Все о бесперебойном питании

В некоторых регионах проживания нередки перебои в электроснабжении. Это может быть особенно критично в зимнее время при использовании для отопления приборов, требующих стабильного и надежного питания. К такому оборудованию относятся газовые котлы и системы отопления с циркуляционными насосами. Бесперебойное питание для частного дома актуально не только в отопительный сезон, но и все остальное время.

Что такое бесперебойное питание

Бесперебойное питание подразумевает непрерывное и качественное электроснабжение. Для электронных устройств важно не только само наличие питания, но и его характеристики:

  • при завышенном напряжении может произойти поломка устройства, в лучшем случае — перегорание предохранителей;
  • при пониженном напряжении аппаратура также не может нормально функционировать, и в некоторых случаях также возможен выход из строя.
Бесперебойное питание дома важно во время отопительного сезона

К сведению! Кратковременные скачки напряжения, при которых устройства защиты не успевают сработать, губительны для современных импульсных источников питания, поскольку вызывают всплески напряжения на элементах схемы, что приводит к дорогостоящему ремонту.

Причина перебоя питания

Таким образом требования, которые выдвигаются к источникам бесперебойного питания, таковы:

  • стабилизация питающего напряжения;
  • бесперебойное электроснабжение.

Стабилизацию осуществляет электронная схема источника. Эта же схема преобразует энергию встроенной аккумуляторной батареи в напряжение бытовой сети при несоответствии сетевого напряжения заданным нормам.

Характеристики бесперебойного питания

Основными характеристиками систем бесперебойного питания являются:

  • напряжение выхода;
  • диапазон входного (рабочего) напряжения;
  • мощность нагрузки, то есть ток, который способна выдавать схема преобразователя;
  • время перехода на питание от АКБ;
  • время автономной работы, определяемое емкостью аккумуляторной батареи;
  • форма выходного сигнала (отклонение формы выходного напряжения от синусоиды).

Обратите внимание! Не все производители заостряют внимание на такой характеристике, как время службы аккумуляторных батарей, которое может составлять от года до нескольких лет (обычно не более 2-3 лет).

Аккумулятор ИБП

Основная масса устройств бесперебойного питания формирует на выходе напряжение, равное напряжению бытовой сети — 220 В, 50 Гц. Некоторое количество устройств рассчитано на выдачу трехфазного напряжения 380 В. Также возможен выход стабилизированного напряжения 12 В для питания отдельных групп устройств.

Диапазон входного напряжения показывает минимальное и максимальное напряжение сети, при которых происходит стабилизация. При напряжении, выходящем за допустимые параметры, происходит переход на питание от встроенного аккумулятора.

Мощность нагрузки определяется параметрами электронной схемы (выходными ключами) и аккумулятора. Превышение допустимой мощности расценивается аппаратурой как короткое замыкание, что ведет к аварийному отключению.

Вам это будет интересно  Электросчетчик Со и446

Важно! Время переключения критично для аппаратуры, чувствительной даже к кратковременному пропаданию напряжения. К такой аппаратуре относят большинство оргтехники. Время переключения ограничивается быстродействием электронных компонентов.

Время автономной работы бесперебойного источника зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки. В первом приближении можно считать, что время работы пропорционально мощности потребителей. То есть увеличенная вдвое нагрузка снижает время работы также вдвое. При снижении напряжения аккумулятора ниже установленного порога устройство выключается во избежание выхода АКБ из строя. Многие устройства позволяют использовать внешние аккумуляторные батареи. Вместе с возможностью горячей замены, то есть без отключения питания, время работы таких конструкций неограниченно.

Форма выходного сигнала критична для некоторых категорий устройств. Так, импульсные источники питания сперва выпрямляют входное напряжение, и форма его для них не очень важна. Трансформаторные блоки питания, особенно асинхронные двигатели, требуют для питания синусоидальное напряжения строгой формы. При отклонениях формы питания данные устройства резко снижают КПД, что приводит к перегреву и повышенному энергопотреблению.

Назначение бесперебойного питания для частного дома

Чаще всего перебои в снабжении энергии наблюдаются в частном секторе, где подвод питания осуществляется посредством воздушных линий электропередач. Наиболее часто перебои возникают зимой, во время сильного ветра или дождя.

Неправильно проложенная линия по дачному поселку также способна вызвать сильные просадки напряжения из-за повышенного потребления на отдельных участках, к примеру, из-за подключения самодельного сварочного трансформатора. Возможны скачки в сторону повышения напряжения вследствие перекоса фаз.

Обратите внимание! Устройства бесперебойного питания предназначены для стабилизации (выравнивания) питания в пределах нормированных значений и для генерации электроэнергии в случае полного ее отсутствия.

Принцип работы бесперебойного питания

В основе работы ИБП лежит измерение параметров входного напряжения сети с заданными параметрами. В случае выхода питания за допустимые пределы схема источника отключает внешнее питание и подключает преобразователь, использующий накопленную аккумуляторной батареей энергию для генерации необходимого напряжения.

Важно! Количество и назначение функциональных блоков зависят от типа конструкции и влияют на его характеристики.

Устройство бесперебойного питания

В качестве источников бесперебойного питания для частного дома используют не только преобразователи. В частности, такие системы могут быть построены также на основе:

  • генераторов с приводом от двигателя внутреннего сгорания, бензинового или дизельного;
  • ветрогенераторов;
  • солнечных батарей.
Бензогенератор

Каждая из схем обладает недостатками:

  • бензиновый или дизельный генератор требует запасов топлива;
  • ветрогенератор работоспособен только при наличии регулярно дующих ветров;
  • солнечные батареи работают только в дневное время суток в безоблачную погоду.
Вам это будет интересно  Расшифровка электросхем
Ветрогенератор

Обратите внимание! Последние две разновидности включаются только в комплексе с электронными ИБП для генерации электрической энергии в безветренную, пасмурную погоду или в темное время суток. Кроме этого, солнечные элементы имеют высокую стоимость.

Солнечная батарея

Разновидности бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания делятся на три основных типа:

  • Off-line — резервная схема;
  • Line-interactive — интерактивная схема;
  • Online — двойное преобразование.

Резервная схема

Off-line источники имеют самую простую схему. Питание нагрузки осуществляется напрямую от сети, и лишь при выходе ее параметров за допустимые пределы схема переключается на работу от встроенных аккумуляторов путем включения преобразователя — инвертора. Преобразователи резервной системы обеспечивают только простейшую фильтрацию напряжения сети от высокочастотных помех за счет простейших фильтров.

Структурная схема Off-line ИБП

Достоинства:

  • низкая стоимость;
  • высокий КПД, поскольку большую часть времени схема преобразователя работает только в следящем режиме.

Недостатки:

  • отсутствие стабилизации напряжения;
  • большое время переключения на работу от аккумуляторов (время запуска и переключения);
  • большие искажения формы выходного напряжения.

Интерактивная схема

Line-interactive стабилизаторы в отличие от off-line преобразователей имеют встроенный ступенчатый преобразователь напряжения. Пока напряжение сети находится в пределах интервала стабилизации, инвертор выключен. Если стабилизатор не справляется с коррекцией амплитуды, то устройство переключается на работу от инвертора.

Так же, как и в предыдущей схеме, сетевое напряжение проходит через простые фильтры. Отличия заключаются в расширенном диапазоне входного напряжения за счет стабилизатора и меньшего времени переключения, поскольку в данной схеме осуществляется синхронизация задающего генератора инвертора от напряжения сети.

Структурная схема Line-interactive ИБП

В более дорогих устройствах могут применяться инверторы с синусоидальной формой сигнала. Недостаток конструкции заключается в том (особенно у недорогих моделей), что в режиме работы от аккумуляторов частота выходного напряжения может быть завышена. Это сделано для облегчения работы трансформатора, который выполняет сразу несколько функций:

  • стабилизация напряжения путем коммутации обмоток;
  • заряд аккумуляторов в нормальном режиме;
  • использование в качестве выходного при работе в режиме преобразования.

К сведению! Менее существенный недостаток — примитивная стабилизация (две-три ступени).

Схема с двойным преобразованием

Online стабилизаторы не обладают недостатками, что предыдущие системы. Их особенность работы заключается в том, что выходное напряжение всегда получается только от выходного инвертора, который выполняется по сложной схеме, обеспечивающей получение качественного, без искажений, сигнала.

В любом режиме работы входное напряжение поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр, тем самым преобразуясь в постоянное. И в нормальном, и в аварийном режиме выходной преобразователь работает от постоянного напряжения: либо от сети, либо от аккумуляторов, которые постоянно подключены в цепь, работая в буферном режиме. За счет этого у данной схемы отсутствует понятие времени переключения, поскольку питание инвертора не прерывается в любом режиме.

Вам это будет интересно  Электрогенератор Николы Тесла
Схема двойного преобразования

Достоинства схемы:

  • отсутствие времени переключения;
  • стабилизация напряжения с возможностью коррекции амплитуды и частоты;
  • высокая точность формы выходного сигнала.

Недостатки online стабилизаторов:

  • более низкий КПД из-за постоянной работы преобразователя;
  • высокое тепловыделение;
  • высокий уровень шума от охлаждающих вентиляторов;
  • высокая стоимость.

Источники для бесперебойного питания для частного дома

Выбирая источник бесперебойного питания, нужно учитывать тип устройств, которые предполагается от него запитывать. Для большинства устройств, работающих от трансформаторного источника питания, имеющих в составе асинхронные двигатели, пригодны только ИБП, выдающие неискаженный синусоидальный сигнал.

Обратите внимание! Гармонические составляющие от несинусоидального сигнала для таких устройств равнозначны короткому замыканию.

Чем сильнее искажения формы, тем большая часть тока уходит на нагрев обмоток, не выполняя полезного действия. Это приводит к перегреву устройств, повышению нагрузки на преобразователь. В лучшем случае сократится время автономной работы, в худшем выйдет из строя нагрузка или бесперебойный стабилизатор.

Как правильно использовать прибор

Выбирая бесперебойник для дома, также следует учитывать его мощность, которая должна быть выше максимальной мощности нагрузки на 25-30 %. Запас необходим для того, чтобы не происходило аварийное отключение при коммутациях нагрузок. Некоторые устройства имеют большие пусковые токи, превышающие рабочие в 2-3 раза. Это двигатели, в том числе приводы компрессоров холодильников, мощные импульсные блоки питания, особенно в оргтехнике.

Емкость аккумулятора выбирается в зависимости от желаемого времени автономной работы. Можно приблизительно подсчитать время работы исходя из нагрузки и емкости аккумулятора. Так, если нагрузка потребляет при работе от сети 500 Вт, то примерно столько же мощности потребуется и от аккумулятора. Но поскольку напряжение батареи меньше сетевого почти в 20 раз (12 В против 220 В), то ток от АКБ будет отобран во столько же раз больше.

Рассматриваемая нагрузка потребляет ток около 2 А, следовательно, от АКБ потребуется уже 40 А. С учетом КПД устройства и того, что аккумулятор нельзя разряжать полностью, для питания нагрузки мощностью 500 Вт в течение часа потребуется автомобильный аккумулятор емкостью 55-60 А/ч.

Важно! Время изменяется примерно пропорционально мощности нагрузки.

Таким образом, источники бесперебойного питания — находка для загородных жителей, когда в непогоду линии электропередач часто выходят из строя. Генераторы и аккумуляторы спасут положение на несколько часов, а то и дней, пока ситуация с электричеством не стабилизируется.

Помогла статья? Оцените

Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
Загрузка...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Adblock
detector