A villamos energia minőségére vonatkozó követelmények növekedése jelenleg teljesen természetes folyamat. Az említett szabványok követelményei két összetevőből fakadnak. Az első a fogyasztók azon vágya, hogy a lehető legjobban megvédjék magukat az energiarendszerben fellépő vészhelyzetek következményeitől. A második komponens a terhelés működési feltételeihez kapcsolódik. Ennek tartalmaznia kell az intelligens és nagy teljesítményű elektromos berendezések stabil és folyamatos működésére, az ellátóhálózat veszteségeinek csökkentésére és így tovább vonatkozó követelményeket. Az energiaminőségi probléma műszaki megoldásának egyik hatékony lehetősége a források szünetmentes tápegység(UPS, angol UPS).

Az UPS fő ​​feladata, hogy a fogyasztót elektromos árammal látja el abban a pillanatban, amikor a minőségi paraméterek túlmutatnak a szabályozott szabványokon (lehúzás, feszültség növekedés, jelentős alaktorzulás ...). A feladat végrehajtásával az UPS:

• húzza ki az áramellátást, és adja át az áramot a terhelésnek a saját forrás segítségével;
• táplálja a terhelést a korrigált hálózati feszültséggel.

A drágább UPS-ekben megvalósítható az elfogyasztott villamos energia minőségét javító funkció (beépített teljesítménytényező-korrektor).

A „megszakíthatatlanok” típusai

Az UPS-nek három alapvető típusa van.

1. Redundáns UPS(készenléti, offline, biztonsági mentések). A legegyszerűbb és legolcsóbb műszaki megoldás(például a népszerű APC Back-UPS CS 500). Jelentős túl- vagy alacsony feszültség esetén az UPS lekapcsol a 220 V-os hálózatról és akkumulátoros üzemmódba kapcsol. Az offline UPS fő ​​elemei: akkumulátorok (akkumulátor), Töltő, inverter, fokozó transzformátor, vezérlőrendszer, szűrő (1. ábra).
   
   
   a)
   
   
   b)
   Rizs. 1 Normál működés (a) és akkumulátoros működés (b) Az offline szünetmentes tápegység előnye alacsony költsége és nagy hatékonysága a hálózatról történő működtetés során. Hátrányok: nagy a kimeneti feszültség torzítása (magas harmonikusok, négyszöghullám esetén ≈30%), a bemeneti feszültség paramétereinek beállításának lehetetlensége. A kimeneti feszültség jellemzőit az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk.).
2. Interaktív UPS(angol vonal - interaktív). Ez egy köztes típus egy olcsó és egyszerű offline UPS és egy drága multifunkcionális online UPS között (például ippon back office 600). Az offline UPS-től eltérően az interaktív forrás egy autotranszformátorral rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy a kimeneti feszültség szintjét 220 V-on belül tartsa (+ -10%) leállások / emelkedések során. hálózati feszültség(2. ábra). Általában az autotranszformátor feszültségszintjének száma kettőtől háromig terjed.
   
   
   (a)
   
   
   (b)
   
   
   (ban ben)
   
   
   (G)
   Rizs. 2 Az interaktív UPS működése normál hálózati feszültségen (a), hálózati feszültségesés (b), megnövelt hálózati feszültség mellett (c), hálózati feszültség kimaradása vagy jelentős növekedése esetén (d) A kimeneti feszültség a transzformátor tekercsének megfelelő csapjára kapcsolva állítjuk be. Mély leállás vagy a hálózati feszültség jelentős növekedése vagy teljes megszűnése esetén ez az UPS osztály az offline osztályhoz hasonlóan működik: lekapcsol a hálózatról és generál kimeneti feszültség akkumulátort használva. A kimeneti jel alakját tekintve lehet szinuszos és négyszögletes (vagy trapéz alakú is).
   A vonali interaktív előnyei a készenléti UPS-hez képest: gyorsabb átkapcsolási idő offline munka akkumulátoroktól, a feszültségszint stabilizálása a kimeneten. Hátrányok: alacsonyabb hatásfok a hálózatról történő működéskor, több magas ár(az offline típushoz képest), gyenge túlfeszültség-szűrés (túlfeszültség).
3. dupla konverziós UPS(angol duplakonverziós UPS, online). A legfunkcionálisabb és legdrágább UPS típus. A bespereboynik mindig benne van egy hálózatban. A bemeneti szinuszáramot átvezetik az egyenirányítón, szűrik, majd visszafordítják váltakozó áramra. A linkben egyenáram külön DC/DC átalakító telepíthető. Mivel az inverter mindig üzemben van, gyakorlatilag nulla az akkumulátoros üzemmódra váltás késleltetése. A kimeneti feszültség stabilizálása a hálózati feszültség leállása vagy leállása során jobb, ellentétben a vonal - interaktív UPS stabilizálásával. A hatásfok 85%÷95% tartományban lehet. A kimeneti feszültség gyakran szinuszos (harmonikus torzítás<5%).
   
   
   Rizs. 3 Az egyik online UPS opció funkcionális diagramja. A 3. ábra az online UPS opció blokkdiagramját mutatja. A hálózati feszültséget itt egy félig vezérelt egyenirányító egyenirányítja. Az impulzusfeszültséget kiszűrik, majd megfordítják. Az online UPS áramkörökben egy vagy több úgynevezett bypass (bypass switch) lehet. Egy ilyen kapcsoló funkciója hasonló a relé funkciójához: a terhelés átkapcsolása akkumulátoros vagy közvetlenül a hálózatról.
   Az online struktúra alapján nem csak kis teljesítményű egyfázisú, hanem ipari háromfázisú UPS-ek is készülnek. A nagy fájlszerverek, orvosi berendezések, telekommunikáció áramellátásának folyamatossága kizárólag az UPS online struktúrája alapján történik.
4. Speciális UPS típusok. Más specifikus UPS-típusok is használatosak. Például egy ferrorezonáns szünetmentes tápegység. Ebben az UPS-ben egy speciális transzformátor energiát halmoz fel, amelynek elegendőnek kell lennie a tápegység hálózatról az akkumulátorokra való átkapcsolására. Ezenkívül egyes UPS-ek egy szuper lendkerék mechanikai energiáját használják áramforrásként.

Az UPS főbb jellemzői.

1. Erő. Tápegységek: volt-amper (VA), watt (W), volt-amper reaktív (VAr). Emlékezzünk vissza, hogy van teljes S, aktív P és meddő Q teljesítmény. A hatványokra vonatkozó egyenlet
   S2=P2+Q2
   Aktív teljesítmény(W) hasznos munkára költik, reaktív (VAr) - nem végez hasznos munkát. Ennek megfelelően a látszólagos teljesítmény definíció szerint az a maximális teljesítmény, amellyel egy forrásnak rendelkeznie kell ahhoz, hogy a terhelést a szükséges energiával látja el. Az aktív teljesítmény és a teljes teljesítmény aránya a villamosenergia-felhasználás minőségét mutatja, és teljesítménytényezőnek nevezik (angolul Power Factor, PF):
   (izzólámpák, fűtőtestek) PF=1, a teljes teljesítmény egyenlő az aktív teljesítménnyel. Számítógépek, mikrohullámú sütők, klímaberendezések számítási példája van.
   Számítson ki egy számítógép szünetmentes tápegységét (két PC + két monitor). A számítógép teljesítményét könnyű megbecsülni, ha tudjuk, mekkora teljesítményre tervezték a tápegységet. Legyen a számítógép 450 W-os tápegységekkel (aktív teljesítmény). Ismeretlen PF esetén PFC (angol teljesítménytényező-korrektor, teljesítménytényező-korrektor) nélküli tápegységgel rendelkező PC esetén a PF 0,65-tel egyenlő. Hasonlóképpen a monitor PF-jét 0,65-nek vesszük. A monitor aktív teljesítménye 50 watt. Ennek eredményeként a fogyasztó teljes aktív teljesítménye (két munkahely)
   R=450+50+450+50=1000 W
   Bruttó teljesítmény (a 2-es képletből):
   S=P/PF=1000/0,65=1538 (VA).
   Ha a PC és a monitor tápegységeibe (PSU) teljesítménytényező-korrektor (PF=1) van beépítve, akkor az S összteljesítmény megegyezik az aktív teljesítménnyel.
   S=P=1000 (VA)
   Számítógép formájú terhelés esetén az UPS teljesítménytartalék nélkül számítható ki, a következő tények alapján:

• A számítógép tápegységei túlterhelés elleni védelemmel rendelkeznek. Más szóval, a PC nem tud többet fogyasztani, mint a tápegység deklarált teljesítménye.
• A tápegység teljesítménye a maximális teljesítmény. Valójában készenléti üzemmódban (közvetlenül az indítás után) a számítógépek energiafogyasztásuk körülbelül 50%-át fogyasztják.

Eredmény.
Tehát az UPS szükséges minimális paraméterei:

• PFC nélküli tápegységgel rendelkező PC-khez - 1 kW / 1540 VA.
• PC-khez PFC tápegységgel - 1kW / 1kVA.

Az első opcióhoz egy apc Smart-UPS C 2000VA szünetmentes tápegység (lineáris-interaktív UPS 2kVA / 1,3 kW) megfelelő. A másodikhoz - UPS Ippon Smart Winner 1500 (1,35 kW) vagy Eaton 5SC 1500 VA (1,05 kW).
A számításnál fontos figyelembe venni a terhelések, például az elektromos motorok rövid távú teljesítménynövekedését. Az indítás pillanatában az aktuális Istart ötször, hétszer magasabb, mint a névleges In:
Istart=(5÷7)*In

Alkalmazás jellemzői.

A fűtőkazán szünetmentes tápegységei, valamint a gázkazánok szünetmentes tápegységei a nullavezető működési módjaihoz kapcsolódnak. A kazán automatizálása gyakran semleges hálózat csatlakoztatását igényli. A helyzet az, hogy az égő lángvezérlő áramköre földelve van, és egy négyvezetékes 220 V-os hálózatban a nullavezető és a kazán földelése végső soron a fizikai földelésen keresztül zárva van. Ha azonban a nullapont megszakad, vagy amikor a fogyasztó nullapontja mechanikusan le van választva a táphálózat nulláról (az UPS autonóm offline működése), a lángvezérlő áramkör megszakad. A probléma megoldására a következő megoldások állnak rendelkezésre:

következtetéseket

A szünetmentes tápegység kiválasztásának kiindulópontja a terhelés jellegének meghatározása (UPS számítógéphez, fűtőkazánokhoz ...). A felelős fogyasztók és a váltakozó áramú motorokat tartalmazó eszközök számára drága és működőképes online UPS-eket kell választani. PC-khez és irodai berendezésekhez az olcsóbb vonalinteraktív vagy hátsó IPB-k megfelelőek. A következő lehetőség az UPS teljesítményének és akkumulátor-élettartamának kiszámítása. Lehetővé kell tenni egy „átmenő” nulla használatát is. A végső megoldás kialakításakor figyelembe kell venni a márkák népszerűségét a piacon: a vezető APC az összes eladás mintegy 50%-át birtokolja, ezt követi az Ippon, az Eaton Powerware, a Powercom jelentős árréssel.

Ahogy fejlődik a civilizáció, egyre több energiát kezd fogyasztani, különös tekintettel az elektromos gépekre, gyárakra, elektromos szivattyúkra, utcai lámpákra, lakások lámpáira... A rádiók, televíziók, telefonok, számítógépek megjelenése lehetőséget adott az emberiségnek a gyorsításra. az információcsere azonban villamosenergia-forrásokhoz kötötte, mert ma már sok esetben az áramkiesés egyet jelent az információáramlás átadására szolgáló csatorna elvesztésével. Ez a helyzet a legkritikusabb számos legmodernebb iparág számára, különösen ahol a számítógépes hálózatok jelentik a fő termelési eszközt.

Régóta számítják, hogy néhány hónapos munka után a számítógépen tárolt információk költsége meghaladja magának a számítógépnek a költségét. Az információ hosszú időn át egyfajta árucikké vált, amelyet létrehoznak, értékelnek, eladnak, vásárolnak, felhalmoznak, átalakítanak… és néha különféle okok miatt elvesznek. Természetesen az információvesztéssel járó problémák fele a számítógépek szoftver- vagy hardverhibáiból adódik. Minden más esetben a problémák általában a számítógép rossz minőségű tápellátásához kapcsolódnak.

A PC-komponensek jó minőségű tápellátásának biztosítása minden számítógépes rendszer stabil működésének kulcsa. Az egész hónapos munka sorsa esetenként a hálózati betáplálás alakjától, minőségi jellemzőitől, a teljesítményelemek sikeres megválasztásától függ. Ezen megfontolások alapján került kidolgozásra az alábbi kutatási módszertan, amely a jövőben a szünetmentes tápegységek minőségi jellemzőinek vizsgálatának alapjává kíván válni.

1. GOST rendelkezések
2. UPS besorolás (leírás, diagram)
   • Offline
   • Interaktív vonal
   • Online
   • Főbb típusok kapacitás szerint
3. Fizika
   • a. A teljesítmény típusai, számítási képletek:
     • Azonnali
     • Aktív
     • Reaktív
     • teljes
4. Tesztelés:
   • A tesztelés célja
   • Általános terv
   • Ellenőrzési lehetőségek
5. A teszteléshez használt berendezések
6. Bibliográfia

GOST rendelkezések

Az oroszországi elektromos hálózatokkal kapcsolatos mindent a GOST 13109-97 rendelkezései szabályoznak (amelyet az Államközi Szabványügyi, Metrológiai és Tanúsítási Tanács fogadott el a GOST 13109-87 helyett). A jelen dokumentum szabványai teljes mértékben megfelelnek az IEC 861, IEC 1000-3-2, IEC 1000-3-3, IEC 1000-4-1 és IEC 1000-2-1, IEC 1000-2-2 nemzetközi szabványoknak. az elektromágneses kompatibilitási szintek feltételei az áramellátó rendszerekben és az elektromágneses interferencia mérési módszerei.

Az oroszországi villamosenergia-hálózatok GOST által meghatározott szabványos mutatói a következő jellemzők:

• tápfeszültség 220 V±10%
• frekvencia 50±1 Hz
• feszültség hullámforma torzulása 8%-nál kisebb hosszú ideig és 12%-nál rövid ideig

A dokumentum a tipikus tápellátási problémákat is tárgyalja. Leggyakrabban a következőkkel kell megküzdenünk:

• Teljes feszültségvesztés a hálózatban (a hálózatban több mint 40 másodpercig nincs feszültség a tápvezetékekben fellépő zavarok miatt)
• A megereszkedés (a hálózat feszültségének rövid távú csökkenése a névleges érték 80%-ánál kisebb értékre, több mint 1 periódusra (1/50 másodperc) az erős terhelések bekapcsolásának eredménye, külsőleg úgy nyilvánul meg, mint a világító lámpák villogása) és túlfeszültségek (rövid távú feszültségnövekedés a hálózatban a névleges érték több mint 110%-ával több mint 1 periódusra (1/50 másodperc); nagy terhelés kikapcsolásakor jelenik meg, kívülről úgy jelenik meg, mint világító lámpák villogása) különböző időtartamú feszültségek (jellemző a nagyvárosokra)
• Elektromágneses vagy más eredetű nagyfrekvenciás zaj rádiófrekvenciás interferencia, amely nagy teljesítményű nagyfrekvenciás eszközök, kommunikációs eszközök működésének eredménye
• A frekvencia eltérése a tartományon kívül
• Nagyfeszültségű túlfeszültségek rövid távú feszültségimpulzusok 6000 V-ig és 10 ms időtartamig; zivatar idején jelennek meg, statikus elektromosság hatására, a kapcsolók szikrázása miatt, nincs külső megnyilvánulásuk
• A névleges értékhez (50 Hz) képest 3 vagy több Hz-es frekvenciakifutási változás az áramforrás instabil működése során jelentkezik, esetleg nem jelenik meg kifelé.

Mindezek a tényezők a meglehetősen „vékony” elektronika meghibásodásához vezethetnek, és ahogy ez gyakran előfordul, adatvesztéshez vezethet. Az emberek azonban már rég megtanulták megvédeni magukat: hálózati feszültségszűrők, amelyek „kioltják” a túlfeszültségeket, dízelgenerátorok, amelyek „globális léptékű” áramszünet esetén biztosítják a rendszerek áramellátását, és végül a szünetmentes tápegységek a fő eszköze személyi számítógépek, szerverek, alközpontok és egyebek védelme Csak az eszközök utolsó kategóriáját tárgyaljuk.
UPS besorolás

Az UPS-ek különféle kritériumok szerint „elválaszthatók”, különösen teljesítmény (vagy hatókör) és működési típus (architektúra/eszköz) szerint. Mindkét módszer szorosan összefügg egymással. A teljesítmény szerint az UPS-ek fel vannak osztva

1. Szünetmentes tápegységek alacsony fogyasztású(300, 450, 700, 1000, 1500 VA összteljesítménnyel, akár 3000 VA-ig, beleértve az on-line-t is)
2. Kis és közepes teljesítményű(3-5 kVA összteljesítménnyel)
3. Közepes teljesítmény(5-10 kVA összteljesítménnyel)
4. nagy hatalom(10-1000 kVA összteljesítménnyel)

A készülékek működési elve alapján a szakirodalomban jelenleg kétféle szünetmentes tápegység osztályozást alkalmaznak. Az első típus szerint az UPS-ek két kategóriába sorolhatók: onlineés off-line, amelyek viszont fel vannak osztva lefoglalés line-interaktív.

A második típus szerint az UPS-eket három kategóriába sorolják: lefoglal (off-line vagy készenléti állapotban), line-interaktív (vonal-interaktív) és Dupla konverziós UPS (online).

A második osztályozási típust fogjuk használni.

Kezdjük az UPS típusok közötti különbséggel. Biztonsági mentés típusának forrásai séma szerint készülnek egy kapcsolókészülékkel, amely normál üzemben közvetlenül biztosítja a terhelés csatlakoztatását a külső táphálózathoz, és vészhelyzetben akkumulátorról táplálja át. Az ilyen típusú szünetmentes tápegységek előnyének az egyszerűsége tekinthető, hátránya a nullától eltérő akkumulátoros kapcsolási idő (kb. 4 ms).

Line Interactive UPS séma szerint készült kapcsolókészülékkel, kiegészítve egy bemeneti feszültségstabilizátorral, amely kapcsolótekercses autotranszformátoron alapul. Az ilyen eszközök fő előnye a terhelés védelme a túlfeszültségtől vagy az alacsony feszültségtől anélkül, hogy vészhelyzeti üzemmódba kerülne. Az ilyen eszközök hátránya a nullától eltérő (kb. 4 ms) kapcsolási idő az akkumulátorokra.

dupla konverziós UPS feszültség abban különbözik, hogy ebben a bemenetre belépő váltakozó feszültséget először az egyenirányító alakítja direkt, majd az inverter segítségével vissza váltakozóvá. A tároló akkumulátor állandóan csatlakozik az egyenirányító kimenetéhez és az inverter bemenetéhez, és vészüzemben táplálja. Így a kimeneti feszültség kellően magas stabilitása érhető el, függetlenül a bemeneti feszültség ingadozásától. Ezen túlmenően, az interferenciákat és zavarokat, amelyek bővelkednek az ellátó hálózatban, hatékonyan elnyomják.

A gyakorlatban az ebbe az osztályba tartozó szünetmentes tápegységek lineáris terhelésként viselkednek, ha az AC hálózathoz csatlakoznak. Ennek a kialakításnak az előnye a nulla akkumulátoros kapcsolási idő, a kettős feszültségátalakítás során bekövetkező veszteségek miatti mínusz hatékonyságcsökkenés.

Fizika

Az összes villamosmérnöki kézikönyvben négyféle áramot különböztetnek meg: azonnali, aktív, reaktívés teljes. Azonnali teljesítmény a pillanatnyi feszültségérték és a pillanatnyi áramérték szorzataként kerül kiszámításra egy tetszőlegesen kiválasztott időpontra, azaz

Mivel egy r u=ir ellenállású áramkörben, akkor

A vizsgált áramkör periódusátlagos P teljesítménye egyenlő a pillanatnyi teljesítmény állandó összetevőjével

Az átlagos váltóáramú teljesítményt egy periódusra ún aktív . Az aktív teljesítmény mértékegységét, a volt-ampert wattnak (W) nevezzük.

Ennek megfelelően az r ellenállást aktívnak nevezzük. Mivel U=Ir, akkor

Általában az aktív teljesítmény alatt az eszköz energiafogyasztását értjük.

Meddő teljesítmény olyan érték, amely az elektromágneses tér energiájának ingadozása által az elektromos készülékekben keletkező terheléseket jellemzi. Szinuszos áram esetén ez egyenlő az effektív áram és feszültség, valamint a köztük lévő fázisszög szinuszának szorzatával.

Teljes erő a terhelés által fogyasztott teljes teljesítmény (az aktív és reaktív komponenseket egyaránt figyelembe veszik). A bemeneti áram és feszültség RMS értékének szorzataként számítják ki. Mértékegység VA (volt-amper). Egy szinuszos áram esetén az

Szinte minden elektromos készüléken van egy címke, amely vagy a készülék teljes teljesítményét, vagy az aktív teljesítményt jelzi.
Tesztelés

A tesztelés fő célja bemutatni a tesztelt UPS viselkedését valós körülmények között, képet adni azokról a további jellemzőkről, amelyek nem szerepelnek az eszközök általános dokumentációjában, meghatározni a gyakorlatban a különböző tényezők hatását az UPS működésére, és esetleg segíteni meghatározza az egyik vagy másik szünetmentes tápegység kiválasztását.

Annak ellenére, hogy jelenleg nagyon sok ajánlás létezik az UPS kiválasztására, a tesztelés során először is számos további paraméter figyelembe vételét várjuk, amelyekre a berendezés vásárlása előtt érdeklődni kell, másodszor pedig szükség esetén módosítani kell a készletet. kiválasztott módszerek és paraméterek tesztelése, és alapot fejleszteni a rendszerek teljes energiapályájának jövőbeli elemzéséhez.

A tesztelés általános terve a következő:

• Eszközosztály megadása
• A gyártó által megadott jellemzők feltüntetése
• Szállítási terjedelem leírása (kézikönyv, kiegészítő kábelek, szoftver megléte)
• Az UPS megjelenésének rövid leírása (a vezérlőpulton elhelyezett funkciók és a csatlakozók listája)
• Akkumulátorok típusa (az akkumulátorok kapacitásának feltüntetésével, szervizelt/karbantartásmentes, név, esetleg cserélhetőség, további akkumulátorcsomagok csatlakoztatásának lehetősége)
• A tesztek "energia" összetevője

A tesztelés során a következő paraméterek ellenőrzését tervezzük:

• Az a bemeneti feszültségtartomány, amelyen az UPS hálózatról működik anélkül, hogy akkumulátorra váltana. A nagyobb bemeneti feszültségtartomány csökkenti az UPS akkumulátorra történő átvitelének számát és meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát
• Átkapcsolási idő az akkumulátorról. Minél rövidebb az átviteli idő, annál kisebb a terhelés meghibásodásának kockázata (az UPS-en keresztül csatlakoztatott eszköz). A kapcsolási folyamat időtartama és jellege nagymértékben meghatározza a berendezés normál működésének lehetőségét. Számítógép terhelés esetén a megengedett áramkimaradási idő 20-40 ms.
• Váltás akkumulátor hullámformára
• Átkapcsolási idő akkumulátorról külső áramforrásra
• Az akkumulátorról külső áramforrásra való váltás oszcillogramja
• Offline idő. Ezt a paramétert kizárólag az UPS-be telepített akkumulátorok kapacitása határozza meg, amely viszont az UPS maximális kimeneti teljesítményének növekedésével növekszik. Ahhoz, hogy 15-20 percig autonóm tápellátást biztosítson két tipikus konfigurációjú modern SOHO számítógép számára, az UPS maximális kimeneti teljesítményének körülbelül 600-700 VA-nak kell lennie.
• Kimeneti feszültség beállítása akkumulátoros működéshez
• Az impulzus alakja az akkumulátor kisülésének kezdetén
• Impulzus alakja az akkumulátor lemerülésének végén
• Az UPS kimeneti feszültségtartománya a bemeneti feszültség változása esetén. Minél szűkebb ez a tartomány, annál kisebb a bemeneti feszültség változásának hatása a betáplált terhelésre.
• Kimeneti feszültség stabilizálása
• Kimeneti feszültség szűrés (ha van)
• UPS viselkedése kimeneti túlterhelés esetén
• UPS viselkedése terhelésvesztés közben
• UPS hatékonysági számítás. Az eszköz kimeneti teljesítményének és a tápegység energiafogyasztásának aránya
• Nemlineáris torzítási együttható, amely a szinuszos feszültség vagy áram hullámalakja közötti különbség mértékét jellemzi
  • 0% szinuszos
  • A 3%-os torzítás a szemnek láthatatlan
  • 5%-os szemmel látható torzítás
  • 21%-ig trapéz vagy lépcsős hullámforma
  • A jel 43%-a téglalap alakú

Felszerelés

A tesztelés során nem valódi munkaállomásokat és szervereket használunk, hanem egyenértékű terheléseket, amelyek stabil fogyasztási mintázattal és 1-hez közeli energiafelhasználási tényezővel rendelkeznek. Jelenleg a következő készlet számít a tesztelés során használt fő berendezésnek:

Bibliográfia

1. GOST 721-77 Elektromos energiaellátó rendszerek, hálózatok, források, átalakítók és vevők. 1000 V feletti névleges feszültség
2. GOST 19431-84 Energia és villamosítás. Kifejezések és meghatározások
3. GOST 21128-83 Elektromos energiaellátó rendszerek, hálózatok, források, átalakítók és vevők. Névleges feszültség 1000 V-ig
4. GOST 30372-95 Műszaki eszközök elektromágneses kompatibilitása. Kifejezések és meghatározások
5. Elméleti Elektrotechnika, szerk. 9., javítva, M.-L., Energia kiadó, 1965
6. Vállalati promóciós anyagok
7. Internetes forrás

A villamos energia minőségére vonatkozó követelményeket állami szabványok és meglehetősen szigorú szabványok írják elő. Az áramszolgáltató szervezetek sok erőfeszítést tesznek a betartásuk érdekében, de nem mindig valósítják meg őket.

Lakásainkban és a termelésben időszakosan előfordul:

határozatlan ideig tartó teljes áramszünet;

időszakos rövid távú (10÷100 ms) nagyfeszültségű (6 kV-ig) feszültségimpulzusok;

különböző időtartamú túlfeszültségek és feszültségesések;

magas frekvenciájú zaj átfedése;

frekvencia sodródások.

Mindezek a problémák hátrányosan érintik a háztartási és irodai villamosenergia-fogyasztók működését. A tápegység minősége különösen befolyásolja a mikroprocesszoros és számítógépes eszközöket, amelyek nemcsak meghibásodnak, hanem teljesen elveszíthetik teljesítményüket.

A szünetmentes tápegységek célja és típusai

Az áramellátás meghibásodásának kockázatának csökkentése érdekében tartalék eszközöket használnak, amelyeket általában szünetmentes tápegységnek (UPS) vagy UPS-nek (az angol "Uninterruptible Power Supply" kifejezés rövidítéséből eredeztetve) neveznek.

Különböző kivitelben készülnek, hogy megfeleljenek a fogyasztó egyedi igényeinek. Például egy nagy teljesítményű, hélium akkumulátorokkal ellátott UPS több órán keresztül képes ellátni egy egész ház tápellátását.

Akkumulátoraikat elektromos vezetékről, szélturbináról vagy más energiahordozóról töltik inverteres egyenirányítón keresztül. A nyaraló elektromos fogyasztóit is táplálják.

A külső forrás kikapcsolásakor az akkumulátorok lemerülnek a hálózatukhoz csatlakoztatott terhelésre. Minél nagyobb az akkumulátor kapacitása és minél kisebb a kisülési áram, annál tovább működnek.

A közepes teljesítményű szünetmentes tápegységek a beltéri klímaszabályozási rendszereket és hasonló berendezéseket támogatják.

Ugyanakkor a legegyszerűbb UPS-modellek csak a számítógép vészleállító programját képesek végrehajtani. Ugyanakkor a munkájuk teljes folyamatának időtartama nem haladja meg a 9÷15 percet.

A számítógép szünetmentes tápegységei a következők:

a készülék testébe beépítve;

külső.

Az első kialakítások általánosak a laptopokban, netbookokban, táblagépekben és hasonló, beépített akkumulátorral működő mobil eszközökben, amelyek táp- és terheléskapcsoló áramkörrel vannak felszerelve.

laptop akkumulátor beépített vezérlővel egy szünetmentes tápegység. Áramköre automatikusan megvédi a működő berendezéseket az áramkimaradásoktól.

Az UPS külső struktúrái, amelyek az asztali számítógépes programok normál befejezésére szolgálnak, külön egységben készülnek.

Tápadapteren keresztül csatlakoznak az elektromos aljzathoz. Csak azokat az eszközöket táplálják belőlük, amelyek felelősek a programok működéséért:

rendszeregység csatlakoztatott billentyűzettel;

monitor, amely megjeleníti a folyamatban lévő folyamatokat.

Egyéb perifériás eszközök: szkennerek, nyomtatók, hangszórók és egyéb UPS berendezések nem kapnak áramot. Ellenkező esetben, amikor a programok összeomlanak, felveszik az akkumulátorokban tárolt energia egy részét.

Lehetőségek UPS működési diagramok készítésére

A számítógépes és ipari UPS-eket három fő lehetőség szerint gyártják:

redundáns tápegység;

interaktív séma;

villamos energia kettős átalakítása.

Az első módszerrel tartalék séma, amelyet az angol "Standby" vagy "Off-Line" kifejezésekkel jelölnek, a feszültség a hálózatról a számítógépre az UPS-en keresztül jut, amelyben az elektromágneses interferenciát a beépített szűrők szüntetik meg. Ide is van telepítve, melynek kapacitását a vezérlő által szabályozott töltőáram támogatja.

Amikor a külső tápegység eltűnik vagy túllépi a megállapított szabványokat, a vezérlő az akkumulátor energiáját a fogyasztók tápellátására irányítja. Az egyenáram váltóárammá alakításához egy egyszerű invertert kell csatlakoztatni.

Az UPS készenléti állapot előnyei

Az off-line szünetmentes tápegységek rendkívül hatékonyak, ha feszültség alatt vannak, csendesen működnek, kevés hőt bocsátanak ki, és viszonylag olcsók.

Hibák

Az UPS készenléti állapot kiemelkedik:

hosszú átmenet akkumulátoros tápellátásra 4÷13 ms;

az inverter által előállított kimeneti jel torz formája meander, és nem harmonikus szinusz formájában;

a feszültség és a frekvencia beállításának hiánya.

Az ilyen eszközök a legelterjedtebbek a személyi számítógépeken.

UPS interaktív áramkör

Ezeket az angol "Line-Interactive" kifejezéssel jelölik. Ezeket az előző, de bonyolultabb séma szerint hajtják végre egy feszültségstabilizátor beépítésével, lépésszabályozású autotranszformátor segítségével.

Ez biztosítja a kimeneti feszültség beállítását, de nem tudják szabályozni a jel frekvenciáját.

A zajszűrés normál üzemmódban és az inverteres tápellátásra való átkapcsolás baleset esetén az UPS Standby algoritmusai szerint történik.

Különböző modellek feszültségstabilizátorának vezérlési módszerekkel történő hozzáadásával lehetővé vált nemcsak meander, hanem szinuszos hullámformájú inverterek létrehozása is. A relékapcsoláson alapuló kis számú vezérlési fokozat azonban nem teszi lehetővé a teljes stabilizációs funkciók megvalósítását.

Ez különösen igaz az olcsó modellekre, amelyek akkumulátoros áramra kapcsolva nemcsak a frekvenciát túlbecsülik a névleges érték felett, hanem torzítják a szinusz alakját is. Az interferenciát egy beépített transzformátor vezeti be, melynek magjában hiszterézis folyamatok mennek végbe.

A drága modellekben a félvezető kapcsolókon lévő inverterek működnek. A Line-Interactive UPS-ek gyorsabbak, ha akkumulátoros tápellátásra kapcsolnak, mint az off-line UPS-ek. Ezt a bejövő feszültség és a kimeneti jelek közötti szinkronizációs algoritmusok működése biztosítja. Ugyanakkor a hatékonyságot alábecsülik.

A Line-Interactive UPS nem használható olyan aszinkron motorok táplálására, amelyeket tömegesen telepítenek minden háztartási készülékre, beleértve a fűtési rendszereket is. Olyan eszközök működtetésére szolgálnak, amelyeknél az áramot egyidejűleg szűrik és egyenirányítják: számítógépek és szórakoztató elektronikai eszközök.

dupla konverziós UPS

Ez az UPS áramkör az angol On-line kifejezésről kapta a nevét, és olyan berendezéseken működik, amelyek kiváló minőségű áramot igényelnek. Kettős elektromos átalakítást hoz létre, amikor a váltakozó áram szinuszos harmonikusait az egyenirányító folyamatosan állandó értékké alakítja, amelyet az inverteren átvezetve ismétlődő szinuszos képződmény jön létre a kimeneten.

Itt az akkumulátor folyamatosan csatlakozik az áramkörhöz, így nincs szükség átkapcsolására. Ez a módszer gyakorlatilag kiküszöböli a szünetmentes tápegység kapcsolási előkészítésének idejét.

Az UPS On-line működése az akkumulátor állapotától függően három szakaszra osztható:

töltési szakasz;

várakozási állapot;

kisüt a számítógépbe.

Töltési időszak

A szinuszhullám bemeneti és kimeneti áramköreit megszakítja az UPS belső kapcsolója.

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

Kész időszak

Az akkumulátor töltés vége után a szünetmentes tápegység automatizálása lezárja a belső kapcsolót.

Az akkumulátor fenntartja a puffer kész állapotát.

Elbocsátási időszak

Az akkumulátor automatikusan átkapcsol a számítógép állomás táplálására.

A dupla konverziós szünetmentes tápegységek alacsonyabb hatékonysággal rendelkeznek vonali üzemmódban, mint más modellek, a hő- és zajtermelés energiafogyasztása miatt. De az összetett struktúrákban technikákat alkalmaznak a hatékonyság növelésére.

Az UPS On-line nem csak a feszültség nagyságát, hanem az oszcillációs frekvenciáját is képes korrigálni. Ez különbözteti meg őket a korábbi modellektől, és lehetővé teszi, hogy különféle összetett, aszinkron motoros eszközök táplálására használják őket. Az ilyen eszközök költsége azonban sokkal magasabb, mint a korábbi modellek.

UPS összetétele

A működő áramkör típusától függően a szünetmentes tápegység készlet a következőket tartalmazza:

Akkumulátorok elektromos energia felhalmozására;

Az akkumulátor teljesítményének fenntartása;

szinuszos inverter,

folyamatirányítási séma;

szoftver.

Az eszköz távoli eléréséhez helyi hálózat használható, redundanciája miatt az áramkör megbízhatósága növelhető.

Egyes szünetmentes tápegységek "Bypass" módot használnak, amikor a terhelést szűrt hálózati feszültség táplálja anélkül, hogy a készülék fő áramköre működne.

Az UPS egy része egy "Booster" lépcsős feszültségszabályozóval rendelkezik, amelyet automatizálás vezérel.

A komplex műszaki megoldások elvégzésének igényétől függően a szünetmentes tápegységek további speciális funkciókkal is felszerelhetők.

Üdvözlet, kedves olvasóim! A jelenlegi orosz valóságban a helyhez kötött számítógépek tulajdonosai kénytelenek megoldani a szünetmentes tápellátás problémáit. Ez a probléma a szünetmentes tápegységek segítségével megoldható. Számítógép-piaci sokszínűségük lehetővé teszi, hogy egyedi igényeinek megfelelő UPS-t válasszon. Ebben a cikkben fogunk beszélni arról, hogy mi az UPS és mik a szünetmentes tápegységek.

Az UPS vagy szünetmentes tápegység olyan eszköz, amely energia "akkumulátorként" működik. Áramkimaradás esetén a szünetmentes tápegység automatikusan átkapcsolja a számítógép tápellátását a beépített akkumulátorokról, ami lehetővé teszi a helyes leállást és az összes szükséges dokumentum mentését.

Szünetmentes tápegységek széles választéka

Az Uninterruptible az Ön garanciája a dokumentumok és a számítógép-alkatrészek egészének biztonságára. Végül is, ha a számítógépet nem megfelelően kapcsolják ki, a merevlemez, az alaplap és a RAM szenvedhet.

Rájöttünk, mi az a szünetmentes tápegység. Térjünk át a következő kérdésre.

Mik azok a UPS-ek?

A szünetmentes tápegységek három típusra oszthatók:

1. Offline UPS;
2. Vonalinteraktív UPS;
3. Online UPS (kettős konverziós UPS).

Vegye figyelembe a szünetmentes eszközök mindegyik típusát. Ez az információ segít kiválasztani az igényeinek megfelelő UPS-t.

Offline UPS

Az ilyen típusú tápegység működési elve az, hogy a számítógépet vagy más csatlakoztatott eszközt automatikusan a beépített akkumulátorokról táplálja, amikor leválasztják a külső tápegységről.

Gyakran egy mechanikus relé működik kapcsolóként, és kattanó hangot hallhat, amikor az UPS külső tápról akkumulátorra vált, és fordítva.

Ez a típus széles körben elterjedt a hétköznapi felhasználók körében és az irodákban.

Nak nek pluszok az ilyen UPS-ek egyszerűségüknek, kompaktságuknak és alacsony költségüknek tudhatók be. A fő mínusz képtelen a bemeneti feszültséget stabilizálni, ezért a számítógép nem lesz védett a hirtelen feszültségesésektől. Ezenkívül ez a típus fokozottan kopott az elemeket.

Line Interactive UPS

Ezt a fajta szünetmentes tápegységet a legtöbb esetben hálózati és egyéb távközlési berendezések, valamint számítógépcsoportok védelmére használják.

Ezeknek a forrásoknak a fő jellemzője a kimeneti feszültség beállításának képessége akkumulátorokhoz való csatlakoztatás nélkül, függetlenül attól, hogy milyen feszültség (magas vagy alacsony) a bemeneten.

Pluszok Az ilyen típusú szünetmentes tápegységek kis méretűek, olcsóak, automatikus feszültségszabályozással, költséghatékonyak.

De neki is van mínuszok- ez egy viszonylag hosszú akkumulátorra váltás, a kimeneti feszültség alakjának beállításának lehetetlensége külső tápegységről történő munkavégzés esetén, a kimeneti feszültség változása lépésenként történik.

dupla konverziós UPS

Az ilyen típusú szünetmentes tápegységek kétszer hajtanak végre feszültségátalakítást: a bemeneti váltakozó feszültséget egyenárammá alakítják, majd az egyenáramot a referencia AC feszültséggé alakítják, és az eszközöket táplálják.

Ezt a típust ott használják, ahol referenciafeszültségre van szükség, és a meghajtott készülékek igényesek a tápellátás minőségére. A csatlakoztatott eszközök nagyon különbözőek lehetnek: hétköznapi munkaállomások, fájlszerverek, hálózati eszközök és egyéb energiaéhes berendezések.

profik Az online UPS alapvető fontosságú: a bemeneti és kimeneti feszültség teljes ellenőrzése, nulla várakozási idő az akkumulátorra váltáskor, a csatlakoztatott berendezések semmilyen módon nem befolyásolják a külső áramhálózatot.

Mínuszok szintén elérhetők: magas költség, összetett kialakítás, energiafogyasztás „magán” a kettős konverziós módban.

Otthoni és irodai használatra elegendő az első típusú UPS. De ha van anyagi lehetőség, akkor az utolsó pillantást ajánlom. Ez a legmegbízhatóbb védelem a számítógépes berendezései számára az alacsony minőségű feszültség ellen.

Az UPS főbb jellemzői

Az UPS-nek számos fő jellemzője van, amelyekre vásárláskor figyelnie kell. Tekintsük őket az alábbiakban.

1. Erő. Ez a jellemző közvetlenül meghatározza, hogy milyen berendezés csatlakoztatható ehhez az UPS-hez. Mindig teljesítménytartalékkal rendelkező forrást válasszon. Ezzel elkerülhető az áramhiányból eredő esetleges problémák.

Általában ezt a jellemzőt a VA vagy W érték jelzi. Ha az értéket VA-ban (VA) adjuk meg, akkor szorozzuk meg 0,6-tal, hogy számunkra érthetőbb értéket kapjunk wattban.

1. UPS típus. Fentebb beszéltem a szünetmentes eszközök típusairól. Arra a következtetésre jutottunk, hogy a dupla konverziós UPS lenne a legoptimálisabb, de otthoni igényekhez egy offline vagy line-interaktív forrás is elegendő.
2. Elem élettartam. Ez az érték nagyon fontos, mivel ez határozza meg, hogy a számítógép mennyi ideig fog működni külső áramforrás nélkül. Az akkumulátor élettartama általában 5-30 perc tartományba esik. Felhívjuk figyelmét, hogy az UPS maximális terhelése esetén az áram nélkül töltött idő jelentősen csökken.

Ez a három jellemző a legfontosabb. Rajtuk kívül az UPS-nek még számos jellemzője van. Például, amikor egy üzletben szünetmentes tápegységet választ, ügyeljen arra, hogy milyen tápcsatlakozók vannak beszerelve a forrásba, van-e kijelző és további interfészek (RJ-11, USB), hány akkumulátor van behelyezve és mások.

Gyakran előforduló problémák

1. Az UPS-sel leggyakrabban előforduló probléma az akkumulátor meghibásodása. A lemerült akkumulátort arról lehet azonosítani, hogy a szünetmentes tápegység nem tartja a terhelést – az áram kikapcsolásakor a számítógép azonnal kikapcsol. A sérült akkumulátor is másképp nyilvánulhat meg: a szünetmentes tápegység egyáltalán nem kapcsol be, vagy bekapcsol és folyamatosan sípol. A szünetmentes tápegységben az akkumulátor cseréjéről írtam. Konkrét UPS-re vonatkozik, de a csere elve minden forrásban gyakorlatilag ugyanaz.
2. Előfordulhat, hogy az UPS egyáltalán nem kapcsol be egy kiolvadt biztosíték miatt.
3. Ha a szünetmentes tápegység normálisan indul, de a számítógép nem kapcsol be, akkor ellenőrizze a vezetékeket, előfordulhat, hogy kijönnek az aljzatokból.

Remélem, hogy cikkem hasznos volt számodra, és tanultál valami újat magadnak. Ha bármilyen kérdése van, felteheti őket a megjegyzésekben.

Valószínűleg mindenki ismeri azt a helyzetet, amikor egy újabbra cserélve nem tud mit kezdeni a régivel, ami már elavult, de eddig egész jó. Ha nincs szükség a régi számítógép rendeltetésszerű használatára, akkor az összetevőihez új célokat találhat. Ehhez hasznos lesz tudni, mit lehet tenni a számítógép szünetmentes tápegységéről.

A régi szünetmentes tápból rengeteg készüléket kaphat kapkodva. Többek között köztük vannak különösen hasznos a mindennapi életben:

• Töltő;
• egyszerű inverter;
• UPS gázkazánhoz;
• 12 voltos forrás (rádió és egyéb célokra).

Töltő

Ha töltőt szeretne készíteni egy régi szünetmentes tápegységből, a következőképpen kell eljárnia:

1. először meg kell határozni a transzformátor primer és szekunder áramköreit;
2. 220 V-ot táplálnak a primerre a feszültségszabályozó áramkörbe való beillesztéssel (egy izzó reosztátja alkalmas);
3. a szekunder transzformátor tekercsére körülbelül 40-50 amperes híd van csatlakoztatva;
4. kösse össze az akkumulátor kivezetéseit és a megfelelő pólusait.

A feszültség kalibrálását rögtönzött szabályozó végzi el 0-15 volton belül.

A töltési szintet a mutató szerint vagy voltmérővel kell szabályoznia.

Egyszerű inverter

Az akkumulátor nélküli transzformátorból működő inverter lesz autóba. Az összeszerelési folyamat a következőképpen zajlik:

1. a szünetmentes tápegység szétszerelése: az akkumulátor eltávolítása, a kivezetések leharapása, a végek lecsupaszítása;
2. keressen egy csatlakozót a hálózathoz való csatlakozáshoz (ha van csatlakozó, akkor azt el kell távolítani, ha nincs, a vezetékeket leharapják a tábláról, a végeit lecsupaszítják);
3. az akkumulátor vezetékeit forrasztópáka segítségével a hátsó panelen található csatlakozó vezetékeihez kell csatlakoztatni, a forrasztási pontok nincsenek leválasztva;
4. a szivargyújtó foglalat a polaritás betartásával és a forrasztási pontok szigetelésével a készülékhez van forrasztva;
5. a készülék belső hangszórója kizárt (fogóval leszakítják vagy a táblát eltávolítják);
6. a ház összeszerelése szabványos aljzatok hozzáadásával (egyes UPS-eknél ezek már az eredeti kivitelben is benne vannak).

Olvassa el még: Részletesen elmagyarázzuk, hogyan kell a szünetmentes tápegységet a számítógéphez csatlakoztatni

UPS gázkazánhoz

A számítógépes UPS gázkazánhoz is alkalmas. Konverziós folyamat így kell csinálni:

1. hibás tápegység eltávolítása;
2. kapocsbilincsek kialakítása a polaritás figyelembe vételével (plusz és mínusz jelzésére célszerű különböző színű bilincseket készíteni) 2 lyuk készítésével, a kapocsbilincsek rögzítésével és a korábban belső tápellátásra alkalmas vezetékek forrasztásával a számítógép;
3. a készülék túlmelegedés miatti idő előtti meghibásodásának megelőzése érdekében sorosan kapcsolt házas vagy anélküli ventilátorokat kell beszerelni (az indításhoz javasolt LED-et használni úgy, hogy a vezetékeit egy kis relé tekercsére forrasztja, és egy vezetéket kell forrasztania a bejövő „+” akkumulátorról az egyik reléérintkezős akkumulátorhoz, a másodikhoz pedig egy szabad piros vezetéket a ventilátorból, egy másik szabad fekete vezetéket az akkumulátor mínuszához kell forrasztani.

12 voltos forrás

Meghibásodott a szünetmentes tápegység 12 voltos forráshoz illeszthető. Ez nagyon egyszerűen történik. Először is csatlakoztatnia kell egy aljzatot a szünetmentes tápkábelhez. Ehhez kezdetben az egyik végét levágják róla. Miután elvégezte ezt az eljárást egy megszakítás nélküli töltheti a telefont. A fent leírt további egyszerű átalakításokkal növelheti egy házilag készített készülék teljesítményét (lásd az inverterről szóló részt).