Hvordan arrangeres og fungerer uafbrudt strømforsyning (UPS)?

Kravene til kvaliteten af ​​elektricitet er lovligt foreskrevet af statslige standarder og forholdsvis strenge standarder. Elektricitetsforsyningsorganisationer gør en stor indsats for at overholde dem, men de implementeres ikke altid.

I vores lejligheder og i produktionen opstår med jævne mellemrum:

• fuldfør blackouts i ubestemt tid;

• aperiodiske kortvarige (10 ÷ 100 ms) højspændingsimpulser (op til 6 kV);

• overspændinger og spændingsfald med forskellige varigheder;

• overlejringer af højfrekvent støj;

• frekvensafgang.

Alle disse funktionsfejl påvirker arbejdet for husholdnings- og kontorforbrugere med elektricitet negativt. Mikroprocessor- og computerenheder, som ikke kun mislykkes, men fuldstændigt kan miste deres ydeevne, påvirkes især af kvaliteten på strømforsyningen.

Formål og typer af afbrydelig strømforsyning

For at reducere risikoen ved funktionsfejl i strømforsyningsnetværket bruges overflødige enheder, der ofte kaldes uafbrudt strømforsyning (UPS) eller UPS (dannet fra forkortelsen af ​​den engelske sætning "Uninterruptible Power Supply").

De er lavet med forskellige designs til at løse specifikke forbrugerproblemer. F.eks. Kan kraftfulde UPS'er med heliumbatterier understøtte strømforsyningen til et helt sommerhus i flere timer.

Deres batterier modtager en opladning fra en kraftledning, en vindgenerator, solpaneler eller andre energibærere gennem inverterens ensretteranordning. De foder de elektriske forbrugere i huset.

Når den eksterne kilde slukkes, tømmes batterierne til den belastning, der er tilsluttet deres netværk. Jo større batterikapacitet og jo lavere afladestrøm, jo ​​længere arbejder de.

Uafbrydelig strømforsyning til medium strøm kan reservere strømforsyning til elektriske kedler, indeklimakontrolsystemer og lignende udstyr.

På samme tid kan de enkleste UPS-modeller kun afslutte et computernødstopprogram. Desuden vil varigheden af ​​hele processen med deres arbejde ikke overstige 9-15 minutter.

Strømforsyninger til computere, der ikke kan afbrydes, er:

1. indbygget i enhedskassen;

2. ekstern.

De første design er almindelige på bærbare computere, netbooks, tablets og lignende mobile enheder drevet af et indbygget batteri, der er udstyret med et strøm- og belastningskontaktkredsløb.

Laptop batteri med integreret controller er en uafbrudt strømforsyning. Dets kredsløb i automatisk tilstand beskytter betjeningsudstyret mod strømafbrydelser.

Eksterne UPS-designdesignet til normal færdiggørelse af programmer på en stationær computer laves i en separat enhed.

De er forbundet via en strømadapter til en stikkontakt. Kun enheder, der er ansvarlige for driften af ​​programmerne, er drevet fra dem:

• systemenhed med et tilsluttet tastatur;

• monitor viser igangværende processer.

Andre perifere enheder: scannere, printere, højttalere og andet udstyr fra UPS tænder ikke. I modsat fald overtager de ved nødafslutning af programmerne en del af den energi, der er gemt i batterierne.

UPS-indstillinger for arbejdsgangsdesign

Computer- og industrielle UPS'er fremstilles i tre hovedindstillinger:

1. magt-sikkerhedskopier;

2. interaktive kredsløb;

3. dobbelt konvertering af elektricitet.

Med den første metode backup kredsløb, betegnet med de engelske udtryk “Standby” eller “Off-Line”, leveres spændingen fra netværket til computeren via UPS, hvor elektromagnetisk interferens elimineres af de indbyggede filtre. Sæt her batteri, hvis kapacitet understøttes af den ladestrøm, der reguleres af controlleren.

Når den eksterne strømforsyning forsvinder eller overstiger de etablerede standarder, dirigerer controlleren batterienergien til strømforbrugerne. En simpel inverter er forbundet til at konvertere DC til AC.

Fordele ved UPS Standby

Uafbrydelige strømforsyninger i Off-Line kredsløbet har høj effektivitet, når spændingen tilføres dem, fungerer de roligt, producerer lidt varme og er relativt billige.

mangler

UPS Standby skiller sig ud:

• en lang overgang til batteristrøm 4 ÷ 13 ms;

• en forvrænget form af udgangssignalet, der er udstedt af inverteren i form af en krumning, og ikke en harmonisk sinusbølge;

• mangel på justering af spænding og frekvens.

Sådanne enheder er mest almindelige på personlige computere.

UPS interaktivt kredsløb

De betegnes med det engelske udtryk “Line-Interactive”. De udføres i henhold til det foregående, men mere komplicerede skema på grund af inkluderingen af ​​en spændingsstabilisator ved anvendelse af en autotransformator med trinregulering.

Dette giver en justering af udgangsspændingen, men de er ikke i stand til at kontrollere signalets frekvens.

Filtrering af støj i normal tilstand og skift til inverterstrøm i tilfælde af en ulykke sker i henhold til UPS Standby-algoritmer.

Ved at tilføje en spændingsstabilisator af forskellige modeller med kontrolmetoder, lod de mulighed for at skabe invertere med en bølgeform af ikke kun bølgen, men også sinusoiderne. Imidlertid tillader et lille antal kontroltrin, der er baseret på relæskift, ikke at realisere de fulde stabiliseringsfunktioner.

Dette gælder især for billige modeller, der, når der skiftes til batteristrøm, ikke kun overvurderer frekvensen over den nominelle, men også forvrider sinusbølgen. Interferensen er foretaget af den indbyggede transformator, i hvilken kernen hystereseprocesser forekommer.

I dyre modeller fungerer invertere på halvlederafbrydere. UPS Line-Interactive har højere ydelse, når du skifter til batteristrøm end Off-Line UPS'er. Det sikres ved betjening af synkroniseringsalgoritmer mellem den indkommende spænding og de genererede signaler. Men på samme tid er der en vis undervurdering af effektiviteten.

Line-Interactive UPS kan ikke bruges til at inducere motorer, der er massivt installeret på alle husholdningsapparater, inklusive varmesystemer. De bruges til at betjene enheder med impulsblokkehvor strømmen filtreres og udbedres på samme tid: computere og forbrugerelektronik.

Dobbelt konvertering UPS

Dette UPS-kredsløb kaldes den engelske udtryk “On-line” og fungerer på udstyr, der kræver strøm i høj kvalitet. Det producerer en dobbelt konvertering af elektricitet, når vekselstrømens sinusformede harmonikker konstant konverteres af ensretteren til en konstant værdi, der føres gennem inverteren for at skabe en gentagen sinus i udgangen.

Her er batteriet konstant forbundet til kredsløbet, hvilket eliminerer behovet for at skifte. Denne metode eliminerer praktisk talt perioden med forberedelse af en uafbrudt strømforsyning til omskiftning.

Betjeningen af ​​on-line UPS ved hjælp af batteriets tilstand kan opdeles i tre trin:

1. opladningsstadium;

2. ventetilstand;

3. udladning til computeren.

Opladningsperiode

Sinusbølgeinput- og udgangskredsløbene brydes af en intern UPS-switch.

Et batteri, der er tilsluttet ensretteren, modtager ladenergi, indtil dets kapacitet er gendannet til de optimale værdier.

Beredskabsperiode

Efter afslutningen af ​​batteriopladningen lukker den uafbrydelige automatiske strømforsyning den interne afbryder.

Batteriet opretholder en standbytilstand i buffertilstand.

Udledningsperiode

Batteriet overføres automatisk til computerstationens strøm.

Uafbrydelige strømforsyninger, der fungerer ved hjælp af metoden til dobbeltkontrol af elektrisk strøm, har lavere effektivitet i linjeforsyningstilstand end andre modeller på grund af energiforbruget til varme og støj. Men i komplekse design bruges teknikker til at øge effektiviteten.

UPS On-line er i stand til at korrigere ikke kun størrelsen på spændingen, men også dens svingningsfrekvens. Dette sammenligner dem positivt med tidligere modeller og giver dig mulighed for at bruge til at drive forskellige komplekse enheder med induktionsmotorer. Omkostningerne ved sådanne enheder er imidlertid meget højere end tidligere modeller.

UPS-sammensætning

Afhængigt af typen af ​​arbejdskredsløb inkluderer det afbrydelige strømforsyningssæt:

• batterier til energilagring;

• oplader, at sikre vedligeholdelse af batteriets ydelse;

• inverter til dannelse af sinusbølge,

• proceskontrolordning;

• software.

Til fjernadgang til enheden kan et lokalt netværk bruges, og du kan øge kredsløbets pålidelighed på grund af dets redundans.

I nogle afbrydelige strømforsyninger bruges bypasstilstand, når belastningen leveres af den filtrerede netspænding uden at enhedens hovedkreds fungerer.

En del af UPS har en trin-for-trin spændingsregulator "Booster", der styres af automatisering.

Afhængig af behovet for at udføre komplekse tekniske løsninger, kan uafbrydelige strømforsyninger udstyres med ekstra specielle funktioner.

Læs også om dette emne:Sådan vælges en UPS til kedlen