Como as fontes de alimentação ininterrupta (UPS) estão organizadas e funcionando?

Os requisitos para a qualidade da eletricidade são legalmente prescritos pelos padrões estaduais e padrões bastante rigorosos. As organizações de fornecimento de eletricidade envidam muitos esforços para cumpri-las, mas elas nem sempre são implementadas.

Nos nossos apartamentos e na produção surgem periodicamente:

• blecautes completos por tempo indeterminado;

• pulsos de voltagem de alta voltagem aperiodic de curto prazo (10 ± 100 ms) (até 6 kV);

• surtos e quedas de tensão com várias durações;

• sobreposições de ruído de alta frequência;

• partidas de frequência.

Todas essas falhas de funcionamento afetam adversamente o trabalho de consumidores domésticos e de escritórios de eletricidade. Microprocessador e dispositivos de computador, que não apenas falham, mas podem perder completamente seu desempenho, são especialmente afetados pela qualidade da fonte de alimentação.

Objetivo e tipos de fontes de alimentação ininterruptas

Para reduzir os riscos de mau funcionamento da rede de fornecimento de energia, são usados ​​dispositivos redundantes, geralmente chamados de fontes de alimentação ininterrupta (UPS) ou UPS (formado a partir da abreviação da frase em inglês "Fonte de alimentação ininterrupta").

Eles são feitos com designs diferentes para resolver problemas específicos do consumidor. Por exemplo, no-breaks poderosos com baterias de hélio podem suportar o fornecimento de energia de um chalé inteiro por várias horas.

Suas baterias recebem uma carga de uma linha de energia, um gerador eólico, painéis solares ou outros transportadores de energia através do dispositivo retificador do inversor. Eles alimentam os consumidores elétricos da casa.

Quando a fonte externa é desligada, as baterias são descarregadas para a carga conectada à sua rede. Quanto maior a capacidade da bateria e menor a corrente de descarga, mais tempo elas funcionam.

As fontes de alimentação ininterruptas de média potência podem reservar fonte de alimentação para caldeiras elétricas, sistemas internos de controle climático e equipamentos similares.

Ao mesmo tempo, os modelos mais simples da UPS só podem concluir um programa de desligamento de emergência por computador. Além disso, a duração de todo o processo de seu trabalho não excederá 9 a 15 minutos.

As fontes de alimentação ininterruptas para computador são:

1. embutido no gabinete do dispositivo;

2. externo.

Os primeiros designs são comuns em laptops, netbooks, tablets e dispositivos móveis similares alimentados por uma bateria interna, equipada com um circuito de comutação de energia e carga.

Bateria do laptop com controlador integrado é uma fonte de alimentação ininterrupta. Seu circuito no modo automático protege o equipamento operacional contra quedas de energia.

Projetos de UPS externosprojetados para a conclusão normal de programas em um computador estacionário, são feitos em uma unidade separada.

Eles são conectados através de um adaptador de energia a uma tomada elétrica. Somente dispositivos responsáveis ​​pela operação dos programas são alimentados por eles:

• unidade de sistema com um teclado conectado;

• monitor mostrando os processos em andamento.

Outros periféricos: scanners, impressoras, alto-falantes e outros equipamentos da UPS não ligam. Caso contrário, após o término de emergência dos programas, eles assumirão parte da energia armazenada nas baterias.

Opções de design de fluxo de trabalho da UPS

Os no-breaks para computadores e industriais são fabricados em três opções principais:

1. backups de energia;

2. circuito interativo;

3. dupla conversão de eletricidade.

Com o primeiro método circuito de backup, denotado pelos termos em inglês “Em espera” ou “Off-line”, a tensão é fornecida da rede ao computador via UPS, na qual a interferência eletromagnética é eliminada pelos filtros internos. Defina aqui bateria, cuja capacidade é suportada pela corrente de carga regulada pelo controlador.

Quando a fonte de alimentação externa desaparece ou ultrapassa os padrões estabelecidos, o controlador direciona a energia da bateria para os consumidores de energia. Um inversor simples é conectado para converter CC em CA.

Benefícios do UPS Standby

As fontes de alimentação ininterruptas do circuito off-line têm alta eficiência; quando a tensão é aplicada a elas, elas funcionam silenciosamente, produzem pouco calor e são relativamente baratas.

Desvantagens

O UPS Standby se destaca:

• uma longa transição para a energia da bateria 4 ÷ 13 ms;

• uma forma distorcida do sinal de saída emitido pelo inversor na forma de um meandro, e não uma onda senoidal harmoniosa;

• falta de ajuste de tensão e frequência.

Esses dispositivos são mais comuns em computadores pessoais.

Circuito interativo UPS

Eles são designados pelo termo em inglês "Line-Interactive". Eles são executados de acordo com o esquema anterior, porém mais complicado, devido à inclusão de um estabilizador de tensão usando um autotransformador com regulação de passo.

Isso fornece um ajuste da tensão de saída, mas eles não conseguem controlar a frequência do sinal.

A filtragem de ruído no modo normal e a mudança para a energia do inversor em caso de acidente ocorrem de acordo com os algoritmos do UPS Standby.

Ao adicionar um estabilizador de tensão de vários modelos com métodos de controle, eles permitiram criar inversores com uma forma de onda não apenas do meandro, mas também dos sinusóides. No entanto, um pequeno número de estágios de controle baseado na comutação de relé não permite realizar todas as funções de estabilização.

Isso é especialmente verdadeiro para modelos baratos, que, ao mudar para a energia da bateria, não apenas superestimam a frequência acima da nominal, mas também distorcem a forma da onda senoidal. A interferência é feita pelo transformador embutido, no núcleo do qual ocorrem os processos de histerese.

Em modelos caros, os inversores operam em comutadores semicondutores. O UPS Line-Interactive tem desempenho superior ao alternar para energia da bateria do que os no-breaks off-line. É garantido pela operação de algoritmos de sincronização entre a tensão de entrada e os sinais gerados. Mas, ao mesmo tempo, há alguma subestimação da eficiência.

O UPS Line-Interactive não pode ser usado para alimentar motores de indução, que são maciçamente instalados em todos os aparelhos domésticos, incluindo sistemas de aquecimento. Eles são usados ​​para operar dispositivos com blocos de impulsoonde a energia é filtrada e retificada ao mesmo tempo: computadores e eletrônicos de consumo.

UPS de dupla conversão

Esse circuito do no-break é chamado de frase em inglês “On-line” e funciona em equipamentos que requerem energia de alta qualidade. Produz uma dupla conversão de eletricidade, quando os harmônicos sinusoidais da corrente alternada são constantemente convertidos pelo retificador em um valor constante passado pelo inversor para criar um sinusóide repetido na saída.

Aqui, a bateria está constantemente conectada ao circuito, o que elimina a necessidade de sua comutação. Esse método praticamente elimina o período de preparação de uma fonte de alimentação ininterrupta para comutação.

A operação do no-break on-line pelo estado da bateria pode ser dividida em três estágios:

1. estágio de carga;

2. estado de espera;

3. descarregar no computador.

Período de cobrança

Os circuitos de entrada e saída de onda senoidal são interrompidos por um interruptor interno do no-break.

Uma bateria conectada ao retificador recebe energia de carga até que sua capacidade seja restaurada aos valores ideais.

Período de prontidão

Após o término da carga da bateria, a automação da fonte de alimentação ininterrupta fecha o comutador interno.

A bateria mantém um estado de espera no modo buffer.

Período de quitação

A bateria é automaticamente transferida para a energia da estação do computador.

Fontes de alimentação ininterruptas que operam pelo método de dupla conversão de energia elétrica têm menor eficiência no modo de fornecimento de linha do que outros modelos devido ao consumo de energia por calor e ruído. Mas em projetos complexos, técnicas são usadas para aumentar a eficiência.

O UPS On-line é capaz de corrigir não apenas a magnitude da tensão, mas também sua frequência de oscilação. Isso os compara favoravelmente com os modelos anteriores e permite que você use para alimentar vários dispositivos complexos com motores de indução. No entanto, o custo desses dispositivos é muito maior que os modelos anteriores.

Composição da UPS

Dependendo do tipo de circuito de trabalho, o kit de fonte de alimentação ininterrupta inclui:

• Baterias para armazenamento de energia;

• carregador, garantindo a manutenção do desempenho da bateria;

• inversor para formar uma onda senoidal,

• esquema de controle de processo;

• software.

Para acesso remoto ao dispositivo, uma rede local pode ser usada e você pode aumentar a confiabilidade do circuito devido à sua redundância.

Em algumas fontes de alimentação ininterruptas, o modo Bypass é usado quando a carga é fornecida pela tensão da rede filtrada sem o circuito principal do dispositivo em operação.

Parte do no-break possui um regulador de tensão passo a passo "Booster", controlado por automação.

Dependendo da necessidade de executar soluções técnicas complexas, as fontes de alimentação ininterruptas podem ser equipadas com funções especiais adicionais.

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