Hoe ononderbroken voedingen (UPS) werken en hoe ze werken. Doel en soorten ononderbroken voedingen. Elektrische trillingen en hun kenmerken

Binnenlandse stroomvoorziening wordt gekenmerkt door een lage betrouwbaarheid en onbevredigend. Dit komt door verouderde elektriciteitsnetten, verslechtering van de apparatuur, slechte prestaties van energieomzetters, tijdelijke processen bij bronnen en gebruikers van elektriciteit, natuurlijke en klimatologische factoren. In dergelijke omstandigheden zijn ononderbroken stroomvoorzieningssystemen dringend nodig om het werk van consumenten van zowel de eerste als andere categorieën te waarborgen.

Voor eigenaren van appartementen en huizen is een stabiele werking van het elektriciteitsnet ook belangrijk. Het stoppen van huishoudelijke apparaten is niet het grootste probleem. Veel belangrijker is het storingsvrij functioneren van levensondersteunende systemen, met name het verwarmingssysteem, als dit direct afhankelijk is van de stroomvoorziening. Een ononderbroken stroomvoorziening UPS (UPS) komt te hulp - een apparaat dat elektrische ontvangers beschermt tegen uitschakeling als gevolg van de accumulatie van elektriciteit in oplaadbare batterijen (AKB) en de vereiste kwaliteit van energie (EC) garandeert in autonome en netwerkmodus .

Voordat u een aanpak schetst voor het leveren van storingsvrije belastingen, moet u weten welke storingen kunnen worden verwacht van huishoudelijke elektriciteitsnetwerken.

Stroomstoringen in elektriciteitsnetten

Onderspanning komt veel voor in de stroomvoorziening. Maar het prevaleert niet bijzonder boven het verhoogde, wat ook gebruikelijk is. 'S Nachts is de spanning stabiel, overdag neemt deze af en' s avonds, wanneer de meeste belastingen zijn uitgeschakeld, neemt deze toe.

Een onstabiele frequentie is ook een glitch, hoewel vrij zeldzaam. Bij een hoge netwerkbelasting kan deze dalen tot 45 Hz, wat leidt tot aanzienlijke signaalvervormingen die de werking van de UPS negatief beïnvloeden. Sommige apparaten interpreteren de frequentiedaling als een ongeluk en de batterij kan snel leeg raken.

Een volledige black-out is niet zo'n zeldzaam geval. Elektriciens zijn niet erg bezig met hoe elektronica werkt en kunnen plotseling een gebouw spanningsloos maken. Een onmiddellijke stroomstoring is voldoende voor het verlies van informatie op de computer. Wanneer de netwerken overbelast zijn, kunnen stroomstoringen optreden. Daarom is het belangrijk hoe het UPS-systeem betrouwbaar ononderbroken stroom levert.

UPS-classificatie

Ze zijn gegroepeerd in drie groepen:

  1. Low-power UPS voor aansluiting via stopcontacten. Uitvoering kan desktop of vloer zijn, en het vermogen varieert van 0,25 tot 3 kW.
  2. Apparaten met gemiddeld vermogen - van 3 tot 30 kW - bevatten een blok stopcontacten dat aan de binnenkant is ingebouwd, of ze worden ook ingeschakeld via groepen stopcontacten in het voedingsnetwerk van consumenten vanaf het bedieningspaneel. De apparaten zijn vervaardigd voor plaatsing zowel in kantoren als in aparte ingerichte ruimtes.
  3. Krachtige UPS - van 10 tot 800 kW. Ze bevinden zich in de elektrische machinekamers. Ze worden in groepen geassembleerd en creëren krachtige energiesystemen - tot enkele duizenden kW.

UPS-typen

Tegenwoordig zijn er 4 soorten UPS (UPS). De eigenschappen die iedereen gemeen heeft, zijn:

  • filteren van impulsen en ruis;
  • eliminatie van vervorming van de golfvorm;
  • spanningsstabilisatie (niet voor alle modellen);
  • de batterij opgeladen houden;
  • wanneer de UPS-batterij leeg is, geeft deze eerst een signaal en schakelt vervolgens de verbruiker uit.

Offline UPS

Het werkingsprincipe van de apparaten van deze wijziging bestaat uit het voeden van de consument vanuit het bestaande netwerk en het onmiddellijk overschakelen naar een autonome back-upvoeding in noodsituaties (4-12 ms). Ze zijn eenvoudiger en goedkoper dan andere soorten.

De UPS schakelt normaal gesproken over naar bedrijf vanaf de ingebouwde batterij.

Bij gebruik op het lichtnet onderdrukt het apparaat ruis met pulsen en houdt het de spanning op een bepaald niveau. Een deel van de energie wordt besteed aan het opladen van de batterij. Als het netwerk in een niet-standaard modus werkt, schakelt de consument over op batterijvoeding. Elk UPS-model bepaalt op zijn eigen manier de noodzaak om naar deze modus over te schakelen. De levensduur van de batterij hangt af van de eigenschappen van de batterij en het stroomverbruik van de belasting. Bij ontladen van de noodstroomvoorziening wordt een commando verzonden om de verbruiker los te koppelen. Als de netspanning het normale niveau bereikt, schakelt de UPS over naar de normale netvoeding en begint de batterij op te laden.

Line-interactief

Line interactieve ups-modellen zijn uitgerust met stabilisatoren die constant werken en zorgen voor de zeldzame aansluiting van batterijen.

Het apparaat werkt samen met het lichtnet en regelt de amplitude en vorm van de netspanning.

Wanneer de spanning daalt of stijgt, corrigeert het apparaat zijn waarde door de kranen van de autotransformator te schakelen. Op deze manier blijft de nominale waarde behouden. Als de parameter buiten bereik is en het schakelbereik niet langer voldoende is, schakelt de UPS over op batterijback-up. Het apparaat kan worden losgekoppeld van het elektriciteitsnet als er een vervormd signaal binnenkomt. Er zijn modellen die de spanningsgolfvorm corrigeren zonder over te schakelen op batterijvoeding.

Ferroresonante UPS

Het apparaat bevat een ferroresonante transformator die fungeert als spanningsstabilisator. Het voordeel is de accumulatie van energie in het magnetische veld, die vrijkomt tijdens het schakelen binnen 8-16 ms. Deze periode is voldoende om de UPS in de nieuwe bedrijfsmodus te laten komen.

De transformator vervult een extra functie van een ruisfilter. Vervorming van de ingangsspanning heeft geen invloed op de uitgangsgolfvorm, die sinusvormig blijft.

Dubbele conversie-UPS

Het apparaat voor dubbele omzetting van energie werkt volgens het principe van het gelijkrichten van de netspanning en zet deze vervolgens weer om in een variabel gestabiliseerde spanning. Hier wordt een krachtigere gelijkrichter gebruikt, die niet alleen de batterij oplaadt, maar ook de omvormer van een gestabiliseerde constante spanning voorziet.

Vanaf de uitgang van het apparaat wordt een gestabiliseerde wisselspanning aan de belasting geleverd.

Wanneer dubbele conversie niet voldoende is om de netspanning te corrigeren, wordt er extra lading van de accu naar de omvormer geleverd. Er wordt niet geschakeld, maar de modus is anders.

Als de omvormer uitvalt, schakelt deze via de bypass over op netvoeding. De keuze voor een dubbele conversie UPS voor privé gebruik is niet rationeel vanwege de grote energieverliezen. Dit type bescherming wordt gebruikt door organisaties waar een hoge betrouwbaarheid van apparatuur vereist is.

Soorten systemen

Uninterruptible power supply systemen kunnen worden gecentraliseerd of gedistribueerd. In het eerste geval werkt één UPS voor het hele gebouw of een aparte verdieping die alle lasten aankan.

Ononderbroken voedingen bevatten meerdere beveiligingsapparaten, die elk op een enkele computer of ander apparaat werken. Ze zijn behoorlijk effectief.

De voordelen van een gedistribueerd systeem zijn als volgt:

  1. De UPS is specifiek geselecteerd voor de meest kritieke of ruwe omgeving van het individuele apparaat.
  2. Het systeem kan stapsgewijs worden uitgebreid, te beginnen met serverbeveiliging en door te verhuizen naar werkstations.
  3. Defecte UPS'en kunnen worden vervangen door andere, met minder belangrijke elementen van het systeem.
  4. De low-power UPS vereist geen installatie en onderhoud door gespecialiseerd personeel.
  5. De mogelijkheid om via de stopcontacten verbinding te maken met een gewone stroomvoorziening.
  6. UPS'en worden onafhankelijk van elkaar gebruikt.

Gecentraliseerde ononderbroken stroomsystemen omvatten hoogwaardige UPS'en die apparatuur beter beschermen. Ondanks hun hoge kosten, worden algemene kostenbesparingen bereikt, aangezien één apparaat minder duur is dan meerdere. Maar voor eenvoudige computers zal het systeem meer kosten, omdat voor het onderhoud hooggekwalificeerd personeel nodig is of de diensten van gespecialiseerde bedrijven die ononderbroken stroomsystemen installeren en onderhouden.

Het is nodig in de volgende gevallen:

  • computers zijn de belangrijkste belasting van het netwerk;
  • sommige organisaties hebben zeer betrouwbare systemen nodig, zoals banken;
  • consumenten verschillen aanzienlijk in macht: computersysteem, communicatie, beveiligingssysteem.

Waar moet je op letten bij het kiezen van een UPS?

Er zijn verschillende belangrijke factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een ononderbroken stroomvoorzieningssysteem. Laten we de belangrijkste opsommen.

Waar wordt de apparatuur tegen beschermd?

Allereerst is het noodzakelijk om de spanning in het elektrische netwerk te meten. De minimale duur van de cyclus is een dag. Het weerspiegelt het beste de werking van het elektriciteitsnet. Als je in het weekend moet werken, heb je informatie nodig over de wekelijkse cyclus, zowel overdag als 's nachts.

Het is belangrijk om de maximale en minimale spanning te bepalen, evenals het vermogen en de pulsfrequentie in het netwerk. Het apparaat kan ofwel een recorder zijn.

De eenvoudigste manier voor de gebruiker is om de spanning te meten, waarbij naar zijn mening de spanning zijn maximum en minimum bereikt. Weekenden mogen niet worden genegeerd.

Als de verhuurder krachtige apparatuur heeft, is het noodzakelijk om de spanning in het thuisnetwerk te meten bij het in- en uitschakelen. Het is noodzakelijk om erachter te komen hoe vaak de spanning in het elektrische netwerk thuis wordt afgesneden en om welke redenen. Het is belangrijk om een ​​aardingsdraad in het appartement te hebben. In dit geval moet u uitzoeken hoe stevig deze is aangesloten op de bus van het vloerpaneel.

Type beschermde apparatuur

Er wordt een lijst opgesteld met apparatuur waarvoor een UPS nodig is. In dit geval is het noodzakelijk om het verbruik van elk te kennen.Het volstaat om de nominale waarde te bepalen, die zich in de technische kenmerken bevindt. Sommige apparatuur trekt soms meerdere keren het maximale vermogen. Hiervoor moet u een gangreserve instellen.

Batterijduur

Hier is het belangrijk om te bepalen voor welke periode het mogelijk is om gegevens veilig op te slaan of de noodzakelijke technologische bewerkingen uit te voeren (informatie overbrengen, bestanden opslaan, een bericht ontvangen).

Benodigd personeel

Afhankelijk van de complexiteit van het systeem is een bepaalde staf van specialisten nodig om het te bedienen. Dit moet worden verduidelijkt om alle kosten correct te kunnen berekenen. De prijs van het beveiligingssysteem mag niet hoger zijn dan 10% van de kosten van de hoofdapparatuur.

UPS voor thuis

Voor een gemiddeld huisje is een ononderbroken stroomvoorziening UPS (UPS) met een vermogen van ongeveer 15 kW handig. Voor een autonome werking van 2-3 uur zijn 4 accu's met een totale capaciteit van 2000 Ah nodig. Hiermee kun je ongeveer 7 kWh aan elektriciteit opslaan.

De belangrijkste in huis zijn de verwarming en huishoudelijke apparaten met een computer. De kosten van een UPS zijn afhankelijk van de capaciteit, het aantal batterijen en de fabrikant. Voor de ketel kunt u een bron kopen met een vermogen van 360 W voor een prijs van 7.000. Voor het hele huis heeft u een UPS-vermogen van maximaal 15 kW nodig, waarvan de prijs meer dan 70 duizend roebel is.

Naast omvormers zijn batterijen nodig, die periodiek moeten worden vervangen. Een UPS voor thuis wordt geleverd tegen een forfaitair bedrag. Ononderbroken stroomvoorzieningssystemen met batterijen zijn bijzonder kostbaar.

Desondanks kunt u besparen op de reparatie van de rest van de apparatuur. Daarnaast zijn er alternatieven met generatoren. Soms kun je rondkomen met de installatie van spanningsstabilisatoren die veel taken aankunnen, waaronder het correct uitschakelen van apparatuur.

Moderne UPS'en zijn uitgerust met een intuïtieve interface. Het display kan worden gebruikt om de werking van het systeem te bewaken, waarbij de belangrijkste parameters de spanning aan de in- en uitgang, het stroomverbruik, het bedieningsschema en de batterijlading zijn.

Welke UPS u kiest, hangt af van de behoeften van de gebruiker. Uw thuiscomputer heeft mogelijk voldoende stroom als deze is uitgeschakeld. Voor een ononderbroken werking van de ketel gedurende 8-9 uur is een 1 kW-beveiligingsinrichting met drie batterijen van elk 65 A / h vereist.

Conclusie

De systemen zijn ontworpen om de autonome werking van elektrische apparaten en elektronische apparatuur voor een korte tijd te garanderen. De belangrijkste indicator is het vermogen van de UPS en de capaciteit van de batterij. Het is raadzaam om apparatuur te kiezen die een spanningsstabilisator bevat.

De levensduur van de batterij hangt af van de eigenschappen van de batterij en het stroomverbruik van de belasting. Bij ontladen van de noodstroomvoorziening wordt een commando verzonden om de verbruiker los te koppelen. Als de netspanning het normale niveau bereikt, schakelt de UPS over naar de normale netspanning en begint de batterij op te laden.

Efficiëntie - de efficiëntiecoëfficiënt - is een van de belangrijkste kenmerken van alle apparatuur, en ononderbroken voedingen vormen daarop geen uitzondering. En de efficiëntie van een UPS heeft niet alleen invloed op het stroomsysteem.

94 tot 96

Onlangs was de standaard efficiëntiescore voor UPS'en van veel fabrikanten 94%. Dankzij nieuwe technologieën (met name IGBT-transistoren) zijn er vandaag UPS'en met een efficiëntie van 96% op de markt verschenen.

Eco-modi

Een andere stap die de meeste fabrikanten zetten, is de ontwikkeling van een UPS-algoritme met eco-mode. Daarom wordt eco-modus opgevat als een economisch winstgevende modus waarin de belangrijkste functionele delen van de UPS (gelijkrichter, omvormer) in wezen zijn uitgeschakeld en de belasting wordt gevoed via de lijn van een gecontroleerde en soms gecorrigeerde bypass.

Hierdoor stijgt het rendement tot 99%. Het moet echter duidelijk zijn dat de efficiëntie in dit geval stapsgewijs is. De eco-modus wordt namelijk alleen geactiveerd als de externe voeding aan alle eisen voldoet. Als parameters verder gaan dan de aanbevolen parameters, wordt, afhankelijk van de fabrikant, ofwel de dubbele conversiemodus onmiddellijk geactiveerd of worden de mechanismen voor het corrigeren van de parameters van het elektriciteitsnet in het werk opgenomen. Als hun invloed onvoldoende is, schakelt de UPS ook over op dubbele conversiemodus.

In het algemeen zijn er dus drie fasen van UPS-efficiëntie: de maximale waarde is 99%, 97-98% in correctiemodus en toch 96% in dubbele conversiemodus.

Invloed op airconditioning

Trouwens, moderne airconditioningsystemen met een soepele regeling van de koelcapaciteit hebben een verhoogde efficiëntie bij lage belastingen, waardoor het verhogen van de efficiëntie van de UPS ook de efficiëntie van airconditioners verhoogt.

Echte berekening

In de praktijk betekent dit het volgende. Laten we UPS-modellen vergelijken met een efficiëntie van 94% en 96%, die onder dezelfde omstandigheden en met dezelfde belasting worden gebruikt.

Bij een efficiëntie van 94% is het vermogen aan de ingang van de UPS 1000 / 0,85 / 0,94 = 1251,5 kW. Bij een rendement van 96%: 1000 / 0,85 / 0,96 = 1225,5 kW.

Een verhoging van het rendement van 2% in absolute termen vermindert het vermogen dat aan de UPS wordt geleverd met 2,21% (= 1 / 0,94 - 1 / 0,96).

De belasting van het airconditioningsysteem wordt verlaagd van 6% van de UPS-capaciteit naar 4% van de UPS-capaciteit, d.w.z. door een derde. Als we aannemen dat het airconditioningsysteem 1 kW elektriciteit verbruikt om 3 kW warmte af te voeren, dan zal het energieverbruik van de airconditioners afnemen van 2% van het UPS-vermogen naar 1,33% van het UPS-vermogen, d.w.z. met 0,67%.

De totale vermindering van het aan de UPS geleverde vermogen zal 2,21 + 0,67 = 2,88% zijn.

Een ononderbroken stroomvoorziening is een belangrijk element bij de constructie van complexe systemen die continu moeten worden gebruikt en die de veiligheid van apparatuur tegen mogelijke problemen in het elektriciteitsnet garanderen. Nu biedt de markt een breed scala aan producten van verschillende categorieën van prijs, kwaliteit en geografie van productie. Het is moeilijk om te beslissen, zeker als je niet de nodige ervaring achter je hebt. Financiën suggereren dat het de moeite waard is om de kwestie van keuze te benaderen met het oog op uw eigen budget. Daarom moeten, voordat u investeert in de aanschaf van een ononderbroken stroomvoorziening, een aantal belangrijke vragen worden beantwoord:

  • Hoe kritisch ga je apparatuur beschermen?
  • Wat is de optimale batterijduur van de apparatuur bij stroomuitval?

Om de bovenstaande vragen te beantwoorden, is het noodzakelijk om in te gaan op de klassen van ononderbroken voedingen die momenteel op de markt zijn. En ook om de belangrijkste criteria te bepalen waarmee rekening moet worden gehouden om een ​​afgewogen keuze te maken.

UPS-klassen

Alle moderne ononderbroken voedingen die tegenwoordig op de markt zijn, kunnen worden onderverdeeld in verschillende klassen die van elkaar verschillen in schema's, maar ook in gedrag, zowel bij normaal bedrijf als bij gebruik op batterijen.

Toewijzen:

  • Back-up of (Back-up),
  • Line-interactieve UPS (),
  • UPS met dubbele conversie (, dubbele conversie).

De meest eenvoudige en pretentieloze worden beschouwd. Tijdens de normale werking van het netwerk komt elektriciteit de ingang van de UPS binnen en wordt deze doorgelaten aan de hoofdbelasting. Bij verliezen en spanningsdalingen in het netwerk schakelt de "uninterruptible power supply" automatisch over naar de accu. De belangrijkste nadelen van dit schema zijn dat het 4 tot 10 milliseconden duurt om de stroom van de UPS naar de batterijen over te brengen. Bij gebruik in batterijmodus is de output van de UPS niet de gebruikelijke sinus voor het lichtnet, maar een benaderde sinus.

Een ononderbroken stroomvoorziening met ingebouwde batterijen is de juiste oplossing wanneer het bij spanningsproblemen in het netwerk alleen van belang is om de apparatuur op de juiste manier uit te schakelen, wat 5 tot 10 minuten duurt.

Als een langere bedrijfstijd van de apparatuur nodig is, moet de benodigde batterij-ontlaadstroom worden berekend. Dit kan als volgt:

Uit het voorgaande wordt duidelijk dat bij het kiezen van een ononderbroken stroomvoorziening rekening moet worden gehouden met veel technische en puur fysieke nuances, die worden bepaald door zowel de specifieke locatie van de UPS en de erop aangesloten apparatuur, als door een aantal andere factoren.

Om berekeningen bij het kiezen van een UPS te vergemakkelijken, heeft NAG een handige tool - waarmee u alle benodigde parameters kunt bepalen.

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.

Een noodstroomvoorziening is een tijdelijke vervanging van het elektriciteitsnet voor de daarop aangesloten apparatuur. De kwaliteit van deze vervanging is sterk afhankelijk van het type en merk van de UPS.

In een elektrisch netwerk heeft de spanning een sinusvormige vorm of een vorm die dicht bij een sinusoïde ligt.

Alle high-end UPS'en hebben ook een sinusvormige uitgangsgolfvorm, d.w.z. voeding leveren die praktisch hetzelfde is als een regulier netwerk of zelfs een sinusgolf van hogere kwaliteit hebben.

Aan de uitgang van de UPS (evenals op het netwerk) is de sinusgolf misschien niet helemaal perfect.

Het bepalen van harmonische vervorming vereist meestal gespecialiseerde apparatuur. Maar je kunt de waarde van de totale harmonische vervorming grofweg schatten op basis van het spanningsoscillogram. Zie je een lage vervorming, dan is de harmonische vervorming ongeveer 5%. Als vervorming erg merkbaar is, is de THD ongeveer 10%.

Met een harmonische vervormingsfactor van meer dan 20%, "steek je hand niet op" om de spanningsgolfvorm een ​​sinusoïde te noemen.

Deze methode heeft, net als elke vereenvoudiging, zijn beperkingen. In het bijzonder, hoe groter het getal van de harmonische, hoe lager de harmonische vervorming, deze is duidelijk zichtbaar.

Alle UPS'en met dubbele conversie, ferroresonante UPS'en en de meeste op het lichtnet aangesloten UPS'en hebben een sinusvormige uitgangsspanning. Voor al deze UPS'en is de 5% THD van de uitgangsspanning de limiet. Als de harmonische vervorming aan de uitgang van de UPS minder dan 5% is, kan de UPS voor deze parameter als "goed" worden beschouwd. Als deze waarde groter is dan 5%, is de uitgangsgolfvorm van de UPS slecht.

Doorgaans geven fabrikanten de mate van harmonische vervorming aan in het algemene specificatieblad van de UPS. Er wordt bijna altijd maar één harmonische vervormingswaarde aangegeven, die verwijst naar enkele gemiddelde (zo niet ideale) omstandigheden, zoals lineaire belasting. Houd er rekening mee dat de meest significante vervorming van de golfvorm van de uitgangsspanning kan optreden onder verschillende randvoorwaarden, evenals onder parameters die niet typisch zijn voor de normale werking van de UPS.

Dergelijke beperkende voorwaarden (hun set of combinatie kan verschillen voor verschillende UPS-modellen) kunnen maximale belasting of inactief (geen belasting) zijn; beperkende of exorbitante arbeidsfactor (bijvoorbeeld minder dan 0,5), een te grote crestfactor. Ernstige vervorming van de uitgangsspanning kan ook verschillende transiënten ondergaan (bijvoorbeeld met een stapsgewijze verandering in belasting).

In de netmodus voeden de schakelende UPS'en en verbonden met het net hun belasting met gefilterde netspanning. Dat wil zeggen, in dit geval zijn het geen onafhankelijke voedingen. Deze bron is het elektriciteitsnet. Dit betekent dat de harmonische vervorming aan de ingang van de voeding van de computer ongeveer hetzelfde zal zijn als zonder de UPS. Dit komt omdat de filters van deze UPS'en niet zijn ontworpen om laagfrequente harmonischen uit te filteren en ze vrijelijk doorgeven. Dienovereenkomstig, als er vóór de installatie van de UPS sterke harmonische vervormingen in het netwerk waren (als gevolg van een algemene overbelasting van het netwerk of een groot deel van het vermogen van niet-lineaire belastingen), zullen ze dat blijven. Als deze vervormingen er niet waren, zullen ze niet verschijnen.

De situatie is anders met ferroresonante en dubbele conversie-UPS. Het zijn in die zin onafhankelijke voedingen. Daarom moet in dit geval alles wat hierboven is gezegd over de vervorming van de netspanningsvorm worden toegeschreven aan de uitgangsspanning van de UPS. Als deze UPS'en zwaar (bijna tot het nominale vermogen) worden belast met niet-lineaire belastingen, kunnen er fundamentele vervormingen optreden aan de ingang van deze belastingen, die zonder de UPS niet aanwezig waren. Aan de andere kant, als harmonische vervormingen werden waargenomen tijdens de werking van het net, kunnen deze verdwijnen na de installatie van de UPS, als de UPS onderbelast is.

Als de niet-lineaire belasting van de online UPS meer dan tweederde van zijn volledige capaciteit bedraagt, kan de uitgangsspanning van de UPS merkbaar vervormd zijn. Vervorming van de spanningsgolfvorm, die op zich niet gevaarlijk is voor computers, is geen goed teken dat de UPS-belasting te zwaar is. Het is beter om een ​​UPS met een hogere capaciteit te installeren of alle apparatuur ervan los te koppelen.

Sommige hoogwaardige UPS'en met dubbele conversie zijn uitgerust met een speciaal regelcircuit, dat tot doel heeft de golfvorm van de uitgangsspanning te corrigeren, zelfs bij gebruik met grote niet-lineaire belastingen. De output van deze UPS'en heeft geen merkbare harmonische vervorming, zelfs niet als de UPS niet-lineaire belastingen met aanzienlijk vermogen levert.

Natuurlijk zijn alle computers en andere apparatuur die is ontworpen om te worden gevoed door wisselstroom, geschikt voor sinusvormige spanning. Bijna geen enkele fabrikant van deze techniek is bereid om de normale werking van zijn apparatuur te garanderen met sterk niet-sinusvormige spanning.

De meeste verbruikers van elektrische energie kunnen echter worden voorzien van niet-sinusvormige wisselspanning. Bovendien zijn voor verschillende apparatuur verschillende kenmerken van de sinusvormige voedingsspanning belangrijker. Apparatuur die is uitgerust met schakelende voedingen (bijvoorbeeld pc's) trekt bijvoorbeeld alleen stroom op momenten dat de spanning zeer dicht bij het maximum ligt. Daarom is voor het voeden van dergelijke apparatuur de juiste amplitudewaarde van de spanning belangrijk. Apparatuur met direct aangedreven elektrische motoren en verwarmingen vereist een nominale rms-spanning. De sinusvormige spanning voldoet aan de vereisten van elk van deze belastingen.

Maar bijna alle soorten belastingen (apparatuur), inclusief computers, kunnen min of meer normaal werken met een spanning die heel anders is dan een sinusvormige. Deze omstandigheid wordt veel gebruikt door fabrikanten van schakelende UPS'en.

Eerder (heel lang geleden) hadden sommige schakelende UPS'en een uitgangsspanning in de vorm van een blokgolf (rechthoekige pulsen van verschillende polariteit).

Rijst. 26. Meander

Wanneer we een sinusvormige spanning vervangen door een van zijn benaderingen, moeten we de parameters van deze benadering zo kiezen dat ze het dichtst bij de parameters van de vervangen sinusoïde liggen. Maar in de meander zijn de amplitude- en effectieve spanningswaarden gelijk aan elkaar (de crestfactor is gelijk aan één). Daarom kunnen we de rechthoekige spanning niet zo maken dat deze tegelijkertijd voldoet aan de vereisten van verschillende belastingen.

In een poging een compromis te vinden, stellen fabrikanten van dergelijke UPS'en de rechthoekige spanning gelijk aan een bepaalde waarde die tussen de piek- en rms-spanning ligt. Als gevolg hiervan bleek dat sommige belastingen (die de juiste RMS-spanning nodig hebben) kunnen uitvallen door overspanning, terwijl andere apparatuur (stroom trekken bij spanningen die dicht bij het maximum liggen) deze spanning te laag was.

Om ervoor te zorgen dat de rms- en piekwaarden van de rechthoekige spanning gelijk zijn aan de overeenkomstige waarden van de sinusvormige spanning, hebben fabrikanten van moderne schakelende UPS'en de vorm van de meander enigszins gewijzigd, door een pauze in te voeren tussen rechthoekige pulsen van verschillende polariteit .

Rijst. 27. Meander met een pauze.

Deze golfvorm wordt door UPS-fabrikanten aangeduid als "getrapte benadering van een sinusgolf". Deze vorm van de curve maakt het mogelijk om, met correct geselecteerde spanningsamplitude en pauzeduur, te voldoen aan de vereisten van verschillende belastingen. Bij een pauzeduur van bijvoorbeeld ongeveer 3 ms (bij een frequentie van 50 Hz) valt de effectieve waarde van de spanning samen met de effectieve waarde van de sinusvormige spanning met dezelfde amplitude.

De uitgangsspanning van alle UPS'en die ik met schakelen tegenkwam, aanwezig op de Russische markt, heeft de vorm van een stapsgewijze benadering van een sinusgolf.

Getoond in afb. 27 is de golfvorm van de uitgangsspanning het ideaal waarnaar UPS-fabrikanten moeten streven. De werkelijke golfvorm van de UPS-uitgangsspanning met overdracht is natuurlijk anders dan het ideaal.

Soms nemen UPS-fabrikanten de aangegeven gelijkheid van de rms-waarde van de spanning aan de uitgang van de UPS en de rms-waarde van de netspanning zeer bij benadering in acht. De duur van de pauzes en de amplitude van de rechthoekige spanning wijken duidelijk af van de berekende waarden.

Deze afwijkingen kunnen kennelijk niet als basis dienen om deze of gene UPS als slecht te verklaren. Ze werken tenslotte allemaal normaal met personal computers, waarvoor ze eigenlijk bedoeld zijn.

De werkelijke golfvorm van de uitgangsspanning van een schakelbare UPS wordt getoond in Fig. 28.

Rijst. 28. Oscillogrammen van spanning en stroom van een pc die is aangesloten op een UPS met schakelen.

Hetzelfde oscillogram toont ook de curve van de stroom die door de computer wordt verbruikt. Hiermee kunt u inschatten hoe "moeilijk" het is voor de computer die door de UPS wordt beveiligd met overdracht. Maar vreemd genoeg hebben sterke impulsstromen die door een computer worden verbruikt aan het begin en einde van een rechthoekige puls geen invloed op de werking van de computer. Ze worden volledig onderdrukt door de voeding van de computer, waarvan de output een constante spanning is met een normaal rimpelniveau.

Houd er ook rekening mee dat de computer die wordt beschermd door de UPS met schakelvermogen, alleen wordt gevoed met niet-sinusvormige spanning wanneer de UPS op batterijstroom werkt (d.w.z. voor een zeer korte tijd). Wanneer de UPS op het lichtnet werkt, wordt de computer gevoed door de netspanning, afgevlakt door de ingebouwde ruis- en pulsfilters in de UPS.

De mogelijkheid om een ​​schakelbare UPS te gebruiken om andere apparatuur (geen computers) van stroom te voorzien, vereist over het algemeen in elk dergelijk geval verificatie. Er zijn gevallen bekend waarin sommige printers weigerden met een dergelijke UPS te werken. Aan de andere kant is er een bekend geval van het gebruik van een schakelende UPS voor de beveiliging van onconventionele belastingen zoals telefooncentrales of kassa's met transformatorvoedingen.

Het gebruik van een omschakel-UPS om stroom te leveren aan apparaten met transformatorvoedingen moet met de nodige voorzichtigheid worden benaderd. Het feit is dat de verliezen van 5-10% die typisch zijn voor een transformator in de aanwezigheid van harmonischen evenredig toenemen met het kwadraat van het aantal agharmonischen. Daarom kan de bron van zwaarbelaste transformatoren, wanneer ze worden gevoed met spanning in de vorm van een meander, vertienvoudigen.

Zoals bij elke voeding, hangt de golfvorm van de uitgangsspanning van een schakelbare UPS af van de grootte en aard van de belasting. Voor UPS'en die worden geproduceerd door bekende bedrijven in de wereld, is deze afhankelijkheid meestal klein.

Sommige UPS'en zijn echter sterk afhankelijk van de vorm (en soms de amplitude) van de uitgangsspanning van de belasting. Sommige kunnen niet worden gebruikt bij lage belastingen, omdat ze een pulsspanning aan de uitgang hebben met een amplitude tot 800 V. Andere worden alleen door de fabrikant gecontroleerd bij het werken met lineaire belastingen. Dergelijke UPS'en kunnen bij het werken met een computer onstabiel zijn tijdens overdrachtstijden.

Uit het voorgaande blijkt: u mag geen UPS'en van onbekende fabrikanten gebruiken of dergelijke UPS'en van niet-gespecialiseerde bedrijven kopen.