Kā tiek sakārtoti un darbojas nepārtrauktās barošanas avoti (UPS)?

Elektroenerģijas kvalitātes prasības likumīgi nosaka valsts standarti un diezgan stingri standarti. Elektroenerģijas piegādes organizācijas pieliek daudz pūļu, lai tos ievērotu, taču tie ne vienmēr tiek īstenoti.

Mūsu dzīvokļos un ražošanā periodiski rodas:

• pilnīga elektrības pārtraukšana uz nenoteiktu laiku;

• aperiodiski īstermiņa (10 ÷ 100 ms) augstsprieguma (līdz 6 kV) sprieguma impulsiem;

• dažādu ilgumu pārspriegumi un sprieguma kritumi;

• augstfrekvences trokšņu pārklājumi;

• frekvences izlidojumi.

Visi šie darbības traucējumi nelabvēlīgi ietekmē mājsaimniecības un biroja elektroenerģijas patērētāju darbu. Elektroapgādes kvalitāti īpaši ietekmē mikroprocesori un datoru ierīces, kas ne tikai neizdodas, bet arī var pilnībā zaudēt veiktspēju.

Nepārtrauktu barošanas avotu mērķis un veidi

Lai samazinātu riskus, kas saistīti ar barošanas tīkla darbības traucējumiem, tiek izmantotas liekās ierīces, kuras parasti sauc nepārtrauktās barošanas avoti (UPS) vai UPS (veidojas no angļu valodas frāzes "Uninterruptible Power Supply" saīsinājuma).

Tie ir izgatavoti ar dažādu dizainu, lai atrisinātu īpašas patērētāju problēmas. Piemēram, jaudīgi UPS ar hēlija akumulatoriem vairākas stundas var nodrošināt visas vasarnīcas barošanas avotu.

Viņu baterijas saņem lādiņu no elektrolīnijas, vēja ģeneratora, saules paneļi vai citi enerģijas nesēji caur invertora taisngrieža ierīci. Viņi baro mājiņas elektriskos patērētājus.

Kad ārējais avots ir izslēgts, akumulatori tiek izlādēti līdz slodzei, kas pievienota viņu tīklam. Jo lielāka ir akumulatora ietilpība un mazāka to izlādes strāva, jo ilgāk tie darbojas.

Vidējas jaudas nepārtrauktas barošanas avotus var rezervēt elektrisko katlu barošana, iekštelpu klimata kontroles sistēmas un līdzīgas iekārtas.

Tajā pašā laikā vienkāršākie UPS modeļi var pabeigt tikai datora avārijas izslēgšanas programmu. Turklāt visa viņu darba procesa ilgums nepārsniegs 9-15 minūtes.

Nepārtrauktās datora barošanas avoti ir:

1. iebūvēts ierīces korpusā;

2. ārējs.

Pirmie dizainparaugi ir izplatīti klēpjdatoros, netbooks, planšetdatoros un līdzīgās mobilajās ierīcēs, kuras darbina ar iebūvētu akumulatoru, kas ir aprīkots ar strāvas un slodzes pārslēgšanas shēmu.

Klēpjdatora akumulators ar integrētu kontrolieri ir nepārtraukts barošanas avots. Tā ķēde automātiskajā režīmā aizsargā darba aprīkojumu no strāvas pārtraukumiem.

Ārējie UPS dizainikas paredzētas programmu normālai pabeigšanai stacionārā datorā, tiek izgatavotas atsevišķā blokā.

Izmantojot strāvas adapteri, tie ir savienoti ar elektrības kontaktligzdu. No tām tiek barotas tikai ierīces, kas ir atbildīgas par programmu darbību:

• sistēmas bloks ar pievienotu tastatūru;

• uzraudzīt notiekošos procesus.

Citas perifērijas ierīces: skeneri, printeri, skaļruņi un cits UPS aprīkojums nedarbojas. Pretējā gadījumā, ārkārtas gadījumos pārtraucot programmas, viņi pārņem daļu no akumulatoros uzglabātās enerģijas.

UPS darbplūsmas dizaina opcijas

Datoru un rūpniecības UPS ražo trīs galvenajās opcijās:

1. rezerves kopijas;

2. interaktīvās shēmas;

3. divkārša elektrības pārveidošana.

Ar pirmo metodi rezerves shēma, kas apzīmēti ar angļu valodas terminiem “Standby” vai “Off-Line”, spriegumu no tīkla uz datoru piegādā caur UPS, kurā iebūvētie filtri novērš elektromagnētiskos traucējumus. Iestatiet šeit akumulators, kuras ietilpību atbalsta uzlādes strāva, kuru kontrolē kontrolieris.

Kad ārējā enerģijas padeve pazūd vai pārsniedz noteiktos standartus, kontrolieris novirza akumulatora enerģiju enerģijas patērētājiem. Lai pārveidotu DC maiņstrāvai, ir pievienots vienkāršs invertors.

UPS Gaidīšanas režīma priekšrocības

Off-Line ķēdes nepārtrauktās barošanas avotiem ir augsta efektivitāte, kad tiem tiek pielikts spriegums, tie darbojas mierīgi, rada maz siltuma un ir salīdzinoši lēti.

Trūkumi

UPS gaidstāve izceļas:

• ilga pāreja uz akumulatora enerģiju 4 ÷ 13 ms;

• izejas signāla izkropļota forma, ko invertors izdod meandra formā, nevis harmonisks sinusoidāls vilnis;

• sprieguma un frekvences pielāgošanas trūkums.

Šādas ierīces visbiežāk sastopamas personālajos datoros.

UPS interaktīvā shēma

Tos apzīmē ar angļu valodas terminu “Line-Interactive”. Tie tiek veikti saskaņā ar iepriekšējo, bet sarežģītāko shēmu, pateicoties sprieguma stabilizatora iekļaušanai, izmantojot autotransformatoru ar pakāpju regulēšanu.

Tas nodrošina izejas sprieguma regulēšanu, taču tie nespēj kontrolēt signāla frekvenci.

Trokšņu filtrēšana normālā režīmā un pāreja uz invertora enerģiju avārijas gadījumā notiek saskaņā ar UPS gaidstāves algoritmiem.

Pievienojot dažādu modeļu sprieguma stabilizatorus ar vadības metodēm, viņi ļāva izveidot pārveidotājus ar ne tikai meandra, bet arī sinusoīdu viļņu formu. Tomēr neliels skaits vadības posmu, kuru pamatā ir releju pārslēgšana, neļauj realizēt visas stabilizācijas funkcijas.

Īpaši tas attiecas uz lētiem modeļiem, kas, pārejot uz akumulatora enerģiju, ne tikai pārvērtē frekvenci virs nominālā, bet arī izkropļo sinusa viļņa formu. Traucējumus rada iebūvētais transformators, kura kodolā notiek histerēzes procesi.

Dārgos modeļos invertori darbojas ar pusvadītāju slēdžiem. UPS Line-Interactive ir augstāka veiktspēja, pārslēdzoties uz akumulatora enerģiju, nekā Off-Line UPS. To nodrošina sinhronizācijas algoritmu darbība starp ienākošo spriegumu un ģenerētajiem signāliem. Bet tajā pašā laikā efektivitāte ir nedaudz novērtēta par zemu.

Line-Interaktīvo UPS nevar izmantot indukcijas motoru darbināšanai, kas tiek masveidā uzstādīti uz visām sadzīves ierīcēm, ieskaitot apkures sistēmas. Tos izmanto, lai darbinātu ierīces ar impulsu blokikur vienlaikus tiek filtrēta un izlīdzināta jauda: datori un plaša patēriņa elektronika.

Divkārša pārveidošanas UPS

Šo UPS shēmu sauc par angļu valodas frāzi “On-line” un darbojas uz iekārtām, kurām nepieciešama augstas kvalitātes enerģija. Tas rada divkāršu elektroenerģijas pārvēršanu, kad taisngriezis pastāvīgi pārveido maiņstrāvas sinusoidālās harmonikas pastāvīgā vērtībā, kas tiek izvadīta caur invertoru, lai izejā izveidotu atkārtotu sinusoīdu.

Šeit akumulators tiek pastāvīgi savienots ar ķēdi, kas novērš nepieciešamību pēc tā pārslēgšanas. Šī metode praktiski novērš nepārtrauktās barošanas sagatavošanas periodu pārslēgšanai.

Tiešsaistes UPS darbību atkarībā no akumulatora stāvokļa var iedalīt trīs posmos:

1. uzlādes stadija;

2. gaidīšanas stāvoklis;

3. izlāde uz datoru.

Uzlādes periods

Sinusoidālo viļņu ieejas un izejas ķēdes ir sabojātas ar UPS iekšējo slēdzi.

Ar taisngriezi savienots akumulators saņem uzlādes enerģiju, līdz tā kapacitāte tiek atjaunota līdz optimālajām vērtībām.

Gatavības periods

Pēc akumulatora uzlādes beigām nepārtrauktās barošanas automātika aizver iekšējo slēdzi.

Akumulators bufera režīmā uztur gaidstāves stāvokli.

Izlādes periods

Akumulators tiek automātiski pārsūtīts uz datora stacijas jaudu.

Nepārtrauktiem barošanas avotiem, kas darbojas ar divkāršu elektroenerģijas pārveidi, ir zemāka efektivitāte līnijas padeves režīmā nekā citiem modeļiem siltuma un trokšņa enerģijas patēriņa dēļ. Bet sarežģītā dizainā efektivitātes palielināšanai tiek izmantotas tehnikas.

UPS tiešsaistē var koriģēt ne tikai sprieguma lielumu, bet arī tā svārstību frekvenci. Tas tos salīdzina ar iepriekšējiem modeļiem un ļauj tos izmantot dažādu sarežģītu ierīču darbināšanai ar asinhronajiem motoriem. Tomēr šādu ierīču izmaksas ir daudz augstākas nekā iepriekšējie modeļi.

UPS sastāvs

Atkarībā no darba shēmas veida nepārtrauktās barošanas komplektā ietilpst:

• baterijas enerģijas uzkrāšanai;

• lādētājs, nodrošinot akumulatora veiktspējas uzturēšanu;

• invertors sinusa viļņa veidošanai,

• procesa vadības shēma;

• programmatūra.

Lai attālināti piekļūtu ierīcei, var izmantot lokālo tīklu, un tā dublēšanas dēļ jūs varat palielināt shēmas uzticamību.

Dažos nepārtrauktās barošanas avotos tiek izmantots režīms Apvedceļš, kad slodzi piegādā filtrēts tīkla spriegums, nedarbinot ierīces galveno ķēdi.

Daļai UPS ir pakāpenisks sprieguma regulators "Booster", ko kontrolē automatizācija.

Atkarībā no nepieciešamības veikt sarežģītus tehniskos risinājumus, nepārtrauktās barošanas avotus var aprīkot ar papildu īpašām funkcijām.

Lasiet arī par šo tēmu:Kā izvēlēties katla UPS