เครื่องสำรองไฟ (UPS) จัดเรียงและทำงานอย่างไร?

ข้อกำหนดสำหรับคุณภาพไฟฟ้าถูกกำหนดโดยกฎหมายตามมาตรฐานของรัฐและมาตรฐานที่เข้มงวด องค์กรจัดหาไฟฟ้าพยายามอย่างมากที่จะปฏิบัติตาม แต่ไม่ได้ดำเนินการเสมอไป

ในอพาร์ทเมนท์ของเราและในการผลิตเกิดขึ้นเป็นระยะ:

• หมดสติเป็นเวลาไม่ จำกัด

• aperiodic ระยะสั้น (10 ÷ 100 ms) พัลส์แรงดันไฟฟ้าแรงสูง (สูงถึง 6 kV)

• ไฟกระชากและแรงดันตกที่มีช่วงเวลาต่าง ๆ

• ภาพซ้อนทับของเสียงความถี่สูง

• ความถี่ขาออก

ความผิดปกติเหล่านี้ส่งผลเสียต่อการทำงานของผู้ใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและสำนักงาน อุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์และคอมพิวเตอร์ซึ่งไม่เพียง แต่ล้มเหลว แต่สามารถสูญเสียประสิทธิภาพโดยสมบูรณ์ได้รับผลกระทบโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ

วัตถุประสงค์และประเภทของแหล่งจ่ายไฟสำรอง

เพื่อลดความเสี่ยงจากการทำงานผิดพลาดของเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟจะใช้อุปกรณ์ซ้ำซ้อนซึ่งมักเรียกว่า แหล่งจ่ายไฟสำรอง (UPS) หรือ UPS (เกิดขึ้นจากตัวย่อของวลีภาษาอังกฤษ "Uninterruptible Power Supply").

พวกเขาทำด้วยการออกแบบที่แตกต่างกันเพื่อแก้ปัญหาผู้บริโภคโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น UPS ที่ทรงพลังพร้อมแบตเตอรี่ฮีเลียมสามารถรองรับแหล่งจ่ายไฟของกระท่อมทั้งหมดได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง

แบตเตอรี่ของพวกเขาได้รับการชาร์จจากสายไฟเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลม แผงเซลล์แสงอาทิตย์ หรือผู้ให้บริการพลังงานอื่น ๆ ผ่านอุปกรณ์ rectifier ของอินเวอร์เตอร์ พวกเขาป้อนผู้ใช้ไฟฟ้าของกระท่อม

เมื่อปิดแหล่งข้อมูลภายนอกแบตเตอรี่จะถูกปล่อยออกไปยังโหลดที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายของพวกเขา ความจุของแบตเตอรี่ที่ใหญ่ขึ้นและยิ่งกระแสคายประจุต่ำ

แหล่งจ่ายไฟสำรองพลังงานปานกลางสามารถสำรองได้ แหล่งจ่ายไฟสำหรับหม้อไอน้ำไฟฟ้าระบบควบคุมสภาพอากาศในร่มและอุปกรณ์ที่คล้ายกัน

ในเวลาเดียวกัน UPS ที่ง่ายที่สุดสามารถทำโปรแกรมปิดเครื่องฉุกเฉินให้เสร็จสมบูรณ์เท่านั้น นอกจากนี้ระยะเวลาของกระบวนการทั้งหมดของการทำงานจะไม่เกิน 9-15 นาที

แหล่งจ่ายไฟสำรองของคอมพิวเตอร์ ได้แก่ :

1. สร้างไว้ในเคสอุปกรณ์

2. ภายนอก

การออกแบบครั้งแรกนั้นพบได้บ่อยในแล็ปท็อปเน็ตบุ๊คแท็บเล็ตและอุปกรณ์พกพาที่คล้ายกันซึ่งใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ในตัวซึ่งติดตั้งวงจรไฟและโหลดสวิตช์

แบตเตอรี่แล็ปท็อป ด้วยคอนโทรลเลอร์รวมเป็นแหล่งจ่ายไฟสำรอง วงจรของมันในโหมดอัตโนมัติปกป้องอุปกรณ์ปฏิบัติการจากไฟฟ้าดับ

การออกแบบ UPS ภายนอกออกแบบมาเพื่อให้โปรแกรมในคอมพิวเตอร์ที่อยู่กับที่เสร็จสิ้นตามปกติโดยแยกหน่วย

พวกเขาเชื่อมต่อผ่านอะแดปเตอร์ไฟฟ้ากับเต้าเสียบไฟฟ้า เฉพาะอุปกรณ์ที่รับผิดชอบการทำงานของโปรแกรมเท่านั้นที่รับพลังงานจากอุปกรณ์เหล่านี้:

• ยูนิตระบบพร้อมคีย์บอร์ดที่เชื่อมต่ออยู่

• จอภาพแสดงกระบวนการต่อเนื่อง

อุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ : สแกนเนอร์เครื่องพิมพ์ลำโพงและอุปกรณ์อื่น ๆ จาก UPS ไม่จ่ายไฟ มิฉะนั้นเมื่อมีการยุติโปรแกรมฉุกเฉินพวกเขาจะเข้ามามีส่วนร่วมของพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่

ตัวเลือกการออกแบบเวิร์กโฟลว์ของ UPS

คอมพิวเตอร์และยูพีเอสอุตสาหกรรมผลิตขึ้นในสามตัวเลือกหลัก:

1. สำรองพลังงาน

2. วงจรโต้ตอบ

3. แปลงไฟฟ้าเป็นสองเท่า

ด้วยวิธีแรก วงจรสำรองซึ่งแสดงโดยคำศัพท์ภาษาอังกฤษ“ สแตนด์บาย” หรือ“ ออฟไลน์” แรงดันไฟฟ้าจ่ายจากเครือข่ายไปยังคอมพิวเตอร์ผ่านทาง UPS ซึ่งมีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยตัวกรองในตัว ตั้งไว้ที่นี่ แบตเตอรี่ความจุที่รองรับโดยประจุปัจจุบันที่ควบคุมโดยคอนโทรลเลอร์

เมื่อแหล่งจ่ายไฟภายนอกหายไปหรือเกินกว่ามาตรฐานที่กำหนดไว้คอนโทรลเลอร์จะส่งพลังงานแบตเตอรี่ไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์ที่เรียบง่ายเชื่อมต่อเพื่อแปลง DC เป็น AC

ประโยชน์ของ UPS Standby

แหล่งจ่ายไฟสำรองของวงจร Off-Line มีประสิทธิภาพสูงเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับพวกเขาพวกเขาทำงานอย่างเงียบ ๆ ผลิตความร้อนเล็กน้อยและค่อนข้างถูก

ข้อบกพร่อง

สแตนด์บายของ UPS โดดเด่น:

• การเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นระยะเวลานาน 4 ÷ 13 ms;

• รูปร่างที่บิดเบี้ยวของสัญญาณเอาต์พุตที่ออกโดยอินเวอร์เตอร์ในรูปแบบของคดเคี้ยวและไม่ใช่คลื่นไซน์ที่กลมกลืนกัน

• ขาดการปรับแรงดันไฟฟ้าและความถี่

อุปกรณ์เหล่านี้พบมากที่สุดในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

วงจรอินเทอร์แอคทีฟของ UPS

พวกเขาถูกกำหนดโดยคำภาษาอังกฤษ "Line-Interactive" พวกเขาจะดำเนินการตามก่อนหน้านี้ แต่รูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากการรวมของแรงดันไฟฟ้าโดยใช้เครื่องแปลงสัญญาณอัตโนมัติที่มีการควบคุมขั้นตอน

สิ่งนี้ให้การปรับแรงดันเอาต์พุต แต่ไม่สามารถควบคุมความถี่ของสัญญาณได้

กรองสัญญาณรบกวนในโหมดปกติและเปลี่ยนเป็นอินเวอร์เตอร์ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุตามอัลกอริธึมของ UPS สแตนด์บาย

ด้วยการเพิ่มตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าของรุ่นต่างๆด้วยวิธีการควบคุมพวกเขาอนุญาตให้สร้างอินเวอร์เตอร์ด้วยรูปคลื่นไม่เพียง แต่คดเคี้ยว แต่ยังเป็นไซนัสด้วย อย่างไรก็ตามขั้นตอนการควบคุมจำนวนเล็กน้อยที่ยึดตามการสับเปลี่ยนรีเลย์ไม่อนุญาตให้ใช้ฟังก์ชันการทำให้เสถียรเต็ม

นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นราคาถูกซึ่งเมื่อเปลี่ยนมาใช้พลังงานแบตเตอรี่ไม่เพียง แต่ประเมินค่าความถี่สูงกว่าค่าเล็กน้อย แต่ยังบิดเบือนรูปร่างของคลื่นไซน์ การรบกวนเกิดขึ้นจากหม้อแปลงในตัวซึ่งเป็นแกนกลางของกระบวนการฮีสเทรีซิส

ในรุ่นที่มีราคาแพงอินเวอร์เตอร์จะทำงานกับสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ UPS Line-Interactive มีประสิทธิภาพสูงกว่าเมื่อเปลี่ยนมาใช้พลังงานแบตเตอรี่มากกว่า UPS แบบออฟไลน์ มันมั่นใจโดยการทำงานของอัลกอริทึมการประสานระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและสัญญาณที่สร้างขึ้น แต่ในเวลาเดียวกันก็มีการประเมินประสิทธิภาพต่ำเกินไป

Line-Interactive UPS ไม่สามารถใช้กับมอเตอร์เหนี่ยวนำกำลังสูงซึ่งติดตั้งอย่างหนาแน่นในเครื่องใช้ในครัวเรือนทุกชนิดรวมถึงระบบทำความร้อน พวกเขาจะใช้ในการใช้งานอุปกรณ์ด้วย บล็อกแรงกระตุ้นที่ซึ่งพลังงานถูกกรองและแก้ไขในเวลาเดียวกัน: คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

UPS แปลงคู่

วงจร UPS นี้เรียกว่าวลีภาษาอังกฤษ“ ออนไลน์” และทำงานบนอุปกรณ์ที่ต้องใช้พลังงานคุณภาพสูง มันก่อให้เกิดการแปลงไฟฟ้าสองเท่าเมื่อฮาร์โมนิกส์กระแสสลับถูกแปลงโดยวงจรเรียงกระแสให้มีค่าคงที่ผ่านกระแสอินเวอร์เตอร์เพื่อสร้างไซน์ซอยด์ซ้ำที่เอาต์พุต

ที่นี่แบตเตอรี่เชื่อมต่อกับวงจรอย่างต่อเนื่องซึ่งไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน วิธีการนี้ช่วยลดระยะเวลาในการจัดเตรียมแหล่งจ่ายไฟสำรองสำหรับการสลับ

การทำงานของ UPS ออนไลน์โดยสถานะของแบตเตอรี่สามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:

1. ขั้นตอนการชาร์จ;

2. รัฐรอ;

3. ปล่อยสู่คอมพิวเตอร์

ระยะเวลาการชาร์จ

วงจรอินพุทและเอาท์พุทของไซน์เวฟถูกทำลายโดยสวิตช์ภายในของ UPS

แบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกับวงจรเรียงกระแสจะได้รับพลังงานชาร์จจนกว่าความจุจะกลับคืนสู่ค่าที่เหมาะสม

ระยะเวลาความพร้อม

หลังจากสิ้นสุดการชาร์จแบตเตอรี่แล้วระบบจ่ายไฟอัตโนมัติสำรองจะปิดสวิตช์ภายใน

แบตเตอรี่จะคงสถานะสแตนด์บายในโหมดบัฟเฟอร์

ระยะเวลาการปล่อย

แบตเตอรี่จะถูกถ่ายโอนไปยังพลังของสถานีคอมพิวเตอร์โดยอัตโนมัติ

แหล่งจ่ายไฟแบบต่อเนื่องที่ทำงานโดยวิธีการแปลงพลังงานไฟฟ้าแบบคู่มีประสิทธิภาพในโหมดการจ่ายไฟต่ำกว่ารุ่นอื่น ๆ เนื่องจากการใช้พลังงานสำหรับความร้อนและเสียง แต่ในการออกแบบที่ซับซ้อนมีการใช้เทคนิคเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

UPS ออนไลน์สามารถแก้ไขไม่เพียง แต่ขนาดของแรงดัน แต่ยังรวมถึงความถี่การสั่น เปรียบเทียบสิ่งเหล่านี้กับรุ่นก่อนหน้าและช่วยให้คุณใช้พลังงานอุปกรณ์ที่ซับซ้อนต่างๆด้วยมอเตอร์เหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตามราคาของอุปกรณ์ดังกล่าวสูงกว่ารุ่นก่อนหน้ามาก

องค์ประกอบของ UPS

ชุดจ่ายไฟสำรองประกอบด้วย:

• แบตเตอรี่สำหรับเก็บพลังงาน

• ชาร์จให้ความมั่นใจในการบำรุงรักษาประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

• อินเวอร์เตอร์สำหรับสร้างคลื่นไซน์

• รูปแบบการควบคุมกระบวนการ

• ซอฟต์แวร์

สำหรับการเข้าถึงอุปกรณ์จากระยะไกลสามารถใช้เครือข่ายท้องถิ่นและคุณสามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือของวงจรเนื่องจากความซ้ำซ้อน

ในอุปกรณ์จ่ายไฟแบบต่อเนื่องบางส่วนจะใช้โหมดบายพาสเมื่อโหลดถูกจ่ายโดยแรงดันไฟหลักที่กรองโดยไม่มีวงจรหลักของอุปกรณ์ที่ใช้งาน

ส่วนหนึ่งของ UPS มีตัวปรับแรงดันไฟฟ้า "Booster" ทีละขั้นตอนควบคุมโดยระบบอัตโนมัติ

แหล่งจ่ายไฟสำรองสามารถติดตั้งฟังก์ชั่นพิเศษเพิ่มเติมได้ขึ้นอยู่กับความต้องการในการแก้ปัญหาด้านเทคนิคที่ซับซ้อน

อ่านเพิ่มเติมในหัวข้อนี้:วิธีเลือก UPS สำหรับหม้อไอน้ำ