Eisen aan de kwaliteit van elektriciteit worden wettelijk voorgeschreven door staatsnormen en vrij strikte voorschriften. Elektrdoen veel moeite om hieraan te voldoen, maar worden niet altijd uitgevoerd.
In onze appartementen en in productie zijn er periodiek:
volledige stroomuitval voor onbepaalde tijd;
aperiodische kortdurende (10 ÷ 100 ms) hoogspanningspulsen (tot 6 kV);
pieken en spanningsdalingen met verschillende duur;
hoogfrequente ruiskussens;
frequentie driften.
Al deze storingen hebben een negatieve invloed op het werk van elektriciteitsverbruikers in woningen en kantoren. Vooral microprocessor- en computerapparaten worden beïnvloed door de kwaliteit van de voeding, die niet alleen falen, maar ook hun prestaties volledig kunnen verliezen.
Doel en soorten ononderbroken voedingen
Om de risico's van het optreden van storingen in het stroomvoorzieningsnetwerk te verminderen, worden redundante apparaten gebruikt, die gewoonlijk Uninterruptible Power Supply (UPS) of UPS worden genoemd (afgeleid van de afkorting van de Engelse uitdrukking "Uninterruptible Power Supply").
Ze zijn vervaardigd met verschillende ontwerpen om aan de specifieke behoeften van de klant te voldoen. Krachtige UPS'en met heliumbatterijen kunnen bijvoorbeeld een heel huisje meerdere uren ondersteunen.
Hun batterijen worden opgeladen van een hoogspanningslijn, windgenerator of andere dragers van elektriciteit via een gelijkrichter met omvormer. Ze voeden ook de elektrische verbruikers van het huisje.
Wanneer de externe bron is uitgeschakeld, worden de batterijen ontladen tot de belasting die op hun netwerk is aangesloten. Hoe groter de batterijcapaciteit en hoe lager hun ontlaadstroom, hoe langer ze werken.
Ononderbroken voedingen met gemiddeld vermogen kunnen een back-up zijn van en soortgelijke apparatuur.
Tegelijkertijd kunnen de eenvoudigste UPS-modellen alleen het noodstopprogramma van de computer voltooien. In dit geval zal de duur van het hele proces van hun werk niet langer zijn dan 9-15 minuten.
Ononderbroken computervoedingen zijn:
ingebouwd in de behuizing van het apparaat;
extern.
De eerste ontwerpen zijn gebruikelijk in laptops, netbooks, tablets en soortgelijke mobiele apparaten die worden aangedreven door een ingebouwde batterij, die is uitgerust met een stroom- en belastingschakelcircuit.
Laptop batterij met ingebouwde controller is een ononderbroken voeding. Zijn circuit beschermt automatisch werkende apparatuur tegen stroomuitval.
Externe structuren van UPS, bedoeld voor de normale voltooiing van programma's van een stationaire computer, worden in een afzonderlijke eenheid vervaardigd.
Ze worden via de AC-adapter op een stopcontact aangesloten. Alleen die apparaten die verantwoordelijk zijn voor de werking van programma's worden van stroom voorzien:
systeemeenheid met een aangesloten toetsenbord;
monitoren van lopende processen.
De rest van de randapparatuur: scanners, printers, luidsprekers en andere apparatuur worden niet gevoed door UPS. Anders nemen ze in het geval van een noodstop van programma's een deel van de energie op die zich in de batterijen heeft verzameld.
Opties voor het bouwen van UPS-bedrijfsschema's
Computer- en industriële UPS worden vervaardigd in drie hoofdopties:
redundantie van de voeding;
interactief schema;
dubbele omzetting van elektriciteit.
Bij de eerste methode: back-up schema, aangeduid met de Engelse termen "Standby" of "Off-Line", wordt de spanning van het netwerk naar de computer geleverd via de UPS, waarbij elektromagnetische interferentie wordt geëlimineerd door ingebouwde filters. Hier is hij ook geïnstalleerd, waarvan de capaciteit wordt onderhouden door de laadstroom die wordt geregeld door de controller.
Wanneer de externe voeding verdwijnt of de vastgestelde normen overschrijdt, stuurt de controller de batterij-energie om de consumenten van stroom te voorzien. Een eenvoudige omvormer is aangesloten om DC naar AC om te zetten.
Voordelen van UPS stand-by
Ononderbroken voedingen van het Off-Line circuit hebben een hoog rendement, wanneer de spanning erop staat, werken ze stil, genereren ze weinig warmte en zijn ze relatief goedkoop.
nadelen
UPS Standby onderscheidt zich:
lange overgang naar batterijvermogen 4 ÷ 13 ms;
een vervormde vorm van het uitgangssignaal geproduceerd door de omvormer in de vorm van een blokgolf, en niet een harmonische sinusoïde;
gebrek aan spanning en frequentie aanpassing.
Dergelijke apparaten komen het meest voor op pc's.
UPS interactief circuit
Ze worden aangeduid met de Engelse term "Line-Interactive". Ze worden uitgevoerd volgens het vorige, maar meer gecompliceerde schema door een spanningsstabilisator in te schakelen met behulp van een stapgestuurde autotransformator.
Dit geeft een correctie voor de waarde van de uitgangsspanning, maar ze kunnen de frequentie van het signaal niet regelen.
Ruisfiltering in de normale modus en de overgang naar omvormervermogen in geval van nood gebeurt volgens de UPS Standby-algoritmen.
De toevoeging van een spanningsstabilisator van verschillende modellen met besturingsmethoden maakte het mogelijk om omvormers te maken met een golfvorm van niet alleen een blokgolf, maar ook een sinusoïde. Een klein aantal regeltrappen op basis van relaisschakeling maakt het echter niet mogelijk om volledige stabilisatiefuncties te realiseren.
Dit is vooral typerend voor goedkope modellen, die bij het overschakelen naar batterijvoeding niet alleen de frequentie boven de nominale overschatten, maar ook de vorm van de sinusoïde vervormen. Interferentie wordt geïntroduceerd door een ingebouwde transformator, in de kern waarvan hysteresisprocessen plaatsvinden.
In dure modellen werken omvormers op halfgeleiderschakelaars. UPS Line-Interactive heeft een snellere overgang naar batterijvoeding dan Off-Line UPS. Dit wordt verzekerd door de werking van de synchronisatiealgoritmen tussen de ingangsspanning en de uitgangssignalen. Maar tegelijkertijd is er enige onderschatting van de efficiëntie.
Line-Interactive UPS kan niet worden gebruikt voor het aandrijven van inductiemotoren, die massaal zijn geïnstalleerd in alle huishoudelijke apparaten, inclusief verwarmingssystemen. Ze worden gebruikt om apparaten te bedienen waarbij de stroom tegelijkertijd wordt gefilterd en gelijkgericht: computers en consumentenelektronica.
Dubbele conversie UPS
Dit UPS-schema is genoemd naar de Engelse uitdrukking "On-line" en werkt op apparatuur die een hoogwaardige voeding vereist. Het voert een dubbele conversie van elektriciteit uit, wanneer de sinusvormige harmonischen van de wisselstroom constant door de gelijkrichter worden omgezet in een constante waarde, die door de omvormer wordt geleid om een herhaalde sinusoïde aan de uitgang te creëren.
Hier is de batterij permanent verbonden met het circuit, waardoor de noodzaak voor commutatie wordt geëlimineerd. Deze methode elimineert praktisch de periode van voorbereiding van de ononderbroken stroomvoorziening voor het schakelen.
De werking van de UPS On-line volgens de toestand van de batterij kan in drie fasen worden onderverdeeld:
laadfase;
wachtende staat;
ontladen op de computer.
Oplaadperiode:
De ingangs- en uitgangscircuits van de sinusgolf worden onderbroken door een interne UPS-schakelaar.
De batterij die op de gelijkrichter is aangesloten, ontvangt oplaadenergie totdat de capaciteit weer optimaal is.
Beschikbaarheidsperiode
Na het einde van de batterijlading sluit de automatisering van de noodstroomvoorziening de interne schakelaar.
De batterij behoudt een gebruiksklare toestand in de buffermodus.
Ontlaadperiode:
De batterij wordt automatisch overgezet naar de voeding van het computerstation.
Ononderbroken voedingen die gebruikmaken van de dubbele conversiemethode hebben een lager rendement wanneer ze vanaf de lijn worden gevoed dan andere modellen vanwege het energieverbruik voor het genereren van warmte en geluid. Maar in complexe constructies worden technieken gebruikt om de efficiëntie te verhogen.
UPS On-line kan niet alleen de spanningswaarde corrigeren, maar ook de oscillatiefrequentie. Hierdoor onderscheiden ze zich gunstig van eerdere modellen en kunnen ze worden gebruikt om verschillende complexe apparaten van stroom te voorzien met asynchrone motoren. De kosten van dergelijke apparaten zijn echter veel hoger dan bij eerdere modellen.
UPS-samenstelling
Afhankelijk van het type werkschema bevat de ononderbroken voedingsset:
batterijen voor het opslaan van elektriciteit;
Zorgen voor onderhoud van de batterijprestaties;
inverter voor de vorming van een sinusgolf,
proces controle schema;
software.
Voor toegang op afstand tot het apparaat kan een lokaal netwerk worden gebruikt en kan de betrouwbaarheid van het circuit worden verhoogd vanwege de redundantie.
In afzonderlijke ononderbroken voedingen wordt de "Bypass" -modus gebruikt, wanneer de belasting wordt gevoed door de gefilterde netspanning zonder de werking van het hoofdcircuit van het apparaat.
Een deel van de UPS heeft een “Booster” stapspanningsregelaar, aangestuurd vanuit de automatisering.
Afhankelijk van de noodzaak om complexe technische oplossingen uit te voeren, kunnen onderbrekingsvrije voedingen worden uitgerust met extra speciale functies.
Het woord "omvormer" in relatie tot elektrotechniek betekent: dc-naar-ac spanningsapparaat... In dit geval kan de spanningsamplitude omhoog of omlaag veranderen.
Omvormers kunnen afzonderlijke apparaten zijn (lassen of een spanningsomzetter van het boordnet van een auto naar een spanning van 220 V AC), of een afzonderlijke eenheid of onderdeel van een circuit (voeding voor een computer, tv). We zullen nu praten over apparaten die worden gebruikt voor stroomvoorziening in noodsituaties die verband houden met het wegvallen van de netspanning.
Waar gaat de spanning heen en wanneer komt deze terug?
Geen netwerken met 100% betrouwbaarheid... Plots gaat het licht in het appartement of huis uit. Dit komt door schade aan kabel of bovenleidingen, elektrische apparatuur van onderstations. Ongevallen binnen de stad worden relatief snel verholpen, als ze geen verband houden met natuurrampen. Hiervoor werken dispatchingdiensten en operationele teams. En om het beschadigde gebied uit te sluiten en te vervangen door een ander is mogelijk vanwege hun wederzijdse redundantie.
In landelijke gebieden en datsja-boerderijen is alles anders. Er is maar één hoogspanningslijn, de brigade moet ver reizen. Na orkanen of onweersbuien vergroot het aantal bomen dat op lijndraden wordt gekapt, de kans om voor lange tijd in het donker te blijven staan. En als de transformator beschadigd is, moet je meer dan een dag wachten.
De tijd verstrijkt, het eten in de koelkast bederft. Kook de waterkoker niet - hij is elektrisch. Er is niets om mee te koken. De batterij van de mobiele telefoon is leeg - het is onmogelijk om het Ministerie van Noodsituaties te bellen. Er is geen remedie voor oma in het donker. Verwarmingstoestellen koelen af, en daarmee het huis zelf.
Om dit te voorkomen je een persoonlijke, netonafhankelijke stroomvoorziening nodig hebt... Hiervoor wordt een omvormer gebruikt.
Het werkingsprincipe van een ononderbroken stroomvoorziening
De eenvoudigste omvormer - ononderbroken stroomvoorziening (UPS) computer... Binnenin zit een batterij die energie opslaat. Het werkt in druppellaadmodus. Voor dit doel wordt de UPS geleverd met een batterijlader die het spanningsniveau op de batterij bewaakt. Afhankelijk daarvan regelt het de laadstroom of koppelt het de accu los.
Zodra de voedingsspanning wegvalt, koppelt de besturingseenheid de belasting los van het net. Tegelijkertijd is hij via een omvormer, die deel uitmaakt van de UPS, met de accu verbonden.
Er bestaan 220V oplaadbare batterijen, maar die nemen een kamer zo groot als een kamer in beslag. Daarom worden in alle UPS'en batterijen vervaardigd voor laagspanning. De omvormer, die deze omzet in een sinusoïdaal, verhoogt deze waarde tegelijkertijd tot de nominale spanning van het netwerk.
Het goede aan deze krachtbron is dat: altijd klaar om te werken en schakelt direct... Maar hier zijn de belangrijkste nadelen, die het gebruik van een UPS voor ononderbroken stroomvoorziening naar een huis of een deel ervan niet toestaan:
Omvormer voor ononderbroken stroomvoorziening in huis
De omvormer is een logische ontwikkeling van de ononderbroken stroomvoorziening van de computer, zonder de inherente nadelen ervan.
De toename van de batterijcapaciteit houdt rechtstreeks verband met de totale afmetingen. Het wordt onpraktisch om deze in de behuizing van de omvormer te plaatsen. Daarom onderscheidt het zich als een onafhankelijk apparaat dat drie hoofdtaken oplost:
- batterijlading en netspanningsregeling;
- schakelen van voedingsbronnen;
- het omzetten van de accuspanning naar 220 V AC.
Het belangrijkste kenmerk van de omvormer is zijn: stroom... Maar bij het kiezen ervan wordt rekening gehouden met één nuance. We zeiden al dat de UPS niet tegen overbelasting kan. Hetzelfde geldt voor de omvormer. Als een koelkast, elektrische motoren van verwarmingsketels pompen zijn gepland als onderdeel van de belasting, dan er wordt rekening gehouden met hun startstromen... Op het moment van starten verbruiken de elektromotoren een stroom die 3-5 keer hoger is dan de nominale stroom. Als de totale belastingsstroom wanneer de koelkast is ingeschakeld de nominale stroom van de omvormer overschrijdt, zal de beveiliging deze uitschakelen.
Een ander kenmerk van de omvormer, dat de moeite waard is om op te focussen, is de kwaliteit van het converteren van DC naar AC. De spanning in het netwerk verandert in de loop van de tijd volgens een sinusoïdale wet. Geen enkel huishoudelijk halfgeleiderapparaat zal een sinusvormige spanning genereren zodat het de netspanning exact herhaalt. De waarde van de spanning aan de uitgang verandert niet vloeiend, maar discreet, in stappen. Hoe vaker deze verandering optreedt (hoger bemonsteringsfrequentie:), hoe nauwkeuriger het gegenereerde signaal het sinusvormige signaal herhaalt.
Maar het verhogen van de bemonsteringsfrequentie verhoogt de kosten van het apparaat. En de getrapte spanningsvorm is onaanvaardbaar voor de werking van elektromotoren en sommige halfgeleiderapparaten. Dergelijke omvormers, die de zogenaamde gemodificeerde sinusoïde, worden alleen gebruikt voor het voeden van een actieve belasting: verwarmingselementen, gloeilampen. Voor apparaten die kritisch zijn voor de vorm van de voedingsspanning zul je een duurdere omvormer moeten aanschaffen..
Batterijen kiezen voor de omvormer
Batterijen voor de omvormer worden apart aangeschaft... Maar ook hier is er een eigenaardigheid: batterijen kunnen zuur of alkalisch zijn. Hun ladingsprincipes zijn daarom anders elke omvormer is alleen geschikt voor gebruik met een bepaald type batterij... Anders wordt de laadstatus van de batterijen onjuist bepaald en opgeladen.
Het gebruik van auto-accu's in omvormers is niet verantwoord. Hoewel ze in staat zijn om korte tijd een krachtige stroompuls af te geven (in een auto is dit nodig om de starter te laten werken), tolereren ze geen diepe ontladingen. En ontladingen zijn onvermijdelijk tijdens langdurig gebruik van de omvormer. Daarom is de bron van dergelijke batterijen in voedingssystemen beperkt.
Ideaal voor het werken met omvormers gel of glasvezel batterijen. Ze zijn gemaakt met behulp van een speciale technologie en zijn in staat om diepe ontladingen vele malen zonder verlies over te dragen. En nogmaals: de inverter-oplader moet de laadmodus van dergelijke batterijen ondersteunen.
Kies de capaciteit van de batterijen, ga verder vanaf: gewenste batterijduur apparaat (T). Het is gemakkelijk te berekenen, wetende de capaciteit (C), het vermogen van de geplande belasting (P) en de batterijspanning (U):
| Een voorbeeld van het berekenen van de levensduur van de batterij | |||
| Accuspanning, V | Batterijcapaciteit, A ∙ h | werktijd, h | |
| 12 | 55 | 150 | 4 |
| 12 | 190 | 150 | 15 |
De cijfers in de laatste kolom zijn niet indrukwekkend. En de kosten van omvormers en batterijen voor hen zijn niet zo klein.
Dus heeft een omvormer zin?
Voor- en nadelen van omvormers
Diesel- of benzinegeneratoren zijn een alternatief voor omvormers. Daarom zullen we hun verdiensten identificeren door ze te vergelijken met de opwekking van elektriciteit met verbrandingsmotoren. We vermelden nadelen van generatoren die kunnen worden geëlimineerd met omvormers:
- de noodzaak om in de winter een aparte ruimte met ventilatie en verwarming te bouwen;
- opslag van brandstofvoorraad (en voor een dieselmotor - vervanging van zomerbrandstof door winterbrandstof bij koud weer);
- lawaai tijdens het werk, wat niet alleen overlast veroorzaakt voor eigenaren, maar ook voor buren;
- de noodzaak van periodiek onderhoud (controle van het oliepeil, vervangen van kaarsen, filters);
- handmatige start, de noodzaak om parameters tijdens bedrijf te regelen.
De omvormer heeft geen aparte ruimte nodig, hij maakt geen geluid tijdens bedrijf (de werking van de koelventilatoren telt niet mee). Er is geen tussenkomst van de gebruiker nodig in het werkproces. Wanneer de batterij leeg is (de spanning op de batterij zakt naar het laagst mogelijke niveau), zal het apparaat zichzelf uitschakelen en bevriezen in afwachting van het herstel van de netspanning. Daarna laadt hij de batterij op en wacht tot hij weer bruikbaar kan zijn.
En de automatische omschakeling van net- naar batterijvoeding is boeiend. Maar de batterijduur van de omvormer is kort... Zelfs als u de belasting tot het laagst mogelijke reduceert, zal de batterij vroeg of laat leeg raken. Het "einde van de wereld" is vertraagd, maar onvermijdelijk.
Daarom wordt bij het beslissen wat te gebruiken voor noodstroomvoorziening van een huis - een generator of een omvormer, een aantal factoren in overweging genomen.
Omvormer of generator?
Beginnen statistieken verzamelen over hoe vaak en hoe lang de spanning wegvalt in de stad of het dorp. Als deze gebeurtenissen zeer zelden voorkomen, heeft het geen zin om een generator aan te schaffen en er een aparte ruimte voor te bouwen, waar hij stilstaat terwijl hij wacht op zijn uur.
Vervolgens het totale vermogen van elektrische apparaten bepalen, waarvan de voeding vanuit de omvormer in noodbedrijf wordt gepland. Het heeft geen zin om buiten- en kelderverlichting in deze lijst op te nemen, en als er drie tv's in huis zijn, is één voldoende. Om geld te besparen, doneren ze die elektrische apparaten, zonder welke je een dag of twee kunt overleven. De rest zal, wanneer de voedingsspanning wegvalt, handmatig van het netwerk moeten worden losgekoppeld, of hiervoor moet een automatisering worden voorzien.
Maar aan de andere kant houden ze rekening met het eventuele warmtetoevoersysteem (verwarmingsketel). Bovendien, rekening houdend met alle startstromen van zijn elektromotoren, is het mogelijk dat hij zal moeten starten wanneer het huis wordt gevoed door een omvormer.
En vergeet het belangrijkste niet - de koelkast met zijn startstroom, als het een compressor is. Voeg ook een magnetron of een elektrisch fornuis, een waterkoker toe aan de lijst.
Volgens het totale belastingsvermogen: kies het omvormermodel:, bovendien overwegende welke kwaliteit sinusvormige spanning het zal genereren.
Vervolgens selecteerbare batterijen rekening houdend met de gewenste bedrijfstijd van de omvormer voor de eerder berekende belasting. En hier heb je een redelijke aanpak nodig. Als de financiën niet voldoende zijn, dan zul je van tevoren moeten nadenken wat je kunt doneren. Op de voorgrond staan die belastingen waarvoor constant werk vereist is: koelkast, boiler, verwarmingstoestellen. Computers en tv's zullen op een gegeven moment moeten worden uitgeschakeld om de batterij van de omvormer langer mee te laten gaan.
Het blijft om de prijzen op te tellen en het totale bedrag te krijgen. En doe hetzelfde berekening voor een generatorset... Ook hier kunt u geld besparen: bij incidentele verbrekingen van het netwerk is het helemaal niet nodig om er een ruimte voor te bouwen. Je kunt hem in de schuur opbergen en indien nodig mee naar buiten nemen en met een flexibele kabel en een afneembare aansluiting op het netwerk aansluiten. Zorg ervoor dat u aan de lijst de reserveonderdelen toevoegt die nodig zijn om de unit tijdens de levensduur van de alternatieve omvormer te onderhouden. Dit is de enige manier om het economische effect te berekenen, en niet de initiële aanschafkosten van apparatuur. De omvormer vereist gedurende de hele levensduur geen extra kapitaalinvesteringen, maar de verbrandingsmotor heeft altijd onderhoud nodig.
Nu vergelijken we de resulterende bedragen en nemen een beslissing. En onthoud: je moet altijd extra betalen voor comfort... Of je hier klaar voor bent of niet, is aan jou.
Hoe maak je zelf een ononderbroken stroomvoorziening? Zuivere sinusvormige uitgangsspanning, geschikt voor het voeden van elk apparaat. (10+)
Hoe maak je zelf een UPS met sinusvormige uitgang?
Zelf je UPS monteren?
Heeft het zin om de UPS zelf te monteren? Weet niet. Te koop zijn er kilowatt ononderbroken voedingen voor 30 ton. Deze producten zijn ondubbelzinnig van hogere kwaliteit, betrouwbaarheid en energie-efficiëntie dan zelfgemaakte. De kosten van een zelfgemaakte, als je het uit kant-en-klare blokken monteert, blijkt in de buurt van 20 ton te liggen. Ik verzamelde het toen er nog niets vergelijkbaars te koop was. Ik deel in ieder geval mijn ervaring. Mijn UPS werkt nu al 8 jaar uitstekend. Houd er rekening mee dat dit een permanent apparaat is. Hij gaat niet uit als er spanning in het netwerk staat, maar werkt constant. Hij heeft dus eigenlijk acht jaar onafgebroken gewerkt. Het circuit veranderen zodat het automatisch in- en uitschakelt, als je het nodig hebt, zal niet moeilijk zijn voor een specialist die het kan monteren. Ik gebruik een continu werkend apparaat omdat ik meerdere kritische verbruikers op het gebied van elektriciteit in huis heb: computers, een server, een "smart home" systeem. Bij het overschakelen van net- naar batterijvoeding treedt een spanningspiek op, wat onaanvaardbaar is.
De ononderbroken stroomvoorziening kan volledig door uzelf worden geassembleerd, dan zijn de onderdelenkosten 10 ton.
Voor uw aandacht een selectie van materialen: Het nadeel van een zelfgemaakte UPS is het lage rendement bij lage belastingen. Een ononderbroken stroomvoorziening bij inactiviteit, dat wil zeggen zonder belasting, verbruikt ongeveer 100 watt. Zonder enige belasting verbruikt de UPS de batterijen in 35 uur. Sluit geen batterijen parallel aan. Bij grote belastingen, en hier zijn de belastingen groot, is het niet mogelijk om ervoor te zorgen dat de parallel geschakelde batterijen op dezelfde manier worden geladen. Dit komt door de verschillende weerstanden van de draden en contactpunten op de klemmen. Er zal dus maar één batterij van allemaal werken en deze zal zeer snel defect raken. Bediening en onderhoud van een ononderbroken stroomvoorzieningDenk eraan om regelmatig het elektrolytniveau in de batterijen te controleren. U hoeft niets bijzonders te doen. Helaas komen er periodiek fouten in artikelen voor, ze worden gecorrigeerd, artikelen worden aangevuld, ontwikkeld, nieuwe worden voorbereid. LED-voeding. Bestuurder. LED zaklamp, zaklamp. Met jouw hand ... Brugpuls gestabiliseerde spanningsomvormer, bron ... |
UPS'en worden gebruikt om verschillende soorten elektrische apparatuur, voornamelijk computerapparatuur, te beschermen tegen spanningspieken in het netwerk, en kunnen hun werking ook gedurende enkele minuten, uren of zelfs dagen behouden in het geval van een volledige stroomuitval
Een ononderbroken stroomvoorziening kan de volgende stroomproblemen oplossen:: volledige ontkoppeling van het voedingsnet, hoogspanningsimpulsruis, langdurige en kortdurende spanningspieken; hoogfrequente ruis of storing optredend in het lichtnet, frequentieafwijking van meer dan 3 Hz.
Belangrijke parameters van de UPS zijn de tijd van het overzetten van de belasting naar de voeding van de accu's en de tijd van autonoom bedrijf van de accu.
Ononderbroken stroomvoorziening, de basis van het bouwschema |
Redundant UPS-ontwerp in de bedrijfsmodus wordt de belasting gevoed vanuit het elektrische netwerk, dat de ononderbroken voeding filtert voor hoogspanningspulsen en elektromagnetische interferentie met passieve filters.
Wanneer de netspanning afwijkt van de gestandaardiseerde waarden, wordt de belasting automatisch aangesloten op de batterijvoeding met behulp van het invertercircuit, dat beschikbaar is in elke UPS. Zodra de netspanning weer normaal is, schakelt de ononderbroken stroomvoorziening de belasting over op netvoeding.
Interactief UPS-diagram is vergelijkbaar met het back-upcircuit, maar daarnaast is aan de ingang een stapspanningsstabilisator op basis van een autotransformator geïnstalleerd, die het mogelijk maakt om de uitgangsspanning te regelen. Tijdens normaal bedrijf regelt de UPS die op het interactieve circuit werkt niet de frequentie, maar bij afwezigheid van spanning begint hij te worden gevoed door een omvormer met een batterij. Het voordeel van deze regeling zijn de kortere schakeltijden. Bovendien wordt de omvormer gesynchroniseerd met de ingangsspanning.
UPS dubbel conversiecircuit werkt als volgt: AC-ingangsspanning wordt omgezet in DC en vervolgens via de omvormer terug naar AC. Als er geen ingangsspanning is, wordt de belasting onmiddellijk door de accu's van stroom voorzien, aangezien de accu's permanent op het circuit zijn aangesloten.
De belangrijkste blokken en knooppunten die deel kunnen uitmaken van de UPS:
Schakelapparaat
Netwerkfilter
Oplader
Accumulator batterij
Omvormer: AC / DC-omzetter, DC-spanningsstabilisator, DC / AC-omzetter
Bypass-schakelapparaat
Huidige sensor
Origineel filter
temperatuursensor
Koppel
Weergave-apparaat
Ingangsnetspanning 220V, 50Hz wordt via het schakelapparaat en het netfilter aan de lader geleverd. Het netfilter is nodig om het binnendringen van ruis in het lichtnet uit te sluiten, de lader laadt de batterij op mits de netspanning beschikbaar is.
De omvormer maakt deel uit van elke UPS. Het is gebouwd op basis van een halfgeleideromzetter van AB DC-spanning in AC-spanning die aan de belasting wordt geleverd. De omvormer combineert vaak de functies van zowel de eigenlijke omvormer als de lader. Afhankelijk van het type UPS genereert de omvormer verschillende spanningsvormen
Bypass is een schakelapparaat. Dit apparaat wordt gebruikt om de in- en uitgang van de UPS rechtstreeks te koppelen, met uitzondering van het stroomredundantieschema.
De bypass heeft de volgende functies:
zet de UPS aan of uit
overdracht van de belasting van de omvormer naar de bypass bij overbelasting en kortsluiting aan de uitgang
overdracht van de belasting van de omvormer naar de bypass om vermogensverliezen te verminderen
De statische bypass is samengesteld op basis van een thyristorschakelaar gemaakt van contraparallel geschakelde thyristors. Sleutelbeheer komt van het UPS-beheersysteem
De schakelende voeding is kant-en-klaar genomen voor 28 V, 50A, maar je kunt het zelf monteren en er zijn heel veel schakelingen zelf. Op de schakelende voeding worden twee in serie geschakelde 12 volt auto-accu's aangesloten. De omvormer werd ook kant-en-klaar gebruikt, omdat de prijs van de componenten bijna twee keer hoger is dan het afgewerkte apparaat. Deze UPS is genoeg voor bijna een dag het energieverbruik van een klein privéhuis. In het geval van een lange stilstand, en dit gebeurt vaak in onze Siberische vlakten, zet ik de dieselgenerator 6 uur aan.
UPS-circuit |
Onze UPS is ontworpen voor de volgende mogelijkheden: directe conversie van 12 VDC naar 220 VAC bij 50 Hz. Het maximale vermogen van dit UPS-circuit is 220 W. De omgekeerde conversie wordt gebruikt om de batterij op te laden. De laadstroom is 6 A. De schakeling zorgt voor een snelle omschakeling van directe conversie naar omgekeerde modus.
Op de radiocomponenten VT3, VT4, R3 ... R6, C5, C6 wordt een klokgenerator gemaakt die pulsen genereert met een herhalingssnelheid van 50 Hz. De generator stelt de bedrijfsmodus van de bipolaire transistoren VT1, VT6 in. Wikkelingen IIa, IIb van de transformator zijn verbonden met hun collectorcircuit. Het netfilter is gemonteerd op de passieve componenten C1, C2, L1 en het klokgeneratorfilter op de radio-elementen VD1, C3, C4.
Opmerkingen
Dit circuit kan worden aangepast voor andere waarden van gestabiliseerde en niet-gereguleerde uitgangsspanningen, met behulp van verschillende stabilisatoren en batterijen. Om bijvoorbeeld een gestabiliseerde 15 V te verkrijgen, zijn twee 12 volt-batterijen en een geïntegreerde stabilisator 7815 nodig die in serie zijn geschakeld.Daarom heeft deze circuitoplossing een vrij brede toepassing.
De primaire wikkeling van de transformator TR1 wordt berekend voor de nominale waarde van de netspanning, in het VK is deze bijvoorbeeld 240 V. 15 V. Zekering F1 met langzaam blazen beschermt de transformator tegen kortsluiting in het circuit of batterijstoring. LED1 gaat branden wanneer de voedingsspanning wordt toegepast. Wanneer de stroomtoevoer wordt onderbroken, gaat de indicator uit en wordt de uitgangsspanning gehandhaafd door de batterij. De onderstaande afbeelding toont het resultaat van het simuleren van de werking van het apparaat bij aansluiting op het lichtnet.
Tussen de klemmen VP1 en VP3 staat de nominale ongereguleerde voedingsspanning. Op de klemmen VP1 en VP2 staat een gestabiliseerde spanning van 5 V. Batterij B1 wordt opgeladen via weerstand R1 en diode D1. Diodes D1 en D3 voorkomen dat LED1 gaat branden als de netspanning is uitgeschakeld. De batterij wordt opgeladen in de druppelmodus, waarvan de stroom als volgt wordt bepaald:
(VP5 - U B1 - 0,6) / R1,
VP5 - spanning na gelijkrichtbrug BR1, afgevlakt door condensator C1,
U B1 - spanning op batterij B1.
Diode D2 moet absoluut in het circuit worden opgenomen, zonder dat de volledige spanning VP5 de batterij bereikt, zonder stroombeperking, wat zal leiden tot oververhitting van de batterij en het uitvallen ervan. Onderstaande figuur toont het resultaat van een circuitsimulatie tijdens een stroomstoring.
Merk op dat de 5V-spanning stabiel is in elke bedrijfsmodus van het circuit en dat tegelijkertijd de ongereguleerde voedingsspanning van de VP3 binnen enkele volts kan variëren.
Standby-tijd
De standby-tijd is afhankelijk van de belastingen die op het apparaat zijn aangesloten, evenals van de capaciteit van de batterij. Als je een 12 volt accu met een capaciteit van 7 Ah gebruikt en een 5 volt belasting aansluit met een stroom van 0,5 A (terwijl de belasting niet is aangesloten op de ongeregelde spanningsuitgang), dan zal een stabiele spanning van 5 V ongeveer 14 uur onderhouden. Door de batterijcapaciteit te vergroten, krijgt u meer standby-tijd.
