ИСТОЧНИКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY

Polina Soboleva

Student, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Stavropol State Agrarian University, Russia, Stavropol

Sergey Bondar

Scientific supervisor, Associate professor of the Department of Electrical Engineering, Automation and Metrology, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Stavropol State Agrarian University, Russia, Stavropol

Аннотация. В статье приведены классификационные схемы работы устройств, резервирования электроэнергии, рассматриваются особенности их работы и существенные недостатки. Учитываются негативные последствия, связанные с резкими изменениями питающего напряжения. По результатам анализа каждого представленного типа был выбран наиболее оптимальный вариант.

Abstract. The article presents classification schemes for the operation of devices, power backup, discusses the features of their operation and significant disadvantages. The negative consequences associated with sudden changes in the supply voltage are taken into account. Based on the results of the analysis of each type presented, the most optimal option was selected.

Ключевые слова: инвертор, реле, восьмибитный микроконтроллер, обходная сеть байпас, повышающий преобразователь.

Keywords: inverter, relay, eight-bit microcontroller, bypass bypass network, boost converter.

Источники бесперебойного питания [1÷3] применяются в качестве резервирования электроэнергии и обеспечивают непрерывность питания в случае внезапного сбоя в сети. Источники бесперебойного питания работают, как правило, в связке со стабилизаторами напряжения [4÷8].

Качество электроэнергии является наиболее важным и ключевым понятием в электроснабжении. Показатели качества электроэнергии (ПКЭ) – закреплены в Госстандарте качества электрической энергии. Источники систем бесперебойного электроснабжения классифицируются в зависимости от их конструкции в соответствии с международным стандартом. Согласно международному стандарту системы бесперебойного энергоснабжения классифицируются в зависимости от их конструкции:

- резервные;

- линейно-интерактивные;

- двойного преобразования.

Конструкция источника бесперебойного питания является важным параметром, определяющим его назначение, мощность и время автономной работы. В зависимости от потребляемого рабочего напряжения источники бесперебойного питания подразделяются на следующие группы:

- однофазные (предназначены для питания однофазных потребителей)

- трехфазные (предназначены для питания трехфазных и однофазных потребителей в трехфазных групповых сетях).

В качестве защиты от скачков напряжения на входе источника бесперебойного питания устанавливают фильтр высокочастотных помех, который представляет собой пассивный многоступенчатый делитель напряжения, а так же он может быть представлен в качестве колебательного резонансного фильтра. Для защиты от высоковольтных импульсов используют варисторные блоки, которые подключаются параллельно к входному источнику питания. Фильтры на основе метало оксидных варисторов, применяются для подавления высоковольтных импульсов. При возникновении высоковольтного импульса сопротивление варистора резко падает, шунтируя вход (подключение осуществляется в параллель). Залогом эффективности и надежности работы любой нагрузки, помимо бесперебойности электроснабжения, является качество питающего напряжения, одним из важнейших показателей которого является форма выходного сигнала.

Рассмотрим классификационную схему резервного источника бесперебойного питания представленного на рисунке 1.

Рисунок 1. Классификационную схему резервного источника бесперебойного питания

Расшифровка аббревиатуры: АКБ – Аккумуляторная батарея.

Если внешний сетевой источник питания работает исправно, то источник бесперебойного питания будет питать  нагрузку непосредственно от входа сети. В случае отклонения напряжения от допустимых пределов, резервный источник питания автоматически переключает нагрузку на аккумуляторную батарею (питание при этом осуществляется через инвертор, преобразующий постоянный ток). Обратное переключение выполняется автоматически и происходит после того как сетевое напряжение вернется в норму.

В настоящее время к весомым преимуществам данного устройства можно отнести - невысокую стоимость.

К недостаткам относят:

- перерыв в электропитании;

- отсутствие стабилизации напряжения и коррекции частоты при работе от электросети;

- переход небольших сетевых скачков напряжения, на аккумуляторную батарею, что приводит к быстрому износу аккумуляторов;

- несинусоидальность выходного напряжения при работе в автономном режиме нагрузки;

- низкий уровень защиты от высоковольтных скачков напряжения и электромагнитных помех.

Устройство используется в условиях стабильного электропитания, оборудование которого способно функционировать даже при низком качестве питающего напряжения.

На рисунке 2 представлена схема линейно-интерактивного источника бесперебойного питания.

Рисунок 2. Схема линейно-интерактивного источника бесперебойного питания

Расшифровка аббревиатур: АВР - Автоматический ввод резерва, АКБ – Аккумуляторная батарея.

Техническая конструкция линейно-интерактивного источника бесперебойного питания схожа с принципом работы принципиальной схемы устройства представленного выше. Единственное отличие заключается в том, что в схему устройства (рисунок 2) был добавлен регулятор входного напряжения, что впоследствии изменило алгоритм эквализации (выравнивание) и уменьшило время преобразования напряжения.

К преимуществам линейно-интерактивного источника бесперебойного питания относят:

- возможность нейтрализации сетевых колебаний;

- сокращенное время переключения в автономном режиме нагрузки.

Недостатками являются:

- ступенчатое регулирование напряжения, приводящее к сильным искажениям выходного сигнала;

- отключение подачи питания;

- отсутствие стабилизации напряжения и коррекции частоты при работе от электросети;

Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания используются для защиты профессиональных рабочих станций, коммутаторов и другого сетевого оборудования.

На рисунке 3 представлена схема двойного преобразования источника бесперебойного напряжения.

Рисунок 3. Схема двойного преобразования источника бесперебойного напряжения

Расшифровка аббревиатур: Выпр. – Выпрямительное устройство, АКБ – Аккумуляторная батарея.

Устройство выполняет двойное преобразование напряжения, поступающего из сети. Сначала напряжение преобразует переменный ток в постоянный, а затем процесс повторяется снова. Такая схема позволяет избежать задержек при переходе в автономный режим, так как инвертор постоянно подключен к аккумулятору, вследствие этого не требуется дополнительных переключений, в случае проблем с внешним источником питания.

К преимуществам данного устройства можно отнести:

- мгновенное переключение в экстренных ситуациях на питание от аккумуляторной батареи;

- синусоидальная форма;

- точное значение выходного напряжения;

- защита нагрузки;

- отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть.

Источники двойного преобразования бесперебойного напряжения  используются во всех сферах жизнедеятельности человека и являются лучшим решением для обеспечения бесперебойного электропитания. Проанализировав представленные выше классификационные схемы работы устройств бесперебойного питания, можем сделать заключительный вывод о том, что их достоинства и недостатки напрямую зависят от схемных решений реализации устройств.