Aproximovaný sínusoid v zdrojoch neprerušiteľného napájania

Aproximovaná sínusoida je forma signálu striedavého prúdu, ktorý sa konvenčne približuje čistej sínusoide. Môže mať stupňovitý tvar obálky, môže byť reprezentovaný sekvenciou obdĺžnikových alebo lichobežníkových impulzov rôznej polarity. Signál striedavého prúdu vo forme približnej sínusovej vlny je prítomný na výstupe väčšiny použitých zdrojov neprerušiteľného napájania (UPS).

Účel neprerušiteľných zdrojov napájania

Hlavnou úlohou UPS je zachovať striedavé napätie napájajúce spotrebiteľov v prípade jeho náhlej straty v sieti. Nevykonávajú funkciu stabilizácie sieťového napätia, ale sú to núdzové zdroje striedavého napätia s približnou sínusovou vlnou. Neprerušiteľné zdroje napájania nie sú určené na nepretržitú prevádzku zariadení, ktoré sú k nim pripojené, v prípade nehody na vedení sieťového napätia.

UPS musí zabezpečiť prevádzku spotrebiteľov na dostatočný čas na dokončenie procesov, ktoré nemožno náhle prerušiť. Počas prevádzky UPS s aproximovaným sínusoidom sa vytvoria podmienky na pravidelné vypnutie záťaže. Vďaka tomu bude funkčný aj v budúcom použití. Často nájdete odkaz na UPS-neprerušiteľný zdroj napájania. UPS v ňom je skratka anglického označenia UPS.

Klasifikácia zdrojov

V závislosti od požiadaviek na kvalitu napájacieho napätia striedavého prúdu možno zdroje neprerušiteľného napájania UPS rozdeliť do niekoľkých typov:

• off-line zdroje, ktoré sú núdzovými záložnými zdrojmi;
• line-interaktívne alebo line-interaktívne zdroje schopné stabilizovať sieťové napätie s malými odchýlkami od jeho menovitej hodnoty a prepnúť do režimu núdzového napájania s približnou sínusovou vlnou, keď úplne zmizne;
• on-line alebo UPS s dvojitou konverziou elektrickej energie, poskytujúce pripojenej záťaži stabilizované sieťové napätie pri výrazných výkyvoch a vykonávanie funkcií núdzového zdroja, keď je úplne odpojený.

Neprerušiteľný zdroj napájania akéhokoľvek druhu obsahuje nabíjateľnú batériu, ktorá je zariadením na ukladanie elektrickej energie. V závislosti od požiadaviek na kvalitu napájania zariadení, ktoré sú zaťažením UPS s približnou sínusovou vlnou, sa používajú určité riešenia obvodov.

Off-line UPS

Pasívny UPS tohto typu je zdrojom záložnej akcie. Jeho spínacie zariadenie za normálnych parametrov kvality sieťového napätia zabezpečuje priame pripojenie záťaže k napájacej sieti. V prípade krátkodobej straty napätia na vstupe UPS spínacie zariadenie prepne napájanie spotrebiteľov do núdzového (pohotovostného) režimu. Zdrojom elektrickej energie je v tomto prípade vstavaná batéria.

Jeho jednosmerné napätie sa invertorom prevádza na modifikovanú sínusovú vlnu striedavého napätia, ktorá sa dodáva cez kontakty elektromagnetického relé spínača na napájanie záťaže. Na dobitie batérie (batérie) sa používa napäťový usmerňovač externej napájacej siete. Chrániť ho pred vysokofrekvenčným rušením, ku ktorému dochádza počas operácie z impulzného meniča je v UPS k dispozícii filter. Jeho prvky tiež chránia záťažové zariadenia pred krátkodobými prepätiami nadmerného sieťového napätia.

Lineárne interaktívne zdroje

Line-interactiv UPS, na rozdiel od záložného zdroja energie, je schopný stabilizovať sieťové napätie, keď je k nemu záťaž priamo pripojená cez kontakty elektromagnetického relé. Toto je zabezpečené použitím autotransformátora vo vstupnom obvode. Prepínanie jeho vinutí sa vykonáva automaticky v závislosti od hodnoty sieťového napätia. Keď sa zvýši alebo zníži, striedavé napätie na svojom výstupe si zachová nominálnu hodnotu 220 V. Autotransformátor najčastejšie otázky UPS tohto typu vykonáva reguláciu v rozsahu (150-270) C zmeny napätia externej napájacej siete.

Prepnutie stykača a prepnutie do režimu núdzového napájania záťaže s upravenou sínusovou vlnou nastane, keď sa sieťové napätie nadmerne zmení mimo riadiaceho rozsahu. Presnosť regulácie je určená počtom odbočiek (krokov) autotransformátora. V režime núdzového napájania záťažových zariadení so striedavým napätím aproximovanej sínusovej vlny sa operácia vyskytuje rovnakým spôsobom ako v off-line UPS.

UPS Typ on-line

Dvojitá premena elektrickej energie v neprerušiteľných napájacích zdrojoch tohto typu umožňuje získať približnú sínusoidu výstupného striedavého napätia, ktorá sa blíži k čistému sínusu. Sieťové napätie konvertované na jednosmerné napätie usmerňovačom potom prechádza reverznou konverziou meniča na striedavé napätie, ktoré sa používa na napájanie záťaže.

Vstavaná batéria sa nabíja jednosmerným prúdom usmerňovača a zapína sa v núdzovom režime. Akumulovaná jednosmerná energia sa invertorom prevádza na výstupné striedavé napätie, ktoré napája záťažové zariadenie. Zdrojový obvod tohto typu umožňuje pripojenie ďalšej externej batérie pre UPS.

Keď sa sieťové napätie obnoví v jeho normálna hodnota , napájanie záťaže sa prepne z primárnej siete striedavého prúdu. Elektrická kapacita batérie pre UPS určuje čas, počas ktorého môžu spotrebitelia pracovať v prípade náhlej straty sieťového napätia.

Technické vlastnosti UPS

Výber UPS sa uskutočňuje na základe jeho technických charakteristík. Na technické vlastnosti, ktoré určujú kvalitu splnenia požiadaviek na výrobky na tento účel zahŕňajú:

• výstupný výkon zdroja s pripojenou záťažou meraný vo voltampéroch (VA) alebo wattoch (W);
• rozsah výstupného napätia s pripojenou záťažou meraný vo voltoch (V);
• čas spínania, ktorý určuje čas prechodu výkonu záťaže v pohotovostnom režime z batérie, meraný v milisekundách (ms);
• rozsah vstupného sieťového napätia, v rámci ktorého je UPS schopný stabilizovať výstupné napätie bez prepnutia na záložný zdroj napájania z batérie;
• koeficient nelineárneho skreslenia, ktorý určuje percentuálny rozdiel medzi tvarom výstupného signálu a čistou sínusovou vlnou;
• Prevádzková doba v režime autonómneho zálohovania napájania z batérie pri pripojení záťaže, určená elektrickou kapacitou internej batérie;
• životnosť vlastných batérií v závislosti od technológie ich výroby.

Pri výbere UPS hrá dôležitú úlohu aj cena neprerušiteľného zdroja napájania. To priamo závisí od obvodových riešení aplikovaných vývojárom pri vytváraní modelu zvoleného spotrebiteľom a pohybuje sa od dvoch do desiatok tisíc rubľov.

Oblasti použitia

Zdroje neprerušiteľného napájania UPS je možné používať v spojení s aktívnym zaťažením-zariadenia, ktoré zahŕňajú spínané zdroje napájania.

UPS sa nepoužívajú na napájanie spotrebiteľov s významnou reaktívnou indukčnou zložkou (transformátory elektrickej siete elektronických zariadení starých modelov, vinutia motorov, čerpadlá vykurovacích domácich kotlov). Každá z existujúcich schém neprerušiteľného napájania je navrhnutá pre určitý okruh spotrebiteľov, berúc do úvahy jeho výhody a nevýhody.

Záver

Článok poskytuje stručný prehľad existujúcich zdrojov neprerušiteľného napájania s upravenou sínusovou vlnou. Zvažujú sa obvodové riešenia aplikované vývojármi počas ich tvorby. Po preskúmaní predloženého materiálu bude čitateľ, ktorý má záujem o kúpu UPS na vyriešenie svojich problémov, schopný študovať súbor dokumentácie bez toho, aby mal ťažkosti. Zároveň by sa nemalo zabúdať, že vysoká kvalita výrobku znamená vyššiu cenu pri nákupe.