Kako su uređeni i rade neprekidni izvori napajanja?

Zahtjevi za kvalitetom električne energije zakonski su propisani državnim standardima i prilično strogim standardima. Organizacije za opskrbu električnom energijom ulažu mnogo napora kako bi ih ispunile, ali one se ne provode uvijek.

U našim se stanovima, ali i u proizvodnji, povremeno pojavljuju:

• potpuni nestanci na neodređeno vrijeme;

• kratkotrajni aperiodni (10 ÷ 100 ms) visokonaponski (do 6 kV) naponski impulsi;

• prenaponi i padovi napona s različitim trajanjem;

• prekrivanja visoke frekvencije;

• frekvencijski odlasci.

Sve ove kvarove nepovoljno utječu na rad kućanskih i uredskih potrošača električne energije. Kvaliteta napajanja posebno utječe na mikroprocesorske i računalne uređaje, koji ne samo da otkazuju, već i mogu potpuno izgubiti svoje performanse.

Namjena i vrste neprekidnih napajanja

Da bi se smanjili rizici od kvara mreže napajanja, koriste se suvišni uređaji, koji se obično nazivaju neprekidni izvori napajanja (UPS) ili UPS (formirani od kratice engleske fraze "Neprekidni izvor napajanja").

Izrađene su s različitim dizajnom za rješavanje specifičnih problema potrošača. Na primjer, snažni UPS-ovi s helijskim baterijama mogu podržati napajanje cijele kućice nekoliko sati.

Njihove baterije dobivaju naboj od dalekovoda, generatora vjetra, solarni paneli ili druge nosače energije kroz ispravljački uređaj pretvarača. Oni hrane električne potrošače kućice.

Kad se vanjski izvor isključi, baterije se isprazni u učitavanje povezano s njihovom mrežom. Što je veći kapacitet baterije i manja je struja pražnjenja, to duže rade.

Neprekidni izvori srednje snage mogu se rezervirati napajanje električnim kotlovima, unutarnji sustavi za kontrolu klime i slična oprema.

U isto vrijeme, najjednostavniji UPS modeli mogu dovršiti samo program isključivanja na računalu. Štoviše, trajanje cijelog postupka njihovog rada neće prelaziti 9-15 minuta.

Računalna neprekidna napajanja su:

1. ugrađeno u kućište uređaja;

2. vanjski.

Prvi su dizajni uobičajeni na prijenosnim računalima, prijenosnim računalima, tabletima i sličnim mobilnim uređajima koje pokreće ugrađena baterija, a koja je opremljena sklopom za uključivanje napajanja i opterećenja.

Baterija za laptop s integriranim regulatorom je neprekidni izvor napajanja. Njegov krug u automatskom načinu rada štiti pogonsku opremu od nestanka struje.

Vanjski dizajni UPS-adizajnirani za normalan završetak programa na stacionarnom računalu izrađeni su u zasebnoj jedinici.

Spojeni su putem ispravljača na električnu utičnicu. Iz njih se napajaju samo uređaji odgovorni za rad programa:

• sistemska jedinica sa spojenom tipkovnicom;

• monitor koji prikazuje tekuće procese.

Ostale periferne jedinice: skeneri, pisači, zvučnici i druga oprema s UPS-a ne napajaju se. Inače će nakon hitnog prekida programa preuzeti dio energije pohranjene u baterijama.

Opcije dizajna radnog tijeka UPS-a

Računalni i industrijski UPS-ovi proizvode se u tri glavne opcije:

1. sigurnosno kopiranje;

2. interaktivni sklop;

3. dvostruka pretvorba električne energije.

S prvom metodom sigurnosni krug, označeno engleskim izrazima „Standby” ili “Off-Line”, napon se od mreže do računala napaja putem UPS-a, u kojem se ugrađenim filtrima uklanjaju elektromagnetske smetnje. Postavite ovdje baterija, čija je snaga podržana strujom naboja koju regulira regulator.

Kad vanjsko napajanje nestane ili pređe utvrđene standarde, regulator usmjerava energiju baterije prema potrošačima energije. Jednostavan pretvarač je povezan za pretvaranje istosmjernog u izmjenični.

Prednosti UPS pripravnosti

Neprekidni izvori napajanja sklopom Off-Line imaju visoku učinkovitost, kada se napon na njih primjenjuje, djeluju tiho, proizvode malo topline i relativno su jeftini.

mane

UPS standby izdvaja:

• dug prelazak na snagu baterije 4 ÷ 13 ms;

• iskrivljeni oblik izlaznog signala koji emitira pretvarač u obliku meandera, a ne skladnog sinusnog vala;

• nedostatak prilagodbe napona i frekvencije.

Takvi se uređaji najčešće nalaze na osobnim računalima.

UPS interaktivni krug

Oni su označeni engleskim izrazom "Line-Interactive". Izvode se prema prethodnoj, ali složenijoj shemi zbog uključivanja stabilizatora napona pomoću autotransformatora s regulacijom koraka.

To omogućava podešavanje izlaznog napona, ali oni nisu u mogućnosti kontrolirati frekvenciju signala.

Filtriranje buke u normalnom načinu rada i prelazak na napajanje pretvarača u slučaju nesreće događa se prema algoritmima UPS pripravnosti.

Dodavanjem stabilizatora napona različitih modela s upravljačkim metodama, omogućili su stvaranje pretvarača s valnim oblikom ne samo meandra, već i sinusoida. Međutim, mali broj kontrolnih stupnjeva temeljenih na prebacivanju releja ne omogućava ostvarivanje punih stabilizacijskih funkcija.

To se posebno odnosi na jeftine modele, koji pri prelasku na bateriju ne samo da precjenjuju frekvenciju iznad nazivne već i iskrivljuju oblik sinusnog vala. Smetnje proizvodi ugrađeni transformator, u čijoj se jezgri odvijaju procesi histereze.

U skupim modelima pretvarači rade na poluvodičkim prekidačima. UPS Line-Interactive imaju bolje performanse pri prelasku na baterijsku snagu nego UPS linijski. Osigurava se radom algoritama sinkronizacije između dolaznog napona i generiranih signala. Ali istovremeno, postoji i neko podcjenjivanje učinkovitosti.

Linearno-interaktivni UPS ne može se koristiti za pokretanje indukcijskih motora, koji se masovno ugrađuju na sve kućanske uređaje, uključujući sustave grijanja. Koriste se za upravljanje uređajima sa blokovi impulsagdje se snaga istodobno filtrira i ispravlja: računala i elektronika široke potrošnje.

UPS dvostruke pretvorbe

Ovaj UPS sklop nazvan je engleskom frazom "On-line" i radi na opremi koja zahtijeva visokokvalitetnu struju. Ona proizvodi dvostruku pretvorbu električne energije, kada se ispravljač sinusoidne harmonike izmjenične struje neprestano pretvara u konstantnu vrijednost koja prolazi kroz pretvarač da bi se stvorio ponovljeni sinusoid na izlazu.

Ovdje je baterija stalno spojena na krug, što eliminira potrebu za njezinim prebacivanjem. Ova metoda praktički eliminira razdoblje pripreme neprekidnog napajanja za prebacivanje.

Djelovanje on-line UPS-a u stanju baterije može se podijeliti u tri stupnja:

1. faza naboja;

2. stanje čekanja;

3. pražnjenje na računalo.

Razdoblje punjenja

Sinusni ulazni i izlazni krugovi prekidaju se unutarnjim UPS sklopkom.

Baterija spojena na ispravljač prima energiju naboja dok se njegov kapacitet ne vrati na optimalne vrijednosti.

Razdoblje spremnosti

Nakon prestanka napunjenosti baterije, automatizacija neprekidnog napajanja zatvara unutarnju sklopku.

Baterija održava stanje pripravnosti u međuspremniku.

Razdoblje pražnjenja

Baterija se automatski prenosi na napajanje računalne stanice.

Neprekidni izvori napajanja koji rade metodom dvostruke pretvorbe električne energije imaju niži stupanj učinkovitosti u linijskom načinu napajanja od ostalih modela zbog potrošnje energije za toplinu i buku. Ali u složenom dizajnu koriste se tehnike za povećanje učinkovitosti.

UPS On-line može ispraviti ne samo veličinu napona, nego i njegovu frekvenciju oscilacija. To ih povoljno upoređuje s prethodnim modelima i omogućuje vam da napajate razne složene uređaje s indukcijskim motorima. Međutim, cijena takvih uređaja puno je veća od prethodnih modela.

UPS sastav

Ovisno o vrsti radnog kruga, neprekidni izvor napajanja uključuje:

• baterije za skladištenje energije;

• punjač, osiguravajući održavanje performansi baterije;

• pretvarač za formiranje sinusnog vala,

• shema kontrole procesa;

• softver.

Za daljinski pristup uređaju može se koristiti lokalna mreža i možete povećati pouzdanost kruga zbog njegove redundantnosti.

U nekim se neprekidnim izvorima napajanja koristi način Bypass kada se opterećenje napaja filtriranim mrežnim naponom bez glavnog kruga uređaja koji radi.

Dio UPS-a ima korak-po-korak regulator napona "Booster", koji se kontrolira automatizacijom.

Ovisno o potrebi izvođenja složenih tehničkih rješenja, neprekidni izvori napajanja mogu se opremiti dodatnim posebnim funkcijama.

Pročitajte i na ovu temu:Kako odabrati UPS za bojler