<<
>>

6.1. Общие сведения и классификация

Источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены для защиты электрооборудования пользователя от неполадок, включая искажение или пропадание напряжение сети, а также подавление высоковольтных импульсов и высокочастотных помех, поступающих из нее.

Первое и самое главное назначение источника бесперебойного питания – обеспечить электропитание компьютерной системы или другого оборудования в то время, когда электрическая сеть по каким-то причинам не может это делать. Во время такого сбоя электрической сети ИБП питается сам и питает нагрузку за счет энергии, накопленной его аккумуляторной батареей.

ИБП с двойным преобразованием энергии (Double conversion UPS)

Основная идея этой схемы проста. Система питается от сети переменного тока. Значит на выходе ИБП должен выдавать переменный ток. И на входеИБП тоже должен потреблять переменный ток, поскольку он питается от той же электрической сети. Но внутри ИБП должно быть постоянное напряжение, потому что оно необходимо для питания аккумуляторной батареи.

Рис. 6.1. ИБП с двойным преобразованием энергии

Таким образом,получается схема источника бесперебойного питания. Вся мощность, потребляемая ИБП от сети, сначала преобразуется из переменного тока в постоянный с помощью выпрямителя. После этого в действие вступает преобразователь постоянного тока в переменный – инвертор, обеспечивающий на выходе ИБП необходимое переменное напряжение.

Аккумуляторная батареянаходится в цепи постоянного тока, между выпрямителем и инвертором. Если в сети нормальное напряжение, выходного тока выпрямителя хватает для работы инвертора и для подзаряда батареи.

Когда напряжение в сети становится таким маленьким, что выпрямитель уже не может обеспечить полноценную работу инвертора, аккумуляторная батарея заменяет выпрямитель и питает инвертор требующимся ему постоянным током. Инвертор, в свою очередь, продолжает подавать напряжение к компьютеру.

Но замена выпрямителя батареей не совсем полноценна: батарея может питать инвертор только ограниченное время, которое зависит от накопленного ею заряда и мощности компьютерной системы.

Такая схема ИБП традиционно называется схемой с двойным преобразованием энергии. Она изображена на рис. 6.1. Эта схема называется еще схемой on-line (онлайн). Этот английский, или, вернее, американский, термин плохо поддается переводу. Буквально on-line означает нечто, постоянно подключенное к сети.

Современные ИБП с двойным преобразованием энергии построены намного сложнее приведенной схемы. Характерное свойство этой схемы ИБП, которое, в зависимости от точки зрения, можно считать недостатком или преимуществом. Речь идет о том, что наиболее важные части ИБП – выпрямитель и инвертор интенсивно работают даже тогда, когда в сети есть вполне нормальное напряжение, от которого могли бы питаться устройства. Это видимо приводит к уменьшению ресурса этих частей ИБП, усложнению схемы и расходу энергии.

Для устранения этого недостатка, используется ИБП резервного типа, рис. 6.2.

Рис. 6.2. ИБП резервного типа.

Когда в сети нормальное напряжение, компьютер (или другая нагрузка ИБП) работает непосредственно от сети. В это время маломощный выпрямитель подзаряжает батарею ИБП. Если напряжение становится "ненормальным" или совсем исчезает, показанный на схеме переключатель срабатывает, включается инвертор, и ИБП начинает питать нагрузку от своей батареи. ИБП с переключением имеет высокий КПД, поскольку при нормальной работе потребляет только энергию, необходимую для питания своей схемы и, если батарея разряжена, то дляее подзаряда. О других преимуществах, а также о многочисленных недостатках, которые (как и все на свете) имеет ИБП с переключением, мы подробно поговорим в соответствующей главе.

Может быть самым серьезным из недостатков является то, что при переключении ИБП с режима работы от батареи на режим работы от сети, на выходе ИБП могут возникать скачки напряжения. При неблагоприятной фазе напряжения в момент переключения блок питания компьютера не сможет их погасить. В этом случае на чувствительных электронных компонентах компьютера возникают импульсные напряжения. Сами по себе они не опасны, но в сочетании с другими помехами в принципе могут быть причиной сбоя при работе компьютера.У скачкообразного изменения напряжения несколько причин. Во время работы от батареи, напряжение на выходе ИБП с переключением несинусоидальное (оно имеет вид чередующихся прямоугольным импульсов с паузами). Во время переключения (которое занимает от 2 до 20 миллисекунд для разных моделей ИБП) на выходе ИБП отсутствует напряжение. Следовательно, имеется небольшой разрыв в напряжении, питающем компьютер. Почти единственная функция ИБП с переключением – поддержание работы компьютера, когда в сети нет напряжения. Но он не может эффективно взаимодействовать с электрической сетью и следить за отсутствием искажений сетевого напряжения, а также регулировать напряжение, когда оно становится слишком маленьким или чересчур большим.

Ответом на эту особенность будет следующая схема. Она так и называется: ИБП, взаимодействующий с сетью (англ. – Line Interactive UPS).ИБП, взаимодействующий c сетью (англ. – Line Interactive UPS)

Упрощенная блок-схема ИБП, взаимодействующего с сетью, представлена на рис. 6.3.Если разобраться, она очень похожа на предшествующую схему. Переключатель перемещен ближе к входу, инвертор этого ИБП постоянно подключен к нагрузке. Кроме того, в нашей новой схеме появился автотрансформатор. Который есть и в ИБП с переключением, но для ИБП, взаимодействующего с сетью, его наличие принципиально.

У этого автотрансформатора есть дополнительные отводы, к которым может быть подключена нагрузка при работе ИБП от сети. В результате напряжение на выходе ИБП иногда становится не таким, как на входе. С помощью автотрансформатора с отводами ИБП регулирует напряжение (увеличивает выходное напряжение, когда напряжение на входе мало и уменьшает напряжение на выходе, если входное напряжение слишком повысилось).

Рис. 6.3. ИБП, синхронизированный с сетью.

Взаимодействующий с сетью ИБП постоянно следит за напряжением: его величиной и формой. Для этого управление ИБП, взаимодействующего с сетью, обеспечиваетсямикропроцессором. Обычно микропроцессор нагружают множеством дополнительных функций, не связанных непосредственно со слежением за сетью и управлением, и некоторые из этих ИБП становятся многофункциональными: Они могут регистрировать напряжение в электрической сети, следят за временем и частотой, запоминают свои аварийные сообщения, включаются по расписанию и т.д. Работает ИБП, взаимодействующий с сетью, примерно так же, как и ИБП с переключением. Когда в сети "нормальное" напряжение, он питает нагрузку от сети.Если напряжение отсутствует или искажено, то инвертор мгновенно начинает питать нагрузку, разряжая батарею, а входной переключатель ИБП размыкается.

Если напряжение в сети есть, но заметно меньше (или больше) нормы, то взаимодействующий с сетью ИБП переключает отводы автотрансформатора и регулирует напряжение, не переключаясь на батарею. Как и ИБП с переключением, ИБП, взаимодействующий с сетью, имеет высокий КПД и некоторые другие преимущества.

Принципиальным, но не самым важным, недостатком этой схемы (как и ИБП с переключением) является разрыв электропитания в момент переключения на работу от батареи и обратно. Этот разрыв является следствием использования механических переключателей. Время их срабатывания довольно мало (несколько миллисекунд), но отлично от нуля

<< | >>
Источник: Левашов Ю.А., Белоус И.А.. ЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ СВЯЗИ [Текст]: учебное пособие / Ю.А. Левашов, И.А. Белоус. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС,2016. - 205 с.. 2016
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме 6.1. Общие сведения и классификация:

  1. § 35. Общие сведения
  2. 2.1. Общие сведения о трансформаторах
  3. Глава 1. Общие сведения об источниках электропитания
  4. Носителями сведений, составляющих государственную тайну, являются материальные объекты, в том числе физические поля, в которых сведения
  5. Статья 19.7.8. Непредставление сведений или представление заведомо недостоверных сведений в федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по контролю и надзору в сфере здравоохранения Комментарий к статье 19.7.8
  6. Статья 19.7.1. Непредставление сведений или представление заведомо недостоверных сведений в орган, уполномоченный в области государственного регулирования тарифов Комментарий к статье 19.7.1
  7. Статья 19.8.1. Непредоставление сведений или предоставление заведомо ложных сведений о своей деятельности субъектами естественных монополий и (или) организациями коммунального комплекса Комментарий к статье 19.8.1
  8. I. Краткие сведения о лицах, входящих в состав органов управления эмитента, сведения о банковских счетах, об аудиторе, оценщике и о финансовом консультанте эмитента, а также об иных лицах, подписавших проспект
  9. § 3. Признаки несостоятельности (банкротства). Общие и специальные признаки (это тавтология, поскольку понятие «признаки»уже включает в себя любую их классификацию) несостоятельности (банкротства)
  10. 1.1. История разработки и использования товарных классификаций в международной торговле. Современные классификации, используемые в России и в мире
  11. Подробные сведения о балансе компании
  12. Статья 26.10. Истребование сведений Комментарий к статье 26.10
  13. Отнесение сведений к государственной тайне и их засекречивание осуществляется
  14. 5. Типичные сведения о следах.
  15. Статья 66. Сведения, недопустимые в качестве доказательств
  16. Подробные сведения о любой декларации ничтожности компании