуальный дисплей, которым можно управлять сегментами или отдельными пикселями в оттенки черного и серого или в полном цвете. ЖК-дисплеи чаще всего заменяют громоздкие электронно-лучевые трубки в телевизорах и компьютерах и доступны во всех размерах.Жидкие кристаллы были первыми открыли в 1888 году, но впервые получили широкое распространение в начале 1970-х годов в качестве электронных часы с цифровым дисплеем.

»Посмотреть все Рекомендуемые дисплеи для ИБП

USB-трансиверы для ИБП

USB — стандартный интерфейс связи между компьютерами и цифровыми устройствами.USB-трансивер — это физический устройство уровня, которое подготавливает данные для передачи, а затем отправляет и принимает данные от другой трансивер. Приемопередатчик обнаруживает соединение и обеспечивает протокол USB низкого уровня. и сигнализация. Термин «приемопередатчик» указывает на реализацию как передачи, так и приема. функции. Он передает и принимает, кодирует и декодирует данные, обеспечивает индикацию ошибок, реализует буферы для обработки данных до тех пор, пока ими нельзя управлять, и регулирует тактовую частоту от последовательный поток на шине USB SuperSpeed, чтобы соответствовать таковому на «канальном уровне» выше на стек связи.

»Посмотреть все Рекомендуемые USB-трансиверы для ИБП

Реле DPDT для ИБП

Проще говоря, реле это переключатель с электрическим управлением. Реле часто необходимы для управления высоким цепи питания / тока / напряжения с маломощным сигналом при сохранении полного электрического изоляция между ними.

Многие реле являются электромеханическими по своей природе; управляющий сигнал возбуждает электромагнитную катушку создание магнитного поля. Это поле действует на подвижный якорь из ферромагнитного материала. материал (например, железо), который замыкает или прерывает электрическое соединение.

Твердотельные реле

(SSR) — еще один распространенный тип, и в отличие от их электромеханического эквивалента, у них нет движущихся частей.Вместо этого один или несколько транзисторов, таких как MOSFET, используются для обеспечивают аналогичную функцию. В этом случае необходимо добавить электрическую изоляцию, часто с помощью встроенная оптопара.

Термин «DPDT» означает «двухполюсный, двойной ход» и эквивалентен двухпозиционному переключению. переключатели, управляемые одним и тем же исполнительным механизмом или входным сигналом.

»Посмотреть все Рекомендуемое реле DPDT для ИБП

Дисплеи для ИБП

LCD означает «жидкий хрустальный дисплей.»Это плоский экран с электронным управлением, который ориентирует жидкие кристаллы. внутри панели в направлении, которое блокирует или пропускает свет, идущий из-за панели. ЖК-дисплеи — это недорогие, энергоэффективные визуальные дисплеи, которыми можно управлять по сегментам или по мере необходимости. отдельные пиксели в оттенках черного и серого или в полном цвете. ЖК-дисплеи чаще всего заменили громоздкие электронно-лучевые трубки в телевизорах и компьютерах и доступны во всех размерах.Жидкие кристаллы были впервые обнаружены в 1888 году, но впервые получили широкое распространение в раннем 1970-е годы как электронные часы с цифровым дисплеем.

»Посмотреть все Рекомендуемые дисплеи для ИБП

Высокоскоростные оптопары для ИБП

Оптопара — это устройство, используемое для обеспечения гальванической развязки.Изоляция имеет решающее значение для защиты как электронику и пользователя от потенциально опасных напряжений. Оптопара состоит из как минимум две функциональные части: светодиод для преобразования входного электрического сигнала в световые волны, и фотодетектор, такой как фототранзистор или фотодиод, для обратного преобразования оптического сигнала к электрическому выходу. Через устройство нет токопроводящего пути, поэтому на выходе считается оптоизолированным от входа.

»Посмотреть все Рекомендуемые высокоскоростные оптопары для ИБП

USB-разъемы для ИБП

разъемов USB и сосуды имеют уникальную форму, позволяющую снизить риск человеческих ошибок; они подходят друг другу только в в одну сторону. Штекеры и розетки USB относятся к типу A (подключение к хостам или концентраторам) или типу B (подключение к устройствам) и доступны 3 размера: стандартный, мини и микро.Вилки типа А всегда лицом вверх по потоку, тип B — вниз по потоку. USB используется во многих приложениях, охватывающих все области электроники, требующие связи, но чаще всего с устройствами, которым требуется быстрое или простые соединения для взаимодействия с компьютерами. Поскольку USB обеспечивает небольшой ток зарядки Кроме того, он становится стандартом де-факто для зарядки портативных устройств.

»Посмотреть все Рекомендуемые розетки USB для ИБП
Преобразователи постоянного тока в постоянный

для ИБП

Регуляторы

DC / DC представляют собой схемы, которые преобразуют напряжение постоянного тока с одного уровня на другой и поддерживают это напряжение на постоянный уровень.Электронные системы часто имеют несколько подсхем, каждая с собственным напряжением. требования к уровню, который может быть выше или ниже, чем у основного источника питания. Повышение (повышение) преобразователи повышают напряжение до более высокого уровня, а понижающие преобразователи понижают его. Немного Преобразователи постоянного / постоянного тока могут повышать или понижать напряжение, например, повышающие / понижающие преобразователи. DC / DC преобразователи могут предлагать такие опции, как несколько уровней плавного пуска, блокировка пониженного напряжения, защита от перенапряжения и пониженного напряжения, а также программируемая защита от короткого замыкания.Все из этого устройства относятся к той же категории интегрированных микросхем, которая обычно классифицируется как устройства управления питанием.

»Посмотреть все Рекомендуемые преобразователи постоянного тока в постоянный для ИБП

Проектирование и изготовление источников бесперебойного питания | Материалы проекта

Главная → Проекты → Проектирование и строительство источников бесперебойного питания
  • 5 глав
  • 46 страниц
  • 5 154 слов
  • Материал проекта
  • Заявление / отчет

ИНСТРУКЦИЯ: Проектирование и строительство источника бесперебойного питания Материал проекта.Пожалуйста, сядьте поудобнее и внимательно изучите нижеприведенный исследовательский материал. НЕ копируйте слово в слово. Цель UniProjects предоставить этот исследовательский материал по проекту «Проектирование и строительство источника бесперебойного питания» — снизить стресс при переходе из одной школьной библиотеки в другую во имя поиска исследовательских материалов «Проектирование и строительство источника бесперебойного питания». Мы не поощряем плагиат в каких-либо формах. Эта услуга является законной, потому что все учебные заведения разрешают своим студентам читать предыдущие проекты, книги, статьи или статьи при разработке своих собственных работ.По словам Остина Клеона, «вся творческая работа строится на том, что было раньше».

Вы читаете материалы проекта «Проектирование и изготовление источников бесперебойного питания».

Источник бесперебойного питания (ИБП) предназначен для использования в офисах, мастерских и домашних хозяйствах из-за нестабильного электроснабжения, которое поставляет (NEPA), ныне известная как Power Holding Company of Nigeria (PHCN), обычно поставляемая нам.
С помощью «ИБП» нам не нужно сильно зависеть от PHCN, он свободен от стресса, потому что ему не нужно, чтобы кто-то менял его, когда свет гаснет, при любом сбое питания он автоматически включается и при подаче питания он выключится и начнет заряжать аккумулятор.
Еще одна интересная вещь в ИБП заключается в том, что ему не требуется внешнее зарядное устройство для зарядки аккумулятора, когда он разряжается, он уже встроил зарядное устройство внутри ИБП, когда есть свет, он будет заряжать аккумулятор.

Титульная страница
Титульная страница
Сертификация Страница
Посвящение
Благодарность
Абстракция
Оглавление

Глава первая
1.0 Введение

1.1 секция инвертора / осцилляция
1.2 Секция автоматического управления
1.3 Цель дизайна

Глава вторая
2.0 Определение терминов / Описание компонентов

2.1 Резисторы
2.2 Конденсаторы
2.3 Транзисторы
2.4 Полевые транзисторы
2.5 Реле
2.6 Диод
2.7 Трансформатор

Глава третья
3.0 Описание системы в разрезе

3.1 Цепь колебаний, секция
3.2 Работа схемы
3.3 Форма колебаний
3.4 Форма волны инвертора
3.5 Схема переключения, секция
3.6 Силовой трансформатор и действие Ивнертера
3.7 Меры предосторожности при намотке трансформатора
3.8 Автоматическая секция цепи / зарядное устройство
3.10 Полная принципиальная схема ИБП

Глава четвертая
4.0 Порядок строительства и испытания

4.1 Casig и упаковка
4.2 Сборка секций
4.3 Тестирование работы системы

Глава пятая
5.0 Обнаруженные проблемы, заключениеa Nd Рекомендация

5.1 Обнаруженные проблемы
5.2 Рекомендация

Глава шестая
6.0 Анализ затрат

Каталожные номера

Глава первая «Проектирование и строительство материалов проекта источника бесперебойного питания» начинается отсюда.
Автор: UniProjects.Net в разделе «Темы и материалы проекта»

ВВЕДЕНИЕ
Источник бесперебойного питания (ИБП) используется для продолжения прохождения тока, а также для стабилизации напряжения при отключении источника NEPA. Они разделены на различные секции:
1. СЕКЦИЯ ИНВЕРТОРА
В этом разделе напряжение постоянного тока (DC) преобразуется в напряжение переменного тока (AC) с помощью колебаний.Генератор — это электронная схема, которая выдает выходной сигнал без какого-либо внешнего входного сигнала.

Инвертор (Not Circuit) выполняет базовую логическую функцию, называемую инверсией или дополнением. Суть инвертора заключается в изменении логического уровня (высокий / низкий) на противоположный логический уровень. Что касается битов, он меняет «I» на «O» и наоборот.

Эта секция также состоит из двух каскадов коммутационных схем, состоящих из ТРАНЗИСТОРОВ ПОЛЕВОГО ЭФФЕКТА.

Генератор имеет две выходные клеммы, каждая из схем переключения подключена к двум выходным клеммам генератора соответственно. Это более подробно рассматривается в следующей главе.

2. СЕКЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
В этом разделе представлены все необходимые элементы управления, необходимые для достижения главной цели всей системы. Он автоматически контролирует «ВКЛ» системы в NEPA и, следовательно, получает линию NEPA в качестве выхода системы и в то же время связывает зарядное устройство с зарядкой батареи.Также включение инвертора в функциональный режим, как только возникает перерыв в подаче электроэнергии, и это выполняется автоматической схемой. Эта автоматическая схема гарантирует, что никакая линия не конфликтует, правильно выполняя систему обмена с помощью реле.

ЦЕЛЬ ДИЗАЙНА
Источник бесперебойного питания (ИБП) обеспечивает эффективность использования электроприбора, обеспечивая постоянную доступность источника питания в отсутствие источника NEPA.

Для получения лучшей выходной мощности рекомендуется зарядить аккумулятор до полного состояния, а также убедиться, что аккумулятор имеет достаточный ток, чтобы выдерживать большую нагрузку.

Чтобы устранить чрезмерное нагревание в цепи, необходимо использовать соответствующий радиатор или охлаждающий вентилятор, чтобы уменьшить любое тепло, которое на транзисторах.

Расчетное значение для этого ИБП составляет 1000 Вт при 240 В и 50 Гц. Ожидается, что при всех благоприятных условиях выдерживать нагрузку с более высоким коэффициентом мощности, приближенным к заявленной мощности.Это может длиться несколько дней в зависимости от нагрузки. Желательно не перегружать его, так как это может привести к повреждению цепи.

Нажмите на расположенную выше кнопку 👆 «Подписаться и скачать полную работу» , чтобы разместить заказ и загрузить полные материалы проекта «Проектирование и строительство источника бесперебойного питания».
Автор: UniProjects.Net в разделе «Темы и материалы проекта»

Глава 2 исследования «Проектирование и изготовление источника бесперебойного питания» доступна, закажите и загрузите полную работу.. Глава вторая «Проектирования и изготовления источника бесперебойного питания» содержит: определение терминов / описание компонентов, резисторы, конденсаторы, транзисторы, полевые транзисторы, реле, диод и трансформатор.

Глава третья данного проекта «Проектирование и строительство источника бесперебойного питания» доступна, закажите и загрузите полную работу. Третья глава «Проектирование и изготовление источника бесперебойного питания» содержит: описание системы в разрезе, раздел колебательного контура, работу цепи, Форма волны колебаний, форма волны инвертора, секция коммутационной цепи, действие силового трансформатора и инвертора, меры предосторожности при намотке трансформатора, автоматическая секция цепи / зарядное устройство и полная принципиальная схема ИБП.

Глава четвертая данного проекта «Проектирование и строительство источника бесперебойного питания» доступна, закажите и загрузите полную работу. Четвертая глава «Проектирование и изготовление источника бесперебойного питания» содержит: процедуру строительства и испытания, кожух и упаковку, сборку секций и испытания Работа системы.

Глава пятая этого материала «Проектирование и изготовление источников бесперебойного питания» доступна, закажите и загрузите полную работу.. Глава пятая «Проектирование и изготовление источников бесперебойного питания» содержит: обнаруженные проблемы, выводы, рекомендации и обнаруженные проблемы.

Глава шестая этого материала «Проектирование и изготовление источника бесперебойного питания» доступна, закажите и загрузите полную работу. Шестая глава «Проектирования и изготовления источника бесперебойного питания» содержит: анализ затрат и справочные материалы.

Вы здесь: Главная → Проекты → Проектирование и изготовление источников бесперебойного питания

Dc линейно-интерактивный источник бесперебойного питания (ИБП) с выравниванием нагрузки для постоянной мощности и импульсных нагрузок

% PDF-1.7 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > поток 2019-09-06T13: 05: 35-07: 002019-09-06T13: 05: 34-07: 002019-09-06T13: 05: 35-07: 00Appligent AppendPDF Pro 5.5uuid: 45b535b7-ac69-11b2-0a00- 782dad000000uuid: 45b5bfb5-ac69-11b2-0a00-20575284fc7fapplication / pdf

  • Линейно-интерактивный источник бесперебойного питания (ИБП) постоянного тока с выравниванием нагрузки для постоянной мощности и импульсных нагрузок
  • Prince 12.5 (www.princexml.com) AppendPDF Pro 5.5 Ядро Linux 2.6 64-битная 2 октября 2014 Библиотека 10.1.0 конечный поток эндобдж 5 0 объект > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 объект > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 55 0 объект > эндобдж 56 0 объект > эндобдж 57 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 80 0 объект > / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 81 0 объект > / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 82 0 объект > / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 83 0 объект > / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 84 0 объект > / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 97 0 объект > поток Икс][.SR + T

    СОЗДАНИЕ ИСТОЧНИКА ИСТОЧНИКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

    СОЗДАНИЕ ИСТОЧНИКА ИСТОЧНИКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

    ГЛАВА ПЕРВАЯ

    1.10 Внедрение

    компьютер не отсутствие электричества, а смена мощности. Когда свет выключен и вы собираетесь приступить к каким-либо промышленным или компьютерным проектам, все ваши усилия будут потрачены зря.Даже когда ваша система работает как сервер, внезапное отключение может нарушить обработку многих других. Вы можете сделать свою работу невосприимчивой к непрекращающимся отключениям электроэнергии и защититься от многих других типов неожиданных сбоев в электроснабжении. Ваше секретное оружие — источник бесперебойного питания или источник бесперебойного питания. Обычно называемые ИБП, эти устройства представляют собой тройной блок: набор батарей, инвертор, который преобразует постоянный ток низкого напряжения батарей в стандартный переменный ток, эквивалентный вашей сетевой розетке, и устройство смены батарей, которое обеспечивает это резервная система накопления энергии (батареи) с интерфейсами для подключения к электросети и вашей компьютерной системе.ИБП отличается от вспомогательной системы аварийного питания или резервного генератора тем, что он обеспечивает мгновенную или почти мгновенную защиту от перебоев в подаче питания с помощью одной или нескольких подключенных батарей и связанных электронных схем для пользователей с низким энергопотреблением и / или посредством дизельного двигателя. генераторы и маховики для мощных потребителей. Хотя ИБП не ограничивается защитой какого-либо конкретного типа оборудования, он обычно используется для защиты компьютеров, центров обработки данных, телекоммуникационного оборудования или другого электрического оборудования, где неожиданное отключение питания может привести к травмам, смертельному исходу, серьезному нарушению работы и / или потере данных.Размеры блоков ИБП варьируются от блоков, предназначенных для защиты одного компьютера без видеомонитора (мощность около 200 ВА), до больших блоков, питающих целые центры обработки данных, здания или даже города. ИБП спроектирован так, чтобы противостоять изменениям, в частности, временной потере электроснабжения.

    Этот проект направлен на преобразование переменного тока в постоянный и с преобразователя постоянного тока в переменный, которые направлены на эффективное преобразование источника постоянного тока в источник переменного тока высокого напряжения, аналогичного источнику питания, подаваемому в настенную электрическую розетку.Инверторы используются во многих приложениях, например, в ситуациях, когда источники постоянного тока низкого напряжения, такие как батареи, солнечные панели или топливные элементы, должны преобразовывать электрическую энергию от автомобильного аккумулятора для работы ноутбука, телевизора или мобильного телефона.

    Постоянный и переменный ток

    В настоящее время в мире существует две формы передачи электроэнергии: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC), каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. .Электропитание постоянного тока — это просто приложение постоянного постоянного напряжения в цепи, приводящее к постоянному току. Батарея является наиболее распространенным источником передачи постоянного тока, поскольку ток течет от одного конца цепи к другому. Большинство цифровых схем сегодня работают от постоянного тока, поскольку они обладают способностью обеспечивать либо постоянное высокое, либо постоянное низкое напряжение, позволяя цифровой логике обрабатывать выполнение кода. Исторически впервые электричество было передано Томасом Эдисоном по линии электропередачи постоянного тока.Однако это электричество было низкого напряжения из-за невозможности повышения постоянного напряжения в то время, и поэтому оно не могло передавать мощность на большие расстояния.

    В = IR

    P = IV = I 2 R

    Как видно из приведенных выше уравнений, потери мощности могут быть получены из квадрата электрического тока и сопротивления линии электропередачи. Когда напряжение увеличивается, ток уменьшается, и одновременно потери мощности экспоненциально уменьшаются; поэтому передача высокого напряжения снижает потери мощности.По этой причине электроэнергия вырабатывалась на электростанциях и доставлялась в дома и предприятия через сеть переменного тока. Переменный ток, в отличие от постоянного, колеблется между двумя значениями напряжения с заданной частотой, и постоянно меняющиеся ток и напряжение позволяют легко повышать или понижать напряжение. В случае высокого напряжения и передачи на большие расстояния, все, что необходимо для повышения или понижения напряжения трансформатора. Разработанный в 1886 году Уильямом Стэнли-младшим, трансформатор сделал возможной передачу электроэнергии на большие расстояния с использованием энергии переменного тока.

    Таким образом, передача электроэнергии в основном основана на сети переменного тока, обеспечивающей снабжение большинства нигерийских домов источником переменного тока напряжением 220 вольт. Следует отметить, что с 1954 года по всему миру было реализовано множество систем передачи постоянного тока высокого напряжения с появлением преобразователей постоянного / постоянного тока, позволяющих легко повышать и понижать напряжение постоянного тока. Подобно источникам питания постоянного тока, существует множество устройств, таких как электроинструменты, радиоприемники и телевизоры, которые питаются от сети переменного тока.

    Поэтому крайне важно, чтобы существовали обе формы передачи электроэнергии; мир не может быть приведен в действие одной простой формой.Тогда становится жизненно важным наличие простых способов эффективного преобразования постоянного тока в переменный ток и наоборот. Без этой возможности люди будут ограничены тем, какие электронные устройства они используют, в зависимости от доступного источника электроэнергии. Электрические преобразователи переменного тока в постоянный и инверторы постоянного в переменный ток дают людям эту свободу при передаче электроэнергии между ними.

    Автономный / резервный

    Инверторы и приложения

    Силовые инверторы — это устройства, которые могут преобразовывать электрическую энергию постоянного тока в переменную.Они бывают всех форм и размеров, от функций с низким энергопотреблением, таких как питание автомобильного радиоприемника, до резервного копирования здания в случае отключения электроэнергии. Инверторы бывают разных видов, различающихся по цене, мощности, эффективности и назначению. Целью инвертора постоянного / переменного тока обычно является получение энергии постоянного тока

    , подаваемой от аккумулятора, например автомобильного аккумулятора на 12 В, и преобразование его в источник переменного тока 220 В, работающий на частоте 50 Гц, имитируя мощность, доступную на обычная бытовая электрическая розетка.Инверторы питания сегодня используются для решения многих задач, например, для питания таких приборов в автомобиле, как сотовые телефоны, радио и телевизоры. Они также пригодятся потребителям, у которых есть кемпинговые автомобили, лодки и на строительных площадках, где электрическая сеть может быть недоступна для подключения. Инверторы позволяют пользователю подавать питание переменного тока в тех областях, где могут быть доступны только батареи, что обеспечивает мобильность и освобождает пользователя от длинных шнуров питания. Тем не менее, большинство ИБП также способны в той или иной степени исправлять общие проблемы с электроснабжением, например:

    1. Сбой питания: определяется как полная потеря входного напряжения.
    2. Скачок: определяется как кратковременное или продолжительное повышение сетевого напряжения.
    3. Провисание: определяется как кратковременное или постоянное снижение входного напряжения.
    4. Пики, определяемые как кратковременный скачок высокого напряжения.
    5. Шум, определяемый как высокочастотный переходный процесс или колебание, обычно вводимый в линию ближайшим оборудованием.
    6. Нестабильность частоты: определяется как временные изменения частоты сети.
    7. Гармоническое искажение синусоидальной формы волны: определяется как отклонение от идеала, ожидаемого от линии

    Факторы, которые следует учитывать при проектировании инвертора:

    • Входное напряжение
    • Выходное напряжение
    • Частота осцилляторов
    • Номинальная мощность нагрузки, питаемой от инвертора
    • Амперный диапазон зарядного устройства
    • Стоимость строительства
    • Относительное значение инвертора
    • Ампер зарядного устройства
    • Стоимость строительства
    • Относительная важность инвертора в то время спецификация
    • C входное напряжение (12В-24В)
    • C выходное напряжение (220-240 В)
    • Выходная частота (50-60 Гц)
    • Выходная мощность (450-550)
    • Максимальная мощность (550)
    • Длительная выходная мощность (500)
    • Отключение при перегрузке
    • Отключение по низкому напряжению

    1.11 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

    Цели этого проекта можно резюмировать следующим образом:

    • Чтобы дать краткое представление о том, что такое UPS.
    • Для выделения основных компонентов, используемых в конструкции ИБП, и их функций.
    • Чтобы описать способ, которым они спроектированы и
    • Наконец, чтобы подчеркнуть его применение и актуальность в обществе

    1.12 ОБЪЕМ ДАННОГО ПРОЕКТА

    Это исследование проекта охватывает особенности различных компонентов, используемых в конструкции ИБП, их ограничения и благоприятные условия работы, а также применение инвертора в различных областях.

    1.13 НАЛИЧИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

    Материалы, используемые для изготовления этого ИБП, легко доступны в магазинах электроники по всей стране, а также очень доступны в зависимости от номинала ИБП, который будет сконструирован.

    Загрузить полный материал проекта

    Введение в источник бесперебойного питания (ИБП) и его конструкцию (часть

    Источник бесперебойного питания (ИБП) — это электронное устройство, которое подает питание на нагрузку при выходе из строя основного или входного источника питания Он не только действует как аварийный источник питания для бытовых приборов, но и служит для решения общих проблем с питанием. Любой ИБП имеет элемент накопления энергии, который накапливает энергию в форме химической энергии, подобно тому, как энергия накапливается в батареях.

    Это похоже на то, что энергия в форме движения хранится в маховике. Вот почему эти устройства еще называют резервным аккумулятором или резервным маховиком. ИБП не только обеспечивает аварийное питание, они также помогают решить общие проблемы, связанные с питанием, такие как обеспечение защиты от перебоев в подаче питания, защиты от перенапряжения, регулирования и стабилизации выходного напряжения.

    Различные модели ИБП имеют разную способность подавать питание на нагрузку.Степень возможности полностью зависит от того, сколько заряда хранится внутри ИБП. Например, ИБП, предназначенный для компьютеров, может подавать питание только на небольшой промежуток времени, когда питание отключается, но этого времени достаточно для сохранения файлов, с которыми может работать пользователь. Таким образом, по очевидным причинам способность любого ИБП к накоплению заряда определяется при его проектировании с учетом его применения.

    Рис. 1: Типичное изображение ИБП

    Разница между ИБП и обычным аварийным источником питания

    В традиционных источниках аварийного питания используются генераторы с безобрывным переключателем для питания устройства при отключении основного источника питания.Он может обеспечивать электроэнергию в течение нескольких часов, пока топливо не будет доступно в генераторе. Однако у этого есть недостаток. Устройство при подключении к генератору прерывается из-за отказа основного источника питания. Это прерывание происходит из-за того, что генератор должен включиться для возобновления подачи энергии. В зависимости от типа механизма переключения происходит прерывание подачи питания на нагрузку.

    В отличие от аварийных источников питания, источник бесперебойного питания (ИБП) обеспечивает непрерывное питание устройства без каких-либо перебоев с помощью батареи или маховика.Но время, в течение которого ИБП подает питание на устройство, ограничено в зависимости от размера и количества используемых батарей или маховика.

    Использование ИБП довольно популярно в приложениях, где устройства не могут позволить себе никаких прерываний. Например, в медицинских учреждениях, медицинском оборудовании, офисах ИТ, телекоммуникациях, центрах обработки данных, банках и во многих других местах, где требуется бесперебойное электроснабжение.

    В этой серии будет разработан ИБП, который будет иметь аккумулятор в качестве накопительного элемента и может подавать питание на устройство в случае сбоя питания.Конструкцию ИБП можно разделить на несколько частей, играющих определенную роль в функционировании ИБП (как показано на изображении ниже).

    Рис. 2: Изображение, показывающее строительные блоки цепи ИБП

    ИБП этой серии будет иметь четыре секции цепи, как показано ниже —

    1. Зарядное устройство —

    Прежде всего, зарядное устройство будет предназначено для зарядки элемента накопления энергии, которым в данном случае является аккумулятор.Поскольку обычно используются два типа аккумуляторов — литий-ионные аккумуляторы и свинцово-кислотные аккумуляторы, будут разработаны две разные схемы зарядного устройства, по одной для каждой. Эти зарядные устройства будут иметь следующую конструкцию —

    .

    i) Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов

    В этой схеме зарядного устройства будет спроектировано зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов с постоянным напряжением, то есть зарядное устройство будет обеспечивать постоянное напряжение, равное максимальному номинальному напряжению аккумулятора с ограниченным зарядным током.Таким образом, в этом зарядном устройстве аккумулятор никогда не превысит установленный зарядный ток.

    Ниже приведен алгоритм зарядки аккумулятора, который показывает ток и напряжение аккумулятора.

    Рис. 3: График, показывающий зарядку при постоянном напряжении для свинцово-кислотных аккумуляторов

    ii) Зарядное устройство для литий-ионной батареи

    В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы требуют зарядки методом постоянного тока и постоянного напряжения.Для разработки зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов потребуется интеллектуальная схема, которая будет определять ток, а также напряжение аккумулятора. Изначально цепь зарядки будет работать в режиме постоянного тока и будет обеспечивать аккумулятор постоянным током. Когда напряжение аккумулятора достигнет предварительно установленного или максимального номинального напряжения, зарядное устройство переключится в режим постоянного напряжения. Ток в этом режиме начнет медленно падать, поддерживая постоянное напряжение.

    На графике ниже показан алгоритм зарядки литий-ионного аккумулятора, который дает четкое представление о различных этапах зарядки.

    Рис. 4: График, показывающий зарядку при постоянном напряжении и постоянном токе для литий-ионных аккумуляторов

    Как известно, бытовая техника работает от переменного тока. Но аккумулятор, используемый в качестве накопителя заряда, обеспечивает питание постоянного тока. Таким образом, чтобы преобразовать этот сигнал постоянного тока в сигнал переменного тока, необходимо использовать инвертор.

    Инвертор — это электронное устройство, которое может преобразовывать постоянный ток в переменный.Для проектирования ИБП может быть два типа инверторов, которые подразделяются на категории в зависимости от формы сигнала переменного тока —

    i) Преобразователь прямоугольной формы —

    Этот инвертор выдает прямоугольный сигнал на выходе после преобразования сигнала постоянного тока. Конструкция прямоугольного инвертора невысока, но его можно использовать только с малочувствительными устройствами, в противном случае они будут издавать гудение или шум.

    Рис. 5: График формы выходного сигнала преобразователя прямоугольной формы

    ii) Модифицированный синусоидальный инвертор

    В инверторе этого типа генерируются две прямоугольные волны с разностью фаз 90 градусов, которые накладываются друг на друга для получения почти синусоидальной формы волны.Результирующая форма волны не является точно синусоидальной, но представляет собой трехуровневую форму волны, включающую нулевой уровень напряжения, пиковое положительное напряжение и пиковое отрицательное напряжение. Модифицированная синусоида берет паузу (устанавливается на ноль вольт) перед изменением полярности (как показано на рисунке ниже).

    Рис. 6: График, показывающий форму выходного сигнала модифицированного синусоидального инвертора

    3) Управление переключением

    Помимо зарядного устройства и инвертора, ИБП необходим механизм переключения, с помощью которого он может переключать источник питания приборов с основного питания на инвертор при сбое питания.Для ИБП может быть два типа управления переключением:

    i) ИБП с переключением в автономный / резервный режим

    В ИБП этого типа нагрузка напрямую подключается к сети переменного тока. Когда напряжение в сети переменного тока падает или происходит отключение питания, через механизм переключения нагрузка, а также аккумулятор переключаются на инвертор. Затем этот инвертор подает переменный ток на нагрузку, и когда питание возобновляется, нагрузка снова переключается на питание от сети.Графически этот механизм переключения можно понять из рисунка ниже —

    Рис. 7: Блок-схема автономного ИБП

    ii) Онлайн-коммутация / ИБП с двойным преобразованием

    В этой конструкции нагрузка всегда подключена к инвертору. Инвертор получает питание постоянного тока от аккумулятора, который непрерывно заряжается с помощью зарядного устройства. Таким образом, при пропадании сетевого питания накопленный в аккумуляторе заряд обеспечивает непрерывное питание устройства без каких-либо перебоев.

    Рис. 8: Блок-схема онлайн-ИБП

    4) BMS (система управления батареями)

    В любом ИБП необходима система управления батареями (BMS), которая может контролировать состояние заряда и разряда батареи, зарядный ток и ее напряжение. Он также защищает аккумулятор от перезарядки и разрядки. Поэтому для защиты и увеличения срока службы батареи BMS следует использовать в конструкциях ИБП.Следовательно, BMS будет разработана для постоянного мониторинга состояния батареи.

    После этого краткого знакомства с каждым строительным блоком ИБП пора спроектировать электронную схему для каждого блока. Перейдите к следующему руководству «Проектирование зарядного устройства для свинцово-кислотных аккумуляторов», чтобы запачкать руки самой первой частью цепи ИБП.


    В рубрике: Учебники


    ИБП (источники бесперебойного питания): что это такое и почему мы их используем?

    Когда и зачем использовать ИБП?

    • В ситуациях, когда вам необходимо критически важное оборудование для продолжения работы в случае сбоя питания
    • Когда вам нужно время, чтобы отправить сигнал сбоя питания на ПЛК
    • Обычно используется для компьютерных рабочих станций, чтобы дать вам возможность сохранять данные в случае сбоя питания

    Выписка:

    [0m: 4s] Привет, я Джош Блум, добро пожаловать в еще одно видео из образовательной серии RSP Supply.Сегодня мы поговорим об ИБП или источниках бесперебойного питания. ИБП — это электрическое устройство, которое обеспечивает резервное питание от батареи к нагрузке в случае отключения обычного сетевого питания. В зависимости от ИБП некоторые из них могут обеспечивать защиту от скачков напряжения или скачков напряжения, что помогает защитить любое оборудование, подключенное к ИБП. ИБП не предназначены для использования в течение длительного времени. Как правило, они используются только в течение коротких периодов времени для обеспечения критически важной резервной мощности до тех пор, пока не будет предоставлен альтернативный источник питания.
    [0m: 41s] Итак, теперь, когда мы знаем, что такое ИБП, давайте поговорим о том, почему нам действительно нужна защита от ИБП.
    [0m: 46s] Прежде всего, они позволяют любому электрическому оборудованию, подключенному к ИБП, продолжать работать в случае отключения электроэнергии. Это может быть очень важно, когда мы полагаемся на электрическое оборудование, чтобы продолжать работать, и мы не можем позволить себе отключение электроэнергии. Некоторыми примерами этого могут быть случаи, когда нам необходимо поддерживать работоспособность шкафа управления в промышленном приложении, чтобы убедиться, что мы отслеживаем и контролируем критически важные функции, за которые этот шкаф отвечает.Кроме того, у нас будет достаточно времени для сохранения важных данных на компьютере, например,
    [1m: 17s], которая может оказаться под угрозой из-за внезапного отключения электроэнергии. Если ИБП, который мы используем, действительно имеет защиту от перенапряжения, которая может помочь защитить это оборудование от любых скачков напряжения, которые могут повредить это оборудование, замена которого может быть очень дорогостоящей и требовать много времени.
    [1м: 31с] Он также может действовать как мост, пока резервный генератор подключается к сети и синхронизируется с нашей электрической системой.Итак, где мы должны использовать ИБП?
    [1m: 41s] На самом деле, это очень просто. Везде, где мы хотим обеспечить защиту любого оборудования, которое мы хотим, чтобы оно продолжало работать в случае отключения электроэнергии или защиты от скачков напряжения. Так как же на самом деле работают ИБП? В зависимости от типа ИБП, который мы на самом деле используем, они могут работать по-разному.
    [1m: 58s] Первый тип ИБП, о котором мы будем говорить, и, как правило, наиболее распространенный, — это то, что называется автономным ИБП или резервным ИБП.В этом типе ИБП подключенное оборудование обычно получает питание от обычной электросети. Когда напряжение, получаемое ИБП, падает ниже определенного уровня, ИБП переключает подключенное оборудование на инвертор, подключенный к ИБП.
    [2m: 22s] В этот момент ИБП начнет обеспечивать резервное питание от батареи.
    [2m: 27s] Следующий тип ИБП, о котором мы будем говорить, обычно называется онлайн-ИБП. В этом типе ИБП подключенное оборудование постоянно получает питание от батареи через инвертор
    . [2m: 39s], поэтому переключение на самом деле не требуется.Таким образом, в этом случае электроэнергия используется только для поддержания заряда аккумулятора. Это позволяет более эффективно использовать электроэнергию во время отключения электроэнергии, что позволяет нам лучше защищать электрическое оборудование, к которому мы подключены. Имейте в виду, что это всего лишь два наиболее распространенных типа ИБП, однако существуют различные другие типы ИБП, которые могут выполнять множество других функций. Теперь давайте поговорим о некоторых вещах, которые следует учитывать при выборе ИБП.
    [3m: 6s] При выборе важно, чтобы мы постарались подобрать ИБП для нашего конкретного применения.При выборе ИБП важно правильно рассчитать ИБП, и это может обеспечить надлежащую защиту всего подключенного оборудования.
    [3м: 20сек] Это можно сделать, посмотрев на общую мощность всего подключенного оборудования и убедившись, что выбранный нами ИБП может покрывать как минимум такую ​​же мощность, предпочтительно как минимум на 20% больше. ИБП можно использовать как для переменного, так и для постоянного тока, поэтому важно, чтобы мы обращали внимание на наше конкретное приложение и выбирали правильный ИБП для этого типа питания.
    [3m: 42s] И последнее, что нужно учитывать, — это мощность, которую ИБП действительно может обеспечить. Хотя большинство ИБП предназначены только для работы в течение нескольких минут, в зависимости от размера ИБП и батареи в этом ИБП, мы можем заставить этот ИБП работать в течение более длительных периодов времени.
    [3m: 56s] Чтобы просмотреть полную линейку ИБП или тысячи других продуктов, посетите наш веб-сайт. Для получения дополнительной информации или других обучающих видеороликов посетите RSPSupply.com, лучший в Интернете источник промышленного оборудования.Также не забывайте: ставьте лайки и подписывайтесь.

    Источник бесперебойного питания (ИБП)

    : как это работает | Типы источников бесперебойного питания

    Одним из методов защиты чувствительного оборудования от перебоев в подаче электроэнергии является источник бесперебойного питания (ИБП). ИБП стал очень популярным, поскольку стоимость силовой электроники снизилась.

    Источник бесперебойного питания в рабочем состоянии

    На рисунке 1 показаны принципы работы электронного ИБП. Одно- или трехфазное питание поступает от энергосистемы и выпрямляется до постоянного тока.На шине постоянного тока плавает аккумуляторная батарея, обеспечивающая накопление энергии для поддержания работы системы во время перебоев. Очевидно, что чем больше аккумуляторный блок, тем дольше может работать система. Затем постоянное напряжение инвертируется обратно в одно- или трехфазный переменный ток 60 Гц для работы нагрузки. Это нормальный режим работы .

    Аварийный режим

    Обратите внимание, что вход и выход не обязательно должны иметь одинаковое количество фаз; т.е. возможно однофазное преобразование в трехфазное.В случае прерывания источника переменного тока аккумуляторная батарея продолжает подавать энергию на инвертор, который, в свою очередь, подает мощность переменного тока на нагрузку. Это называется аварийным режимом работы.

    Режим восстановления

    При восстановлении питания необходимо перезарядить батареи, что называется режимом восстановления. Как правило, большие системы ИБП рассчитаны на то, чтобы обеспечивать питание до тех пор, пока не может быть запущен резервный генератор, или чтобы обеспечить упорядоченное отключение нагрузочного оборудования.

    Байпасные цепи

    Поскольку ни одна система не может работать 100% времени постоянно, существуют также байпасные цепи. Первый — это так называемый статический переключатель, который может повторно подключить нагрузку к входной мощности (при условии, что они имеют одинаковое количество фаз, конечно) в течение четверти цикла, чтобы поддерживать нагрузку в рабочем состоянии в случае неисправности ИБП. Второй байпас представляет собой набор переключателей с ручным управлением, которые позволяют отключать ИБП от цепи для обслуживания, то есть в режиме байпаса.

    Системы ИБП

    теперь доступны в размерах от 200 Вт или около того для работы с одним персональным компьютером до сотен киловатт для работы систем мэйнфреймов или основных систем на предприятии. Поскольку напряжение источника не достигает нагрузки, ИБП обеспечивает отличную защиту от переходных процессов и EMPRFI. Важно отметить, что системы ИБП для персональных компьютеров не предназначены для работы с большими токами, подаваемыми лазерным принтером при нагревании его термоэлемента. Таким образом, лазерный принтер никогда не следует подключать к ИБП.

    РИСУНОК 1 Блок-схема ИБП .

    Системы ИБП для персональных компьютеров

    Системы ИБП для персональных компьютеров имеют широкий диапазон цен, даже для аналогичных номинальных мощностей. Как и во многих других случаях, верна старая пословица: «Вы получаете то, за что платите». На Рисунке 2 показаны трех разных типов систем ИБП .

    Типы источников бесперебойного питания

    Резервный ИБП

    На рисунке 2 (а) показан так называемый резервный ИБП.В этой схеме компьютер фактически получает питание от сети во время нормальной работы. Причина этого в том, что для снижения стоимости инвертор не рассчитан на непрерывную работу. Кроме того, инвертор может выдавать на выходе только прямоугольное напряжение. Обычно этот тип ИБП включает TVSS для защиты компьютера от скачков напряжения. Однако, если напряжение изменяется по величине или частоте, компьютер видит изменение.

    Когда напряжение падает ниже некоторого заданного предела, например -10%, переключатель перемещает нагрузку на выход инвертора.Переключатель обычно рассчитан на срабатывание 4 мс; однако он не начинает подавать напряжение до следующего нуля напряжения, который может быть полупериодом или 8 мс. Системы резервного ИБП мощностью 200 Вт доступны всего за 80 долларов. Низкая стоимость — преимущество резервного ИБП.

    РИСУНОК 2 Типы ИБП (а) резервный, (б) линейно-интерактивный и (в) непрерывный.

    Линейно-интерактивный ИБП

    На рисунке 2 (b) показан другой тип ИБП, называемый линейно-интерактивным ИБП.Работа аналогична резервному ИБП в том, что сетевое питание подается в нормальном режиме. Читатель должен знать, читая рекламу этого типа ИБП, что этот факт часто полностью игнорируется.

    Линейно-интерактивный ИБП имеет лучший инвертор, чем резервный ИБП, и обеспечивает лучшее приближение к синусоиде на его выходе. Он также имеет повышающий регулирующий трансформатор для изменения уровня напряжения во время умеренных повышенных и пониженных напряжений. Линейно-интерактивные системы ИБП стоят от 200 долларов и выше, в зависимости от размера.

    ИБП третьего типа показан на Рисунке 2 (c) и является тем, о чем обычно думают, когда используется термин ИБП. В этом случае инвертор рассчитан на непрерывный выход и выдает истинную синусоидальную форму волны напряжения. Питание на нагрузку всегда поступает от инвертора, если только ИБП не выходит из строя, и в этом случае питание возвращается обратно в сеть. Выпрямительно-инверторный ИБП является самым дорогим из трех типов, он стоит от 600 долларов за один персональный компьютер.

    Все три типа систем ИБП доступны с программным обеспечением, которое обменивается данными с компьютером.В случае длительного сбоя питания программное обеспечение может обеспечить плавное завершение работы всех открытых приложений, а также операционной системы. Программное обеспечение также позволяет регистрировать данные о несоответствиях мощности, например, о низком напряжении. Однако пользователям следует остерегаться того, что файлы, созданные при регистрации данных, могут со временем стать довольно большими, если их не очищать периодически.

    Мотор-генераторная установка

    Другой альтернативой источникам бесперебойного питания является мотор-генераторная установка, как показано на Рисунке 3.В этом случае электроснабжение запускает двигатель, который поворачивает генератор для подачи питания на нагрузку. Обычно добавляется маховик, чтобы обеспечить запас энергии, достаточный для продолжения работы генератора при кратковременных перерывах в работе.

    Другой альтернативой является подключение к установке двигателя, который запускается до того, как энергия маховика истощается, обеспечивая питание для более длительных простоев. Мотор-генераторные установки были более популярны до того, как электронные ИБП стали рентабельными, и их также использовали для изменения частоты — например, для подачи питания 400 Гц на мэйнфреймы.Конечно, электронный ИБП также может преобразовывать частоту.

    Один машинный завод во Флориде обнаружил, что короткие перерывы в работе вызывают серьезные проблемы. Они установили электронный выпрямитель и инвертор, как показано на Рисунке 1, но вместо батарейного блока они использовали современный маховик с генератором постоянного тока. Маховик находится в вакууме с магнитными подшипниками для минимизации потерь и может обеспечивать мощность до 800 кВт в течение нескольких минут. Это конкретное предприятие обнаружило, что в день они в среднем имеют 200 провалов или скачков напряжения, и 90% из них длятся менее двух секунд.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *