Kesintisiz güç kaynakları (UPS) nasıl düzenlenir ve çalışır?

Elektrik kalitesi için gereklilikler yasal olarak devlet standartları ve oldukça katı standartlar tarafından belirlenmiştir. Elektrik tedarik organizasyonları, bunlara uymak için çok çaba sarf etmektedir, ancak her zaman uygulanmazlar.

Dairelerimizde ve üretimde periyodik olarak ortaya çıkmaktadır:

• süresiz olarak kesinti;

• kısa süreli (10 ÷ 100 ms) yüksek voltajlı (6 kV'a kadar) voltaj darbeleri;

• çeşitli sürelerle dalgalanmalar ve voltaj düşüşleri;

• yüksek frekanslı gürültünün katmanları;

• frekans bölüşümü.

Tüm bu arızalar, ev ve ofis elektriği tüketicilerinin çalışmalarını olumsuz yönde etkilemektedir. Sadece başarısız olmakla kalmayan, aynı zamanda performanslarını tamamen kaybeden mikroişlemci ve bilgisayar cihazları özellikle güç kaynağının kalitesinden etkilenir.

Kesintisiz güç kaynaklarının amacı ve çeşitleri

Güç kaynağı ağındaki arızalardan kaynaklanan riskleri azaltmak için, yaygın olarak adlandırılan yedekleme cihazları yaygın olarak kullanılır. kesintisiz güç kaynakları (UPS) veya UPS (İngilizce "Kesintisiz Güç Kaynağı" ifadesinin kısaltmasından oluşur).

Belirli tüketici problemlerini çözmek için farklı tasarımlarla yapılırlar. Örneğin, helyum akülü güçlü UPS'ler, tüm bir kulübenin güç kaynağını birkaç saat boyunca destekleyebilir.

Aküleri güç hattı, rüzgar jeneratörü, güneş panelleri veya invertörün doğrultucu cihazı yoluyla diğer enerji taşıyıcıları. Yazlık elektrik tüketicilerini besliyorlar.

Harici kaynak kapatıldığında, piller ağlarına bağlı yüke boşalır. Pil kapasitesi arttıkça ve deşarj akımı ne kadar düşük olursa, o kadar uzun çalışırlar.

Orta güçte kesintisiz güç kaynakları ayırabilir elektrikli kazanlar için güç kaynağı, iç mekan iklim kontrol sistemleri ve benzeri ekipmanlar.

Aynı zamanda, en basit UPS modelleri yalnızca bir bilgisayar acil kapatma programını tamamlayabilir. Ayrıca, çalışmalarının tüm sürecinin süresi 9-15 dakikayı geçmeyecektir.

Bilgisayar kesintisiz güç kaynakları:

1. cihaz kasasına yerleştirilmiş;

2. Dış.

İlk tasarımlar, bir güç ve yük anahtarlama devresi ile donatılmış yerleşik bir pille çalışan dizüstü bilgisayarlarda, netbook'larda, tabletlerde ve benzer mobil cihazlarda yaygındır.

Dizüstü bilgisayar pili entegre kontrolör ile kesintisiz bir güç kaynağıdır. Otomatik modda devresi, işletim ekipmanını elektrik kesintilerinden korur.

Harici UPS tasarımlarısabit bir bilgisayardaki programların normal tamamlanması için tasarlanmış ayrı bir ünitede yapılır.

Bir güç adaptörü ile bir elektrik prizine bağlanırlar. Yalnızca programların işletilmesinden sorumlu olan cihazlara güç verilir:

• bağlı klavyeli sistem birimi;

• devam eden işlemleri gösteren monitör.

Diğer çevre birimleri: tarayıcılar, yazıcılar, hoparlörler ve UPS'in diğer ekipmanlarına güç gelmiyor. Aksi takdirde, programların acil olarak sonlandırılması üzerine, pillerdeki depolanan enerjinin bir kısmını üstleneceklerdir.

UPS İş Akışı Tasarım Seçenekleri

Bilgisayar ve endüstriyel UPS'ler üç ana seçenekte üretilmektedir:

1. güç yedekleri;

2. etkileşimli devre;

3. elektriğin çift dönüşümü.

İlk yöntemle yedek devreİngilizce “Standby” veya “Off-Line” terimleriyle belirtilen voltaj, yerleşik filtreler tarafından elektromanyetik parazitin ortadan kaldırıldığı UPS aracılığıyla ağdan bilgisayara verilir. Buraya ayarla pilkapasitesi, kontrolör tarafından düzenlenen şarj akımı ile desteklenir.

Harici güç kaynağı kaybolduğunda veya belirlenen standartların üzerine çıktığında, kontrolör pil enerjisini güç tüketicilerine yönlendirir. DC'yi AC'ye dönüştürmek için basit bir invertör bağlanır.

UPS Beklemenin Avantajları

Off-Line devresinin kesintisiz güç kaynakları yüksek verimliliğe sahiptir, voltaj onlara uygulandığında, sessiz çalışır, az ısı üretir ve nispeten ucuzdur.

eksiklikler

UPS Beklemede öne çıkma:

• pil gücüne uzun geçiş 4 ÷ 13 ms;

• inverter tarafından uyumlu bir sinüs dalgası değil, bir kıvrım şeklinde verilen çıkış sinyalinin çarpık bir şekli;

• voltaj ve frekans ayarlama eksikliği.

Bu tür cihazlar en çok kişisel bilgisayarlarda yaygındır.

UPS interaktif devresi

Bunlar, İngilizce “Line-Interactive” terimi ile belirlenmiştir. Adım düzenlemesine sahip bir ototransformer kullanılarak bir voltaj dengeleyicinin dahil edilmesinden dolayı, önceki, ancak daha karmaşık şemaya göre gerçekleştirilirler.

Bu, çıkış voltajının ayarlanmasını sağlar, ancak sinyalin frekansını kontrol edemezler.

Gürültüyü normal modda filtreleme ve kaza durumunda inverter gücüne geçme UPS Bekleme algoritmalarına göre gerçekleşir.

Kontrol yöntemleriyle çeşitli modellerin voltaj dengeleyicisini ekleyerek, sadece kıvrımlı değil, aynı zamanda sinüzoitlerin dalga formuna sahip invertörler oluşturmasına izin verdiler. Bununla birlikte, röle anahtarlamaya dayanan az sayıda kontrol aşaması, tam stabilizasyon fonksiyonlarının gerçekleştirilmesine izin vermez.

Bu, özellikle pil gücüne geçerken, sadece nominalin üzerindeki frekansı abartmakla kalmaz, aynı zamanda sinüs dalgasının şeklini de bozan ucuz modeller için geçerlidir. Parazit, çekirdekte histerezis süreçlerinin meydana geldiği yerleşik transformatör tarafından yapılır.

Pahalı modellerde, invertörler yarı iletken anahtarlarda çalışır. UPS Line-Interactive, akü gücüne geçerken Off-Line UPS'lerden daha yüksek performansa sahiptir. Gelen voltaj ve üretilen sinyaller arasındaki senkronizasyon algoritmalarının çalışmasıyla sağlanır. Ancak aynı zamanda, verimliliğin bir miktar düşük tahminidir.

Line-Interactive UPS, ısıtma sistemleri de dahil olmak üzere tüm ev aletlerine toplu olarak monte edilen endüksiyon motorlarına güç sağlamak için kullanılamaz. Cihazları aşağıdakilerle çalıştırmak için kullanılır: dürtü bloklarıgücün aynı anda filtrelenip düzeltildiği yerler: bilgisayarlar ve tüketici elektroniği.

Çift dönüşüm UPS

Bu UPS devresine İngilizce “On-line” ifadesi denir ve yüksek kaliteli güç gerektiren ekipmanlarda çalışır. Alternatif akımın sinüsoidal harmonikleri, doğrultucu tarafından sürekli olarak çıkışta tekrarlanan bir sinüzoid oluşturmak için invertörden geçirilen sabit bir değere dönüştürüldüğünde, çift bir elektrik dönüşümü üretir.

Burada, batarya sürekli olarak devreye bağlıdır, bu da anahtarlama ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu yöntem, anahtarlama için kesintisiz bir güç kaynağının hazırlanma süresini neredeyse ortadan kaldırır.

On-line UPS'nin akü durumuna göre çalışması üç aşamaya ayrılabilir:

1. şarj aşaması;

2. bekleme durumu;

3. bilgisayara deşarj.

Şarj süresi

Sinüs dalgası giriş ve çıkış devreleri dahili bir UPS anahtarı tarafından kesilir.

Doğrultucuya bağlı bir batarya, kapasitesi en uygun değerlere dönene kadar şarj enerjisi alır.

Hazırlık dönemi

Pil şarjının sona ermesinden sonra, kesintisiz güç kaynağı otomasyonu dahili anahtarı kapatır.

Pil, arabellek modunda bekleme durumunu korur.

Deşarj süresi

Pil otomatik olarak bilgisayar istasyonunun gücüne aktarılır.

Çift elektrik güç dönüşümü yöntemiyle çalışan kesintisiz güç kaynakları, hat besleme modunda ısı ve gürültü için enerji tüketimi nedeniyle diğer modellere göre daha düşük verimliliğe sahiptir. Ancak karmaşık tasarımlarda, verimliliği artırmak için teknikler kullanılır.

UPS On-line sadece voltajın büyüklüğünü değil, aynı zamanda salınım frekansını da düzeltebilir. Bu onları önceki modellerle olumlu bir şekilde karşılaştırır ve asenkron motorlarla çeşitli karmaşık cihazlara güç sağlamak için kullanmanızı sağlar. Bununla birlikte, bu tür cihazların maliyeti önceki modellerden çok daha yüksektir.

UPS Kompozisyonu

Çalışma devresinin tipine bağlı olarak, kesintisiz güç kaynağı kiti şunları içerir:

• enerji depolama için piller;

• şarjpil performansının korunmasını sağlamak;

• sinüs dalgası oluşturmak için invertör,

• süreç kontrol şeması;

• yazılımı.

Cihaza uzaktan erişim için yerel bir ağ kullanılabilir ve yedekli olması nedeniyle devrenin güvenilirliğini artırabilirsiniz.

Bazı kesintisiz güç kaynaklarında, yük cihazın ana devresinin çalışması olmadan filtrelenmiş şebeke voltajı tarafından beslendiğinde Baypas modu kullanılır.

UPS'in bir kısmında otomasyon tarafından kontrol edilen adım adım voltaj regülatörü "Booster" bulunur.

Karmaşık teknik çözümler gerçekleştirme ihtiyacına bağlı olarak, kesintisiz güç kaynakları ek özel işlevlerle donatılabilir.

Bu konuda da okuyun:Kazan için bir UPS nasıl seçilir