Πώς είναι τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά (UPS) ρυθμισμένα και λειτουργούν;

Οι απαιτήσεις για την ποιότητα της ηλεκτρικής ενέργειας προδιαγράφονται νομικά από τα κρατικά πρότυπα και αρκετά αυστηρά πρότυπα. Οι οργανισμοί παροχής ηλεκτρικής ενέργειας καταβάλλουν μεγάλες προσπάθειες για να συμμορφωθούν με αυτές, αλλά δεν εφαρμόζονται πάντα.

Στα διαμερίσματα μας, και στην παραγωγή, προκύπτουν περιοδικά:

• πλήρεις διακοπές για αόριστο χρονικό διάστημα.

• (10 ÷ 100 ms) βραχυπρόθεσμες (10 ÷ 100 ms) παλμικές τάσεις υψηλής τάσης (έως 6 kV).

• παλμοί και τάσεις με διάφορες διάρκειες.

• επικαλύψεις θορύβου υψηλής συχνότητας ·

• αναχωρήσεις συχνότητας.

Όλες αυτές οι δυσλειτουργίες επηρεάζουν αρνητικά το έργο των οικιακών και των γραφείων καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μικροεπεξεργαστές και οι συσκευές υπολογιστών, οι οποίες όχι μόνο αποτυγχάνουν αλλά μπορούν να χάσουν εντελώς τις επιδόσεις τους, επηρεάζονται ιδιαίτερα από την ποιότητα της τροφοδοσίας.

Σκοπός και τύποι αδιάλειπτης παροχής ισχύος

Για να μειωθούν οι κίνδυνοι από δυσλειτουργίες του δικτύου τροφοδοσίας, χρησιμοποιούνται απομακρυσμένες συσκευές, οι οποίες καλούνται συνήθως (UPS) ή UPS (που αποτελείται από τη συντομογραφία της αγγλικής φράσης "Uninterruptible Power Supply").

Κατασκευάζονται με διαφορετικά σχέδια για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων των καταναλωτών. Για παράδειγμα, ισχυρά UPS με μπαταρίες ηλίου μπορούν να υποστηρίξουν την παροχή ρεύματος ολόκληρου του εξοχικού σπιτιού για αρκετές ώρες.

Οι μπαταρίες τους λαμβάνουν φόρτιση από γραμμή ηλεκτρικού ρεύματος, ανεμογεννήτρια, ηλιακών συλλεκτών ή άλλων φορέων ενέργειας μέσω της διάταξης ανορθωτή του μετατροπέα. Τροφοδοτούν τους ηλεκτρικούς καταναλωτές του εξοχικού σπιτιού.

Όταν η εξωτερική πηγή είναι απενεργοποιημένη, οι μπαταρίες εκφορτίζονται στο φορτίο που είναι συνδεδεμένο στο δίκτυό τους. Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας και όσο χαμηλότερο είναι το ρεύμα απόρριψης, τόσο περισσότερο λειτουργούν.

Μπορούν να διατηρηθούν τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά ισχύος μεσαίας ισχύος τροφοδοσία ηλεκτρικών λεβήτων, συστήματα ελέγχου εσωτερικού κλίματος και παρόμοιο εξοπλισμό.

Ταυτόχρονα, τα πιο απλά μοντέλα UPS μπορούν να ολοκληρώσουν μόνο ένα πρόγραμμα τερματισμού έκτακτης ανάγκης. Επιπλέον, η διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας της εργασίας τους δεν θα υπερβαίνει τα 9-15 λεπτά.

Τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά υπολογιστών είναι:

1. ενσωματωμένο στην θήκη της συσκευής.

2. εξωτερικά.

Τα πρώτα σχέδια είναι κοινά σε φορητούς υπολογιστές, netbooks, tablet και παρόμοιες κινητές συσκευές που λειτουργούν με μια ενσωματωμένη μπαταρία, η οποία είναι εξοπλισμένη με κύκλωμα μεταγωγής ισχύος και φορτίου.

Μπαταρία φορητού υπολογιστή με ενσωματωμένο ελεγκτή είναι μια αδιάλειπτη παροχή ρεύματος. Το κύκλωμα αυτόματης λειτουργίας προστατεύει τον εξοπλισμό λειτουργίας από διακοπές λειτουργίας.

Εξωτερικά σχέδια UPSπου έχουν σχεδιαστεί για την κανονική ολοκλήρωση προγραμμάτων σε σταθερό υπολογιστή, κατασκευάζονται σε ξεχωριστή μονάδα.

Συνδέονται μέσω ενός προσαρμογέα ρεύματος σε μια πρίζα. Μόνο οι συσκευές που είναι υπεύθυνες για τη λειτουργία των προγραμμάτων τροφοδοτούνται από αυτά:

• μονάδα συστήματος με ένα συνδεδεμένο πληκτρολόγιο.

• παρακολουθεί τις τρέχουσες διαδικασίες.

Άλλα περιφερειακά: οι σαρωτές, οι εκτυπωτές, τα ηχεία και άλλος εξοπλισμός από την UPS δεν τροφοδοτούνται. Διαφορετικά, κατά τον τερματισμό του προγράμματος έκτακτης ανάγκης, θα αναλάβουν μέρος της ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στις μπαταρίες.

Επιλογές σχεδίασης ροής εργασίας UPS

Τα UPS υπολογιστών και βιομηχανικών προϊόντων κατασκευάζονται σε τρεις κύριες επιλογές:

1. αντιγράφων ασφαλείας ενέργειας

2. διαδραστικό κύκλωμα.

3. διπλή μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας.

Με την πρώτη μέθοδο εφεδρικό κύκλωμα, που υποδηλώνεται από τους αγγλικούς όρους "Standby" ή "Off-Line", η τάση τροφοδοτείται από το δίκτυο στον υπολογιστή μέσω του UPS, στο οποίο εξαλείφονται οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές από τα ενσωματωμένα φίλτρα. Ορίστε εδώ μπαταρία, η χωρητικότητα του οποίου υποστηρίζεται από το ρεύμα φόρτισης που ρυθμίζεται από τον ελεγκτή.

Όταν η εξωτερική παροχή ρεύματος εξαφανιστεί ή υπερβαίνει τα καθιερωμένα πρότυπα, ο ελεγκτής κατευθύνει την ενέργεια της μπαταρίας για να τροφοδοτήσει τους καταναλωτές. Ένας απλός μετατροπέας είναι συνδεδεμένος για να μετατρέψει DC σε AC.

Οφέλη από την κατάσταση αναμονής της UPS

Τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά του κυκλώματος Off-Line έχουν υψηλή απόδοση, όταν εφαρμόζεται η τάση σε αυτά, λειτουργούν ήσυχα, παράγουν μικρή θερμότητα και είναι σχετικά φθηνά.

Μειονεκτήματα

Η αναμονή της UPS ξεχωρίζει:

• μια μακρά μετάβαση στην ισχύ μπαταρίας 4 ÷ 13 ms;

• ένα παραμορφωμένο σχήμα του σήματος εξόδου που εκπέμπεται από τον μετατροπέα υπό μορφή μαιάνδρου και όχι ένα αρμονικό ημιτονοειδές κύμα.

• έλλειψη ρύθμισης της τάσης και της συχνότητας.

Τέτοιες συσκευές είναι πιο συνηθισμένες στους προσωπικούς υπολογιστές.

Διαδραστικό κύκλωμα UPS

Ορίζονται από τον αγγλικό όρο "Line-Interactive". Διεξάγονται σύμφωνα με το προηγούμενο, αλλά πιο περίπλοκο σχέδιο λόγω της συμπερίληψης ενός σταθεροποιητή τάσης με χρήση ενός αυτομετασχηματιστή με ρύθμιση βαθμίδας.

Αυτό παρέχει ρύθμιση της τάσης εξόδου, αλλά δεν είναι σε θέση να ελέγξει τη συχνότητα του σήματος.

Φιλτράρισμα θορύβου σε κανονική λειτουργία και μετάβαση σε ισχύ αναστροφέα σε περίπτωση ατυχήματος συμβαίνει σύμφωνα με αλγόριθμους αναμονής UPS.

Με την προσθήκη ενός σταθεροποιητή τάσης διαφόρων μοντέλων με μεθόδους ελέγχου, επέτρεψαν τη δημιουργία μετατροπέων με κυματομορφή όχι μόνο του μαιάνδρου αλλά και των ημιτονοειδών. Ωστόσο, ένας μικρός αριθμός σταδίων ελέγχου που βασίζονται στη μεταγωγή του ρελέ δεν επιτρέπει την πραγματοποίηση των πλήρων λειτουργιών σταθεροποίησης.

Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα φτηνά μοντέλα, τα οποία, όταν αλλάζουν σε ισχύ της μπαταρίας, όχι μόνο υπερεκτιμούν τη συχνότητα πάνω από την ονομαστική, αλλά και στρεβλώνουν το σχήμα του ημιτονοειδούς κύματος. Η παρεμβολή γίνεται από τον ενσωματωμένο μετασχηματιστή, στον πυρήνα του οποίου συμβαίνουν διεργασίες υστέρησης.

Σε ακριβά μοντέλα, οι μετατροπείς λειτουργούν σε διακόπτες ημιαγωγών. Το UPS Line-Interactive έχει υψηλότερη απόδοση όταν αλλάζει σε ισχύ μπαταρίας από τα UPS off-line. Εξασφαλίζεται από τη λειτουργία αλγορίθμων συγχρονισμού μεταξύ της εισερχόμενης τάσης και των παραγόμενων σημάτων. Αλλά ταυτόχρονα, υπάρχει κάποια υποτίμηση της αποτελεσματικότητας.

Το Line-Interactive UPS δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενεργοποίηση κινητήρων επαγωγής, οι οποίοι είναι μαζικά εγκατεστημένοι σε όλες τις οικιακές συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων θέρμανσης. Χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία συσκευών με παλμούς δέσμηςόπου η ισχύς φιλτράρεται και διορθώνεται ταυτόχρονα: υπολογιστές και ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης.

Διπλής μετατροπής UPS

Αυτό το κύκλωμα UPS ονομάζεται η αγγλική φράση "On-line" και λειτουργεί σε εξοπλισμό που απαιτεί υψηλής ποιότητας ενέργεια. Παράγει διπλή μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας, όταν οι ημιτονοειδείς αρμονικές του εναλλασσόμενου ρεύματος μετατρέπονται συνεχώς από τον ανορθωτή σε μια σταθερή τιμή, διέρχονται μέσω του αντιστροφέα για να δημιουργήσουν ένα επαναλαμβανόμενο ημιτονοειδές στην έξοδο.

Εδώ, η μπαταρία είναι συνεχώς συνδεδεμένη με το κύκλωμα, γεγονός που εξαλείφει την ανάγκη για την εναλλαγή. Αυτή η μέθοδος ουσιαστικά εξαλείφει την περίοδο προετοιμασίας ενός αδιάλειπτου τροφοδοτικού για την εναλλαγή.

Η λειτουργία του On-line UPS από την κατάσταση της μπαταρίας μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια:

1. στάδιο φόρτισης.

2. κατάσταση αναμονής

3. απαλλαγή στον υπολογιστή.

Περίοδος χρέωσης

Τα κυκλώματα εισόδου και εξόδου ημιτονοειδούς κύματος διακόπτονται από εσωτερικό διακόπτη UPS.

Μια μπαταρία συνδεδεμένη στον ανορθωτή δέχεται ενέργεια φόρτισης έως ότου αποκατασταθεί η χωρητικότητά της σε βέλτιστες τιμές.

Περίοδος ετοιμότητας

Μετά το τέλος της φόρτισης της μπαταρίας, ο αυτοματισμός του αδιάλειπτου τροφοδοτικού κλείνει τον εσωτερικό διακόπτη.

Η μπαταρία διατηρεί κατάσταση αναμονής στη λειτουργία προσωρινής αποθήκευσης.

Περίοδος απαλλαγής

Η μπαταρία μεταφέρεται αυτόματα στη δύναμη του σταθμού του υπολογιστή.

Τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά που λειτουργούν με τη μέθοδο μετατροπής διπλής ηλεκτρικής ενέργειας έχουν χαμηλότερη απόδοση στον τρόπο τροφοδοσίας γραμμής από άλλα μοντέλα λόγω της κατανάλωσης ενέργειας για θερμότητα και θόρυβο. Αλλά σε περίπλοκα σχέδια, οι τεχνικές χρησιμοποιούνται για την αύξηση της απόδοσης.

Το UPS On-line είναι σε θέση να διορθώσει όχι μόνο το μέγεθος της τάσης αλλά και τη συχνότητα ταλάντωσής του. Αυτό τα συγκρίνει ευνοϊκά με προηγούμενα μοντέλα και τους επιτρέπει να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδότηση διαφόρων πολύπλοκων συσκευών με ασύγχρονους κινητήρες. Ωστόσο, το κόστος τέτοιων συσκευών είναι πολύ υψηλότερο από τα προηγούμενα μοντέλα.

Σύνθεση UPS

Ανάλογα με τον τύπο του κυκλώματος λειτουργίας, το κιτ αδιάλειπτης τροφοδοσίας περιλαμβάνει:

• Μπαταρίες για την αποθήκευση ενέργειας.

• φορτιστή, εξασφαλίζοντας τη διατήρηση της απόδοσης της μπαταρίας.

• inverter για τον σχηματισμό ενός ημιτονοειδούς κύματος,

• σύστημα ελέγχου της διαδικασίας ·

• λογισμικού.

Για απομακρυσμένη πρόσβαση στη συσκευή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα τοπικό δίκτυο και μπορείτε να αυξήσετε την αξιοπιστία του κυκλώματος λόγω της πλεονασμού του.

Σε ορισμένα αδιάλειπτα τροφοδοτικά, χρησιμοποιείται η λειτουργία παράκαμψης όταν το φορτίο τροφοδοτείται από την φιλτραρισμένη τάση δικτύου χωρίς λειτουργία του κύριου κυκλώματος της συσκευής.

Μέρος του UPS διαθέτει βηματικό ρυθμιστή τάσης "Booster", ο οποίος ελέγχεται από τον αυτοματισμό.

Ανάλογα με την ανάγκη εκτέλεσης πολύπλοκων τεχνικών λύσεων, τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά μπορούν να εξοπλιστούν με πρόσθετες ειδικές λειτουργίες.

Διαβάστε επίσης σε αυτό το θέμα:Πώς να επιλέξετε ένα UPS για τον λέβητα