Hvordan avbruddsfri strømforsyning (UPS) er ordnet og fungerer. Formål og typer av avbruddsfri strømforsyning. Elektriske vibrasjoner og deres egenskaper

Innenlandsk strømforsyning er preget av lav pålitelighet og utilfredsstillende. Dette skyldes utdaterte strømnett, forringelse av utstyr, dårlig ytelse til energiomformere, forbigående prosesser ved kilder og brukere av elektrisitet, naturlige og klimatiske faktorer. Under slike forhold er det et presserende behov for avbruddsfri strømforsyning for å sikre arbeidet til forbrukere av både den første og andre kategorien.

For eiere av leiligheter og hus er stabil drift av strømnettet også viktig. Å stoppe hvitevarer er ikke det største problemet. Mye viktigere er den problemfrie funksjonen til livsstøttesystemer, spesielt varmesystemet, hvis det direkte avhenger av strømforsyningen. Avbruddsfri strømforsyning UPS (UPS) kommer til unnsetning - en enhet som beskytter elektriske mottakere mot nedleggelse på grunn av akkumulering av elektrisitet i oppladbare batterier (AKB) og garanterer den nødvendige kvaliteten på energi (EC) i autonome og nettverksdriftsmoduser.

Før du skisserer en tilnærming til å levere laster uten feil, bør du finne ut hvilke feil som kan forventes fra innenlandske strømnett.

Strømbrudd i strømnettet

Underspenning er en hyppig forekomst i strømforsyningen. Men det råder ikke spesielt over forhøyede, noe som også er vanlig. Om natten er spenningen stabil, om dagen synker den, og om kvelden, når de fleste belastningene er slått av, øker den.

En ustabil frekvens er også en feil, selv om den er ganske sjelden. Med høy nettverksbelastning kan den falle til 45 Hz, noe som fører til betydelige signalforvrengninger som negativt påvirker driften av UPS-en. Noen enheter tolker frekvensfallet som en ulykke, og batteriet kan tømmes raskt.

En fullstendig blackout er ikke et så sjeldent tilfelle. Elektrikere er ikke så veldig opptatt av hvordan elektronikken fungerer og kan plutselig slå av strømmen i en bygning. Et øyeblikkelig strømbrudd er nok for tap av informasjon på datamaskinen. Når nettverkene er overbelastet, kan det oppstå strømbrudd. Derfor er det viktig hvordan UPS-systemet pålitelig leverer uavbrutt strøm.

UPS-klassifisering

De er gruppert i tre grupper:

  1. Laveffekt UPS for tilkobling gjennom stikkontakter. Utførelse kan være stasjonær eller gulvstående, og effekten varierer fra 0,25 til 3 kW.
  2. Medium effekt enheter - fra 3 til 30 kW - inneholder en blokk med uttak innebygd, eller er også slått på gjennom grupper av uttak i strømforsyningsnettverket til forbrukere fra kontrollpanelet. Enhetene er produsert for plassering både på kontorer og i separate utstyrte rom.
  3. UPS med høy effekt - fra 10 til 800 kW. De er plassert i elektriske maskinrom. De er satt sammen i grupper og skaper energisystemer med høy effekt - opptil flere tusen kW.

UPS-typer

I dag finnes det 4 typer UPS (UPS). Egenskapene som er felles for alle er:

  • filtrering fra impulser og støy;
  • eliminering av forvrengning av bølgeformen;
  • spenningsstabilisering (ikke for alle modeller);
  • holde batteriet ladet;
  • når UPS-batteriet er utladet, gir det først et signal og slår deretter av forbrukeren.

Off-line UPS

Prinsippet for drift av enhetene i denne modifikasjonen består i å forsyne forbrukeren fra det eksisterende nettverket og øyeblikkelig bytte til en autonom reservestrømforsyning i nødssituasjoner (4-12 ms). De er enklere og billigere enn andre typer.

UPS-en går normalt over til drift fra det innebygde batteriet.

Ved drift fra strømnettet undertrykker enheten støy med pulser og opprettholder spenningen på et gitt nivå. En del av energien brukes på å lade batteriet. Hvis nettverket fungerer i en ikke-standard modus, bytter forbrukeren til batteridrift. Hver UPS-modell bestemmer behovet for å bytte til denne modusen på sin egen måte. Batterilevetiden avhenger av batteriets egenskaper og strømforbruket til lasten. Ved utlading av reservestrømforsyningen sendes en kommando for å koble fra forbrukeren. Hvis nettspenningen når normalt nivå, går UPS-en over til normal nettdrift og batteriet begynner å lade.

Line-interaktiv

Line interaktive ups-modeller er utstyrt med stabilisatorer som fungerer konstant og sikrer den sjeldne tilkoblingen av batterier.

Enheten samhandler med strømnettet og kontrollerer amplituden og formen på nettspenningen.

Når spenningen synker eller øker, korrigerer enheten verdien ved å bytte kranene på autotransformatoren. På denne måten opprettholdes dens nominelle verdi. Hvis parameteren er utenfor rekkevidden og koblingsområdet ikke lenger er tilstrekkelig, går UPS-en over til batteribackup. Enheten kan kobles fra hovedstrømforsyningen når et forvrengt signal kommer. Det finnes modeller som korrigerer spenningsbølgeformen uten å bytte til batteridrift.

Ferroresonant UPS

Enheten inneholder en ferroresonant transformator som fungerer som en spenningsregulator. Dens fordel er akkumulering av energi i magnetfeltet, som frigjøres under veksling innen 8-16 ms. Denne tidsperioden er tilstrekkelig til at UPS-en går inn i den nye driftsmodusen.

Transformatoren utfører en tilleggsfunksjon av et støyfilter. Forvrengning av inngangsspenningen påvirker ikke utgangsbølgeformen, som forblir sinusformet.

Dobbel konvertering UPS

Enheten for dobbel konvertering av energi fungerer etter prinsippet om å rette opp nettspenningen, og gjør den igjen til en variabel stabilisert. Her brukes en kraftigere likeretter som ikke bare lader batteriet, men også forsyner omformeren med en stabilisert konstant spenning.

Fra utgangen til enheten tilføres en vekselstabilisert spenning til lasten.

Når dobbeltkonvertering ikke er nok til å korrigere nettspenningen, tilføres ekstra ladning fra batteriet til omformeren. Ingen veksling skjer, men modusen er annerledes.

Hvis omformeren svikter, går den over til nettdrift via bypass. Valget av en dobbeltkonverterende UPS til privat bruk er ikke rasjonelt på grunn av de store energitapene. Denne typen beskyttelse brukes av organisasjoner der det kreves høy pålitelighet av utstyr.

Typer systemer

Avbruddsfri strømforsyningssystemer kan sentraliseres eller distribueres. I det første tilfellet fungerer én UPS for hele bygningen eller en separat etasje, som kan håndtere alle belastningene.

Avbruddsfri strømforsyning inkluderer flere beskyttelsesenheter, som hver fungerer på en enkelt datamaskin eller annet utstyr. De er ganske effektive.

Fordelene med et distribuert system er som følger:

  1. UPS-en er designet spesielt for det mest kritiske eller tøffe miljøet til den enkelte enheten.
  2. Systemet kan gradvis vokse, starter med serverbeskyttelse og flytting til arbeidsstasjoner.
  3. Mislykkede UPS-er kan erstattes med andre, med mindre viktige elementer i systemet.
  4. UPS-en med lav effekt krever ikke installasjon og vedlikehold av spesialisert personell.
  5. Muligheten til å koble til en vanlig strømforsyning gjennom stikkontaktene.
  6. UPS-er brukes uavhengig av hverandre.

Sentraliserte avbruddsfrie strømsystemer inkluderer avanserte UPS-er som bedre beskytter utstyr. Til tross for deres høye kostnader, oppnås totale kostnadsbesparelser fordi én enhet er rimeligere enn flere. Men for enkle datamaskiner vil systemet koste mer, siden vedlikeholdet krever høyt kvalifisert personell eller tjenester fra spesialiserte firmaer som installerer avbruddsfrie strømsystemer og vedlikehold av dem.

Det er nødvendig i følgende tilfeller:

  • datamaskiner er hovedbelastningen til nettverket;
  • noen organisasjoner trenger svært pålitelige systemer, for eksempel banker;
  • forbrukere varierer betydelig i kraft: datasystem, kommunikasjon, sikkerhetssystem.

Hva skal du se etter når du velger en UPS?

Det er flere viktige faktorer å vurdere når du velger et avbruddsfri strømforsyningssystem. La oss liste opp de viktigste.

Hva er utstyret beskyttet mot?

Først av alt er det nødvendig å måle spenningen i det elektriske nettverket. Minimum syklus i varighet vil være en dag. Det gjenspeiler nærmest driften av det elektriske nettverket. Hvis du må jobbe i helgene, må du få informasjon om ukesyklusen, dag og natt.

Det er viktig å bestemme maksimums- og minimumsspenningen, samt kraft- og pulsfrekvensen i nettverket. Enheten kan enten være en opptaker.

Den enkleste måten for brukeren er å måle spenningen, hvor spenningen etter hans mening når maksimum og minimum. Helger bør ikke ignoreres.

Hvis utleier har kraftig utstyr, er det nødvendig å måle spenningen i hjemmenettet når du slår det av og på. Det er nødvendig å finne ut hvor ofte spenningen i det elektriske nettverket hjemme er kuttet og av hvilke grunner. Det er viktig å ha en jordingsledning i leiligheten. I dette tilfellet bør du finne ut hvor sikkert den er koblet til bussen til gulvpanelet.

Type beskyttet utstyr

En liste over utstyr som det kreves UPS for, er kompilert. I dette tilfellet er det nødvendig å vite forbruket av alle. Det er nok å bestemme dens nominelle verdi, som er i de tekniske egenskapene. Noen utstyr trekker noen ganger maksimal effekt flere ganger vurderingen. For det bør du angi en gangreserve.

Batteritid

Her er det viktig å bestemme for hvilken periode det er mulig å trygt lagre data eller fullføre nødvendige teknologiske operasjoner (overføring av informasjon, lagring av filer, motta en melding).

Nødvendig personale

Avhengig av kompleksiteten til systemet, kreves det en viss stab av spesialister for å betjene det. Dette må avklares for å kunne beregne alle kostnader korrekt. Prisen på beskyttelsessystemet bør ikke overstige 10% av kostnadene for hovedutstyret.

UPS for hjemmet

For en gjennomsnittlig hytte er et avbruddsfri strømforsyningssystem UPS (UPS) med en kapasitet på omtrent 15 kW praktisk. For å sikre autonom drift i 2-3 timer, trengs 4 batterier med en total kapasitet på 2000 Ah. De lar deg lagre omtrent 7 kWh strøm.

De viktigste i huset er varmesystemet og husholdningsapparater med en datamaskin. Prisen på en UPS avhenger av kapasiteten, antall batterier og produsenten. For kjelen kan du kjøpe en kilde med en kapasitet på 360 W til en pris på 7 tusen. For hele huset trenger du en UPS-effekt på opptil 15 kW, hvis pris er mer enn 70 tusen rubler.

I tillegg til omformere trengs batterier, som må skiftes med jevne mellomrom. En UPS for hjemmet kommer til et engangsbeløp. Avbruddsfrie batteristrømforsyningssystemer er spesielt kostbare.

Til tross for dette kan du spare på reparasjonen av resten av utstyret. I tillegg finnes det alternativer med generatorer. Noen ganger kan du klare deg med installasjon av spenningsstabilisatorer som takler mange oppgaver, inkludert korrekt nedstenging av utstyr.

Moderne UPS-er er utstyrt med et intuitivt grensesnitt. Displayet kan brukes til å overvåke driften av systemet, hvor hovedparametrene er spenningen ved inngang og utgang, strømforbruk, driftsskjema, batterilading.

Hvilken UPS du skal velge avhenger av brukerens behov. Hjemmedatamaskinen din kan ha nok strøm til å slå den av. For uavbrutt drift av kjelen i 8-9 timer kreves en 1 kW beskyttelsesanordning med tre batterier på 65 A/t hver.

Konklusjon

Systemene er designet for å sikre autonom drift av elektriske apparater og elektronisk utstyr i kort tid. Hovedindikatoren er kraften til UPS-en og kapasiteten til batteriet. Det anbefales å velge utstyr som inneholder en spenningsstabilisator.

Batterilevetiden avhenger av batteriets egenskaper og strømforbruket til lasten. Ved utlading av reservestrømforsyningen sendes en kommando for å koble fra forbrukeren. Hvis nettspenningen når det normale nivået, går UPS-en over til normal bruksmodus og begynner å lade batteriet.

Effektivitet - effektivitetskoeffisienten - er en av de viktigste egenskapene til ethvert utstyr, og avbruddsfri strømforsyning er intet unntak. Og UPS-effektiviteten påvirker ikke bare strømsystemet.

94 til 96

Nylig var standard effektivitetsvurdering for UPS-er fra mange produsenter 94 %. I dag, takket være nye teknologier (spesielt IGBT-transistorer), har UPS-er med en effektivitet på 96% dukket opp på markedet.

Øko-moduser

Et annet skritt tatt av de fleste produsenter er utviklingen av en algoritme for drift av UPS-en ved hjelp av øko-modus. Derfor forstås øko-modus som en økonomisk fordelaktig modus der de viktigste funksjonelle delene av UPS-en (likeretter, omformer) i hovedsak er slått av, og belastningen drives gjennom en kontrollert og noen ganger korrigert bypass-linje.

Som et resultat øker effektiviteten opptil 99 %. Det skal imidlertid forstås at effektiviteten i dette tilfellet er trinnvis. Faktum er at øko-modus bare aktiveres hvis den eksterne strømforsyningen oppfyller alle kravene. Hvis noen parametere går utover de anbefalte, er, avhengig av produsenten, enten dobbeltkonverteringsmodusen aktivert umiddelbart, eller mekanismene for å korrigere parametrene til strømnettet er inkludert i arbeidet. Hvis deres innflytelse er utilstrekkelig, går UPS-en også over til dobbeltkonverteringsmodus.

I det generelle tilfellet er det således tre stadier av UPS-effektivitet: maksimalverdien er 99 %, 97–98 % i korreksjonsmodus og like fullt 96 % i dobbelkonverteringsmodus.

Påvirkning på kondisjonering

Forresten, moderne klimaanlegg med jevn regulering av kjølekapasitet har økt effektivitet ved lav belastning, derfor øker effektiviteten til UPS også effektiviteten til klimaanlegg.

Ekte regnestykke

I praksis betyr dette følgende. La oss sammenligne UPS-modeller med effektivitet 94 % og 96 %, drevet under samme forhold med samme belastning.

Ved effektivitet på 94 % vil effekten ved inngangen til UPSen være 1000 / 0,85 / 0,94 = 1251,5 kW. Ved virkningsgrad 96 %: 1000 / 0,85 / 0,96 = 1225,5 kW.

En økning i effektiviteten på 2 % i absolutte termer reduserer strømtilførselen til UPS-en med 2,21 % (= 1 / 0,94 - 1 / 0,96).

Belastningen på klimaanlegget reduseres fra 6 % av UPS-kapasiteten til 4 % av UPS-kapasiteten, dvs. med en tredjedel. Hvis vi antar at klimaanlegget bruker 1 kW strøm for å fjerne 3 kW varme, så vil effekten som forbrukes av klimaanlegget reduseres fra 2 % av UPS-effekten til 1,33 % av UPS-effekten, dvs. med 0,67 %.

Den totale reduksjonen i strømtilførselen til UPS-en vil være 2,21 + 0,67 = 2,88 %.

En avbruddsfri strømforsyning er et viktig element i konstruksjonen av komplekse systemer som trenger kontinuerlig drift og garanterer utstyrets sikkerhet mot mulige problemer i strømnettet. Nå tilbyr markedet et bredt utvalg av produkter i forskjellige kategorier av pris, kvalitet og produksjonsgeografi. Det er vanskelig å bestemme seg, spesielt hvis du ikke har den nødvendige erfaringen bak deg. Økonomi tyder på at det er verdt å nærme seg spørsmålet om valg med et øye til ditt eget budsjett. Derfor, før du investerer i kjøp av en avbruddsfri strømforsyning, bør flere viktige spørsmål besvares:

  • Hvor kritisk skal du beskytte utstyr?
  • Hva er den optimale batterilevetiden til utstyret ved strømbrudd?

For å svare på spørsmålene ovenfor, er det nødvendig å fordype seg i klassene av avbruddsfri strømforsyning på markedet i dag. Og også for å bestemme hovedkriteriene som må tas i betraktning for å ta et balansert valg.

UPS-klasser

Alle de moderne avbruddsfrie strømforsyningene på markedet i dag kan deles inn i flere klasser som skiller seg fra hverandre i skjemaer, så vel som i oppførsel både i normal drift og i batteridrift.

Tildele:

  • Backup eller (Backup),
  • Line-interactive UPS (),
  • UPS med dobbel konvertering (, dobbel konvertering).

De mest enkle og upretensiøse vurderes. Under normal drift av nettverket kommer elektrisitet inn i inngangen til UPS-en og, passerer gjennom den, tilføres hovedlasten. Ved tap og spenningsstøt i nettet, går "avbruddsfri strømforsyning" automatisk over til batteriet. De største ulempene med denne ordningen er at det tar mellom 4 og 10 millisekunder å overføre strøm fra UPS-en til batteriene. Ved drift i batterimodus er utgangen til UPSen ikke vanlig sinus for strømnettet, men en tilnærmet sinus.

En avbruddsfri strømforsyning med innebygde batterier vil være den riktige løsningen når det ved spenningsproblemer i nettet kun er viktig å slå av utstyret riktig, noe som tar fra 5 til 10 minutter.

Hvis det kreves lengre driftstid for utstyret, må nødvendig batteriutladningsstrøm beregnes. Dette kan gjøres som følger:

Fra det foregående blir det klart at når du velger en avbruddsfri strømforsyning, er det nødvendig å ta hensyn til mange tekniske og rent fysiske nyanser, som bestemmes både av den spesifikke plasseringen av UPS-en og utstyret som er koblet til den, og av en en rekke andre faktorer.

For å lette beregningene når du velger en UPS, har NAG et praktisk verktøy som du kan bruke til å bestemme alle nødvendige parametere.

Krav til kvaliteten på elektrisitet er lovlig foreskrevet av statlige standarder og ganske strenge forskrifter. Elektrisitetsleverandører anstrenger seg mye for å overholde dem, men de blir ikke alltid implementert.

I våre leiligheter, og i produksjon, er det med jevne mellomrom:

    fullstendig strømbrudd på ubestemt tid;

    aperiodiske kortsiktige (10 ÷ 100 ms) høyspente (opptil 6 kV) spenningspulser;

    pigger og spenningsfall med forskjellig varighet;

    høyfrekvente støyputer;

    frekvensdrift.

Alle disse funksjonsfeilene påvirker arbeidet til strømforbrukere i boliger og kontorer negativt. Spesielt påvirket av kvaliteten på strømforsyningen er mikroprosessor og datamaskinenheter, som ikke bare svikter, men kan også miste ytelsen fullstendig.

Formål og typer av avbruddsfri strømforsyning

For å redusere risikoen fra forekomsten av feil i strømforsyningsnettverket, brukes redundante enheter, som vanligvis kalles uninterruptible power supplies (UPS) eller UPS (avledet fra forkortelsen av den engelske frasen "Uninterruptible Power Supply").

De er produsert med forskjellige design for å møte spesifikke kundebehov. For eksempel er kraftige UPS-er med heliumbatterier i stand til å støtte en hel hytte i flere timer.

Batteriene deres mottar ladning fra en kraftledning, vindgenerator eller andre elektrisitetsbærere gjennom en inverter-likeretterenhet. De mater også strømforbrukerne på hytta.

Når den eksterne kilden er slått av, utlades batteriene til belastningen som er koblet til nettverket deres. Jo større batterikapasitet og jo lavere utladningsstrøm, jo ​​lenger fungerer de.

Avbruddsfri strømforsyning med middels kraft kan sikkerhetskopiere innendørs klimakontrollsystemer og lignende utstyr.

Samtidig er de enkleste UPS-modellene bare i stand til å fullføre nødavstengingsprogrammet for datamaskiner. I dette tilfellet vil varigheten av hele prosessen med arbeidet deres ikke overstige 9-15 minutter.

Datamaskinens avbruddsfrie strømforsyninger er:

    innebygd i enhetens kropp;

    utvendig.

De første designene er vanlige i bærbare datamaskiner, netbooks, nettbrett og lignende mobile enheter drevet av et innebygd batteri, som er utstyrt med en strøm- og lastbryterkrets.

Laptop batteri med innebygd kontroller er en avbruddsfri strømforsyning. Kretsen beskytter automatisk driftsutstyr mot strømbrudd.

UPS eksterne strukturer, beregnet for normal fullføring av programmer på en stasjonær datamaskin, er produsert i en separat enhet.

De kobles til en stikkontakt via AC-adapteren. Bare de enhetene som er ansvarlige for driften av programmene får strøm fra dem:

    systemenhet med tilkoblet tastatur;

    monitor som viser pågående prosesser.

Resten av de eksterne enhetene: skannere, skrivere, høyttalere og annet utstyr er ikke drevet av UPS. Ellers vil de ved en nødavslutning av programmer ta på seg deler av energien som er akkumulert i batteriene.

Alternativer for å bygge UPS-driftsdiagrammer

Datamaskin og industriell UPS er produsert i tre hovedalternativer:

    strømforsyning redundans;

    interaktiv ordning;

    dobbel konvertering av elektrisitet.

I den første metoden backup ordning, betegnet med de engelske termene "Standby" eller "Off-Line", leveres spenningen fra nettverket til datamaskinen gjennom UPS-en, der elektromagnetisk interferens elimineres av innebygde filtre. Den er også installert her, hvis kapasitet opprettholdes av ladestrømmen regulert av kontrolleren.

Når den eksterne strømforsyningen forsvinner eller går utover de etablerte standardene, styrer kontrolleren batterienergien for å gi strøm til forbrukerne. En enkel inverter kobles til for å konvertere DC til AC.

UPS Standby-fordeler

Avbruddsfri strømforsyning til Off-Line-kretsen har høy effektivitet, når spenningen påføres dem, fungerer de stille, genererer lite varme og er relativt billige.

ulemper

UPS Standby skiller seg ut:

    lang overgang til batteristrøm 4 ÷ 13 ms;

    en forvrengt form av utgangssignalet produsert av omformeren i form av en firkantbølge, og ikke en harmonisk sinusoid;

    manglende spennings- og frekvensjustering.

Slike enheter er mest vanlige på personlige datamaskiner.

UPS interaktiv krets

De er betegnet med det engelske uttrykket "Line-Interactive". De utføres i henhold til den forrige, men mer kompliserte ordningen ved å slå på en spenningsstabilisator ved hjelp av en trinnstyrt autotransformator.

Dette gir en korreksjon for verdien av utgangsspenningen, men de er ikke i stand til å kontrollere frekvensen til signalet.

Støyfiltrering i normal modus og bytting til inverterstrømforsyning i nødstilfeller skjer i henhold til UPS Standby-algoritmer.

Tillegget av en spenningsstabilisator av forskjellige modeller med kontrollmetoder gjorde det mulig å lage omformere med en bølgeform av ikke bare en firkantbølge, men også en sinusoid. Et lite antall kontrolltrinn basert på relésvitsjing tillater imidlertid ikke realisering av fulle stabiliseringsfunksjoner.

Dette er spesielt typisk for billige modeller, som, når du bytter til batteristrøm, ikke bare overvurderer frekvensen over den nominelle, men også forvrenger formen på sinusoiden. Interferens introduseres av en innebygd transformator, i kjernen av hvilken hystereseprosesser oppstår.

I dyre modeller opererer omformere på halvlederbrytere. UPS Line-Interactive har en raskere overgang til batteristrøm enn Off-Line UPS. Den leveres av driften av synkroniseringsalgoritmene mellom inngangsspenningen og utgangssignalene. Men samtidig er det en viss undervurdering av effektiviteten.

Line-Interactive UPS kan ikke brukes til å drive induksjonsmotorer, som er massivt installert i alle husholdningsapparater, inkludert varmesystemer. De brukes til å betjene enheter der strømmen filtreres og korrigeres samtidig: datamaskiner og forbrukerelektronikk.

Dobbel konvertering UPS

Denne UPS-ordningen er oppkalt etter den engelske frasen "On-line" og fungerer på utstyr som krever strømforsyning av høy kvalitet. Den utfører en dobbel konvertering av elektrisitet, når de sinusformede harmoniske til vekselstrømmen konstant konverteres av likeretteren til en konstant verdi, som føres gjennom omformeren for å skape en gjentatt sinus ved utgangen.

Her er batteriet permanent koblet til kretsen, noe som eliminerer behovet for kommutering. Denne metoden eliminerer praktisk talt perioden med forberedelse av den avbruddsfrie strømforsyningen for veksling.

Driften av UPS On-line i henhold til batteritilstanden kan deles inn i tre trinn:

    ladestadiet;

    venter tilstand;

    utladning på datamaskinen.

Ladeperiode

Sinusbølgeinngangs- og utgangskretsene blir avbrutt av en intern UPS-bryter.

Batteriet koblet til likeretteren mottar ladeenergi til kapasiteten er gjenopprettet til optimale verdier.

Klar periode

Etter endt batterilading, lukker den automatiske strømforsyningsenheten den interne bryteren.

Batteriet opprettholder en beredskapstilstand for standby-drift.

Utskrivingsperiode

Batteriet overføres automatisk til strømforsyningen til datastasjonen.

Avbruddsfri strømforsyning som opererer med dobbeltkonverteringsmetoden har lavere effektivitet når de drives fra linjen enn andre modeller på grunn av energiforbruket for å generere varme og støy. Men i komplekse strukturer brukes teknikker for å øke effektiviteten.

UPS On-line er i stand til å korrigere ikke bare spenningsverdien, men også dens oscillasjonsfrekvens. Dette skiller dem gunstig fra tidligere modeller og lar dem brukes til å drive forskjellige komplekse enheter med asynkronmotorer. Imidlertid er kostnadene for slike enheter mye høyere enn tidligere modeller.

UPS-sammensetning

Avhengig av typen arbeidsskjema, inkluderer avbruddsfri strømforsyningssett:

    akkumulatorer for akkumulering av elektrisitet;

    Sikre vedlikehold av batteriytelsen;

    inverter for å danne en sinusbølge,

    prosesskontroll ordningen;

    programvare.

For ekstern tilgang til enheten kan et lokalt nettverk brukes, og påliteligheten til kretsen kan økes på grunn av redundansen.

I separate avbruddsfrie strømforsyninger brukes "Bypass"-modusen når lasten drives av den filtrerte nettspenningen uten drift av enhetens hovedkrets.

En del av UPS-en har en "Booster" trinnspenningsregulator, kontrollert av automatisk utstyr.

Avhengig av behovet for å utføre komplekse tekniske løsninger, kan avbruddsfri strømforsyning utstyres med ekstra spesialfunksjoner.

En avbruddsfri strømforsyning er en midlertidig erstatning for det elektriske nettverket for utstyret som er koblet til det. Kvaliteten på denne erstatningen er svært avhengig av type og merke til UPS-en.

I et elektrisk nettverk har spenningen en sinusformet form eller en form nær en sinusformet.

Alle high-end UPS-er har også en sinusformet utgangsbølgeform, dvs. gi strømforsyning praktisk talt det samme som et vanlig nettverk eller ha en sinusbølge av høyere kvalitet.

Ved utgangen til UPS-en (så vel som på nettverket) er kanskje ikke sinusbølgen helt perfekt.

Å bestemme harmonisk forvrengning krever vanligvis spesialisert utstyr. Men du kan grovt anslå verdien av den totale harmoniske forvrengningen ganske enkelt fra spenningsoscillogrammet. Hvis du ser lav forvrengning, er den harmoniske forvrengningen omtrent 5 %. Hvis forvrengningen er veldig merkbar, er THD omtrent 10 %.

Med en harmonisk forvrengningsrate på mer enn 20 % "løfter du ikke opp hånden" for å kalle spenningsbølgeformen en sinusformet.

Denne metoden, som enhver forenkling, har sine begrensninger. Spesielt, jo større antall harmoniske, jo lavere harmonisk forvrengning, er den tydelig synlig.

Alle dobbeltkonverterende UPS-er, ferroresonante UPS-er og de fleste netttilkoblede UPS-er har en sinusformet utgangsspenning. For alle disse UPS-ene er 5 % THD av utgangsspenningen grensen. Hvis den harmoniske forvrengningen ved utgangen til UPS-en er mindre enn 5 %, kan UPS-en betraktes som "god" for denne parameteren. Hvis denne verdien er større enn 5 %, er UPS-utgangsbølgeformen dårlig.

Vanligvis angir produsenter graden av harmonisk forvrengning i den generelle listen over UPS-spesifikasjoner. Nesten alltid er bare én THD-verdi angitt, som refererer til noen gjennomsnittlige (om ikke ideelle) forhold - for eksempel med en lineær belastning. Det bør huskes at den mest betydelige forvrengningen av utgangsspenningsbølgeformen kan oppstå under forskjellige grenseforhold, så vel som under parametere som ikke er typiske for normal drift av UPS-en.

Slike begrensende forhold (sett eller kombinasjon kan være forskjellig for forskjellige UPS-modeller) kan være maksimal belastning eller tomgang (ingen belastning); begrensende eller ublu effektfaktor (for eksempel mindre enn 0,5), for stor toppfaktor. Alvorlig forvrengning av utgangsspenningen kan også gjennomgå forskjellige transienter (for eksempel med en trinnvis endring i lasten).

I nettmodus forsyner koblings-UPSen og koblet til strømnettet sin last med filtrert nettspenning. Det vil si at i dette tilfellet er de ikke uavhengige strømforsyninger. Denne kilden er det elektriske nettverket. Dette betyr at den harmoniske forvrengningen ved inngangen til datamaskinens strømforsyning vil være omtrent den samme som uten UPS. Dette er fordi filtrene til disse UPS-ene ikke er designet for å filtrere ut lavfrekvente harmoniske, og de sender dem fritt. Følgelig, hvis det var sterke harmoniske forvrengninger i nettverket før installasjonen av UPS-en (på grunn av en generell overbelastning av nettverket eller en stor andel av kraften til ikke-lineære belastninger), vil de forbli slik. Hvis disse forvrengningene ikke var der, vil de ikke vises.

Situasjonen er annerledes med ferroresonant og dobbel konvertering UPS. De er i denne forstand uavhengige strømforsyninger. Derfor må alt som er sagt ovenfor angående forvrengning av nettspenningsformen i dette tilfellet tilskrives utgangsspenningen til UPS-en. Hvis disse UPS-ene er tungt (nesten til nominell effekt) belastet med ikke-lineære belastninger, kan det oppstå fundamentale forvrengninger ved inngangen til disse belastningene, som ikke var til stede uten UPS-en. På den annen side, hvis harmoniske forvrengninger ble observert under nettdrift, kan de forsvinne etter installasjonen av UPS-en, hvis UPS-en er underbelastet.

Hvis den ikke-lineære belastningen til den elektroniske UPS-en er mer enn to tredjedeler av dens fulle kapasitet, kan utgangsspenningen til UPS-en være merkbart forvrengt. Forvrengning av spenningsbølgeformen, som ikke er farlig i seg selv for datamaskiner, er ikke et godt tegn på at belastningen på UPS-en er for stor. Det er bedre å installere en UPS med høyere kapasitet eller koble alt utstyr fra den.

Noen avanserte dobbeltkonverterings-UPSer er utstyrt med en spesiell kontrollkrets, hvis formål er å korrigere utgangsspenningsbølgeformen selv når de opererer med store ikke-lineære belastninger. Utgangen fra disse UPS-ene har ingen merkbar harmonisk forvrengning, selv om UPS-en leverer betydelige ikke-lineære belastninger.

Selvfølgelig er alle datamaskiner og annet utstyr designet for å drives av vekselstrøm vurdert for sinusformet spenning. Knapt noen produsent av denne teknikken er klar til å garantere normal drift av utstyret med svært ikke-sinusformet spenning.

Imidlertid kan de fleste forbrukere av elektrisk energi forsynes med ikke-sinusformet vekselstrøm. Dessuten, for forskjellig utstyr, er forskjellige egenskaper ved den sinusformede forsyningsspenningen viktigere. For eksempel trekker utstyr utstyrt med byttestrømforsyninger (for eksempel personlige datamaskiner) strøm bare når spenningen er veldig nær maksimum. Derfor, for å drive slikt utstyr, er riktig amplitudeverdi av spenningen viktig. Utstyr som inneholder direkte drevne elektriske motorer og varmeovner krever en nominell r.m.s.-spenning. Den sinusformede spenningen oppfyller kravene til noen av disse lastene.

Men nesten alle typer belastninger (utstyr), inkludert datamaskiner, kan fungere mer eller mindre normalt med en spenning som er svært forskjellig fra en sinusformet. Denne omstendigheten er mye brukt av produsenter av bytte UPS-er.

Tidligere (for veldig lenge siden) hadde noen bytte UPS-er en firkantbølgeutgangsspenning (rektangulære pulser med forskjellig polaritet).

Ris. 26. Meander

Når vi erstatter en sinusformet spenning med en eller annen av dens tilnærminger, må vi velge parametrene for denne tilnærmingen slik at de er nærmest parametrene til den erstattede sinusoiden. Men i en meander er amplitude og effektive verdier av spenningen lik hverandre (toppfaktoren er lik en). Derfor kan vi ikke gjøre den rektangulære spenningen slik at den samtidig tilfredsstiller kravene til ulike laster.

I et forsøk på å finne et kompromiss, stiller produsentene av slike UPS-er den rektangulære spenningen lik en viss verdi som ligger mellom topp- og effektivspenningen. Som et resultat viste det seg at noen belastninger (som krever riktig RMS-spenning) kunne svikte på grunn av overspenning, mens annet utstyr (som trakk strøm ved spenninger nær maksimum) denne spenningen var for lav.

For at rms og toppverdiene til den rektangulære spenningen skal være lik de tilsvarende verdiene for den sinusformede spenningen, endret produsenter av moderne koblings-UPSer litt formen på firkantbølgen, og introduserte en pause mellom rektangulære pulser av forskjellige polaritet.

Ris. 27. Meander med en pause.

Denne bølgeformen omtales av UPS-produsenter som "trinns tilnærming til en sinusbølge". Denne formen på kurven tillater, med riktig valgt spenningsamplitude og pausevarighet, å møte kravene til forskjellige belastninger. For eksempel, med en pausevarighet på omtrent 3 ms (for en frekvens på 50 Hz), faller den effektive verdien av spenningen sammen med den effektive verdien av den sinusformede spenningen med samme amplitude.

Utgangsspenningen til alle UPS-er som jeg kom over med svitsjing, som finnes på det russiske markedet, har form av en trinnvis tilnærming til en sinusbølge.

Vist i fig. 27 utgangsspenningsbølgeformen er det ideelle som UPS-produsenter bør strebe etter. Selve bølgeformen til UPS-utgangsspenningen med overføring er selvfølgelig forskjellig fra det ideelle.

Noen ganger observerer UPS-produsenter den erklærte likheten mellom rms-verdien til spenningen ved UPS-utgangen og rms-verdien til nettspenningen svært omtrentlig. Varigheten av pausene og amplituden til den rektangulære spenningen avviker betydelig fra de beregnede verdiene.

Disse avvikene kan tilsynelatende ikke tjene som grunnlag for å erklære denne eller hin UPS som dårlig. Tross alt fungerer de alle normalt med personlige datamaskiner, som de faktisk er ment å fungere for.

Den faktiske bølgeformen til utgangsspenningen til en koblingsbar UPS er vist i fig. 28.

Ris. 28. Oscillogrammer av spenning og strøm til en personlig datamaskin koblet til en UPS med svitsj.

Det samme oscillogrammet viser også kurven til strømmen som forbrukes av datamaskinen. Dette lar deg anslå hvor "vanskelig" det er for datamaskinen som er beskyttet av UPS-en med overføring. Men merkelig nok påvirker ikke sterke impulsstrømmer som forbrukes av datamaskinen i begynnelsen og slutten av den rektangulære pulsen driften av datamaskinen. De er fullstendig undertrykt av datamaskinens strømforsyning, hvis utgang er en konstant spenning med et normalt krusningsnivå.

Det bør også huskes at datamaskinen som er beskyttet av UPS-en med bryterstrøm, forsynes med ikke-sinusformet spenning kun når UPS-en kjører på batteristrøm (dvs. i svært kort tid). Når UPS-en drives fra strømnettet, drives datamaskinen av nettspenningen, jevnet ut av de innebygde støy- og pulsfiltrene i UPS-en.

Muligheten for å bruke en utskiftbar UPS for å drive annet utstyr (ikke datamaskiner) krever generelt verifisering i alle slike tilfeller. Det er tilfeller der noen skrivere nektet å jobbe med en slik UPS. På den annen side er det et kjent tilfelle med bruk av en koblings-UPS for beskyttelse av ukonvensjonelle belastninger som telefonsentraler eller kasseapparater med transformatorstrømforsyninger.

Bruk av en veksel-UPS for å levere strøm til enheter med transformatorstrømforsyninger bør behandles med forsiktighet. Faktum er at tapene på 5-10% som er typiske for en transformator i nærvær av harmoniske, øker proporsjonalt med kvadratet på antall agarmonikk. Derfor kan ressursen til tungt belastede transformatorer når de tilføres spenning i form av en meander, tidobles.

Som med alle strømforsyninger, avhenger utgangsspenningsbølgeformen til en koblingsbar UPS av størrelsen og arten til lasten. For UPS-er produsert av kjente selskaper i verden er denne avhengigheten vanligvis liten.

Noen UPS-er har imidlertid en sterk avhengighet av formen (og noen ganger amplituden) til utgangsspenningen på lasten. Noen av dem kan ikke brukes ved lav belastning, siden de har en pulsspenning ved utgangen med en amplitude på opptil 800 V. Andre kontrolleres av produsenten kun når du arbeider med lineære belastninger. Slike UPS-er, når de arbeider med en datamaskin, kan være ustabile under overføringstider.

Det foregående viser: du bør ikke bruke UPS-er fra ukjente produsenter eller kjøpe slike UPS-er fra ikke-spesialiserte selskaper.