Các nguồn cung cấp điện liên tục (UPS) được sắp xếp và hoạt động như thế nào?

Các yêu cầu đối với chất lượng điện được quy định hợp pháp bởi các tiêu chuẩn nhà nước và các tiêu chuẩn khá nghiêm ngặt. Các tổ chức cung cấp điện thực hiện rất nhiều nỗ lực để tuân thủ chúng, nhưng chúng không phải lúc nào cũng được thực hiện.

Trong các căn hộ của chúng tôi, và trong sản xuất, định kỳ phát sinh:

• mất điện hoàn toàn trong một thời gian không xác định;

• một xung điện áp cao ngắn hạn (10 ÷ 100 ms) (lên đến 6 kV);

• tăng và giảm điện áp với thời lượng khác nhau;

• lớp phủ của tiếng ồn tần số cao;

• tần suất khởi hành.

Tất cả những trục trặc này ảnh hưởng xấu đến công việc của người tiêu dùng điện trong gia đình và văn phòng. Bộ vi xử lý và thiết bị máy tính, không chỉ bị lỗi mà còn hoàn toàn có thể mất hiệu năng, đặc biệt bị ảnh hưởng bởi chất lượng cung cấp điện.

Mục đích và các loại nguồn cung cấp điện liên tục

Để giảm thiểu rủi ro từ sự cố của mạng lưới cung cấp điện, các thiết bị dự phòng được sử dụng, thường được gọi là nguồn cung cấp điện liên tục (UPS) hoặc UPS (được hình thành từ chữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh "Nguồn cung cấp điện liên tục").

Chúng được thực hiện với các thiết kế khác nhau để giải quyết các vấn đề cụ thể của người tiêu dùng. Ví dụ, các UPS mạnh mẽ với pin helium có thể hỗ trợ nguồn điện cho toàn bộ ngôi nhà trong vài giờ.

Pin của họ nhận được một khoản phí từ một đường dây điện, một máy phát điện gió, tấm pin mặt trời hoặc các chất mang năng lượng khác thông qua thiết bị chỉnh lưu của biến tần. Họ nuôi những người tiêu dùng điện của ngôi nhà.

Khi nguồn bên ngoài bị tắt, pin sẽ được xả vào tải kết nối với mạng của họ. Dung lượng pin càng lớn và dòng xả của chúng càng thấp, chúng càng hoạt động lâu.

Nguồn cung cấp năng lượng trung bình liên tục có thể dự trữ cung cấp điện cho nồi hơi điện, hệ thống kiểm soát khí hậu trong nhà và các thiết bị tương tự.

Đồng thời, các mô hình UPS đơn giản nhất chỉ có thể hoàn thành chương trình tắt khẩn cấp máy tính. Hơn nữa, thời lượng của toàn bộ quá trình làm việc của họ sẽ không vượt quá 9-15 phút.

Nguồn cung cấp điện liên tục của máy tính là:

1. tích hợp vào vỏ thiết bị;

2. bên ngoài.

Các thiết kế đầu tiên là phổ biến trong máy tính xách tay, netbook, máy tính bảng và các thiết bị di động tương tự được cung cấp bởi pin tích hợp, được trang bị mạch chuyển đổi năng lượng và tải.

Pin máy tính xách tay với bộ điều khiển tích hợp là một nguồn cung cấp điện liên tục. Mạch của nó ở chế độ tự động bảo vệ các thiết bị hoạt động khỏi sự cố mất điện.

Thiết kế bên ngoài của UPSđược thiết kế để hoàn thành bình thường các chương trình trên một máy tính cố định được thực hiện trong một đơn vị riêng biệt.

Chúng được kết nối thông qua một bộ chuyển đổi điện với ổ cắm điện. Chỉ các thiết bị chịu trách nhiệm cho hoạt động của các chương trình được cung cấp từ chúng:

• đơn vị hệ thống với bàn phím được kết nối;

• màn hình hiển thị các quá trình đang diễn ra.

Các thiết bị ngoại vi khác: máy quét, máy in, loa và các thiết bị khác của UPS không cấp nguồn. Mặt khác, khi chấm dứt khẩn cấp các chương trình, chúng sẽ chiếm một phần năng lượng được lưu trữ trong pin.

Tùy chọn thiết kế quy trình làm việc của UPS

UPS máy tính và công nghiệp được sản xuất theo ba tùy chọn chính:

1. dự phòng điện;

2. mạch tương tác;

3. chuyển đổi điện đôi.

Với phương pháp đầu tiên mạch dự phòng, được biểu thị bằng các thuật ngữ tiếng Anh, Chế độ chờ, hoặc Tắt Off Line, điện áp được cung cấp từ mạng đến máy tính thông qua UPS, trong đó nhiễu điện từ được loại bỏ bởi các bộ lọc tích hợp. Đặt ở đây pin, công suất được hỗ trợ bởi dòng điện tích được điều khiển bởi bộ điều khiển.

Khi nguồn điện bên ngoài biến mất hoặc vượt quá các tiêu chuẩn đã được thiết lập, bộ điều khiển sẽ hướng năng lượng pin tới người tiêu dùng. Một biến tần đơn giản được kết nối để chuyển đổi DC thành AC.

Lợi ích của chế độ chờ UPS

Nguồn cung cấp điện liên tục của mạch Off-Line có hiệu suất cao, khi điện áp được cung cấp cho chúng, chúng hoạt động lặng lẽ, tạo ra ít nhiệt và tương đối rẻ.

Nhược điểm

Chế độ chờ của UPS nổi bật:

• chuyển đổi dài sang năng lượng pin 4 ÷ 13 ms;

• một hình dạng méo mó của tín hiệu đầu ra do biến tần phát ra dưới dạng uốn khúc và không phải là sóng hình sin hài hòa;

• thiếu điều chỉnh điện áp và tần số.

Các thiết bị như vậy là phổ biến nhất trên máy tính cá nhân.

Mạch tương tác của UPS

Chúng được chỉ định bởi thuật ngữ Tiếng Anh Line Line-Interactive. Chúng được thực hiện theo sơ đồ trước, nhưng phức tạp hơn do bao gồm một bộ ổn áp sử dụng bộ tự động chuyển đổi với quy định bước.

Điều này cung cấp sự điều chỉnh điện áp đầu ra, nhưng chúng không thể kiểm soát tần số của tín hiệu.

Lọc tiếng ồn ở chế độ bình thường và chuyển sang nguồn biến tần trong trường hợp xảy ra tai nạn theo thuật toán dự phòng của UPS.

Bằng cách thêm một bộ ổn định điện áp của các mô hình khác nhau bằng các phương pháp điều khiển, họ đã cho phép tạo ra các bộ biến tần với dạng sóng không chỉ uốn khúc mà còn cả các sin. Tuy nhiên, một số lượng nhỏ các giai đoạn điều khiển dựa trên chuyển mạch rơle không cho phép thực hiện đầy đủ các chức năng ổn định.

Điều này đặc biệt đúng đối với các mô hình giá rẻ, khi chuyển sang sử dụng pin, không chỉ đánh giá quá cao tần số trên mức danh nghĩa mà còn làm biến dạng hình dạng của sóng hình sin. Sự can thiệp được thực hiện bởi máy biến áp tích hợp, trong lõi xảy ra quá trình trễ.

Trong các mô hình đắt tiền, biến tần hoạt động trên các công tắc bán dẫn. UPS Line-Interactive có hiệu suất cao hơn khi chuyển sang sử dụng pin so với UPS Off-Line. Nó được đảm bảo bởi hoạt động của các thuật toán đồng bộ giữa điện áp đến và tín hiệu được tạo. Nhưng đồng thời, có một số đánh giá thấp về hiệu quả.

UPS tương tác trực tuyến không thể được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ cảm ứng, được lắp đặt ồ ạt trên tất cả các thiết bị gia dụng, bao gồm cả hệ thống sưởi ấm. Chúng được sử dụng để vận hành các thiết bị với khối xungnơi sức mạnh được lọc và chỉnh lưu cùng một lúc: máy tính và thiết bị điện tử tiêu dùng.

Bộ chuyển đổi kép

Mạch UPS này được gọi là cụm từ tiếng Anh trên mạng trực tuyến và hoạt động trên các thiết bị đòi hỏi năng lượng chất lượng cao. Nó tạo ra một sự chuyển đổi điện kép, khi các sóng hài hình sin của dòng điện xoay chiều liên tục được chỉnh lưu chuyển thành giá trị không đổi, được truyền qua biến tần để tạo ra một hình sin lặp đi lặp lại ở đầu ra.

Ở đây, pin liên tục được kết nối với mạch, giúp loại bỏ sự cần thiết phải chuyển đổi. Phương pháp này hầu như loại bỏ thời gian chuẩn bị nguồn cung cấp điện liên tục để chuyển đổi.

Hoạt động của UPS trực tuyến theo trạng thái của pin có thể được chia thành ba giai đoạn:

1. giai đoạn thu phí;

2. trạng thái chờ đợi;

3. xả vào máy tính.

Thời gian sạc

Các mạch đầu vào và đầu ra sóng hình sin bị hỏng bởi một công tắc UPS bên trong.

Một pin được kết nối với bộ chỉnh lưu nhận năng lượng sạc cho đến khi dung lượng của nó được phục hồi về giá trị tối ưu.

Thời gian sẵn sàng

Sau khi kết thúc quá trình sạc pin, tự động cung cấp điện liên tục sẽ đóng công tắc bên trong.

Pin duy trì trạng thái chờ ở chế độ đệm.

Thời gian xuất viện

Pin được tự động chuyển sang nguồn điện của trạm máy tính.

Nguồn cung cấp điện liên tục hoạt động theo phương pháp chuyển đổi năng lượng điện kép có hiệu suất thấp hơn trong chế độ cung cấp đường dây so với các mô hình khác do tiêu thụ năng lượng cho nhiệt và tiếng ồn. Nhưng trong các thiết kế phức tạp, các kỹ thuật được sử dụng để tăng hiệu quả.

UPS On-line có thể điều chỉnh không chỉ cường độ của điện áp, mà cả tần số dao động của nó. Điều này so sánh chúng thuận lợi với các mô hình trước đó và cho phép bạn sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị phức tạp khác nhau với động cơ cảm ứng. Tuy nhiên, giá thành của các thiết bị như vậy cao hơn nhiều so với các mẫu trước đó.

Thành phần UPS

Tùy thuộc vào loại mạch làm việc, bộ nguồn cung cấp điện liên tục bao gồm:

• pin để lưu trữ năng lượng;

• bộ sạc, đảm bảo duy trì hiệu suất của pin;

• biến tần để hình thành một sóng hình sin,

• đề án kiểm soát quá trình;

• phần mềm.

Để truy cập từ xa vào thiết bị, có thể sử dụng mạng cục bộ và bạn có thể tăng độ tin cậy của mạch do sự dư thừa của nó.

Trong một số nguồn cung cấp điện liên tục, chế độ Bỏ qua được sử dụng, khi tải được cung cấp bởi điện áp nguồn được lọc mà không có mạch chính của thiết bị hoạt động.

Một phần của UPS có bộ điều chỉnh điện áp "Booster" từng bước, được điều khiển bằng tự động hóa.

Tùy thuộc vào nhu cầu thực hiện các giải pháp kỹ thuật phức tạp, nguồn cung cấp điện liên tục có thể được trang bị thêm các chức năng đặc biệt.

Đọc thêm về chủ đề này:Cách chọn UPS cho nồi hơi