Rosnące wymagania dotyczące jakości energii elektrycznej w obecnych czasach są całkowicie naturalnym procesem. Wymagania wymienionych norm wynikają z dwóch elementów. Pierwszym z nich jest dążenie konsumentów do jak największej ochrony przed skutkami sytuacji awaryjnych w systemie elektroenergetycznym. Drugi składnik związany jest z warunkami pracy obciążenia. Powinno to obejmować wymagania dotyczące stabilnej i ciągłej pracy inteligentnych i energetycznych urządzeń elektrycznych, zmniejszania strat w sieci zasilającej i tak dalej. Jedną ze skutecznych opcji technicznych rozwiązań problemu jakości energii są źródła nieprzerwana dostawa energii(UPS, angielski UPS).

Głównym zadaniem UPS jest dostarczenie odbiorcy energii elektrycznej w momencie, gdy parametry jakościowe wykraczają poza uregulowane normy (spadek, wzrost napięcia, znaczne zniekształcenie kształtu...). Wykonując to zadanie, UPS może:

  • odłączyć od zasilania i przenieść zasilanie do obciążenia z własnego źródła;
  • zasilać obciążenie skorygowanym napięciem sieciowym.

W droższych zasilaczach UPS można zaimplementować funkcję poprawy jakości pobieranej energii elektrycznej (wbudowany korektor współczynnika mocy).

Rodzaje „nieprzerywalnych”

Istnieją trzy podstawowe typy zasilaczy UPS.

  1. Nadmiarowy UPS(tryb czuwania, offline, kopie zapasowe). Najprostszy i najtańszy rozwiązanie techniczne(na przykład popularny APC Back-UPS CS 500). W przypadku znacznego przepięcia lub podnapięcia UPS zostaje odłączony od sieci 220V i przechodzi w tryb pracy bateryjnej. Główne elementy UPS offline: akumulatory (bateria), Ładowarka, falownik, transformator podwyższający napięcie, układ sterowania, filtr (rys. 1).


    a)


    b)
    Ryż. 1 Praca normalna (a) i praca na bateriach (b) Zaletą zasilacza UPS w trybie offline jest niski koszt i wysoka wydajność przy zasilaniu z sieci. Wady: wysoki poziom zniekształceń napięcia wyjściowego (wysokie harmoniczne, ≈30% w przypadku fali prostokątnej), brak możliwości regulacji parametrów napięcia wejściowego. Charakterystyka napięcia wyjściowego zostanie omówiona bardziej szczegółowo poniżej.).
  2. Interaktywny UPS(linia angielska - interaktywna). Jest to typ pośredni między tanim i prostym UPS offline a drogim wielofunkcyjnym UPS online (na przykład ippon back office 600). W przeciwieństwie do zasilacza UPS działającego w trybie offline, interaktywne źródło posiada autotransformator, który pozwala utrzymać poziom napięcia wyjściowego w granicach 220 V (+-10%) podczas spadków/wzrostów napięcie sieciowe(rys. 2). Z reguły liczba poziomów napięcia autotransformatora waha się od dwóch do trzech.


    (a)


    (b)


    (w)


    (G)
    Ryż. 2 Działanie interaktywnego UPS przy normalnym napięciu sieci (a), podczas spadku napięcia sieci (b), przy podwyższonym napięciu sieci (c), przy zaniku napięcia sieci lub znacznym wzroście (d) Napięcie wyjściowe jest regulowane przez przełączenie na odpowiedni zaczep uzwojenia transformatora. W przypadku głębokiego poboru lub znacznego wzrostu lub całkowitego zaniku napięcia sieciowego ta klasa UPS działa podobnie do klasy offline: odłącza się od sieci i generuje napięcie wyjściowe przy użyciu baterii. Jeśli chodzi o kształt sygnału wyjściowego, może on być zarówno sinusoidalny, jak i prostokątny (lub trapezowy).
    Zalety zasilaczy UPS line-interactive w porównaniu z zasilaczami awaryjnymi: krótszy czas przełączania do praca offline z akumulatorów stabilizacja poziomu napięcia na wyjściu. Wady: niższa wydajność podczas pracy z sieci, więcej wysoka cena(w porównaniu z typem offline), słabe filtrowanie przepięć (przepięcie).
  3. UPS z podwójną konwersją(angielski UPS z podwójną konwersją, online). Najbardziej funkcjonalny i najdroższy typ UPS. Bespereboynik jest zawsze włączony do sieci. Wejściowy prąd sinusoidalny jest przepuszczany przez prostownik, filtrowany, a następnie odwracany z powrotem do prądu przemiennego. W linku prąd stały można zainstalować oddzielną przetwornicę DC/DC. Ponieważ falownik pracuje zawsze, opóźnienie przejścia do trybu bateryjnego jest praktycznie zerowe. Stabilizacja napięcia wyjściowego podczas spadków lub zapadów napięcia sieciowego jest lepsza, w przeciwieństwie do stabilizacji linii - interaktywny UPS. Sprawność może mieścić się w zakresie 85%÷95%. Napięcie wyjściowe jest często sinusoidalne (zakłócenia harmoniczne)<5%).


    Ryż. 3 Schemat działania jednej z opcji UPS online. 3 przedstawia schemat blokowy opcji UPS online. Napięcie sieciowe jest tu prostowane przez prostownik półsterowany. Napięcie impulsowe jest filtrowane, a następnie odwracane. W obwodach UPS online może występować jeden lub więcej tak zwanych bypassów (przełączników bypass). Funkcja takiego przełącznika jest zbliżona do funkcji przekaźnika: przełączanie obciążenia na zasilanie bateryjne lub bezpośrednio z sieci.
    W oparciu o strukturę online tworzone są nie tylko jednofazowe zasilacze UPS małej mocy, ale także przemysłowe trójfazowe zasilacze UPS. Ciągłość zasilania dużych serwerów plików, sprzętu medycznego, telekomunikacyjnego realizowana jest wyłącznie w oparciu o strukturę online UPS.
  4. Specjalne typy UPS. Stosowane są również inne specyficzne typy zasilaczy UPS. Na przykład ferrorezonansowy zasilacz awaryjny. W tym UPS specjalny transformator gromadzi ładunek energii, który powinien wystarczyć na czas przełączania zasilania z sieci na akumulatory. Ponadto niektóre zasilacze UPS wykorzystują energię mechaniczną super koła zamachowego jako źródło zasilania.

Główne cechy UPS.

  1. Moc. Jednostki mocy: woltamper (VA), wat (W), woltamper reaktywny (VAr). Przypomnijmy, że istnieje moc całkowita S, czynna P i bierna Q. Równanie dotyczące uprawnień
    S2=P2+Q2
    Czynna moc(W) wydaje na pracę użyteczną, reaktywną (VAr) - nie wykonuje użytecznej pracy. W związku z tym moc pozorna z definicji jest maksymalną mocą, jaką musi mieć źródło, aby zapewnić obciążeniu niezbędną energię. Stosunek mocy czynnej do pełnej mocy pokazuje jakość zużycia energii elektrycznej i nazywa się współczynnikiem mocy (angielski współczynnik mocy, PF):
    (żarówki, grzałki) ma PF=1, pełna moc równa się mocy czynnej. PC, kuchenki mikrofalowe, klimatyzatory mają przykład obliczeniowy.
    Oblicz zasilacz awaryjny dla komputera (dwa komputery + dwa monitory). Moc komputera jest łatwa do oszacowania, wiedząc, na jaką moc jest zaprojektowany zasilacz. Niech komputer PC ma zasilacze 450 W (moc czynna). Przy nieznanym współczynniku mocy dla komputera z zasilaczem bez PFC (angielski korektor współczynnika mocy, korektor współczynnika mocy), współczynnik PF można przyjąć równy 0,65. Podobnie przyjmujemy PF monitora równy 0,65. Moc czynna monitora wynosi 50 watów. W rezultacie całkowita moc czynna konsumenta (dwa miejsca pracy)
    R=450+50+450+50=1000 W
    Moc brutto (ze wzoru 2):
    S= P/PF=1000/0,65=1538 (VA).
    Jeżeli w zasilaczach (PSU) komputera i monitora zainstalowany jest korektor współczynnika mocy (PF=1), to całkowita moc S jest równa mocy czynnej.
    S=P=1000 (VA)
    W przypadku obciążenia w postaci komputera PC można obliczyć UPS bez rezerwy mocy na podstawie następujących faktów:
  • Zasilacze komputerowe posiadają zabezpieczenie przed przeciążeniem. Innymi słowy, komputer nie będzie w stanie zużywać więcej energii niż deklarowana moc zasilacza.
  • Moc zasilacza to moc maksymalna. W rzeczywistości w trybie bezczynności (natychmiast po uruchomieniu) komputery zużywają około 50% swojej mocy.

Wynik.
Tak więc wymagane minimalne parametry UPS:

  • dla komputerów PC z zasilaczami bez PFC - 1 kW/1540 VA.
  • dla komputerów PC z zasilaczami z PFC - 1kW/1kVA.

W przypadku pierwszej opcji odpowiedni jest zasilacz bezprzerwowy apc Smart-UPS C 2000 VA (UPS liniowo-interaktywny 2 kVA / 1,3 kW). Po drugie - UPS Ippon Smart Winner 1500 (1,35 kW) lub Eaton 5SC 1500 VA (1,05 kW).
Przy obliczaniu ważne jest, aby wziąć pod uwagę krótkotrwały wzrost mocy dla obciążeń, takich jak silniki elektryczne. W momencie startu prąd Istart jest pięć, siedem razy wyższy niż znamionowy In:
Istart=(5÷7)*In


Funkcje aplikacji.

Zasilacze bezprzerwowe do kotła grzewczego, a także zasilacze bezprzerwowe do kotłów gazowych mają cechę związaną z trybami pracy przewodu neutralnego. Często automatyzacja kotła wymaga podłączenia sieci neutralnej. Faktem jest, że obwód kontroli płomienia palnika jest podłączony do ziemi, a w czteroprzewodowej sieci 220 V przewód neutralny i uziemienie kotła są ostatecznie zamknięte przez masę fizyczną. Jednak w przypadku przerwania przewodu neutralnego lub mechanicznego odłączenia zera odbiornika od zera sieci zasilającej (autonomiczna praca UPS w trybie offline), obwód kontroli płomienia zostaje przerwany. Dostępne są następujące rozwiązania, aby rozwiązać ten problem:


wnioski

Punktem wyjścia do wyboru zasilacza awaryjnego jest określenie charakteru obciążenia (UPS do komputera, do kotłów grzewczych ...). Dla odpowiedzialnych odbiorców i urządzeń zawierających silniki prądu przemiennego należy wybrać drogie i funkcjonalne zasilacze UPS online. W przypadku komputerów PC i sprzętu biurowego odpowiednie są tańsze IPB typu line-interactive lub back-up. Następnym wyborem jest obliczenie mocy i żywotności baterii UPS. Powinno być również możliwe użycie zera „przechodzącego”. Formułując ostateczne rozwiązanie należy wziąć pod uwagę popularność marek na rynku: lider APC posiada około 50% całej sprzedaży, następnie Ippon, Eaton Powerware, Powercom ze znaczną marżą.

Wraz z rozwojem cywilizacji zaczyna zużywać coraz więcej energii, w szczególności energii elektrycznej – obrabiarki, fabryki, pompy elektryczne, lampy uliczne, lampy w mieszkaniach… Pojawienie się radia, telewizorów, telefonów, komputerów dało ludzkości szansę aby przyspieszyć wymianę informacji, jednak związał ją ze źródłami energii elektrycznej, ponieważ obecnie w wielu przypadkach utrata energii elektrycznej jest równoznaczna z utratą kanału do dostarczania przepływu informacji. Ta sytuacja jest najbardziej krytyczna w wielu najnowocześniejszych branżach, w szczególności w których sieci komputerowe są głównym narzędziem produkcyjnym.

Od dawna obliczono, że po kilku miesiącach pracy koszt informacji przechowywanych na komputerze przewyższa koszt samego komputera. Informacja od dawna stała się rodzajem towaru – jest tworzona, oceniana, sprzedawana, kupowana, gromadzona, przekształcana… a czasem z różnych powodów tracona. Oczywiście nawet połowa problemów związanych z utratą informacji wynika z awarii oprogramowania lub sprzętu w komputerach. We wszystkich innych przypadkach problemy są z reguły związane ze słabą jakością zasilania komputera.

Zapewnienie wysokiej jakości zasilania podzespołów komputera jest kluczem do stabilnej pracy każdego systemu komputerowego. Losy całych miesięcy pracy zależą czasem od kształtu i cech jakościowych sieci zasilającej, od trafnego doboru komponentów mocy. Na podstawie tych rozważań opracowano następującą metodologię badań, która w przyszłości ma stać się podstawą do badania cech jakościowych zasilaczy gwarantowanych.

  1. Przepisy GOST
  2. Klasyfikacja UPS (opis, schemat)
    • Offline
    • Linia interaktywna
    • online
    • Główne typy według pojemności
  3. Fizyka
    • a. Rodzaje mocy, wzory obliczeniowe:
      • Natychmiastowy
      • Aktywny
      • Reaktywny
      • Kompletny
  4. Testowanie:
    • Cel testowania
    • Ogólny plan
    • Opcje do sprawdzenia
  5. Sprzęt używany w testach
  6. Bibliografia
Przepisy GOST

Wszystko związane z sieciami elektrycznymi w Rosji regulują przepisy GOST 13109-97 (przyjęte przez Międzypaństwową Radę ds. Normalizacji, Metrologii i Certyfikacji w celu zastąpienia GOST 13109-87). Normy tego dokumentu są w pełni zgodne z międzynarodowymi normami IEC 861, IEC 1000-3-2, IEC 1000-3-3, IEC 1000-4-1 i IEC 1000-2-1, IEC 1000-2-2 publikacje w warunki poziomów kompatybilności elektromagnetycznej w układach zasilających oraz metody pomiaru zakłóceń elektromagnetycznych.

Standardowe wskaźniki dla sieci energetycznych w Rosji, ustanowione przez GOST, mają następujące cechy:

  • napięcie zasilania — 220 V±10%
  • częstotliwość — 50±1 Hz
  • współczynnik zniekształceń przebiegu napięcia - mniej niż 8% przez długi czas i 12% przez krótki czas

W dokumencie omówiono również typowe problemy z zasilaniem. Najczęściej mamy do czynienia z następującymi z nich:

  • Całkowity zanik napięcia w sieci (brak napięcia w sieci przez ponad 40 sekund z powodu zakłóceń w liniach zasilających)
  • Zwisy (krótkotrwały spadek napięcia w sieci do wartości mniejszej niż 80% wartości nominalnej na dłużej niż 1 okres (1/50 sekundy) jest wynikiem włączania dużych obciążeń, zewnętrznie objawia się jako migotanie lamp oświetleniowych) i przepięcia (krótkotrwałe wzrosty napięcia w sieci o ponad 110% wartości nominalnej przez ponad 1 okres (1/50 sekundy); pojawiają się, gdy duże obciążenie jest wyłączone, zewnętrznie pojawiają się jako migotanie lamp oświetleniowych) napięcia o różnym czasie trwania (typowe dla dużych miast)
  • Hałas wysokiej częstotliwości - zakłócenia częstotliwości radiowej pochodzenia elektromagnetycznego lub innego, wynik działania potężnych urządzeń wysokiej częstotliwości, urządzeń komunikacyjnych
  • Odchylenie częstotliwości poza zakresem
  • Przepięcia wysokiego napięcia - krótkotrwałe impulsy napięciowe do 6000V i czasie trwania do 10 ms; pojawiają się podczas burzy, w wyniku elektryczności statycznej, ze względu na iskrzenie przełączników, nie mają zewnętrznych objawów
  • Bicie częstotliwości - zmiana częstotliwości o 3 lub więcej Hz od nominalnej (50 Hz), pojawiająca się podczas niestabilnej pracy źródła zasilania, może nie pojawiać się na zewnątrz.

Wszystkie te czynniki mogą prowadzić do awarii dość „cienkiej” elektroniki i, jak to często bywa, do utraty danych. Jednak ludzie od dawna nauczyli się, jak się bronić: filtry napięcia sieciowego, które „wygaszają” przepięcia, generatory diesla, które dostarczają energię do systemów w przypadku awarii zasilania w „skali globalnej”, a wreszcie zasilacze bezprzerwowe są głównymi narzędzie do ochrony komputerów osobistych, serwerów, central PBX itp. Omówiona zostanie tylko ostatnia kategoria urządzeń.
Klasyfikacja UPS

Zasilacze UPS można „odseparować” według różnych kryteriów, w szczególności mocy (lub zakresu) oraz rodzaju pracy (architektura/urządzenie). Obie te metody są ze sobą ściśle powiązane. Według mocy zasilacze UPS są podzielone na

  1. Zasilacze bezprzerwowe niska moc(o łącznej mocy 300, 450, 700, 1000, 1500 VA, do 3000 VA - w tym on-line)
  2. Mała i średnia moc(o łącznej mocy 3–5 kVA)
  3. Średnia moc(o łącznej mocy 5-10 kVA)
  4. duża moc(o łącznej mocy 10-1000 kVA)

W oparciu o zasadę działania urządzeń, w literaturze stosowane są obecnie dwa rodzaje klasyfikacji zasilaczy awaryjnych. Według pierwszego typu zasilacze UPS dzielą się na dwie kategorie: online oraz off-line, które z kolei dzielą się na rezerwa oraz line-interactive.

Zgodnie z drugim typem zasilacze UPS dzielą się na trzy kategorie: rezerwa (off-line lub czuwanie), line-interactive (line-interactive) i UPS z podwójną konwersją (online).

Użyjemy drugiego rodzaju klasyfikacji.

Zacznijmy od różnicy między typami zasilaczy UPS. Źródła typu kopii zapasowej wykonane według schematu z urządzeniem przełączającym, które w normalnej pracy zapewnia podłączenie obciążenia bezpośrednio do zewnętrznej sieci zasilającej, a w sytuacji awaryjnej – przełącza na zasilanie bateryjne. Zaletę tego typu UPS można uznać za jego prostotę, wadą jest niezerowy czas przełączania na zasilanie bateryjne (około 4 ms).

UPS Line Interactive wykonane zgodnie z obwodem z urządzeniem przełączającym, uzupełnione stabilizatorem napięcia wejściowego opartym na autotransformatorze z przełączanymi uzwojeniami. Główną zaletą takich urządzeń jest ochrona obciążenia przed przepięciem lub podnapięciem bez przechodzenia w tryb awaryjny. Wadą takich urządzeń jest również niezerowy (około 4 ms) czas przełączania na baterie.

UPS z podwójną konwersją różni się tym, że w nim napięcie przemienne wchodzące na wejście jest najpierw zamieniane przez prostownik na stałe, a następnie - za pomocą falownika - ponownie na przemienne. Akumulator jest na stałe podłączony do wyjścia prostownika i wejścia falownika i zasila go w trybie awaryjnym. W ten sposób uzyskuje się dostatecznie wysoką stabilność napięcia wyjściowego, niezależnie od wahań napięcia wejściowego. Ponadto skutecznie tłumione są zakłócenia i zakłócenia występujące w sieci zasilającej.

W praktyce zasilacze UPS tej klasy zachowują się jak obciążenie liniowe po podłączeniu do sieci prądu przemiennego. Zaletą tej konstrukcji można uznać zerowy czas przełączania na zasilanie akumulatorowe, minusem jest spadek wydajności z powodu strat podczas podwójnej konwersji napięcia.


Fizyka

We wszystkich książkach referencyjnych dotyczących elektrotechniki rozróżnia się cztery rodzaje mocy: natychmiastowy, aktywny, reaktywny oraz kompletny. Natychmiastowa moc obliczana jest jako iloczyn chwilowej wartości napięcia i chwilowej wartości prądu dla dowolnie wybranego punktu w czasie, czyli

Ponieważ w obwodzie z rezystancją r u=ir, to

Uśredniona okresowo moc P rozważanego obwodu jest równa składowej stałej mocy chwilowej

Średnia moc prądu przemiennego w okresie nazywa się aktywny . Jednostka mocy czynnej, woltamper, nazywana jest wat (W).

W związku z tym opór r nazywa się aktywnym. Ponieważ U=Ir, to


Zwykle pod pojęciem mocy czynnej rozumie się pobór mocy urządzenia.

Reaktywna moc - wartość charakteryzująca obciążenia wytwarzane w urządzeniach elektrycznych przez wahania energii pola elektromagnetycznego. Dla prądu sinusoidalnego jest równy iloczynowi efektywnego prądu i napięcia oraz sinusowi kąta fazowego między nimi.

Pełna moc - całkowita moc pobierana przez obciążenie (uwzględniane są zarówno składowe czynne, jak i bierne). Obliczany jako iloczyn wartości skutecznych prądu wejściowego i napięcia. Jednostką miary jest VA (woltamper). Dla prądu sinusoidalnego jest

Prawie każde urządzenie elektryczne ma etykietę wskazującą całkowitą moc urządzenia lub moc czynną.
Testowanie

Główny cel testowania- zademonstrować zachowanie testowanego UPS w rzeczywistych warunkach, dać wyobrażenie o dodatkowych charakterystykach, które nie znajdują odzwierciedlenia w ogólnej dokumentacji urządzeń, w praktyce określić wpływ różnych czynników na pracę UPS oraz , być może, aby pomóc w wyborze jednego lub drugiego zasilacza awaryjnego.

Pomimo tego, że rekomendacji dotyczących wyboru zasilacza UPS jest obecnie bardzo dużo, podczas testów oczekujemy, że po pierwsze rozważymy szereg dodatkowych parametrów, którymi warto się zainteresować przed zakupem sprzętu, a po drugie, jeśli zajdzie taka potrzeba, dostosujemy zestaw badania wybranych metod i parametrów oraz opracowanie podstaw do przyszłej analizy całej ścieżki zasilania systemów.

Ogólny plan testowania jest następujący:

  • Określanie klasy urządzenia
  • Wskazanie właściwości deklarowanych przez producenta
  • Opis zakresu dostawy (obecność instrukcji, dodatkowych przewodów, oprogramowania)
  • Krótki opis wyglądu zasilacza (funkcje umieszczone na panelu sterującym oraz lista złącz)
  • Rodzaj akumulatorów (wskazujący pojemność akumulatorów, serwisowany/bezobsługowy, nazwa, ewentualnie zamienność, możliwość podłączenia dodatkowych akumulatorów)
  • Komponent „Energia” testów

Podczas testów planowane jest sprawdzenie następujących parametrów:

  • Zakres napięcia wejściowego, w którym UPS pracuje z sieci bez przełączania na baterie. Większy zakres napięcia wejściowego zmniejsza liczbę przełączeń UPS do akumulatora i wydłuża żywotność akumulatora
  • Czas przełączenia na zasilanie bateryjne. Im krótszy czas transferu, tym mniejsze ryzyko awarii obciążenia (urządzenia podłączonego przez UPS). Czas trwania i charakter procesu przełączania w dużej mierze determinują możliwość normalnej kontynuacji działania sprzętu. Dla obciążenia komputera dopuszczalny czas przerwy w zasilaniu wynosi 20-40 ms.
  • Przełącz na przebieg baterii
  • Czas przełączania z baterii na zasilanie zewnętrzne
  • Oscylogram przełączania z baterii na zasilanie zewnętrzne
  • Czas offline. Parametr ten jest określany wyłącznie przez pojemność baterii zainstalowanych w UPS, która z kolei wzrasta wraz z maksymalną mocą wyjściową UPS. Aby zapewnić autonomiczne zasilanie dwóch nowoczesnych komputerów SOHO o typowej konfiguracji przez 15-20 minut, maksymalna moc wyjściowa UPS powinna wynosić około 600-700 VA.
  • Ustawienia napięcia wyjściowego dla pracy bateryjnej
  • Kształt impulsu na początku rozładowywania baterii
  • Kształt impulsu na końcu rozładowania baterii
  • Zakres napięcia wyjściowego UPS przy zmianie napięcia wejściowego. Im węższy ten zakres, tym mniejszy wpływ zmian napięcia wejściowego na zasilane obciążenie.
  • Stabilizacja napięcia wyjściowego
  • Filtrowanie napięcia wyjściowego (jeśli występuje)
  • Zachowanie zasilacza UPS przy przeciążeniu wyjścia
  • Zachowanie zasilacza UPS podczas utraty obciążenia
  • Obliczanie wydajności UPS. Zdefiniowana jako stosunek mocy wyjściowej urządzenia do poboru mocy z zasilacza
  • Nieliniowy współczynnik zniekształceń, który charakteryzuje stopień różnicy między przebiegiem napięcia lub prądu od sinusoidalnego
    • 0% - sinusoida
    • 3% - zniekształcenie nie jest zauważalne dla oka
    • 5% - zniekształcenie widoczne gołym okiem
    • do 21% - przebieg trapezowy lub schodkowy
    • 43% - sygnał jest prostokątny
Ekwipunek

Podczas testów nie będziemy używać prawdziwych stacji roboczych i serwerów, ale równoważne obciążenia, które mają stabilny wzorzec zużycia i współczynnik wykorzystania mocy bliski 1. Poniższy zestaw jest obecnie uważany za główny sprzęt, który będzie używany podczas testów:

Bibliografia
  1. GOST 721-77 Systemy zasilania, sieci, źródła, przekształtniki i odbiorniki energii elektrycznej. Napięcia znamionowe powyżej 1000 V
  2. GOST 19431-84 Energia i elektryfikacja. Warunki i definicje
  3. GOST 21128-83 Systemy zasilania, sieci, źródła, przekształtniki i odbiorniki energii elektrycznej. Napięcia znamionowe do 1000 V
  4. GOST 30372-95 Kompatybilność elektromagnetyczna środków technicznych. Warunki i definicje
  5. Elektrotechnika teoretyczna, wyd. 9, poprawione, M.-L., Wydawnictwo Energia, 1965
  6. Materiały promocyjne firmy
  7. Zasób internetowy

Wymagania dotyczące jakości energii elektrycznej są prawnie określone przez normy państwowe i dość rygorystyczne normy. Organizacje energetyczne dokładają wszelkich starań, aby je spełnić, ale nie zawsze są one wdrażane.

W naszych mieszkaniach oraz w produkcji okresowo powstają:

    całkowite przerwy w dostawie prądu na czas nieokreślony;

    aperiodyczne krótkotrwałe (10÷100 ms) wysokonapięciowe (do 6 kV) impulsy napięciowe;

    przepięcia i spadki napięcia o różnym czasie trwania;

    nakładki hałasu o wysokiej częstotliwości;

    dryfty częstotliwości.

Wszystkie te problemy niekorzystnie wpływają na pracę domowych i biurowych odbiorców energii elektrycznej. Na jakość zasilania szczególnie wpływają urządzenia mikroprocesorowe i komputerowe, które nie tylko zawodzą, ale mogą całkowicie stracić na wydajności.

Cel i rodzaje zasilaczy awaryjnych

Aby zmniejszyć ryzyko awarii zasilania, stosuje się urządzenia zapasowe, które są powszechnie nazywane zasilaczami bezprzerwowymi (UPS) lub UPS (pochodzącymi od skrótu angielskiego wyrażenia „Uninterruptible Power Supply”).

Są produkowane w różnych wzorach, aby zaspokoić specyficzne potrzeby konsumenta. Na przykład mocne zasilacze UPS z bateriami helowymi są w stanie zapewnić zasilanie całego domku przez kilka godzin.

Ich akumulatory są ładowane z linii energetycznej, turbiny wiatrowej lub innych nośników energii poprzez prostownik inwerterowy. Karmią również odbiorców energii elektrycznej w domku.

Gdy zewnętrzne źródło jest wyłączone, akumulatory są rozładowywane do obciążenia podłączonego do ich sieci. Im większa pojemność baterii i im niższy prąd ich rozładowania, tym dłużej pracują.

Zasilacze bezprzerwowe średniej mocy mogą stanowić wsparcie dla systemów klimatyzacji w pomieszczeniach i podobnych urządzeń.

Jednocześnie najprostsze modele zasilaczy UPS są w stanie wykonać tylko program awaryjnego wyłączania komputera. Jednocześnie czas trwania całego procesu ich pracy nie przekroczy 9÷15 minut.

Komputerowe zasilacze awaryjne to:

    wbudowany w korpus urządzenia;

    zewnętrzny.

Pierwsze konstrukcje są powszechne w laptopach, netbookach, tabletach i podobnych urządzeniach mobilnych zasilanych przez wbudowaną baterię, która jest wyposażona w układ przełączania zasilania i obciążenia.

Bateria w laptopie z wbudowanym kontrolerem jest zasilaczem awaryjnym. Jego obwód automatycznie chroni działający sprzęt przed awariami zasilania.

Struktury zewnętrzne UPS, przeznaczone do normalnego uzupełniania programów komputerów stacjonarnych, są wykonywane w oddzielnej jednostce.

Podłącza się je za pomocą zasilacza do gniazdka elektrycznego. Z nich zasilane są tylko te urządzenia, które odpowiadają za działanie programów:

    jednostka systemowa z podłączoną klawiaturą;

    monitor wyświetlający trwające procesy.

Inne urządzenia peryferyjne: skanery, drukarki, głośniki i inne urządzenia z UPS nie są zasilane. W przeciwnym razie, gdy programy się zawieszą, przejmą część energii zgromadzonej w bateriach.

Opcje konstruowania schematów pracy UPS

Komputerowe i przemysłowe zasilacze UPS produkowane są w trzech głównych wariantach:

    nadmiarowe zasilanie;

    schemat interaktywny;

    podwójna konwersja energii elektrycznej.

Z pierwszą metodą schemat zapasowy, oznaczany angielskimi terminami „Standby” lub „Off-Line”, napięcie jest dostarczane z sieci do komputera za pośrednictwem zasilacza UPS, w którym zakłócenia elektromagnetyczne są eliminowane przez wbudowane filtry. Jest tu również zainstalowany, którego wydajność wspomagana jest prądem ładowania regulowanym przez sterownik.

Gdy zewnętrzne zasilanie zaniknie lub przekroczy ustalone normy, sterownik kieruje energię z akumulatora do zasilania odbiorców. Aby zamienić prąd stały na prąd przemienny, podłączony jest prosty falownik.

Korzyści z trybu gotowości UPS

Zasilacze bezprzerwowe Off-Line są bardzo wydajne, gdy są zasilane, działają cicho, emitują mało ciepła i są stosunkowo tanie.

Wady

UPS Standby wyróżnia się:

    długie przejście na zasilanie bateryjne 4÷13 ms;

    zniekształcona postać sygnału wyjściowego wytwarzanego przez falownik w postaci meandra, a nie sinusoidy harmonicznej;

    brak regulacji napięcia i częstotliwości.

Takie urządzenia są najczęściej używane na komputerach osobistych.

Obwód interaktywny UPS

Są one oznaczane angielskim terminem „Line-Interactive”. Wykonywane są według poprzedniego, ale bardziej skomplikowanego schematu poprzez dołączenie stabilizatora napięcia za pomocą autotransformatora z regulacją skokową.

Zapewnia to regulację napięcia wyjściowego, ale nie są w stanie kontrolować częstotliwości sygnału.

Filtrowanie szumów w trybie normalnym i przełączanie na zasilanie inwerterowe w razie wypadku odbywa się zgodnie z algorytmami UPS Standby.

Dodanie stabilizatora napięcia różnych modeli wraz z metodami sterowania umożliwiło stworzenie falowników o przebiegu nie tylko meandra, ale także sinusoidy. Jednak niewielka liczba stopni sterowania opartych na przełączaniu przekaźników nie pozwala na realizację pełnej funkcji stabilizacji.

Dotyczy to zwłaszcza tanich modeli, które przy przejściu na zasilanie akumulatorowe nie tylko zawyżają częstotliwość powyżej wartości nominalnej, ale także zniekształcają kształt sinusoidy. Zakłócenia wprowadza wbudowany transformator, w rdzeniu którego zachodzą procesy histerezy.

W drogich modelach działają falowniki na przełącznikach półprzewodnikowych. Zasilacze UPS Line-Interactive są szybsze przy przełączaniu na zasilanie bateryjne niż zasilacze UPS Off-Line. Zapewnia to działanie algorytmów synchronizacji pomiędzy napięciem wejściowym a sygnałami wyjściowymi. Ale jednocześnie istnieje pewne niedoszacowanie wydajności.

UPS Line-Interactive nie może być używany do zasilania silników asynchronicznych, które są masowo instalowane we wszystkich urządzeniach gospodarstwa domowego, w tym w systemach grzewczych. Służą do obsługi urządzeń, w których moc jest filtrowana i prostowana jednocześnie: komputery i elektronika użytkowa.

UPS z podwójną konwersją

Ten obwód UPS nosi nazwę „On-line” i działa na sprzęcie, który wymaga wysokiej jakości zasilania. Wytwarza podwójną konwersję energii elektrycznej, gdy sinusoidalne harmoniczne prądu przemiennego są stale przekształcane przez prostownik na stałą wartość, która jest przepuszczana przez falownik, aby utworzyć powtarzającą się sinusoidę na wyjściu.

Tutaj bateria jest stale podłączona do obwodu, co eliminuje potrzebę jej przełączania. Metoda ta praktycznie eliminuje okres przygotowania zasilacza awaryjnego do przełączania.

Działanie UPS On-line w zależności od stanu baterii można podzielić na trzy etapy:

    etap ładowania;

    stan oczekiwania;

    rozładować do komputera.

Okres ładowania

Obwody wejściowe i wyjściowe fali sinusoidalnej są przerywane przez wewnętrzny wyłącznik UPS.

Akumulator podłączony do prostownika otrzymuje energię ładowania do czasu przywrócenia jego pojemności do optymalnych wartości.

Okres gotowości

Po zakończeniu ładowania akumulatora automatyka zasilacza awaryjnego zamyka wewnętrzny wyłącznik.

Akumulator utrzymuje stan gotowości bufora.

Okres rozładowania

Bateria jest automatycznie przełączana na zasilanie stanowiska komputerowego.

Zasilacze bezprzerwowe z podwójną konwersją mają niższą wydajność w trybie liniowym niż inne modele ze względu na zużycie energii do generowania ciepła i hałasu. Ale w złożonych konstrukcjach stosuje się techniki w celu zwiększenia wydajności.

UPS On-line jest w stanie korygować nie tylko wielkość napięcia, ale także częstotliwość jego oscylacji. To odróżnia je od poprzednich modeli i pozwala na wykorzystanie ich do zasilania różnych skomplikowanych urządzeń z silnikami asynchronicznymi. Jednak koszt takich urządzeń jest znacznie wyższy niż w poprzednich modelach.

Skład UPS

W zależności od rodzaju obwodu roboczego zestaw zasilacza awaryjnego zawiera:

    akumulatory do akumulacji energii elektrycznej;

    Utrzymanie wydajności baterii;

    falownik sinusoidalny,

    schemat kontroli procesu;

    oprogramowanie.

Do zdalnego dostępu do urządzenia można wykorzystać sieć lokalną, a dzięki redundancji można zwiększyć niezawodność obwodu.

Niektóre zasilacze awaryjne wykorzystują tryb „Bypass”, gdy obciążenie jest zasilane filtrowanym napięciem sieciowym bez działania głównego obwodu urządzenia.

Część UPS ma krokowy regulator napięcia „Booster”, sterowany przez automatykę.

W zależności od potrzeby wykonania skomplikowanych rozwiązań technicznych zasilacze awaryjne mogą być wyposażone w dodatkowe funkcje specjalne.

Pozdrowienia, moi drodzy czytelnicy! W obecnych realiach rosyjskich posiadacze komputerów stacjonarnych zmuszeni są rozwiązywać problemy nieprzerwanego zasilania. Ten problem można rozwiązać za pomocą zasilaczy awaryjnych. Ich różnorodność na rynku komputerowym pozwala na dobranie zasilacza UPS do własnych potrzeb. W tym artykule porozmawiamy o tym, czym jest UPS i jakie są zasilacze awaryjne.

UPS, czyli zasilacz bezprzerwowy, to urządzenie pełniące rolę „akumulatora” energii. W przypadku zaniku zasilania UPS automatycznie przełącza zasilanie komputera na zasilanie z wbudowanych baterii, co pozwala na prawidłowe wyłączenie i zachowanie wszystkich niezbędnych dokumentów.

Różnorodność zasilaczy bezprzerwowych

Nieprzerwana jest Twoja gwarancja bezpieczeństwa dokumentów i komponentów komputerowych jako całości. W końcu, jeśli komputer zostanie nieprawidłowo wyłączony, dysk twardy, płyta główna i pamięć RAM mogą ucierpieć.

Odkryliśmy, czym jest zasilacz awaryjny. Przejdźmy do następnego pytania.

Czym są UPS?

Zasilacze awaryjne dzielą się na trzy typy:

  1. UPS offline;
  2. UPS line-interactive;
  3. UPS online (UPS z podwójną konwersją).

Rozważ osobno każdy z typów urządzeń bezprzerwowych. Te informacje pomogą Ci wybrać UPS odpowiadający Twoim potrzebom.

UPS offline

Zasada działania tego typu zasilacza polega na automatycznym przełączeniu komputera lub innego podłączonego urządzenia na zasilanie z wbudowanych akumulatorów po odłączeniu od zewnętrznego źródła zasilania.

Często przekaźnik mechaniczny działa jako przełącznik i można usłyszeć dźwięk kliknięcia, gdy zasilacz UPS przełącza się z zasilania zewnętrznego na akumulatory i odwrotnie.

Ten typ stał się powszechny wśród zwykłych użytkowników i w biurach.

Do plusy takie zasilacze UPS można przypisać prostocie, zwartości i niskim kosztom. Główny minus jest brak możliwości ustabilizowania napięcia wejściowego, a co za tym idzie komputer nie będzie chroniony przed nagłymi spadkami napięcia. Również ten typ ma zwiększone zużycie baterii.

UPS Line Interactive

Ten rodzaj zasilacza awaryjnego jest w większości przypadków używany do ochrony sieci i innych urządzeń telekomunikacyjnych, a także grup komputerów.

Główną cechą tych źródeł jest możliwość regulacji napięcia wyjściowego bez podłączania do akumulatorów, niezależnie od tego, jakie napięcie (wysokie lub niskie) na wejściu.

Plusy Ten typ zasilaczy UPS jest niewielki, tani, z automatyczną regulacją napięcia, oszczędny.

Ale on też ma minusy- jest to stosunkowo długie przejście na baterie, brak możliwości regulacji kształtu napięcia wyjściowego przy pracy z zewnętrznego zasilacza, zmiana napięcia wyjściowego następuje skokowo.

UPS z podwójną konwersją

Ten typ UPS dokonuje konwersji napięcia dwukrotnie: napięcie wejściowe AC jest konwertowane na DC, a następnie DC jest konwertowane na referencyjne napięcie AC i dostarczane do urządzeń.

Ten typ jest używany tam, gdzie wymagane jest napięcie odniesienia, a zasilane urządzenia wymagają wysokiej jakości zasilania. Podłączone urządzenia mogą być bardzo różne: zwykłe stacje robocze, serwery plików, urządzenia sieciowe i inny energochłonny sprzęt.

plusy UPS online ma zasadnicze znaczenie: pełną kontrolę napięcia wejściowego i wyjściowego, zerowy czas oczekiwania na przełączenie na baterie, podłączony sprzęt nie wpływa w żaden sposób na zewnętrzną sieć energetyczną.

Minusy dostępne są również: kosztowna, złożona konstrukcja, pobór mocy „na siebie” w trybie podwójnej konwersji.

W domu i biurze wystarczy pierwszy typ UPS. Ale jeśli jest okazja finansowa, to polecam ostatnie spojrzenie. Jest to najbardziej niezawodny rodzaj ochrony sprzętu komputerowego przed napięciem niskiej jakości.

Główne cechy UPS

UPS ma kilka głównych cech, na które należy zwrócić uwagę przy zakupie. Rozważmy je poniżej.

  1. Moc. Ta cecha bezpośrednio określa, jakie urządzenia można podłączyć do tego UPS. Zawsze wybieraj źródło z rezerwą mocy. Pozwoli to uniknąć ewentualnych problemów z brakiem mocy.

Zwykle ta cecha jest wskazywana przez wartość VA lub W. Jeśli wartość jest podana w VA (VA), pomnóż ją przez 0,6, aby uzyskać wartość w watach, która jest dla nas bardziej zrozumiała.

  1. Typ UPS. Omówiłem powyżej rodzaje urządzeń bezprzerwowych. Doszliśmy do wniosku, że zasilacz UPS z podwójną konwersją byłby najbardziej optymalny, ale do potrzeb domowych wystarczy źródło offline lub line-interactive.
  2. Żywotność baterii. Ta wartość jest bardzo ważna, ponieważ określa, jak długo komputer będzie działał bez zewnętrznego zasilania. Zazwyczaj żywotność baterii jest ustalana w zakresie 5-30 minut. Należy pamiętać, że przy maksymalnym obciążeniu UPS czas bez prądu jest znacznie skrócony.

Te trzy cechy są najważniejsze. Oprócz nich UPS ma o wiele więcej cech. Na przykład, wybierając zasilacz awaryjny w sklepie, zwróć uwagę na to, jakie złącza zasilania są zainstalowane w źródle, czy jest wyświetlacz i dodatkowe interfejsy (RJ-11, USB), ile baterii jest zainstalowanych i inne.

Często występujące problemy

  1. Najczęstszym problemem występującym w UPS jest awaria baterii. Rozładowaną baterię można rozpoznać po tym, że zasilacz awaryjny przestaje utrzymywać obciążenie - po wyłączeniu prądu komputer natychmiast się wyłącza. Również uszkodzona bateria może objawiać się inaczej: zasilacz awaryjny w ogóle się nie włącza lub włącza się i wydaje ciągły sygnał dźwiękowy. Pisałem o tym jak wymienić baterię w zasilaczu awaryjnym w. Mówi o konkretnym UPS, ale zasada wymiany we wszystkich źródłach jest praktycznie taka sama.
  2. UPS może się w ogóle nie włączyć z powodu przepalonego bezpiecznika.
  3. Jeśli zasilacz awaryjny uruchamia się normalnie, ale komputer się nie włącza, sprawdź przewody, mogą wypaść z gniazd.

Mam nadzieję, że mój artykuł był dla Ciebie przydatny i nauczyłeś się czegoś nowego dla siebie. Jeśli nadal masz pytania, możesz je zadać w komentarzach.

Wszyscy chyba znają sytuację, kiedy przy zmianie sprzętu na nowszy nie wiesz, co zrobić ze starym, który już się przestarzał, ale jak dotąd całkiem nieźle. Jeśli nie ma potrzeby używania starego komputera zgodnie z jego przeznaczeniem, możesz wymyślić nowe przeznaczenie jego komponentów. Aby to zrobić, warto wiedzieć, co można zrobić z zasilacza awaryjnego dla komputera.

Ze starego zasilacza awaryjnego można w pośpiechu zdobyć wiele urządzeń. Między innymi wśród nich są szczególnie przydatne w życiu codziennym:

  • Ładowarka;
  • prosty falownik;
  • UPS do kotła gazowego;
  • Źródło 12 V (do celów radiowych i innych).

Ładowarka

Aby zrobić ładowarkę ze starego zasilacza awaryjnego, należy postępować w następujący sposób:

  1. najpierw określane są obwody pierwotny i wtórny transformatora;
  2. 220 V jest dostarczane do pierwotnego poprzez włożenie do obwodu regulatora napięcia (odpowiedni jest reostat do żarówki);
  3. do wtórnego uzwojenia transformatora podłączony jest mostek o natężeniu około 40-50 amperów;
  4. podłącz zaciski i odpowiednie bieguny akumulatora.

Kalibracja napięcia zostanie przeprowadzona przez zaimprowizowany regulator w granicach 0-15 woltów.

Będziesz musiał kontrolować poziom naładowania zgodnie ze wskaźnikiem lub za pomocą woltomierza.

Prosty falownik

Transformator bez akumulatora zrobi działający falownik do samochodu. Proces montażu będzie przebiegał w następujący sposób:

  1. demontaż zasilacza awaryjnego: wyjęcie akumulatora, odgryzienie zacisków, oderwanie końcówek;
  2. wyszukaj złącze do podłączenia do sieci (jeśli jest złącze, należy je usunąć, jeśli nie, przewody są odgryzione z płyty, końce są obnażone);
  3. przewody z akumulatora z lutownicą należy połączyć z przewodami ze złącza znajdującego się na tylnym panelu, punkty lutownicze nie są izolowane;
  4. gniazdo zapalniczki jest przylutowane do urządzenia z zachowaniem biegunowości i zaizolowaniem punktów lutowniczych;
  5. wewnętrzny głośnik urządzenia jest wykluczony (jest odrywany szczypcami lub deska jest usuwana);
  6. montaż obudowy poprzez dodanie standardowych gniazd (w przypadku niektórych UPS-ów są one już zawarte w oryginalnym projekcie).

Przeczytaj także: Szczegółowo wyjaśnimy, jak podłączyć zasilacz awaryjny do komputera

UPS do kotła gazowego

Komputerowy UPS nadaje się również do kotła gazowego. Proces konwersji powinno być zrobione w ten sposób:

  1. usunięcie wadliwego zasilacza;
  2. tworzenie zacisków zaciskowych z uwzględnieniem biegunowości (lepiej wykonać zaciski w różnych kolorach na plus i minus) poprzez wykonanie 2 otworów, zamocowanie zacisków zaciskowych i przylutowanie do nich przewodów wcześniej przystosowanych do zasilania wewnętrznego z komputera;
  3. aby zapobiec przedwczesnej awarii urządzenia na skutek przegrzania, konieczne będzie zainstalowanie wentylatorów z obudową lub bez, połączonych szeregowo (do ich uruchomienia zaleca się użycie diody LED poprzez przylutowanie jej wyprowadzeń do uzwojenia małego przekaźnika, i będziesz musiał przylutować przewód z przychodzącej baterii „+” do jednego z przekaźników stykających się z baterią, a do drugiego - wolny czerwony przewód z wentylatora, inny wolny czarny przewód jest przylutowany do minusa akumulatora).

Źródło 12 V

Awaria zasilacza awaryjnego można dostosować do źródła 12 V. Odbywa się to bardzo prosto. Najpierw musisz podłączyć gniazdko do nieprzerwanego przewodu zasilającego. Aby to zrobić, jeden koniec jest początkowo odcięty. Po wykonaniu tej procedury za pomocą nieprzerywalnego możesz naładować swój telefon. Dzięki dalszym prostym przekształceniom opisanym powyżej możesz zwiększyć moc domowego urządzenia (patrz część o falowniku).