Szorstka fala sinusoidalna to przebieg prądu przemiennego, który z grubsza jest zbliżony do czystej fali sinusoidalnej. Może mieć schodkowy kształt obwiedni, reprezentowany przez sekwencję prostokątnych lub trapezoidalnych impulsów o różnej polaryzacji. Przybliżony sygnał sinusoidalny prądu przemiennego jest obecny na wyjściu większości używanych zasilaczy bezprzerwowych (UPS).
Przypisanie zasilaczy awaryjnych
Głównym zadaniem UPS jest oszczędzanie napięcia AC zasilającego odbiorniki w przypadku jego nagłej utraty w sieci. Nie pełnią funkcji stabilizacji napięcia sieciowego, ale są awaryjnymi źródłami napięcia przemiennego o aproksymowanej sinusoidzie. Zasilacze bezprzerwowe nie są przeznaczone do ciągłej pracy podłączonych do nich urządzeń w razie wypadku na liniach napięcia sieciowego.
UPS musi zapewniać konsumentom działanie wystarczająco długo, aby zakończyć procesy, których nie można nagle przerwać. Podczas pracy zasilacza UPS z przybliżoną falą sinusoidalną zostaną stworzone warunki do normalnego wyłączenia obciążenia. Dzięki temu będzie działał do wykorzystania w przyszłości. Często można znaleźć odniesienie do zasilacza awaryjnego UPS. UPS w nim to skrót od angielskiego oznaczenia UPS.
Klasyfikacja źródeł
W zależności od wymagań dotyczących jakości zasilania napięciem przemiennym, zasilacze bezprzerwowe UPS można podzielić na kilka typów:
- źródła off-line, które są źródłami awaryjnymi typu kopii zapasowej;
- Źródła line-interactive lub line-interactive zdolne do stabilizowania napięcia sieciowego z niewielkimi odchyleniami od wartości nominalnej i przełączania w tryb zasilania awaryjnego z przybliżoną falą sinusoidalną w przypadku jej całkowitego zaniku;
- on-line, czyli UPS z podwójną konwersją energii elektrycznej, zapewniający podłączonemu odbiorowi stabilizowane napięcie sieciowe w przypadku znacznych wahań napięcia oraz pełniący funkcje źródła awaryjnego po całkowitym wyłączeniu.
Nieprzerwane źródło wszelkiego rodzaju obejmuje akumulator, który jest magazynem energii elektrycznej. W zależności od wymagań dotyczących jakości zasilania urządzeń będących obciążeniem UPS o przybliżonej sinusoidzie,stosowane są pewne rozwiązania obwodów.
UPS off-line
Pasywny zasilacz UPS tego rodzaju jest źródłem działania w trybie gotowości. Jego łącznik, przy normalnych parametrach jakościowych napięcia sieciowego, zapewnia bezpośrednie podłączenie obciążenia do sieci. W przypadku krótkotrwałej awarii zasilania na wejściu UPS, urządzenie przełączające przekazuje zasilanie odbiornikom w trybie awaryjnym (rezerwowym). Źródłem energii elektrycznej w tym przypadku jest wbudowany akumulator.
Jego napięcie DC jest przekształcane przez falownik w zmodyfikowaną sinusoidę napięcia AC, która jest dostarczana przez styki przekaźnika elektromagnetycznego przełącznika do zasilania obciążenia. Do ładowania akumulatora (akumulatora) służy prostownik napięcia zewnętrznego zasilacza. Aby chronić go przed zakłóceniami o wysokiej częstotliwości, które występują podczas pracy falownika impulsowego, UPS jest wyposażony w filtr. Jego elementy chronią również urządzenia obciążeniowe przed krótkotrwałymi przepięciami.
Interaktywne źródła Line
Line-interactive Zasilacz UPS, w przeciwieństwie do źródła rezerwowego, jest w stanie stabilizować napięcie sieciowe, gdy obciążenie jest bezpośrednio podłączone do niego przez styki przekaźnika elektromagnetycznego. Zapewnia to zastosowanie autotransformatora w obwodzie wejściowym. Przełączanie jego uzwojeń odbywa się automatycznie w zależności od wielkości napięcia sieciowego. Wraz ze wzrostem lub spadkiem napięcie przemienne na jego wyjściuutrzymuje wartość nominalną 220 V. Autotransformator najczęściej spotykanych UPS tego typu reguluje w zakresie (150-270) V zmianę napięcia zewnętrznej sieci zasilającej.
Przełączenie stycznika i przejście w tryb zasilania awaryjnego obciążenia ze zmodyfikowaną sinusoidą następuje, gdy napięcie sieci zmienia się nadmiernie, poza zakres regulacji. Dokładność regulacji zależy od liczby zaczepów (kroków) autotransformatora. W trybie awaryjnego zasilania odbiorników przybliżonym sinusoidalnym napięciem przemiennym praca przebiega identycznie jak w UPS-ie off-line.
UPS on-line
Podwójna konwersja energii elektrycznej w zasilaczach bezprzerwowych tego typu pozwala uzyskać przybliżoną sinusoidę wyjściowego napięcia przemiennego, zbliżoną kształtem do czystej sinusoidy. Napięcie sieciowe konwertowane na DC przez prostownik jest następnie konwertowane z powrotem na AC przez falownik, który jest używany do zasilania obciążenia.
Wbudowany akumulator jest ładowany prądem stałym prostownika i jest uruchamiany w trybie awaryjnym. Zgromadzona energia prądu stałego jest przetwarzana przez falownik na wyjściowe napięcie prądu przemiennego, które zasila odbiorniki. Ten typ obwodu źródłowego umożliwia podłączenie dodatkowej baterii zewnętrznej dla UPS.
Po przywróceniu napięcia sieciowego do jego normalnej wartości następuje przełączeniezasilanie obciążenia z podstawowej sieci prądu przemiennego. Pojemność elektryczna baterii UPS określa czas, w którym odbiorniki mogą pracować przy nagłym zaniku napięcia sieciowego.
Specyfikacje UPS
Wyboru zasilacza UPS dokonuje się na podstawie jego parametrów technicznych. Charakterystyki techniczne, które decydują o jakości spełnienia wymagań dla wyrobów do tego celu obejmują:
- moc na wyjściu źródła z podłączonym obciążeniem, mierzona w woltoamperach (VA) lub watach (W);
- zakres napięcia wyjściowego z podłączonym obciążeniem, mierzony w woltach (V);
- czas transferu, który określa czas przekazania zasilania do obciążenia w trybie czuwania bateryjnego, mierzony w milisekundach (ms);
- zakres napięcia wejściowego sieci, w którym UPS jest w stanie ustabilizować napięcie wyjściowe bez przełączania się w tryb podtrzymania bateryjnego;
- nieliniowy współczynnik zniekształceń, który określa w procentach różnicę w kształcie sygnału wyjściowego od czystej sinusoidy;
- czas pracy w trybie autonomicznego podtrzymania bateryjnego z podłączonym obciążeniem, określony przez pojemność elektryczną wewnętrznego akumulatora;
- żywotność własnych baterii, w zależności od technologii ich produkcji.
Przy wyborze zasilacza UPS ważną rolę odgrywa również cena zasilacza awaryjnego. Zależy to bezpośrednio od rozwiązań obwodów zastosowanych przez dewelopera przy tworzeniu modelu wybranego przez konsumenta i waha się od dwóch do kilkudziesięciutysiąc rubli.
Aplikacje
Zasilacze bezprzerwowe UPS mogą być używane w połączeniu z obciążeniem rezystancyjnym - urządzeniami zawierającymi zasilacze impulsowe.
UPS nie jest używany do zasilania odbiorników ze znaczną składową bierną indukcyjną (transformatory sieciowe starych modeli urządzeń elektronicznych, uzwojenia silników, pompy kotłów grzewczych). Każdy z istniejących schematów zasilania awaryjnego jest przeznaczony dla określonego zakresu odbiorców, biorąc pod uwagę jego zalety i wady.
Wniosek
Artykuł zawiera krótki przegląd aktualnych zasilaczy bezprzerwowych ze zmodyfikowaną falą sinusoidalną. Rozważane są rozwiązania obwodów zastosowane przez programistów podczas ich tworzenia. Po zapoznaniu się z przedstawionym materiałem czytelnik, który jest zainteresowany zakupem zasilacza UPS w celu rozwiązania swoich problemów, będzie mógł bez żadnych trudności zapoznać się z kompletem dokumentacji do niego. Jednocześnie nie należy zapominać, że wysoki produkt oznacza wyższą cenę przy jego zakupie.