Zvyšovanie požiadaviek na kvalitu elektrickej energie je v súčasnosti úplne prirodzený proces. Požiadavky spomínaných noriem sú spôsobené dvoma komponentmi. Prvým je túžba spotrebiteľov chrániť sa čo najviac pred následkami núdzových situácií v elektrizačnej sústave. Druhá zložka súvisí s prevádzkovými podmienkami záťaže. Tá by mala zahŕňať požiadavky na stabilnú a nepretržitú prevádzku inteligentných a výkonových elektrických zariadení, znižovanie strát v napájacej sieti a pod. Jednou z efektívnych možností technického riešenia problému kvality elektrickej energie sú zdroje neprerušiteľný zdroj napájania(UPS, anglicky UPS).

Hlavnou úlohou napájača je poskytnúť spotrebiteľovi elektrickú energiu v momente, keď kvalitatívne parametre presahujú regulované normy (odber, zvýšenie napätia, výrazné tvarové skreslenie ...). Vykonaním tejto úlohy môže UPS:

• odpojiť od napájania a preniesť energiu do záťaže pomocou vlastného zdroja;
• napájajte záťaž korigovaným sieťovým napätím.

V drahších UPS môže byť implementovaná funkcia na zlepšenie kvality spotrebovanej elektriny (integrovaný korektor účinníka).

Typy „neprerušiteľných“

Existujú tri základné typy UPS.

1. Redundantné UPS(pohotovostný režim, offline, zálohy). Najjednoduchšie a najlacnejšie technické riešenie(napríklad populárny APC Back-UPS CS 500). V prípade výrazného prepätia alebo podpätia sa napájač odpojí od siete 220V a prepne sa do batériového režimu. Hlavné prvky offline UPS: akumulátory (batérie), Nabíjačka, menič, zvyšovací transformátor, riadiaci systém, filter (obr. 1).
   
   
   a)
   
   
   b)
   Ryža. 1 Normálna prevádzka (a) a prevádzka na batérie (b) Výhodou offline UPS je nízka cena a vysoká účinnosť pri prevádzke zo siete. Nevýhody: vysoká úroveň skreslenia výstupného napätia (vysoké harmonické, ≈30% v prípade štvorcovej vlny), nemožnosť nastavenia parametrov vstupného napätia. Charakteristiky výstupného napätia budú podrobnejšie diskutované nižšie.).
2. Interaktívna UPS(Anglická linka - interaktívna). Ide o medzityp medzi lacným a jednoduchým offline UPS a drahým multifunkčným online UPS (napríklad ippon back office 600). Na rozdiel od offline UPS má interaktívny zdroj autotransformátor, ktorý vám umožňuje udržiavať úroveň výstupného napätia v rozmedzí 220 V (+ -10 %) počas poklesu / nárastu sieťové napätie(obr. 2). Počet úrovní napätia autotransformátora sa spravidla pohybuje od dvoch do troch.
   
   
   (a)
   
   
   (b)
   
   
   (v)
   
   
   (G)
   Ryža. 2 Prevádzka interaktívneho UPS pri normálnom sieťovom napätí (a), pri poklese sieťového napätia (b), pri zvýšenom sieťovom napätí (c), pri výpadku sieťového napätia alebo pri výraznom zvýšení (d) Výstupné napätie sa nastavuje prepnutím na zodpovedajúceho odbočenia vinutia transformátora. V prípade hlbokého výpadku alebo výrazného zvýšenia alebo úplného vymiznutia sieťového napätia funguje táto trieda UPS podobne ako trieda offline: odpojí sa od siete a generuje výstupné napätie pomocou napájania z batérie. Čo sa týka tvaru výstupného signálu, môže byť sínusový aj pravouhlý (alebo lichobežníkový).
   Výhody line-interactive v porovnaní s pohotovostným UPS: rýchlejší čas prechodu na offline prácu z batérií, stabilizácia napäťovej hladiny na výstupe. Nevýhody: nižšia účinnosť pri prevádzke zo siete, viac vysoká cena(v porovnaní s offline typom), slabé filtrovanie prepätia (prepätie).
3. UPS s dvojitou konverziou(English double-conversion UPS, online). Najfunkčnejší a najdrahší typ UPS. Bespereboynik je vždy súčasťou siete. Vstupný sínusový prúd prechádza cez usmerňovač, filtruje sa a potom sa invertuje späť na striedavý prúd. V odkaze priamy prúd je možné nainštalovať samostatný DC/DC menič. Keďže je menič neustále v prevádzke, oneskorenie prechodu do batériového režimu je prakticky nulové. Stabilizácia výstupného napätia pri výpadkoch alebo poklesoch sieťového napätia je lepšia, na rozdiel od stabilizácie linkového - interaktívneho UPS. Účinnosť môže byť v rozsahu 85%÷95%. Výstupné napätie je často sínusové (harmonické skreslenie<5%).
   
   
   Ryža. 3 Funkčná schéma jednej z možností online UPS. 3 znázorňuje blokovú schému možnosti online UPS. Sieťové napätie je tu usmernené poloriadeným usmerňovačom. Impulzné napätie je filtrované a potom invertované. V online obvodoch UPS môže existovať jeden alebo viac takzvaných bypassov (bypassových prepínačov). Funkcia takéhoto prepínača je podobná funkcii relé: spínanie záťaže na napájanie z batérie alebo priamo zo siete.
   Na základe online štruktúry vznikajú nielen nízkoenergetické jednofázové, ale aj priemyselné trojfázové UPS. Kontinuita napájania veľkých súborových serverov, zdravotníckych zariadení, telekomunikácií je realizovaná výlučne na základe online štruktúry UPS.
4. Špeciálne typy UPS. Používajú sa aj iné špecifické typy UPS. Napríklad ferorezonančný neprerušiteľný zdroj napájania. V tomto UPS akumuluje špeciálny transformátor náboj energie, ktorý by mal stačiť na dobu prepínania napájania zo siete na batérie. Niektoré UPS tiež využívajú ako zdroj energie mechanickú energiu super zotrvačníka.

Hlavné charakteristiky UPS.

1. Moc. Pohonné jednotky: voltampér (VA), watt (W), voltampér reaktívny (VAr). Pripomeňme, že existuje celkový výkon S, aktívny P a jalový výkon Q. Rovnica týkajúca sa mocností
   S2=P2+Q2
   Aktívna sila(W) sa vynakladá na užitočnú prácu, reaktívna (VAr) - nevykonáva užitočnú prácu. V súlade s tým je zdanlivý výkon podľa definície maximálny výkon, ktorý musí mať zdroj, aby dodal záťaži potrebnú energiu. Pomer aktívneho výkonu k plnému výkonu ukazuje kvalitu spotreby elektriny a nazýva sa účinník (anglicky Power Factor, PF):
   (žiarovky, ohrievače) má PF=1, plný výkon sa rovná činnému výkonu. PC, mikrovlnné rúry, klimatizácie majú príklad výpočtu.
   Vypočítajte neprerušiteľné napájanie počítača (dva počítače + dva monitory). Výkon PC sa dá ľahko odhadnúť, ak viete, na aký výkon je napájací zdroj určený. Nechajte PC mať 450 W zdroje (aktívny výkon). Pri neznámom PF pre PC s napájacím zdrojom bez PFC (anglicky Power Factor Corrector, korektor účinníka) môže byť PF braný rovný 0,65. Podobne berieme PF monitora rovné 0,65. Aktívny výkon monitora je 50 wattov. Výsledkom je, že celkový aktívny výkon spotrebiteľa (dve úlohy)
   R=450+50+450+50=1000 W
   Hrubý výkon (zo vzorca 2):
   S= P/PF=1000/0,65=1538 (VA).
   Ak je v napájacích zdrojoch (PSU) počítača a monitora nainštalovaný korektor účinníka (PF=1), potom sa celkový výkon S rovná činnému výkonu.
   S=P=1000 (VA)
   Pre záťaž vo forme PC môžete vypočítať UPS bez výkonovej rezervy na základe nasledujúcich skutočností:

• Počítačové napájacie zdroje majú ochranu proti preťaženiu. Inými slovami, PC nebude môcť spotrebovať viac energie, ako je deklarovaný výkon PSU.
• Výkon napájacieho zdroja je maximálny výkon. V skutočnosti počítače v nečinnom režime (ihneď po spustení) spotrebujú približne 50 % energie.

Výsledok.
Takže požadované minimálne parametre UPS:

• pre PC so zdrojmi bez PFC - 1 kW / 1540 VA.
• pre PC so zdrojmi s PFC - 1kW / 1kVA.

Pre prvú možnosť je vhodný neprerušiteľný zdroj apc Smart-UPS C 2000VA (lineárne interaktívne UPS 2kVA / 1,3 kW). Pre druhú - UPS Ippon Smart Winner 1500 (1,35 kW) alebo Eaton 5SC 1500 VA (1,05 kW).
Pri výpočte je dôležité vziať do úvahy krátkodobý nárast výkonu pre záťaže, ako sú elektromotory. V momente spustenia je aktuálny Istart päť, sedemkrát vyšší ako menovitý In:
Istart=(5÷7)*In

Funkcie aplikácie.

Neprerušiteľné napájacie zdroje pre vykurovací kotol, ako aj neprerušiteľné napájacie zdroje pre plynové kotly, majú funkciu spojenú s prevádzkovými režimami neutrálneho vodiča. Automatizácia kotla často vyžaduje pripojenie neutrálnej siete. Faktom je, že obvod riadenia plameňa horáka je pripojený k zemi a v štvorvodičovej sieti 220 V sú neutrálny vodič a zem kotla nakoniec uzavreté cez fyzické uzemnenie. Keď je však neutrál prerušený alebo keď je nula spotrebiteľa mechanicky odpojená od nuly napájacej siete (autonómna offline prevádzka UPS), obvod riadenia plameňa sa preruší. Na vyriešenie tohto problému sú k dispozícii nasledujúce riešenia:

závery

Východiskovým bodom pre výber zdroja neprerušiteľného napájania je určenie charakteru záťaže (UPS pre počítač, pre vykurovacie kotly ...). Pre zodpovedných spotrebiteľov a zariadenia obsahujúce striedavé motory by sa mali zvoliť drahé a funkčné online UPS. Pre PC a kancelársku techniku ​​sú vhodné lacnejšie line-interactive alebo back IPB. Ďalšou možnosťou je výpočet výkonu a životnosti batérie UPS. Malo by byť možné použiť aj "cez" nulu. Pri tvorbe finálneho riešenia treba brať do úvahy popularitu značiek na trhu: líder APC vlastní asi 50% všetkých tržieb, za ním nasledujú Ippon, Eaton Powerware, Powercom s výraznou maržou.

Ako sa civilizácia vyvíja, začína spotrebovávať stále viac energie, najmä elektrické stroje, továrne, elektrické čerpadlá, pouličné osvetlenie, lampy v bytoch... Nástup rádií, televízorov, telefónov, počítačov dal ľudstvu príležitosť urýchliť výmena informácií ju však viazala na zdroje elektriny, keďže v súčasnosti sa strata elektriny v mnohých prípadoch rovná strate kanála na prenos informácií. Táto situácia je najkritickejšia pre celý rad najmodernejších odvetví, najmä tam, kde sú počítačové siete hlavným výrobným nástrojom.

Už dlho sa počítalo, že po niekoľkých mesiacoch práce náklady na informácie uložené v počítači prevyšujú náklady na samotný počítač. Informácie sa na dlhú dobu stali akýmsi tovarom, ktorý sa vytvára, hodnotí, predáva, kupuje, hromadí, premieňa... a niekedy z rôznych dôvodov aj stráca. Samozrejme, až polovica problémov spojených so stratou informácií vzniká v dôsledku zlyhania softvéru alebo hardvéru v počítačoch. Vo všetkých ostatných prípadoch sú problémy spravidla spojené s nekvalitným napájaním počítača.

Zabezpečenie kvalitného napájania komponentov PC je kľúčom k stabilnej prevádzke každého počítačového systému. Osud celých mesiacov práce niekedy závisí od tvaru a kvalitatívnych charakteristík sieťového napájania, od úspešného výberu napájacích komponentov. Na základe týchto úvah bola vyvinutá nasledujúca metodika výskumu, ktorá sa má v budúcnosti stať základom pre testovanie kvalitatívnych charakteristík zdrojov nepretržitého napájania.

1. ustanovenia GOST
2. Klasifikácia UPS (popis, schéma)
   • Offline
   • Line Interactive
   • Online
   • Hlavné typy podľa kapacity
3. fyzika
   • a. Druhy výkonu, vzorce výpočtu:
     • Okamžité
     • Aktívne
     • Reaktívny
     • Dokončiť
4. Testovanie:
   • Účel testovania
   • Všeobecný plán
   • Možnosti na kontrolu
5. Zariadenie používané pri testovaní
6. Bibliografia

ustanovenia GOST

Všetko, čo súvisí s elektrickými sieťami v Rusku, je regulované ustanoveniami GOST 13109-97 (prijaté Medzištátnou radou pre normalizáciu, metrológiu a certifikáciu ako náhrada za GOST 13109-87). Normy tohto dokumentu plne vyhovujú medzinárodným normám IEC 861, IEC 1000-3-2, IEC 1000-3-3, IEC 1000-4-1 a IEC 1000-2-1, IEC 1000-2-2 publikácií v r. pokiaľ ide o úrovne elektromagnetickej kompatibility v systémoch napájania a metódy merania elektromagnetického rušenia.

Štandardné ukazovatele pre energetické siete v Rusku, ktoré zriadila spoločnosť GOST, sú tieto charakteristiky:

• napájacie napätie 220 V±10%
• frekvencia 50±1 Hz
• skreslenie priebehu napätia menšie ako 8 % na dlhý čas a 12 % na krátky čas

Dokument tiež pojednáva o typických problémoch s napájaním. Najčastejšie sa musíme zaoberať nasledujúcimi z nich:

• Úplná strata napätia v sieti (žiadne napätie v sieti dlhšie ako 40 sekúnd v dôsledku porúch v napájacích vedeniach)
• Previs (krátkodobý pokles napätia v sieti na hodnotu menšiu ako 80 % nominálnej hodnoty na viac ako 1 periódu (1/50 sekundy) je výsledkom zapnutia výkonnej záťaže, navonok sa prejavuje napr. blikanie svetelných lámp) a prepätia (krátkodobé zvýšenie napätia v sieti o viac ako 110 % nominálnej hodnoty na viac ako 1 periódu (1/50 sekundy); objaví sa pri vypnutí veľkej záťaže, navonok sa prejavuje ako blikanie svetiel) napätia rôzneho trvania (typické pre veľké mestá)
• Vysokofrekvenčné rušenie rádiofrekvenčného rušenia elektromagnetického alebo iného pôvodu, výsledok prevádzky vysokovýkonných vysokofrekvenčných zariadení, komunikačných zariadení
• Frekvenčná odchýlka je mimo rozsahu
• Vysokonapäťové rázy krátkodobé napäťové impulzy do 6000V a trvanie do 10 ms; objavujú sa pri búrkach, v dôsledku statickej elektriny, v dôsledku iskrenia spínačov, nemajú žiadne vonkajšie prejavy
• Zmena frekvencie o 3 alebo viac Hz oproti nominálnej (50 Hz), ktorá sa objaví počas nestabilnej prevádzky zdroja energie, sa nemusí prejaviť navonok.

Všetky tieto faktory môžu viesť k zlyhaniu dosť „tenkej“ elektroniky a, ako to často býva, k strate dát. Ľudia sa však už dávno naučili brániť sa: filtre sieťového napätia, „zhášanie“ prepätí, dieselové generátory, ktoré dodávajú energiu do systémov v prípade výpadku prúdu v „globálnom meradle“, a napokon neprerušiteľné zdroje energie sú hlavným nástrojom pre ochrana osobných počítačov, serverov, pobočkových ústrední a pod.. Budeme diskutovať len o poslednej kategórii zariadení.
Klasifikácia UPS

UPS môžu byť „oddelené“ podľa rôznych kritérií, najmä podľa výkonu (alebo rozsahu) a podľa typu prevádzky (architektúra / zariadenie). Obe tieto metódy spolu úzko súvisia. Podľa výkonu sa UPS delia na

1. Neprerušiteľné zdroje napájania slaby prud(s celkovým výkonom 300, 450, 700, 1000, 1500 VA, do 3000 VA vrátane on-line)
2. Malý a stredný výkon(s celkovým výkonom 3–5 kVA)
3. Stredný výkon(s celkovým výkonom 5-10 kVA)
4. veľkú moc(s celkovým výkonom 10-1000 kVA)

Na základe princípu činnosti zariadení sa v súčasnosti v literatúre používajú dva typy klasifikácie zdrojov neprerušiteľného napájania. Podľa prvého typu sú UPS rozdelené do dvoch kategórií: online a off-line, ktoré sa zase delia na rezerva a line-interactive.

Podľa druhého typu sú UPS rozdelené do troch kategórií: rezerva (off-line alebo pohotovostný režim), line-interactive (riadkovo interaktívne) a UPS s dvojitou konverziou (on-line).

Použijeme druhý typ klasifikácie.

Začnime rozdielom medzi typmi UPS. Zdroje typu zálohy sú vyrobené podľa schémy so spínacím zariadením, ktoré v normálnej prevádzke zabezpečuje pripojenie záťaže priamo k externej napájacej sieti a v prípade núdze ju prenáša na napájanie z batérie. Za výhodu tohto typu UPS možno považovať jeho jednoduchosť, nevýhodou je nenulový čas prepnutia na napájanie z batérie (asi 4 ms).

Line Interactive UPS vyrobené podľa obvodu so spínacím zariadením, doplnené o stabilizátor vstupného napätia na báze autotransformátora so spínanými vinutiami. Hlavnou výhodou takýchto zariadení je ochrana záťaže pred prepätím alebo podpätím bez prechodu do núdzového režimu. Nevýhodou takýchto zariadení je aj nenulová (asi 4 ms) doba prepnutia na batérie.

UPS s dvojitou konverziou napätie sa líši v tom, že v ňom je striedavé napätie vstupujúce na vstup najprv prevedené usmerňovačom na priame a potom pomocou meniča späť na striedavé. Akumulátor je trvalo pripojený k výstupu usmerňovača a vstupu meniča a napája ho v núdzovom režime. Tak sa dosiahne dostatočne vysoká stabilita výstupného napätia bez ohľadu na kolísanie vstupného napätia. Okrem toho sú účinne potlačené rušenia a poruchy, ktorých je v napájacej sieti veľa.

V praxi sa UPS tejto triedy správajú ako lineárna záťaž, keď sú pripojené k AC sieti. Za výhodu tejto konštrukcie možno považovať nulový čas prepnutia na napájanie z batérie, mínus zníženie účinnosti v dôsledku strát pri dvojnásobnej konverzii napätia.

fyzika

Vo všetkých referenčných knihách o elektrotechnike sa rozlišujú štyri typy energie: okamžite, aktívny, reaktívny a kompletný. Okamžitá sila sa vypočíta ako súčin okamžitej hodnoty napätia a okamžitej hodnoty prúdu pre ľubovoľne zvolený časový bod, tj.

Keďže v obvode s odporom r u=ir, potom

Periodicky spriemerovaný výkon P uvažovaného obvodu sa rovná konštantnej zložke okamžitého výkonu

Priemerný striedavý výkon za určité obdobie sa nazýva aktívny . Jednotka aktívneho výkonu, voltampér, sa nazýva watt (W).

Podľa toho sa odpor r nazýva aktívny. Keďže U=Ir, teda

Zvyčajne je to aktívny výkon, ktorý sa chápe ako spotreba energie zariadenia.

Jalový výkon hodnota, ktorá charakterizuje záťaže vznikajúce v elektrických zariadeniach kolísaním energie elektromagnetického poľa. Pre sínusový prúd sa rovná súčinu efektívneho prúdu a napätia a sínusu fázového uhla medzi nimi.

Plný výkon celkový výkon spotrebovaný záťažou (zohľadňujú sa aktívne aj reaktívne zložky). Vypočítané ako súčin efektívnych hodnôt vstupného prúdu a napätia. Jednotka merania VA (voltampér). Pre sínusový prúd je

Takmer každý elektrospotrebič má štítok označujúci buď celkový výkon zariadenia alebo činný výkon.
Testovanie

Hlavným účelom testovania demonštrovať správanie testovaného UPS v reálnych podmienkach, poskytnúť predstavu o dodatočných charakteristikách, ktoré nie sú zohľadnené vo všeobecnej dokumentácii k zariadeniam, v praxi určiť vplyv rôznych faktorov na prevádzku UPS a prípadne pomôcť určiť výber jedného alebo druhého neprerušiteľného napájania.

Napriek tomu, že v súčasnosti existuje množstvo odporúčaní pre výber UPS, pri testovaní očakávame, že po prvé zvážime pred kúpou zariadenia množstvo doplnkových parametrov, ktoré by vás mali zaujímať, a po druhé v prípade potreby upravte zostavu testovanie vybraných metód a parametrov a vytvorenie základu pre budúcu analýzu celej výkonovej cesty systémov.

Všeobecný plán testovania je nasledujúci:

• Určenie triedy zariadenia
• Označenie vlastností deklarovaných výrobcom
• Popis rozsahu dodávky (prítomnosť manuálu, prídavných káblov, softvéru)
• Stručný popis vzhľadu UPS (funkcie umiestnené na ovládacom paneli a zoznam konektorov)
• Typ batérií (s uvedením kapacity batérií, servisované / bezúdržbové, názov, prípadne zameniteľnosť, možnosť pripojiť ďalšie batérie)
• "Energetická" zložka testov

Počas testovania sa plánuje kontrola nasledujúcich parametrov:

• Rozsah vstupného napätia, pri ktorom UPS pracuje zo siete bez prepínania na batérie. Väčší rozsah vstupného napätia znižuje počet prenosov UPS na batériu a predlžuje životnosť batérie
• Čas prepnutia na napájanie z batérie. Čím kratší je čas prenosu, tým menšie je riziko zlyhania záťaže (zariadenia pripojeného cez UPS). Trvanie a povaha spínacieho procesu do značnej miery určujú možnosť normálneho pokračovania prevádzky zariadenia. Pri záťaži počítača je povolený čas prerušenia napájania 20-40 ms.
• Prepnite na priebeh batérie
• Čas prepnutia z batérie na externé napájanie
• Oscilogram prepínania z batérie na externé napájanie
• Čas offline. Tento parameter je určený výhradne kapacitou batérií inštalovaných v UPS, ktorá sa naopak zvyšuje s maximálnym výstupným výkonom UPS. Na zabezpečenie autonómneho napájania dvoch moderných SOHO počítačov typickej konfigurácie po dobu 15-20 minút by mal byť maximálny výstupný výkon UPS približne 600-700 VA.
• Nastavenia výstupného napätia pre prevádzku na batérie
• Tvar impulzu na začiatku vybíjania batérie
• Tvar impulzu na konci vybitia batérie
• Rozsah výstupného napätia UPS pri zmene vstupného napätia. Čím užší je tento rozsah, tým menší je vplyv vstupného napätia na napájanú záťaž.
• Stabilizácia výstupného napätia
• Filtrovanie výstupného napätia (ak existuje)
• Správanie UPS pri preťažení výstupu
• Správanie UPS počas straty záťaže
• Výpočet účinnosti UPS. Definuje sa ako pomer výstupného výkonu zariadenia k spotrebe energie zo zdroja
• Koeficient nelineárneho skreslenia, ktorý charakterizuje stupeň rozdielu medzi priebehom napätia alebo prúdu od sínusoidy
  • 0 % sínusoida
  • 3% skreslenie je okom neviditeľné
  • 5% skreslenie viditeľné okom
  • až 21 % lichobežníkového alebo stupňovitého tvaru vlny
  • 43% signál je pravouhlý

Vybavenie

Pri testovaní nebudeme používať skutočné pracovné stanice a servery, ale ekvivalentné záťaže, ktoré majú stabilný vzor spotreby a faktor využitia energie blízky 1. Nasledujúca zostava sa v súčasnosti považuje za hlavné zariadenie, ktoré sa bude používať počas testovania:

Bibliografia

1. GOST 721-77 Napájacie systémy, siete, zdroje, meniče a prijímače elektrickej energie. Menovité napätie nad 1000 V
2. GOST 19431-84 Energetika a elektrifikácia. Pojmy a definície
3. GOST 21128-83 Systémy napájania, siete, zdroje, meniče a prijímače elektrickej energie. Menovité napätie do 1000 V
4. GOST 30372-95 Elektromagnetická kompatibilita technických prostriedkov. Pojmy a definície
5. Teoretická elektrotechnika, vyd. 9., opravené, M.-L., vydavateľstvo Energia, 1965
6. Firemné propagačné materiály
7. Internetový zdroj

Požiadavky na kvalitu elektriny sú právne predpísané štátnymi normami a pomerne prísnymi normami. Organizácie dodávajúce energiu vynakladajú veľké úsilie na ich dodržiavanie, ale nie vždy sa implementujú.

V našich apartmánoch a vo výrobe pravidelne vznikajú:

úplné výpadky prúdu na dobu neurčitú;

aperiodické krátkodobé (10÷100 ms) vysokonapäťové (do 6 kV) napäťové impulzy;

prepätia a poklesy napätia s rôznym trvaním;

prekryvy vysokofrekvenčného šumu;

frekvenčné drifty.

Všetky tieto problémy nepriaznivo ovplyvňujú prevádzku domácich a kancelárskych spotrebiteľov elektriny. Kvalitou napájania sú ovplyvnené najmä mikroprocesorové a počítačové zariadenia, ktoré nielenže zlyhajú, ale môžu úplne stratiť svoj výkon.

Účel a typy zdrojov neprerušiteľného napájania

Na zníženie rizík výpadkov napájania sa používajú záložné zariadenia, ktoré sa bežne nazývajú neprerušiteľné zdroje napájania (UPS) alebo UPS (odvodené zo skratky anglického slovného spojenia „Uninterruptible Power Supply“).

Vyrábajú sa v rôznych dizajnoch, aby vyhovovali špecifickým potrebám spotrebiteľa. Napríklad výkonné UPS s héliovými batériami sú schopné podporovať napájanie celej chaty na niekoľko hodín.

Ich batérie sa nabíjajú z elektrického vedenia, veternej turbíny alebo iných nosičov energie cez invertorový usmerňovač. Napájajú aj elektrické spotrebiče chaty.

Keď je externý zdroj vypnutý, batérie sa vybíjajú do záťaže pripojenej k ich sieti. Čím väčšia je kapacita batérie a čím nižší je prúd ich vybíjania, tým dlhšie fungujú.

Stredné zdroje neprerušiteľného napájania môžu zálohovať systémy vnútornej klimatizácie a podobné zariadenia.

Najjednoduchšie modely UPS sú zároveň schopné dokončiť iba program núdzového vypnutia počítača. Zároveň trvanie celého procesu ich práce nepresiahne 9÷15 minút.

Neprerušiteľné zdroje napájania počítača sú:

zabudované do tela zariadenia;

externé.

Prvé prevedenia sú bežné v notebookoch, netbookoch, tabletoch a podobných mobilných zariadeniach napájaných vstavanou batériou, ktorá je vybavená obvodom na prepínanie napájania a záťaže.

batéria notebooku so vstavaným ovládačom je zdroj neprerušiteľného napájania. Jeho obvod automaticky chráni prevádzkové zariadenia pred výpadkami napájania.

Vonkajšie konštrukcie UPS, určené na bežné dopĺňanie programov stolného počítača, sú vyrobené v samostatnom celku.

Pripájajú sa cez napájací adaptér do elektrickej zásuvky. Z nich sú napájané iba tie zariadenia, ktoré sú zodpovedné za prevádzku programov:

systémová jednotka s pripojenou klávesnicou;

monitor, ktorý zobrazuje prebiehajúce procesy.

Ostatné periférne zariadenia: skenery, tlačiarne, reproduktory a ďalšie zariadenia od UPS nie sú napájané. V opačnom prípade, keď sa programy zrútia, vezmú si časť energie uloženej v batériách.

Možnosti konštrukcie pracovných schém UPS

Počítačové a priemyselné UPS sa vyrábajú podľa troch hlavných možností:

redundantné napájanie;

interaktívna schéma;

dvojitá konverzia elektriny.

S prvou metódou záložná schéma, označované anglickými výrazmi „Standby“ alebo „Off-Line“, je napätie privádzané zo siete do počítača cez UPS, v ktorom je elektromagnetické rušenie eliminované zabudovanými filtrami. Je tu tiež inštalovaný, ktorého kapacita je podporovaná nabíjacím prúdom regulovaným regulátorom.

Keď externé napájanie zmizne alebo prekročí stanovené normy, regulátor nasmeruje energiu batérie na napájanie spotrebiteľov. Na premenu jednosmerného prúdu na striedavý prúd je pripojený jednoduchý invertor.

Výhody pohotovostného režimu UPS

Off-line zdroje neprerušiteľného napájania sú vysoko účinné, keď sú pod napätím, fungujú ticho, vydávajú málo tepla a sú relatívne lacné.

Nedostatky

Vynikajúci pohotovostný režim UPS:

dlhý prechod na napájanie z batérie 4÷13 ms;

skreslená forma výstupného signálu produkovaného meničom vo forme meandru a nie harmonickej sínusoidy;

nedostatok nastavenia napätia a frekvencie.

Takéto zariadenia sú najčastejšie na osobných počítačoch.

Interaktívny obvod UPS

Označujú sa anglickým výrazom „Line-Interactive“. Vykonávajú sa podľa predchádzajúcej, ale komplikovanejšej schémy zahrnutím stabilizátora napätia pomocou autotransformátora s krokovou reguláciou.

To poskytuje úpravu výstupného napätia, ale nie sú schopné ovládať frekvenciu signálu.

Filtrovanie hluku v normálnom režime a prepnutie na invertorové napájanie v prípade nehôd prebieha podľa algoritmov pohotovostného režimu UPS.

Pridaním stabilizátora napätia rôznych modelov s metódami riadenia bolo možné vytvoriť meniče s priebehom nielen meandru, ale aj sínusoidy. Malý počet riadiacich stupňov založených na spínaní relé však neumožňuje realizovať plné stabilizačné funkcie.

Platí to najmä pre lacné modely, ktoré pri prechode na batériové napájanie nielen nadhodnocujú frekvenciu nad nominálnu hodnotu, ale aj deformujú tvar sínusoidy. Rušenie je vnášané vstavaným transformátorom, v ktorého jadre prebiehajú hysterézne procesy.

V drahých modeloch fungujú meniče na polovodičových spínačoch. Line-Interactive UPS sú rýchlejšie pri prepnutí na batériové napájanie ako Off-Line UPS. Zabezpečuje ho činnosť synchronizačných algoritmov medzi prichádzajúcim napätím a výstupnými signálmi. Zároveň však dochádza k určitému podceňovaniu účinnosti.

Line-Interactive UPS nie je možné použiť na napájanie asynchrónnych motorov, ktoré sú masívne inštalované na všetkých domácich spotrebičoch vrátane vykurovacích systémov. Používajú sa na prevádzku zariadení, v ktorých sa prúd filtruje a zároveň usmerňuje: počítačov a spotrebnej elektroniky.

UPS s dvojitou konverziou

Tento obvod UPS je pomenovaný podľa anglickej frázy On-line „a funguje na zariadeniach, ktoré vyžadujú vysokokvalitné napájanie. Vyrába dvojitú premenu elektriny, kedy sú sínusové harmonické striedavého prúdu neustále premieňané usmerňovačom na konštantnú hodnotu, ktorá prechádza cez menič, aby na výstupe vznikla opakovaná sínusoida.

Tu je batéria neustále pripojená k obvodu, čo eliminuje potrebu jej spínania. Táto metóda prakticky eliminuje dobu prípravy zdroja nepretržitého napájania na spínanie.

Prevádzku UPS On-line podľa stavu batérie možno rozdeliť do troch etáp:

štádium nabíjania;

stav čakania;

výboj do počítača.

Obdobie nabíjania

Vstupné a výstupné obvody sínusoidy sú prerušené interným spínačom UPS.

Batéria pripojená k usmerňovaču dostáva nabíjaciu energiu, kým sa jej kapacita neobnoví na optimálne hodnoty.

Pripravené obdobie

Po ukončení nabíjania batérie automatika neprerušiteľného napájania uzavrie vnútorný spínač.

Batéria udržiava stav pripravenosti vyrovnávacej pamäte.

Obdobie vybíjania

Batéria sa automaticky prepne na napájanie počítačovej stanice.

Neprerušiteľné zdroje napájania s dvojitou konverziou majú nižšiu účinnosť v linkovom režime ako iné modely kvôli spotrebe energie na generovanie tepla a hluku. Ale v zložitých štruktúrach sa používajú techniky na zvýšenie účinnosti.

UPS On-line je schopný korigovať nielen veľkosť napätia, ale aj jeho frekvenciu oscilácií. To ich odlišuje od predchádzajúcich modelov a umožňuje ich použitie na napájanie rôznych zložitých zariadení s asynchrónnymi motormi. Náklady na takéto zariadenia sú však oveľa vyššie ako predchádzajúce modely.

Zloženie UPS

V závislosti od typu prevádzkového obvodu obsahuje súprava neprerušiteľného napájania:

Akumulátory na akumuláciu elektrickej energie;

Udržiavanie výkonu batérie;

sínusový menič,

schéma riadenia procesu;

softvér.

Pre vzdialený prístup k zariadeniu je možné použiť lokálnu sieť a spoľahlivosť okruhu je možné zvýšiť vďaka jeho redundancii.

Niektoré zdroje neprerušiteľného napájania používajú režim "Bypass", keď je záťaž napájaná filtrovaným sieťovým napätím bez prevádzky hlavného obvodu zariadenia.

Súčasťou UPS je krokový regulátor napätia "Booster", riadený automatizáciou.

V závislosti od potreby vykonať zložité technické riešenia môžu byť zdroje neprerušiteľného napájania vybavené ďalšími špeciálnymi funkciami.

Zdravím vás, moji milí čitatelia! V súčasnej ruskej realite sú majitelia stacionárnych počítačov nútení riešiť problémy s neprerušovaným napájaním. Tento problém je možné vyriešiť pomocou neprerušiteľných zdrojov napájania. Ich rozmanitosť na trhu s počítačmi vám umožňuje vybrať si UPS pre vaše špecifické potreby. O tom, čo je UPS a aké sú zdroje neprerušiteľného napájania, si povieme v tomto článku.

UPS alebo neprerušiteľný zdroj napájania je zariadenie, ktoré funguje ako „akumulátor“ energie. V prípade výpadku prúdu UPS automaticky prepne napájanie počítača na napájanie zo vstavaných batérií, čo umožňuje správne vypnutie a uloženie všetkých potrebných dokumentov.

Rôzne zdroje neprerušiteľného napájania

Uninterruptible je vašou zárukou bezpečnosti dokumentov a počítačových komponentov ako celku. Koniec koncov, ak je počítač vypnutý nesprávne, môže trpieť pevný disk, základná doska a pamäť RAM.

Zistili sme, čo je neprerušiteľný zdroj energie. Prejdime k ďalšej otázke.

Čo sú UPS?

Neprerušiteľné zdroje napájania sú rozdelené do troch typov:

1. Offline UPS;
2. Line-interaktívne UPS;
3. Online UPS (UPS s dvojitou konverziou).

Zvážte samostatne každý z typov neprerušiteľných zariadení. Tieto informácie vám pomôžu vybrať UPS podľa vašich potrieb.

Offline UPS

Princípom fungovania tohto typu zdroja je automatické prepnutie počítača alebo iného pripojeného zariadenia na napájanie zo vstavaných batérií pri odpojení od externého zdroja.

Mechanické relé často funguje ako spínač a môžete počuť kliknutie, keď sa UPS prepne z externého napájania na batérie a naopak.

Tento typ sa rozšíril medzi bežných používateľov aj v kanceláriách.

Komu plusy takéto UPS možno pripísať jednoduchosti, kompaktnosti a nízkej cene. Hlavný mínus je neschopnosť stabilizovať vstupné napätie, a preto váš počítač nebude chránený pred náhlymi poklesmi napätia. Tento typ má tiež zvýšené opotrebovanie batérií.

Line Interactive UPS

Tento typ zdroja neprerušiteľného napájania sa vo väčšine prípadov používa na ochranu sieťových a iných telekomunikačných zariadení, ako aj skupín počítačov.

Hlavnou vlastnosťou týchto zdrojov je možnosť nastavenia výstupného napätia bez pripojenia k batériám, bez ohľadu na to, aké napätie (vysoké alebo nízke) je na vstupe.

Plusy Tento typ UPS je malých rozmerov, nízkych nákladov, automatickej regulácie napätia, nákladovo efektívne.

Ale má tiež mínusy- ide o pomerne dlhé prepínanie na batérie, nemožnosť úpravy tvaru výstupného napätia pri práci z externého zdroja, zmena výstupného napätia prebieha stupňovito.

UPS s dvojitou konverziou

Tento typ UPS vykonáva konverziu napätia dvakrát: vstupné striedavé napätie sa konvertuje na jednosmerné a potom sa jednosmerné napätie skonvertuje na referenčné striedavé napätie a dodáva sa do zariadení.

Tento typ sa používa tam, kde je potrebné referenčné napätie a napájané zariadenia sú náročné na kvalitu napájania. Pripojené zariadenia môžu byť veľmi odlišné: bežné pracovné stanice, súborové servery, sieťové zariadenia a ďalšie zariadenia náročné na energiu.

klady online UPS má zásadné: plnú kontrolu vstupného a výstupného napätia, nulovú čakaciu dobu na prepnutie na batérie, pripojené zariadenia nijako neovplyvňujú externú elektrickú sieť.

Mínusy sú tiež k dispozícii: vysoká cena, zložitý dizajn, spotreba energie "na seba" v režime dvojitej konverzie.

Pre domácnosť a kanceláriu stačí prvý typ UPS. Ale ak existuje finančná príležitosť, potom by som vám odporučil posledný pohľad. Toto je najspoľahlivejší typ ochrany vášho počítačového vybavenia pred napätím nízkej kvality.

Hlavné charakteristiky UPS

UPS má niekoľko hlavných charakteristík, ktoré by ste mali venovať pozornosť pri nákupe. Pozrime sa na ne nižšie.

1. Moc. Táto charakteristika priamo určuje, aké zariadenie je možné k tomuto UPS pripojiť. Vždy voľte zdroj s výkonovou rezervou. Vyhnete sa tak možným problémom s nedostatkom energie.

Zvyčajne je táto charakteristika označená hodnotou VA alebo W. Ak je hodnota uvedená vo VA (VA), potom ju vynásobte 0,6, aby ste dostali hodnotu vo wattoch, ktorá je pre nás zrozumiteľnejšia.

1. Typ UPS. O typoch neprerušiteľných zariadení som hovoril vyššie. Dospeli sme k záveru, že UPS s dvojitou konverziou by bola najoptimálnejšia, ale pre domáce potreby by stačil offline alebo linkovo ​​interaktívny zdroj.
2. Životnosť batérie. Táto hodnota je veľmi dôležitá, pretože určuje, ako dlho bude počítač fungovať bez externého napájania. Bežne sa výdrž batérie nastavuje v rozmedzí 5-30 minút. Upozorňujeme, že pri maximálnom zaťažení UPS sa čas bez elektriny výrazne skráti.

Tieto tri vlastnosti sú najdôležitejšie. Okrem nich má UPS oveľa viac charakteristík. Napríklad pri výbere zdroja neprerušiteľného napájania v obchode si všímajte, aké napájacie konektory sú v zdroji nainštalované, či je tam displej a prídavné rozhrania (RJ-11, USB), koľko je nainštalovaných batérií a iné.

Často sa vyskytujúce problémy

1. Najčastejším problémom, ktorý sa pri UPS vyskytuje najčastejšie, je porucha batérie. Vybitú batériu spoznáte podľa toho, že neprerušiteľný zdroj energie prestane držať záťaž – po vypnutí elektriny sa počítač okamžite vypne. Poškodená batéria sa tiež môže prejaviť inak: neprerušiteľný zdroj napájania sa nezapne vôbec, alebo sa zapne a nepretržite pípa. Napísal som o tom, ako vymeniť batériu v neprerušiteľnom napájaní. Píše sa o konkrétnom UPS, ale princíp výmeny vo všetkých zdrojoch je prakticky rovnaký.
2. UPS sa nemusí vôbec zapnúť kvôli vypálenej poistke.
3. Ak sa zdroj neprerušiteľného napájania spustí normálne, ale počítač sa nezapne, potom skontrolujte káble, môžu vychádzať zo zásuviek.

Dúfam, že môj článok bol pre vás užitočný a naučili ste sa niečo nové pre seba. Ak máte stále otázky, môžete sa ich opýtať v komentároch.

Každý asi pozná situáciu, keď pri výmene zariadenia za novšie neviete, čo s tým starým, ktoré je už zastarané, ale zatiaľ celkom dobré. Ak nie je potrebné používať starý počítač na určený účel, môžete prísť s novými účelmi pre jeho komponenty. Na tento účel bude užitočné vedieť, čo sa dá urobiť z neprerušiteľného zdroja napájania počítača.

Zo starého neprerušiteľného zdroja napájania môžete rýchlo získať veľa zariadení. Okrem iného sú medzi nimi aj užitočné najmä v každodennom živote:

• nabíjačka;
• jednoduchý invertor;
• UPS pre plynový kotol;
• 12 voltový zdroj (pre rádiové a iné účely).

Nabíjačka

Ak chcete vytvoriť nabíjačku zo starého neprerušiteľného zdroja napájania, musíte postupovať takto:

1. najprv sa určí primárny a sekundárny obvod transformátora;
2. 220 V sa privádza do primáru vložením do obvodu regulátora napätia (vhodný je reostat pre žiarovku);
3. k sekundárnemu vinutiu transformátora je pripojený mostík asi 40-50 ampérov;
4. pripojte svorky a príslušné póly batérie.

Kalibrácia napätia sa vykoná pomocou improvizovaného regulátora v rozsahu 0-15 voltov.

Úroveň nabitia budete musieť kontrolovať podľa indikátora alebo pomocou voltmetra.

Jednoduchý invertor

Transformátor bez batérie urobí funkčný menič pre auto. Proces montáže bude prebiehať nasledovne:

1. demontáž neprerušiteľného zdroja napájania: vybratie batérie, odhryznutie svoriek, odizolovanie koncov;
2. vyhľadajte konektor na pripojenie k sieti (ak existuje konektor, mal by byť odstránený, ak nie, drôty sú odhryznuté z dosky, konce sú odizolované);
3. vodiče z batérie pomocou spájkovačky musia byť pripojené k vodičom z konektora umiestneného na zadnom paneli, spájkovacie body nie sú izolované;
4. zásuvka zapaľovača cigariet je prispájkovaná k zariadeniu, pričom sa dodrží polarita a izolujú sa spájkovacie body;
5. vnútorný reproduktor zariadenia je vylúčený (je odtrhnutý kliešťami alebo je odstránená doska);
6. montáž skrine pridaním štandardných zásuviek (u niektorých UPS sú už zahrnuté v originálnom prevedení).

Prečítajte si tiež: Podrobne vysvetlíme, ako pripojiť neprerušiteľný zdroj napájania k počítaču

UPS pre plynový kotol

Pre plynový kotol je vhodný aj počítačový UPS. Proces konverzie by sa to malo robiť takto:

1. odstránenie chybného napájacieho zdroja;
2. vytvorenie svoriek s prihliadnutím na polaritu (lepšie je vyrobiť svorky rôznych farieb na označenie plus a mínus) vytvorením 2 otvorov, upevnením svoriek a prispájkovaním vodičov, ktoré boli predtým vhodné pre interné napájanie zo zásuvky. počítač;
3. aby sa predišlo predčasnému zlyhaniu zariadenia v dôsledku prehriatia, bude potrebné inštalovať ventilátory s krytom alebo bez neho zapojené do série (na ich spustenie sa odporúča použiť LED prispájkovaním jej vodičov na vinutie malého relé, a budete musieť prispájkovať drôt z prichádzajúcej „+“ batérie k jednému z reléových kontaktov batérie a k druhému voľnému červenému drôtu z ventilátora, k mínusu batérie je prispájkovaný ďalší voľný čierny drôt).

12 voltový zdroj

Zlyhal neprerušiteľný zdroj napájania možno prispôsobiť 12 voltovému zdroju. Toto sa robí veľmi jednoducho. Najprv budete musieť pripojiť zásuvku k neprerušiteľnému napájaciemu káblu. Na tento účel je z neho najprv odrezaný jeden koniec. Po vykonaní tohto postupu s pomocou neprerušiteľného môžete nabíjať telefón. Ďalšími jednoduchými transformáciami popísanými vyššie môžete zvýšiť výkon doma vyrobeného zariadenia (pozri časť o striedači).