Источник бесперебойного питания (UPS): Схема и объяснение

Electrical4u

Поле: Основы электротехники

China

Что такое ИБП (источник бесперебойного питания)?

Источник бесперебойного питания (ИБП) определяется как электрическое устройство, которое может использоваться в качестве немедленного источника питания для подключенной нагрузки при сбое основного источника питания.

В ИБП энергия обычно хранится в маховиках, аккумуляторах или сверхконденсаторах. По сравнению с другими системами немедленного питания, ИБП имеют преимущество немедленной защиты от перебоев в питании.

У него очень короткое время работы от аккумулятора; однако этого времени достаточно, чтобы безопасно выключить подключенное оборудование (компьютеры, телекоммуникационное оборудование и т.д.) или включить резервный источник питания.

ИБП можно использовать в качестве защитного устройства для некоторых видов оборудования, которые могут серьезно пострадать или потерять данные при внезапном отключении питания.

Другие названия ИБП включают бесперебойный источник питания, резервное питание от аккумуляторов и резервное питание от маховиков. Доступные размеры ИБП варьируются от 200 ВА, используемых для одного компьютера, до нескольких крупных установок мощностью до 46 МВА.

Основные роли ИБП

При любом сбое основного источника питания ИБП будет подавать питание на короткое время. Это основная роль ИБП. Кроме того, он также способен исправлять некоторые общие проблемы с питанием, связанные с услугами коммунальных служб, в различной степени.

Проблемы, которые можно устранить, включают скачки напряжения (устойчивое превышение напряжения), шум, быстрое снижение входного напряжения, гармонические искажения и нестабильность частоты в сети.

Типы ИБП

Обычно системы ИБП классифицируются на онлайн-ИБП, офлайн-ИБП и линейно-интерактивные ИБП. Другие дизайны включают гибридные онлайн-офлайн, ферро-резервные, дельта-преобразующие онлайн-ИБП.

Офлайн-ИБП

Этот ИБП также называется резервным ИБП, который предоставляет только самые базовые функции. Здесь основным источником является фильтрованное сетевое напряжение (показано сплошной линией на рисунке 1).

При возникновении перебоя в питании переключатель выберет резервный источник (показан пунктирной линией на рисунке 1).

Таким образом, мы можем четко увидеть, что система резервирования начинает работать только при сбое в сети. В этой системе переменное напряжение сначала выпрямляется и сохраняется в аккумуляторе, подключенном к выпрямителю.

При возникновении перебоя в питании это постоянное напряжение преобразуется в переменное напряжение с помощью инвертора, и передается на подключенную нагрузку.

Это самый недорогой тип ИБП, который обеспечивает защиту от скачков напряжения, а также резервное питание. Время переключения может составлять около 25 миллисекунд, что связано со временем, необходимым системе ИБП для обнаружения потери сетевого напряжения. Блок-схема показана ниже.
Off line UPS

Онлайн-ИБП

В этом типе ИБП используется метод двойного преобразования. Здесь сначала входное переменное напряжение преобразуется в постоянное путем выпрямления для хранения в заряжаемом аккумуляторе.

Это постоянное напряжение преобразуется обратно в переменное путем инвертирования и подается на нагрузку или оборудование, к которому оно подключено (рисунок 2).

Этот тип ИБП используется там, где требуется электрическая изоляция. Эта система немного дороже из-за конструкции постоянно работающих преобразователей и систем охлаждения.

Здесь выпрямитель, питаемый нормальным переменным током, напрямую управляет инвертором. Поэтому его также называют двойным преобразующим ИБП. Блок-схема показана ниже.
On line UPS
При возникновении перебоя в питании выпрямитель не играет роли в цепи, и стабильное питание, хранимое в аккумуляторах, подключенных к инвертору, передается на нагрузку через переключатель.

После восстановления питания выпрямитель начинает заряжать аккумуляторы. Чтобы предотвратить перегрев аккумуляторов из-за высокомощного выпрямителя, зарядный ток ограничивается. Во время сбоя в основной сети эта система ИБП работает с нулевым временем переключения.

Причина в том, что резервный источник действует как основной источник, а не основной вход переменного тока. Однако наличие пускового тока и большого шагового тока нагрузки может привести к времени переключения около 4-6 миллисекунд в этой системе.

Линейно-интерактивный ИБП

Для малого бизнеса и серверов отделений используются линейно-интерактивные ИБП. Этот тип почти такой же, как офлайн-ИБП.

Разница заключается в добавлении трансформатора с переключением отводов. Регулировка напряжения осуществляется этим трансформатором с переключением отводов в зависимости от входного напряжения. Дополнительная фильтрация в этом ИБП приводит к меньшим переходным потерям. Блок-схема показана ниже.
line interactive ups