Незаперечне живлення (UPS): Схема та пояснення

Що таке UPS (безперервне живлення)?

Безперервне живлення (UPS) визначається як електричне обладнання, яке можна використовувати як негайний джерело живлення для підключеної навантаження у разі відмови основного джерела живлення.

У безперервному живленні енергія зазвичай зберігається в маховиках, акумуляторах або супер конденсаторах. У порівнянні з іншими системами негайного живлення, безперервне живлення має перевагу немедленної захисту від перебоїв у постачанні електроенергії.

Він має дуже короткий час роботи від акумулятора; однак цього часу достатньо, щоб безпечно завершити роботу підключених пристроїв (комп'ютерів, телекомунікаційного обладнання тощо) або запустити резервне джерело живлення.

Безперервне живлення можна використовувати як захисний пристрій для деяких пристроїв, які можуть зазнати серйозних пошкоджень або втрат через раптовий переривання живлення.

Безперервне джерело живлення, резервне живлення від акумуляторів та резервне живлення від маховика — це інші назви, які часто використовуються для UPS. Доступний розмір пристроїв UPS від 200 ВА, який використовується для окремого комп'ютера, до кількох великих пристроїв до 46 МВА.

Основні ролі безперервного живлення

При будь-якій відмові основного джерела живлення, безперервне живлення буде забезпечувати живлення на короткий час. Це основна роль безперервного живлення. Крім того, воно також може вирішувати деякі загальні проблеми, пов'язані з електроенергією, у різних ступенях.

Проблеми, які можна вирішити, це напруга (тривале перевищення напруги), шум, швидке зниження входної напруги, гармонічні спотворення та нестабільність частоти в мережі.

Типи безперервного живлення

Зазвичай система безперервного живлення поділяється на On-line UPS, Off-line UPS та Line interactive UPS. Інші моделі включають Standby on-line hybrid, Standby-Ferro, Delta conversion On-Line.

Off-line UPS

Цей тип безперервного живлення також називається системою резервного живлення, яка може надавати лише найбільш базові функції. Тут, основним джерелом є фільтрований AC mains (показано твердою лінією на рис. 1).

При виникненні переривання живлення, переключатель перейде на резервне джерело (показано пунктирною лінією на рис. 1).

Отже, ми можемо чітко побачити, що система резервного живлення починає працювати лише при виникненні будь-якої відмови в мережі. У цій системі, напруга AC спочатку прямокутна і зберігається в аккумуляторі, підключеному до прямокутника.

При виникненні переривання живлення, ця DC напруга перетворюється на AC напругу за допомогою інвертора потужності, і передається на навантаження, підключене до нього.

Це найменш дорога система безперервного живлення, і вона надає захист від випадкових перепадів напруги, крім резервного живлення. Час переключення може становити близько 25 мілісекунд, що пов'язано з часом, який потрібен системі безперервного живлення для виявлення втрати напруги в мережі. Блок-схема показана нижче.

On-line UPS

У цьому типі безперервного живлення використовується метод подвійного перетворення. Тут спочатку AC вхід перетворюється на DC за допомогою процесу прямокутности для збереження в перезарядному акумуляторі.

Цей DC перетворюється на AC за допомогою процесу інверсії і подається на навантаження або обладнання, до якого він підключений (рис. 2).

Цей тип безперервного живлення використовується там, де електрична ізоляція є обов'язковою. Ця система трохи дорожча через конструкцію постійно працюючих конвертерів і систем охолодження.

Тут, прямокутник, який живиться зі звичайним AC поток прямо приводить інвертор. Тому цей тип також відомий як двохетапний безперервний живлення. Блок-схема показана нижче.

При виникненні будь-якої відмови живлення, прямокутник не має жодної ролі в цепі, і стабільна енергія, збережена в акумуляторах, які підключені до інвертора, подається на навантаження за допомогою переключальника.

Після відновлення живлення, прямокутник починає заряджати аккумулятори. Для запобігання перегріву аккумуляторів через високопотужний прямокутник, зарядний струм обмежується. Під час відмови основного живлення, ця система безперервного живлення працює з нульовим часом переключення.

Причиною цього є те, що резервне джерело діє як основне джерело, а не основний AC вхід. Але наявність стрімкого струму та велика величина струму можуть призвести до часу переключення близько 4-6 мілісекунд у цій системі.

Лінійно-інтерактивне безперервне живлення

Для малого бізнесу, відділових серверів та веб-сервісів, використовується лінійно-інтерактивне безперервне живлення. Це приблизно таке ж, як off-line UPS.

Різниця полягає у додаванні трансформатора зміни кроку трансформатора.