Системы бесперебойного питания: типы, характеристики, монтаж. Источники бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания – прибор, который спас немало бытовых приборов от поломки, компьютерных файлов от гибели (когда «сохраниться» не успели), а хозяев от пикантных ситуаций (от замены подгузников и варки супа наощупь до душа в темноте) в периоды внезапного отключения света.

И если временный дискомфорт пережить можно, то сгоревший холодильник, к примеру, пережить больно с финансовой стороны.

Источник бесперебойного питания, или , предназначен для того, чтобы в случае проблем с энергоснабжением не произошло мгновенного выключения аппаратуры. Бесперебойник, как называют его в народе, эффективен в таких случаях:

обесточенная сеть;
скачки напряжения, частоты или высокочастотного шума.

Если в доме погас свет, то подобное устройство разрешит доделать важные дела без разрушения ваших планов.

Устройство состоит из несколько сложных элементов. Это не просто аккумуляторы в цепи, а именно:

свинцово-кислотные с постоянным напряжением в 24/36 вольт;
схема ИБП для компьютера позволяет постоянный ток из сети преобразовать в переменный;
микроустройство — контролирует заряд батареи не на 100%, чтобы продлить срок эксплуатации бесперебойника;
система для заряда такой агрегат, мы уже научились);
некоторые модели обустроены стабилизаторами частоты тока и напряжения.

Потому тем, как подобрать ИБП для компьютера или отдельного электроприбора, обращайте внимание, входит ли в сборку стабилизатор.

Это отразится на стоимости, но предотвратит более масштабные траты. К примеру, скачки напряжения могут вывести бытовые приборы из строя без шанса ремонта. И тогда на ПК погибнут не только последние несохраненные документы, но и, возможно, вся накопленная за годы библиотека файлов.

Предназначение и принцип действия

Принцип работы элементарно прост: через блок бесперебойного питания проходит напряжение, благодаря специальному устройству аккумуляторы заряжаются на тот максимум, который доступен после ограничения самим же прибором.

Когда в сети наблюдаются какие-либо неполадки, источник выравнивает поток напряжения за счет встроенных стабилизаторов, увеличивая или снижая его. Также при полном отсутствии напряжения в цепи устройство мгновенно включается и заменяет прямой источник питания. Для пользователя данный промежуток не заметен.

Также предоставлены для выбора различные модели: от небольших и маломощных агрегатов до машин, которые смогут обеспечить энергией все электроприборы на время ЧП.

Перед тем, необходимо изучить особенности разных типов данного оборудования и произвести корректный расчет его предполагаемой мощности.

Такой агрегат обезопасит любое электрооборудование от перепадов напряжения в сети. О советах по подбору стабилизатора для холодильника можно прочитать .

Распространенные случаи применения ИБП:

котлы для отопления жилых помещений;
бытовые приборы, теле- и аудиосистемы;
компьютерные системы, а также связи и коммуникации;
оборудование промышленного типа, банковские электронно-цифровые устройства и системы;
другое.

Как выбрать источник бесперебойного питания для компьютера?

Есть некоторые параметры, которые обязательно учитывать при выборе источника бесперебойного питания. Иначе прибор либо будет работать некорректно, либо совсем сломается.

Итак, определим основные пункты, которые нужно знать для правильного выбора ИБП для компьютера:

В заключение стоит сказать, что ИБП — необходимый электроприбор, который найдет свое применение при каждом компьютере.

Также его доступность гарантирована не только разнообразным ассортиментом моделей, но и довольно низкой стоимостью с размахом на любой хозяйский кошелек.

По мере своего развития цивилизация начинает потреблять все больше энергии, в частности, электрической станки, заводы, электронасосы, фонари на улицах, лампы в квартирах… Появление радио, телевизоров, телефонов, компьютеров дало человечеству возможность ускорить обмен информацией, однако, еще сильнее привязало его к источникам электроэнергии, поскольку теперь, во многих случаях, пропадание электричества равносильно потере канала доставки информационного потока. Наиболее критична такая ситуация для ряда наиболее современных отраслей, в частности, там, где основным инструментом производства являются компьютерные сети.

Давно подсчитано, что через пару-тройку месяцев работы стоимость информации, хранящейся на компьютере, превышает стоимость самого ПК. Уже давно информация стала разновидностью товара ее создают, оценивают, продают, покупают, накапливают, преобразуют… и порой теряют по самым разнообразным причинам. Разумеется, до половины проблем, связанных с потерей информации, возникает из-за программных или аппаратных сбоев компьютерами. Во всех остальных случаях, как правило, проблемы связаны с некачественным электроснабжением компьютера.

Обеспечение качественного питания компонентов ПК залог стабильной работы любой компьютерной системы. От формы и качественных характеристик сетевого питания, от удачного выбора компонентов питания порой зависит судьба целых месяцев работы. Исходя из этих соображений, была разработана изложенная ниже методика исследования, призванная в дальнейшем стать основой тестирования качественных характеристик бесперебойных блоков питания.

Положения ГОСТ
Классификация ИБП (описание, схема)
- Оффлайновые
- Линейно-интерактивные
- Онлайновые
- Основные типы по мощностям
Физика
- a. Виды мощности, формулы расчета:
  - Мгновенная
  - Активная
  - Реактивная
  - Полная
Тестирование:
- Цель тестирования
- Общий план проведения
- Параметры для проверки
Оборудование, использованное при тестировании
Библиография

Положения ГОСТ

Все, что связано с электрическими сетями, в России регламентируется положениями ГОСТ 13109-97 (принят Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации взамен ГОСТ 13109-87). Нормативы этого документа полностью соответствуют международным стандартам МЭК 861, МЭК 1000-3-2, МЭК 1000-3-3, МЭК 1000-4-1 и публикациям МЭК 1000-2-1, МЭК 1000-2-2 в части уровней электромагнитной совместимости в системах электроснабжения и методов измерения электромагнитных помех.

Стандартными показателями для электросетей в России, установленными ГОСТ, являются следующие характеристики:

напряжение питания 220 В±10%
частота 50±1 Гц
коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8% в течение длительного времени и 12% кратковременно

Оговорены в документе и типичные проблемы электроснабжения. Чаще всего нам приходится сталкиваться со следующими из них:

Полное пропадание напряжения в сети (отсутствие напряжения в сети на время более 40 секунд из-за нарушений в линиях подачи электроэнергии)
Проседания (кратковременное снижение напряжения в сети до величины менее 80% от номинального значения на время более 1 периода (1/50 секунды) являются следствием включения мощных нагрузок, внешне проявляется как мерцание ламп освещения) и всплески (кратковременные повышения напряжения в сети на величину более 110 % от номинального на время более 1 периода (1/50 секунды); появляются при отключении большой нагрузки, внешне проявляются как мерцание ламп освещения) напряжения разной продолжительности (характерно для больших городов)
Высокочастотный шум радиочастотные помехи электромагнитного или другого происхождения, результат работы мощных высокочастотных устройств, коммуникационных устройств
Отклонение частоты за пределы допустимых значений
Высоковольтные выбросы кратковременные импульсы напряжения величиной до 6000В и длительностью до 10 мс; появляются при грозах, как результат статического электричества, из-за искрения переключателей, внешних проявлений не имеют
Выбег частоты изменение частоты на 3 и более Гц от номинального (50 Гц), появляются при нестабильной работе источника электроэнергии, внешне могут и не проявляться.

Все эти факторы могут привести к выходу из строя достаточно «тонкой» электроники, и, как это часто бывает, к потере данных. Впрочем, люди давно научились защищаться: фильтры сетевого напряжения, «гасящие» скачки, дизель-генераторы, обеспечивающие подачу электроэнергии системам при пропадании напряжения в «глобальном масштабе», наконец, источники бесперебойного питания основной инструмент защиты персональных ПК, серверов, мини-АТС и др. Как раз о последней категории устройств и пойдет речь.
Классификация ИБП

«Разделять» ИБП можно по разным признакам, в частности, по мощности (или сфере применения) и по типу действия (архитектуре/устройству). Оба этих метода тесно связаны друг с другом. По мощности ИБП делятся на

Источники бесперебойного питания малой мощности (с полной мощностью 300, 450, 700, 1000, 1500 ВА, до 3000 ВА включая и on-line)
Малой и средней мощности (c полной мощностью 3–5 кВА)
Средней мощности (с полной мощностью 5–10 кВА)
Большой мощности (с полной мощностью 10–1000 кВА)

Исходя из принципа действия устройств, в литературе в настоящее время используется два типа классификации источников бесперебойного питания. Согласно первому типу, ИБП делятся на две категории: on-line и off-line , которые, в свою очередь, делятся на резервные и линейно-интерактивные .

Согласно второму типу, ИБП делятся на три категории: резервные (off-line или standby), линейно-интерактивные (line-interactive) и ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line).

Мы будем пользоваться вторым типом классификации.

Рассмотрим для начала разницу типов ИБП. Источники резервного типа выполнены по схеме с коммутирующим устройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней питающей сети, а в аварийном переводит ее на питание от аккумуляторных батарей. Достоинством ИБП такого типа можно считать его простоту, недостатком ненулевое время переключения на питание от аккумуляторов (около 4 мс).

Линейно-интерактивные ИБП выполнены по схеме с коммутирующим устройством, дополненной стабилизатором входного напряжения на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками. Основное преимущество таких устройств защита нагрузки от повышенного или пониженного напряжения без перехода в аварийный режим. Недостатком таких устройств также является ненулевое (около 4 мс) время переключения на аккумуляторы.

ИБП с двойным преобразованием напряжения отличается тем, что в нем поступающее на вход переменное напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя и входу инвертора и питает его в аварийном режиме. Таким образом, достигается достаточно высокая стабильность выходного напряжения независимо от колебаний напряжения на входе. Кроме того, эффективно подавляются помехи и возмущения, которыми изобилует питающая сеть.

Практически, ИБП данного класса при подключении к сети переменного тока ведут себя как линейная нагрузка. Плюсом данной конструкции можно считать нулевое время переключения на питание от аккумуляторов, минусом снижение КПД за счет потерь при двукратном преобразовании напряжения.

Физика

Во всех справочниках по электротехнике различаются четыре вида мощности: мгновенная , активная , реактивная и полная . Мгновенная мощность вычисляется как произведение мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока для произвольно выбранного момента времени, то есть

Так как в цепи с сопротивлением r u=ir, то

Средняя за период мощность P рассматриваемой цепи равна постоянной слагающей мгновенной мощности

Среднюю за период мощность переменного тока называют активной . Единица активной мощности вольт-ампер называется ватт (Вт).

Соответственно и сопротивление r называют активным. Так как U=Ir, то

Обычно именно активную мощность понимают под потребляемой мощностью устройства.

Реактивная мощность величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока и напряжения на синус угла сдвига фазы между ними.

Полная мощность потребляемая нагрузкой суммарная мощность (учитываются как активная, так и реактивная ее составляющие). Вычисляется как произведение среднеквадратичных значений входного тока и напряжения. Единица измерения ВА (вольт-ампер). Для синусоидального тока равна

Практически на любом электрическом приборе находится этикетка с указанием либо полной мощности устройства, либо активной мощности.
Тестирование

Основная цель тестирования продемонстрировать поведение тестируемых ИБП в реальных условиях, дать представление о дополнительных характеристиках, которые не находят отражения в общей документации на устройства, на практике определить влияние различных факторов на работу ИБП и, возможно, помочь определиться с выбором того или иного источника бесперебойного питания.

Несмотря на то, что рекомендаций по выбору ИБП в настоящее время существует великое множество, в ходе тестирования мы рассчитываем, во-первых, рассмотреть ряд дополнительных параметров, которыми стоит поинтересоваться перед покупкой оборудования, во-вторых, по необходимости скорректировать набор выбранных методов и параметров тестирования и выработать базу для будущего анализа всего тракта питания систем.

Общий план проведения тестирования выглядит следующим образом:

Указание класса устройства
Указание заявленных производителем характеристик
Описание комплектности поставки (наличие руководства, дополнительных шнуров, ПО)
Краткое описание внешнего вида ИБП (функции, вынесенные на контрольную панель и перечень разъемов)
Тип аккумуляторов (с указанием емкости аккумуляторов, обслуживаемые/необслуживаемые, наименование, возможно взаимозаменяемость, возможность подключения дополнительных аккумуляторных блоков)
«Энергетическая» составляющая тестов

В процессе тестирования планируется проверить следующие параметры:

Диапазон входного напряжения, при котором ИБП работает от сети, не переключаясь на аккумуляторы. Больший диапазон входного напряжения уменьшает количество переходов ИБП на батарею и увеличивает срок ее службы
Время переключения на питание от аккумулятора. Чем меньше время переключения, тем меньше риск выхода из строя нагрузки (устройства, подключенного через ИБП). Длительность и характер процесса переключения во многом определяют возможность нормального продолжения работы оборудования. Для компьютерной нагрузки допустимое время прерывания питания 20-40 мс.
Осциллограмма переключения на аккумулятор
Время переключения с аккумулятора на внешнее питание
Осциллограмма переключения с аккумулятора на внешнее питание
Время работы в автономном режиме. Этот параметр определяется исключительно емкостью батарей, установленных в ИБП, которая, в свою очередь, увеличивается при росте максимальной выходной мощности ИБП. Для обеспечения автономным питанием двух современных компьютеров SOHO типичной конфигурации в течение 15-20 мин, максимальная выходная мощность ИБП должна быть порядка 600-700 ВА.
Параметры выходного напряжения при работе от батарей
Форма импульса в начале разряда аккумулятора
Форма импульса в конце разряда аккумулятора
Диапазон выходного напряжения ИБП при изменении входного напряжения. Чем этот диапазон уже, тем меньше влияние изменения входного напряжения на питаемую нагрузку
Стабилизация выходного напряжения
Фильтрация выходного напряжения (если она есть)
Поведение ИБП при перегрузке на выходе
Поведение ИБП при пропадании нагрузки
Вычисление КПД ИБП. Определяется как отношение выходной мощности устройства к потребляемой мощности от источника питания
Коэффициент нелинейных искажений, характеризующий степень отличия формы напряжения или тока от синусоидальной
- 0% синусоида
- 3% искажения не заметны на глаз
- 5% искажения заметны глазом
- до 21% трапецеидальная или ступенчатая форма сигнала
- 43% сигнал имеет прямоугольную форму

Оборудование

При тестировании мы будем пользоваться не реальными рабочими станциями и серверами, а эквивалентными нагрузками, которые имеют стабильный характер потребления и коэффициент использования мощности, близкий к 1. В качестве основного оборудования, которое будет использоваться при проведении тестирований, в настоящее время рассматривается следующий комплект:

Библиография

ГОСТ 721-77 Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В
ГОСТ 19431-84 Энергетика и электрификация. Термины и определения
ГОСТ 21128-83 Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В
ГОСТ 30372-95 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения
Теоретическая электротехника, изд. 9-е, исправленное, М.-Л., издательство "Энергия", 1965
Рекламные материалы компании
Интернет-ресурс

Что такое ИБП / UPS? ИБП (UPS) – русская аббревиатура ИБП расшифровывается так ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ, (англ. UPS — Uninterruptible Power Supply ) – переводится как ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ.

Принцип работы ИБП / UPS

Если произойдут перепады в напряжении, то ИБП продолжит работоспособность компьютеров, вычислительных/телекоммуникационных устройств, газовых котлов, насосов, обеспечит питание для охранно-пожарной сигнализации или видеонаблюдения. Если произойдет сбой в электросети (пропадет питание), в лучшем случае вся техника просто отключится, и вы потеряете не сохраненную информацию на компьютере, в худшем — это приведёт к поломке каких-либо устройств.

Основные отличительные свойства ИБП / UPS

ИБП — Резервный или Оff-line (back)

ИБП — Линейно-интерактивные (line-interactive)

Резервный или Оff-line (back) – простой в использовании и дешевый, но популярный и часто используемый в домашних условиях тип ИБП. На источнике бесперебойного питания есть внутренний аккумулятор, который сам заряжается, когда к нему поступает ток. Схема его работы довольно проста: если ток не поступает, то питание компьютера происходит из внутреннего аккумулятора. С таким ИБП у вас будет от 5 до 15 минут, чтобы безопасно завершить работу компьютера.

Бесперебойники резервного типа очень хорошо работают, если нет постоянных скачков напряжения. Если же существуют частые сбои в электросети, то батареи будут быстро разряжаться и скоро придут в не пригодность. Обращать внимание нужно на те модели ИБП, в которых возможна замена батарей, так как снижение автономной работы сказывается на длительности работы вообще — всего 3-5 лет.

Линейно-интерактивные (line-interactive) — имеет те же качества что и Оff-line, но еще при этом он может поддерживать равномерное напряжение в системе. В таких случаях он отрегулирует перепады тока при выходе из ИБП до нужного уровня. Это лучший выбор из возможных вариантов, так как подобные ИБП самые стабильные в работе. Такие ИБП более пригодны для длительной работы в домашних условиях, в отличие от моделей Оff-line, но стоимость их будет значительно выше. После перехода на самостоятельное питание вы сможете закончить работу ПК в течение 6-20 минут.

Online – ИБП с двойным трансформированием , имеют достаточно высокую цену и, к сожалению, не подойдут для использования в домашних условиях, но предоставляют наивысший уровень надежности на сегодняшний день. Чаще их используют для дорогостоящих сетевых компьютеров и рабочих станций. Минусом является их большая шумность.

Мощность ИБП / UPS

Мощность ИБП необходимо выбирать грамотно, так как это важнейший параметр. Чтоб ее рассчитать, нужно сложить мощность всех устройств домашней электроники и полученное число умножить на 20%. А для того чтобы узнать, какую мощность потребляет ИБП просто найдите информацию о нем в Интернете. Мощность компьютера не должна превышать мощность ИБП, иначе он просто не сможет питать компьютер в отсутствие электроэнергии.

Размеры ИБП / UPS

Стоит обратить внимание на величину источника. Стоит заранее подумать, где он будет расположен, и не будет ли это ограничивать его размеры.

Время самостоятельной работы ИБП / UPS (автономность)

ИБП должен поддерживать работу всех подключенных к нему устройств, когда произойдет перебой в системе, и чем продолжительнее будет его автономная работа, тем лучше. Чем больше загруженность, тем меньше работает ИБП в автономном режиме. Но не нужно делать на этом большой акцент, так как вполне достаточно всего 5-10 минут, чтобы сохранить данные и отключить компьютер. Ведь лишнее время — это лишние деньги.

Разъёмы и розетки ИБП / UPS

В бесперебойнике должно быть нужное для вас количество розеток, для подсоединения устройств, так что обратите на это внимание. Но важно не только их количество, а и качество. Они должны обладать защитой от перепадов напряжения. Если вы пользуетесь телефоном или модемом, то убедитесь, что в нем есть защита телефонной линии.

Производители ИБП / UPS

Чаще всего производитель не имеет значения. И потому у изготовителей с одинаковым уровнем качества и цена приблизительно одинаковая. Хорошими изготовителями ИБП являются Ippon, Powerware, CyberPower, FSP Group. Большинство их, как правило, предоставляют гарантию на 6-12 месяцев.

В современном мире информация порой стоит дороже золота. При этом для ее обработки и хранения обычно используют стационарные компьютеры, поскольку они предоставляют своим пользователям максимальное количество возможностей по обработке данных, при этом способны вместить довольно большой объем информации.

Однако довольно часто приходится сталкиваться с таким явлением, как внеплановое отключение электрической энергии или авария на линии. В этих случаях сохранить проделанную работу и уберечь ее от уничтожения поможет бесперебойник для компьютера.

Он представляет собой устройство, которое объединяет в себе реле и автономный блок питания. Для обеспечения надежной работы его подключают к сети, коммутируя все доверенные ему агрегаты. Поэтому, когда пропадает в сети питание, бесперебойник для компьютера переключает всю цепь на аварийный блок, который даст время для сохранения информации и корректного выхода.

Стоит отметить, что таким образом данное устройство помогает на только защитить данные, но и сохранить оборудование в целости. Дело в том, что бесперебойник для компьютера, цены на который не дороже хорошей материнской платы или жесткого диска, может спасти данные виды оборудования от своеобразных перепадов в сети, а значит, позволит значительно сэкономить. При этом не следует полагаться на самые дешевые модели, поскольку они не могут отсекать малые токи и незначительные скачки напряжения. Профессионалы рекомендуют делать систему таким образом, чтобы схема бесперебойника для компьютера начиналась с подключения выпрямляющего трансформатора, способного обеспечить повышенную надежность и гарантировать полную защиту от всех казусов работы современной электросети.

Отдельно стоит отметить то, что при выборе определенного типа устройства следует обращать внимание на его мощность. Дело в том, что бесперебойник для компьютера должен быть в полтора раза мощнее подключаемого к нему устройства. Таким образом, его срок работы в автономном режиме будет соответствовать заявленному в паспорте. Если же подключать к бесперебойнику дополнительные приборы, которые создадут повышение общей мощности цепи, то он не сможет долго обеспечивать стабильный уровень работы, следовательно, может быстро выйти из строя.

Также стоит помнить о том, что бесперебойник для компьютера работает на базе аккумулятора. Поэтому он имеет довольно ограниченный срок эксплуатации и нуждается в своевременной замене элементов питания. Особенно это относится к тем устройствам, которым приходится работать при перепадах температуры или во влажном климате.

Таким образом, становится понятно, что современный блок бесперебойного питания является не только дополнительной системой защиты всей электросети компьютера, но и необходимым элементом для безопасной работы всех узлов. Поэтому стоит один раз потратиться на его приобретение, чем после каждого перепада напряжения или отключения электроэнергии покупать новую материнскую плату или жесткий диск.

fb.ru

Рассмотрим, схемы бесперебойника для компьютера

Функция, которую выполняет источник бесперебойного питания (сокращенно - ИБП, или UPS - от английского Uninterruptible Power Supply), максимально полно отражена в самом его названии. Являясь промежуточным звеном между электросетью и потребителем, ИБП должен в течение определенного времени поддерживать электропитание потребителя.

Источники бесперебойного питания незаменимы в тех случаях, когда последствия перебоев в электроснабжении могут иметь крайне неприятные последствия: для резервного питания компьютеров, систем видеонаблюдения, циркуляционных насосов систем отопления.

Подробнее про ИБП

Устройство и принцип действия

Принцип действия любого источника бесперебойного питания прост: пока напряжение питающей сети находится в заданных пределах, оно подается на выход ИБП, одновременно с этим заряд встроенного аккумулятора поддерживается от внешнего питания схемой заряда. При пропадании электропитания или его сильном отклонении от номинала выход UPS подключается к встроенному в него инвертору, преобразующему постоянный ток от аккумулятора в переменный ток питания нагрузки. Естественно, время работы ИБП ограничено емкостью аккумулятора, КПД инвертора и мощностью нагрузки.

Существует три конструктивных типа источников бесперебойного питания:

Off-line. Конструкцию ИБП такого рода наиболее полно описывает предыдущий абзац. Большинство маломощных ИБП (однофазные модели мощностью до 1,5 кВА) для персональных компьютеров используют этот принцип работы. Их достоинство - высокий КПД при работе от внешнего питания, так как поддержание заряда встроенного аккумулятора требует минимальных затрат энергии. Вместе с тем, при частых колебаниях напряжения в сети они слишком часто переходят в режим резервного питания, а релейная коммутация имеет некоторую задержку.
Схема ИБП типа Line-Interactive позволяет им переключать выход между питанием от сети и встроенного инвертора без задержек, а встроенный автотрансформатор позволяет расширить диапазон входных напряжений, при которых не происходит переход на резервное питание. Такие источники бесперебойного питания более эффективны при недостаточно стабильном питании, но более сложны и дороги, чем off-line ИБП.
Схема On-line используются в наиболее мощных ИБП (до нескольких кВА). В этом случае входное напряжение подается непосредственно на понижающий выпрямитель, который питает инвертор. Аккумулятор, осуществляющий резервное питание, включается между ними и используется только при полном отключении внешнего питания, в то время как при его наличии независимо от напряжения используется электросеть. UPS типа on-line не имеют задержек при переходе на резервное питание, так как инвертор используется постоянно, и максимально экономично расходуют заряд аккумулятора.

Предлагаем ознакомиться с устройством ИБП на примере модели APC Back-UPS RS800

Подключение

Подключение источника бесперебойного питания максимально просто: к его розетке подключается нагрузка, а он сам - в электросеть.

Так как в основном бесперебойные источники питания используются для резервного питания компьютеров, они часто имеют USB-выходы для подключения к ПК, что позволяет при переходе на резервное питание автоматически перевести компьютер в режим пониженного энергопотребления. Для этого достаточно соединить ИБП со свободным портом компьютера и установить драйвера с идущего в комплекте диска. Старые модели бесперебойников могут использовать для этого COM-порт, практически исчезнувший на ПК.

Нужно помнить, что мощность нагрузки в ваттах, подключаемой к источнику бесперебойного питания, должна быть минимум в полтора раза меньше, чем его номинальная мощность в вольт-амперах, умноженная на 0,7 (коэффициент мощности, определяющий потери в самом источнике), чтобы не допустить перегрузки инвертора. Например, инвертор мощностью 1 кВА сможет запитать без перегрузки нагрузку не более 470 ватт, в пике - до 700 Вт.

Пример возможной схемы подключения:

Не подключайте к ИБП принтеры - при их включении возникает значительный скачок энергопотребления, способный вызвать переход ИБП в защитный режим. Кроме того, прерванная печать - это всего лишь один испорченный лист бумаги.

Применение сетевых фильтров для бесперебойников не требуется, так как они имеют встроенные фильтры.

Схема простого подключения компьютера к ИБП показана на видео

Зарядка

Поскольку встроенные в UPS аккумуляторы автоматически поддерживаются в заряженном состоянии, нет необходимости в их дополнительной зарядке. Если аккумулятор был полностью разряжен, ряд моделей бесперебойников в момент включения могут индицировать неисправность аккумулятора, однако по мере набора им заряда индикация прекратится.

Как правило, при первом включении ИБП ему нужно 5-6 часов для полной зарядки аккумулятора. Ряд нюансов эксплуатации зависят от типа применяемого аккумулятора:

Наиболее дешевые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM (ошибочно либо намеренно могут называться продавцами гелевыми) не рекомендуется длительно оставлять разряженными, так как это ведет к их деградации и потере емкости. Если ИБП не используется длительное время, стоит регулярно включать его вхолостую, чтобы поддержать заряд аккумулятора.
Настоящие гелевые аккумуляторы дороже, но без последствий переносят длительный глубокий разряд. Одновременно они более чувствительны к перезаряду, что может произойти при установке в ИБП батареи емкостью меньше, чем рассчитано.

Если же существует необходимость зарядить аккумулятор от внешнего зарядного источника, крайне важно ограничить зарядный ток значением не более 10% от номинала емкости (так, аккумулятор емкостью 4 А*ч можно заряжать током не более чем 0,4 А).

Неисправности и ремонт

Основная неисправность источника бесперебойного питания, с которой приходится сталкиваться, связана с тем, что бесперебойник не переходит в автономный режим. Она может быть вызвана следующими причинами:

Изношенный аккумулятор не держит заряд и при отключении внешнего питания не может обеспечить током инвертор. Для проверки этого подключите вольтметр к клеммам аккумулятора работающего ИБП и отключите его от розетки. Если напряжение резко упало более чем на треть номинального напряжения (для полностью отказавшего аккумулятора - даже до ноля), замените аккумулятор на аналогичный по рабочему напряжению и емкости. Поскольку в приборе используются герметичные гелевые аккумуляторы, их ремонт невозможен.
Возможна ситуация, когда аккумулятор держит заряд, но неисправна сама цепь зарядки. Это также можно определить во время описанного выше теста: во время, когда ИБП подключен к сети, напряжение на клеммах аккумулятора должно превышать номинальное (для 12 В аккумулятора - 13,2…13,5 В). Потребуется ремонт или замена платы зарядного устройства ИБП.
На UPS типа off-line возможен отказ коммутирующего реле - в этом случае инвертор включается, но выход бесперебойника остается связан с сетевым входом. Проверка заключается в измерении напряжения на выходе инвертора при отключении бесперебойника от сети, а также наличия управляющего напряжения на обмотке реле.
Если же инвертор не выдает напряжения, он потребует ремонта. Наиболее уязвимы в нем ключи оконечного преобразователя, через которые проходит весь ток нагрузки, особенно если она превышала штатную.

Как Вы можете видеть, ИБП при всей своей неоспоримой пользе не требует каких-либо особых навыков для подключения, а при некорректной работе первичная его диагностика достаточно проста.

При соблюдении же правил эксплуатации бесперебойника все его обслуживание сведется к своевременной замене аккумуляторов.

Нет комментариев

generatorexperts.ru

Очумелые ручки!

Источник бесперебойного питания довольно сложное устройство, которое условно можно разделить на два блока - это преобразователь 12В в сетевое 220В, и зарядное устройство выполняющее обратную функцию: 220В на 12В для подзарядки аккумулятора. В большинстве случаев ремонт бесперебойника очень проблемный и дорогостоящий. Но пробовать всё-же стоит - конечно всегда есть шанс на халяву в виде сгоревшего предохранителя:)

У знакомого на фирме выкинули нерабочий бесперебойник модели APC 500. Но прежде чем пустить его на запчасти, решил попробовать его оживить. И как оказалось не зря. Прежде всего меряем напряжение на аккумуляторной гелевой батарее. Для функционирования бесперебойника но должно быть в пределах 10-14В. Вольтаж в норме, так что проблема с аккумулятором отпадает.

Теперь осмотрим саму плату и померяем питание в ключевых точках схемы. Родной принципиальной схемы бесперебойника APC500 не нашёл, но вот кое что похожее. Проверяем мощные олевые транзисторы - норма. Питание на электронную управляющую часть источника бесперебойного питания поступает с небольшого сетевого трансформатора на 15В. Меряем это напряжение до диодного моста, после, и после стабилизатора 9В.

А вот и первая ласточка. Напряжение 16В после фильтра входит в микросхему - стабилизатор, а на выходе всего пару вольт. Заменяем её на аналогичную по вольтажу модель и воссстанавливаем питание схемы блока управления.

Бесперебойник начал трещать и жужжать, но на выходе 220В по прежнему не наблюдается. Продолжаем внимательный осмотр печатной платы.

Ещё одна проблема - одна из тонких дорожек перегорела и пришлось заменить её тонкой проволочкой. Вот теперь устройство бесперебойного питания APC500 заработало без проблем.

Испытывая в реальных условиях, пришёл к выводу, что встроенная пищалка сигнализатор отсутствия сети орёт как дурная, и не мешало бы её немного утихомирить. Полностью выключать нельзя - так как будет не слышно состояния аккумулятора в аварийном режиме (определяется по частоте сигналов), а вот сделать тише можно и нужно.

Это достигается включением резистора на 500-800 Ом последовательно со звукоизлучателем. И напоследок несколько советов владельцам бесперебойников. Если он иногда отключает нагрузку, возможно проблема в блоке питания компьютера с «подсохшими» конденсаторами. Подключите UPS ко входу заведомо исправного компа и посмотрите - прекратятся ли срабатывания.

Бесперебойник иногда неверно определяет ёмкость свинцовых батарей показывая статус ОК, но стоит только ему переключится на них, как они внезапно садятся и нагрузка «выбивается». Убедитесь, что клеммы заходят плотно, а не болтаются. Не отключайте его надолго от сети, лишая возможности держать аккумуляторы на постоянной подзарядке. Не допускайте глубоких разрядов батарей, оставляя по меньшей мере 10% емкости, после чего следует отключать бесперебойник до восстановления питающего напряжения. Хотя бы раз в три месяца устраивайте «тренировку», разряжая батарею до 10% и опять заряжая аккумулятор до полной ёмкости.

КОНСТРУКЦИЯ И РЕМОНТ UPS ФИРМЫ APC

ИБП делятся на три основных класса: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики. Блок-схема ИБП класса Off-line приведена на рис. 1.

При работе в нормальном режиме нагрузка питается отфильтрованным напряжением электросети. Для подавления электромагнитных и радиочастотных помех во входных цепях используются фильтры EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах. Если входное напряжение становится ниже или выше установленной величины или вообще исчезает, то включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Преобразуя постоянное напряжение батарей в переменное, инвертор осуществляет питание нагрузки от батарей. Форма его выходного напряжения - прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности с амплитудой 300 В и частотой 50 Гц. ИБП класса Off-line неэкономично работают в электросетях с частыми и значительными отклонениями напряжения от номинальной величины, поскольку частый переход на работу от батарей уменьшает срок службы последних. Мощность выпускаемых фирмой APC ИБП класса Off-line модели Back-UPS находится в диапазоне 250…1250 ВА, а модели Back-UPS Pro -в диапазоне 280…1400 ВА.

Блок-схема ИБП класса Line-interactive приведена на рис. 2.

Так же, как и ИБП класса Off-line, они ретранслируют переменное напряжение электросети в нагрузку, поглощая при этом относительно небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи. Входные цепи используют фильтр EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах для подавления электромагнитных и радиочастотных помех. Если в электросети произошла авария, то ИБП синхронно, без потери фазы колебания, включает инвертор для питания нагрузки от батарей, при этом синусоидальная форма выходного напряжения достигается фильтрацией ШИМ-колебания. Схема использует специальный инвертор для подзарядки батареи, который работает и во время скачков сетевого напряжения. Диапазон работы без подключения батареи расширен за счет использования во входных цепях ИБП автотрансформатора с переключаемой обмоткой. Переход на питание от батареи происходит, когда напряжение электросети выходит за границы диапазона. Мощность выпускаемых фирмой APC ИБП класса Line-interactive модели Smart-UPS составляет 250…5000 ВА.

Блок-схема ИБП класса On-line приведена на рис. 3.

Эти ИБП преобразуют переменное входное напряжение в постоянное, которое затем с помощью ШИМ-инвертора преобразуется снова в переменное со стабильными параметрами. Поскольку нагрузку всегда питает инвертор, то нет необходимости в переключении с внешней сети на инвертор, и время переключения равно нулю. За счет инерционного звена постоянного тока, каким является батарея, происходит изоляция нагрузки от аномалий сети и формируется очень стабильное выходное напряжение. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным напряжением с отклонением не более ±5% от устанавливаемого пользователем номинального значения. ИБП класса On-line фирмы АРС имеют следующие выходные мощности: модели Matrix UPS - 3000 и 5000 ВА, модели Symmetra Power Array - 8000, 12 000 и 1В 000 ВА. Модели Back-UPS не используют микропроцессор, а в моделях Back-UPS Pro, Smart-UPS, Smart/VS, Matrix и Symmetria микропроцессор используется. Наибольшее распространение получили устройства: Back-UPS, Back-UPS pro, Smart-UPS, Smart-UPS/VS. Такие устройства, как Matrix и Symmetria, используются в основном для банковских систем. В этой статье рассмотрим конструкцию и схему моделей Smart-UPS 450VA…700VA, применяемых для питания персональных компьютеров (ПК) и серверов.

Их технические характеристики приведены в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики моделей Smart-UPS фирмы АРС

при работе от батареи

Синусоида

Защита выходной цепи от перегрузки

Защита от перегрузки и короткого замыкания, при перегрузке выключение с фиксацией

Тип батареи

Свинцовая герметичная, необслуживаемая

Количество батарей х напряжение,В,

Емкость батарей, Ач

Срок службы батареи, лет

Время полного заряда, ч

Размеры ИБП

(высота х ширина х длина), см16,8 х 11,9 х 36,8

15,8 х 13,7 х35,8

21,6 х 17 х х43,9Масса нетто (брутто), кг

ИБП Smart-UPS 450VA.700VA и Smart-UPS 1000VA.1400VA имеют одинаковую электрическую схему и отличаются емкостью батарей, количеством выходных транзисторов в инверторе, мощностью силового трансформатора и габаритами. Рассмотрим параметры, характеризующие качество электроэнергии, а также терминологию и обозначения. Проблемы с электропитанием могут выражаться в виде: полного отсутствия входного напряжения -blackout; временного отсутствия или сильного падения напряжения, вызванного включением в сеть мощной нагрузки (электромотора, лифта и т.п.) - sag или brownout; мгновенного и очень мощного повышения напряжения, как при ударе молнии - spike; периодического повышения напряжения, длящегося доли секунды, вызванного, как правило, изменениями нагрузки в сети - surge. В Росси провалы, пропадания и скачки напряжения как вверх, так и вниз составляют приблизительно 95% отклонений от нормы, остальное - шумы, импульсные помехи (иголки), высокочастотные выбросы.

В качестве единиц измерения мощности используются Вольт-Амперы (ВА, VA) и Ватты (Вт, W). Они отличаются коэффициентом мощности PF (Power Factor):

Коэффициент мощности для компьютерной техники равен 0,6…0, 7.

Число в обозначении моделей ИБП фирмы АРС означает максимальную мощность в ВА. Например, модель Smart-UPS 600VA имеет мощность 400 Вт, а модель 900VA - 630 Вт. Структурная схема моделей Smart-UPS и Smart-UPS/VS показана на рис. 4.

Сетевое напряжение поступает на входной фильтр ЕМ/RFI, служащий для подавления помех электросети. При номинальном напряжении электросети включены реле RY5, RY4, RY3 (контакты 1, 3), RY2 (контакты 1, 3), RY1, и входное напряжение проходит в нагрузку. Реле RY3 и RY2 используются для режима подстройки выходного напряжения BOOST/TRIM. К примеру, если напряжение сети увеличилось и вышло за допустимый предел, реле RY3 и RY2 подключают дополнительную обмотку W1 последовательно с основной W2. Образуется автотрансформатор с коэффициентом трансформации

K = W2 / (W2 + W1)

меньше единицы, и выходное напряжение падает. В случае уменьшения сетевого напряжения дополнительная обмотка W1 реверсируется контактами реле RY3 и RY2. Коэффициент трансформации

K = W2 / (W2 - W1)

становится больше единицы, и выходное напряжение повышается. Диапазон регулировки составляет ±12%, величина гистерезиса выбирается программой Power Chute. При пропадании напряжения на входе выключаются реле RY2.RY5, включается мощный ШИМ-инвер-тор, питающийся от батареи, и в нагрузку поступает синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц. Многозвенный фильтр подавления помех электросети состоит из варисторов MV1, MV3, MV4, дросселя L1, конденсаторов С14.С16 (рис. 5). Трансформатор СТ1 анализирует высокочастотные составляющие напряжения сети. Трансформатор СТ2 является датчиком тока нагрузки. Сигналы с этих датчиков, а также датчика температуры RTh2 поступают на аналого-цифровой преобразователь IC10 (ADC0838) (рис. 6). Трансформатор Т1 является датчиком входного напряжения. Команда на включение устройства (АС-ОК) подается c двухуровневого компаратора IC7 на базу Q6. Трансформатор Т2 - датчик выходного напряжения для режима Smart TRIM/BOOST. С выводов 23 и 24 процессора IC12 (рис. 6) сигналы BOOST и TRIM подаются на базы транзисторов Q43 и Q49 для переключения реле RY3 и RY2 соответственно.

Сигнал синхронизации по фазе (PHAS-REF) с вывода 5 трансформатора T1 поступает на базу транзистора Q41 и с его коллектора на вывод 14 процессора IC12 (рис. 6).

В модели Smart-UPS используется микропроцессор IC12 (S87C654), который:

Контролирует наличие напряжения в электросети. Если оно пропадает, то микропроцессор подключает мощный инвертор, работающий от батареи; включает звуковой сигнал для уведомления пользователя о проблемах с электропитанием; обеспечивает безопасное автоматическое закрытие операционной системы (Netware, Windows NT, OS/2, Scounix и Unix Ware, Windows 95/98), сохраняя данные через двунаправленный коммутационный порт при наличии установленной программы Power Chute plus; автоматически корректирует падения (режим Smart Boost) и превышения (режим Smart Trim) напряжения электросети, доводя выходное напряжение до безопасного уровня без перехода на работу от батареи; контролирует заряд батареи, тестирует ее реальной нагрузкой и защищает ее от перезаряда, обеспечивая непрерывную зарядку; обеспечивает режим замены батарей без отключения питания; проводит самотестирование (каждые две недели или по нажатию кнопки Power) и выдает предупреждение о необходимости замены батареи;

Индицирует уровень подзарядки батареи, напряжения в сети, нагрузки ИБП (количество подключенного к ИБП оборудования), режим питания от батареи и необходимость ее замены.

В микросхеме памяти EEPROM IC13 хранятся заводские установки, а также калиброванные установки уровней сигналов частоты, выходного напряжения, границ перехода, напряжения зарядки батареи. Цифро-аналоговый преобразователь IC15 (DAC-08CN) формирует на выводе 2 эталонный синусоидальный сигнал, который используется как опорный для IC17 (APC2010).

ШИМ-сигнал формируется IC14 (APC2020) совместно с IC17. Мощные полевые транзисторы Q9…Q14, Q19…Q24 образуют мостовой инвертор. Во время положительной полуволны ШИМ-сигна-ла открыты Q12…Q14 и Q22…Q24, а Q19…Q21 и Q9…Q11 закрыты. Во время отрицательной полуволны открыты Q19…Q21 и Q9…Q11, а Q12…Q14 и Q22.Q24 закрыты. Транзисторы Q27.Q30, Q32, Q33, Q35, Q3B образуют двухтактные драйверы, формирующие сигналы управления мощными полевыми транзисторами, имеющими большую входную емкость. Нагрузкой инвертора является обмотка трансформатора, она подключается проводами W5 (желтый) и W6 (черный). На вторичной обмотке трансформатора формируется синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц для питания подключенного оборудования. Работа инвертора в «обратном» режиме используется для зарядки батареи пульсирующим током во время нормальной работы ИБП. ИБП имеет встроенный слот SNMP, который позволяет подключать дополнительные платы для расширения возможностей ИБП: адаптер Power Net SNMP, поддерживающий прямое соединение с сервером на случай аварийного закрытия системы; расширитель интерфейса ИБП, обеспечивающий управление до трех серверов; устройство дистанционного управления Call-UPS, обеспечивающее удаленный доступ через модем.

В ИБП имеется несколько напряжений, необходимых для нормальной работы устройства: 24 В, 12 В, 5 В и -8 В. Для их проверки можно воспользоваться табл. 2. Измерять сопротивление с выводов микросхем на общий провод следует при выключенном ИБП и разряженном конденсаторе С22. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA.700VA и способы их устранения приведены в табл. 3.

Таблица 3. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA..700VA

Краткое описание дефекта	Возможная причина	Способ отыскания и устранения неисправности
ИБП не включается	Не подключены батареи	Подключить батареи
	Плохая или неисправная батарея, мала ее емкость	Заменить батарею. Емкость заряженной батареи можно проверить лампой дальнего света от автомобиля (12 В, 150 Вт)
	Пробиты мощные полевые транзисторы инвертора	В этом случае на выводах батареи, подключенной к плате ИБП, нет напряжения. Проверить омметром и заменить транзисторы. Проверить резисторы в цепях их затворов. Заменить IC16
	Обрыв гибкого кабеля, соединяющего дисплей	Эта неисправность может быть вызвана замыканием выводов гибкого кабеля на шасси ИБП. Заменить гибкий кабель, соединяющий дисплей с основной платой ИБП. Проверить исправность предохранителя F3 и транзистора Q5
	Продавлена кнопка включения	Заменить кнопку SW2
ИБП включается только от батареи	Сгорел предохранитель F3	Заменить F3. Проверить исправность транзисторов Q5 и Q6
ИБП не стартует. Светится индикатор замены батареи	Если батарея исправна, то ИБП неверно отрабатывает программу	Сделать калибровку напряжения батареи при помощи фирменной программы от APC
ИБП не включается в линию	Оторван сетевой кабель или нарушен контакт	Соединить сетевой кабель. Проверить омметром исправность пробки-автомата. Проверить соединение шнура «горячий-нейтраль»
	Холодная пайка элементов платы	Проверить исправность и качество паек элементов L1, L2 и особенно Т1
	Неисправны варисторы	Проверить или заменить варисторыMV1. MV4
При включении ИБП происходит сброс нагрузки	Неисправен датчик напряжения Т1	Заменить Т1. Проверить исправность элементов: D18…D20, C63 и C10
Мигают индикаторы дисплея	Уменьшилась емкость конденсатора С17	Заменить конденсатор С17
	Вероятна утечка конденсаторов	Заменить С44 или С52
	Неисправны контакты реле или элементы платы	Заменить реле. Заменить 1С3 и D20. Диод D20 лучше заменить на 1N4937
Перегрузка ИБП	Мощность подключенного оборудования превышает номинальную	Уменьшить нагрузку
	Неисправен трансформатор Т2	Заменить Т2
	Неисправен датчик тока СТ1	Заменить СТ1. Сопротивление более 4 Ом указывает на неисправность датчика тока
	Неисправна Ю15	Заменить 1С15. Проверить напряжение -8 В и 5 B. Проверить и при необходимости заменить: 1С12, 1С8, 1С17, Ю14 и мощные полевые транзисторы инвертора. Проверить обмотки силового трансформатора
Не заряжается батарея	Неверно работает программа ИБП	Откалибровать напряжение батареи фирменной программой от АРС. Проверить константы 4, 5, 6, 0. Константа 0 критична для каждой модели ИБП. Проверку константы делать после замены батареи
	Вышла из строя схема заряда батареи	Заменить 1С14. Проверить напряжение 8 В на выв. 9 1С14, если его нет, то заменить С88 или 1С17
	Неисправна батарея	Заменить батарею. Ее емкость можно проверить лампой дальнего света от автомобиля (12 В, 150 Вт)
	Неисправен микропроцессор Ю12	Заменить 1С12
При включении ИБП не стартует, слышен щелчок	Неисправна схема сброса	Проверить исправность и заменить неисправные элементы: 1С11, 1С15, Q51…Q53, R115, С77
Дефект индикаторов	Неисправна схема индикации	Проверить и заменить неисправныеQ57…Q60 на плате индикаторов
ИБП не работает в режиме On-line	Дефект элементов платы	Заменить Q56. Проверить исправность элементов: Q55, Q54, 1С12.Неисправна 1С13, или ее придется перепрограммировать. Программу можно взять с исправного ИБП
При переходе на работу от батареи ИБП выключается и включается самопроизвольно	Пробит транзистор Q3	Заменить транзистор Q3

Геннадий Яблонин Журнал «Ремонт электронной техники»

УСТРОЙСТВО ИБП КЛАССА OFF-LINE К ИБП класса Off-line фирмы АРС относятся модели Back-UPS. ИБП этого класса отличаются низкой стоимостью и предназначены для защиты персональных компьютеров, рабочих станций, сетевого оборудования, торговых и кассовых терминалов. Мощность выпускаемых моделей Back-UPS от 250 до 1250 ВА. Основные технические данные наиболее распространенных моделей ИБП представлены в табл. 1.

Таблица 1. Основные технические данные ИБП класса Back-UPS

Модель	BK250I BK400I BK600I
Номинальное входное напряжение, В
Номинальная частота сети, Гц
Энергия поглощаемых выбросов, Дж
Пиковый ток выбросов, А
Пропущенные в нормальном режиме значения выбросов напряжения по тестуIEEE 587 Cat. A 6kVA, %
Напряжение переключения, В
Выходное напряжение при работе от аккумуляторов, В
Выходная частота при работе от аккумуляторов, Гц
Максимальная мощность, ВА (Вт)
Коэффициент мощности
Пик-фактор
Номинальное время переключения, мс
Количество аккумуляторов х хнапряжение, В
Емкость аккумуляторов, Ач
Время 90-% подзарядки после разрядки до 50%, час
Акустический шум на расстоянии 91 см от устройства, дБ
Время работы ИБП на полную мощность, мин
Максимальные габариты (В х Ш х Г), мм	168 х 119 х 361
Вес, кг

Структурная схема ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I показана на рис. 1. Сетевое напряжение поступает на входной многоступенчатый фильтр через прерыватель цепи. Прерыватель цепи выполнен в виде автоматического выключателя на задней панели ИБП. В случае значительной перегрузки он отключает устройство от сети, при этом контактный столбик выключателя выталкивается вверх. Чтобы включить ИБП после перегрузки, необходимо вернуть в исходное положение контактный столбик выключателя. Во входном фильтре-ограничителе электромагнитных и радиочастотных помех используются LC-звенья и металло-оксидные варисторы. При работе в нормальном режиме контакты 3 и 5 реле RY1 замкнуты, и ИБП передает в нагрузку напряжение электросети, фильтруя высокочастотные помехи. Зарядный ток поступает непрерывно, пока в сети есть напряжение. Если входное напряжение падает ниже установленной величины или вообще исчезает, а также если оно сильно зашумле-но, контакты 3 и 4 реле замыкаются, и ИБП переключается на работу от инвертора, который преобразует постоянное напряжение аккумуляторов в переменное. Время переключения составляет около 5 мс, что вполне приемлемо для современных импульсных блоков питания компьютеров. Форма сигнала на нагрузке -прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности с частотой 50 Гц, длительностью 5 мс, амплитудой 300 В, эффективным напряжением 225 В. На холостом ходу длительность импульсов сокращается, и эффективное выходное напряжение падает до 208 В. В отличие от моделей Smart-UPS, в Back-UPS нет микропроцессора, для управления устройством используются компараторы и логические микросхемы.

Принципиальная схема ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I практически полностью приведена на рис. 2…4. Многозвенный фильтр подавления помех электросети состоит из варисторов MOV2, MOV5, дросселей L1 и L2, конденсаторов C38 и С40 (рис. 2). Трансформатор Т1 (рис. 3) является датчиком входного напряжения. Его выходное напряжение используется для зарядки аккумуляторов (в этой цепи используются D4…D8, IC1, R9…R11, C3 и VR1) и анализа сетевого напряжения.

Если оно пропадает, то схема на элементах IC2…IC4 и IC7 подключает мощный инвертор, работающий от аккумулятора. Команда ACFAIL включения инвертора формируется микросхемами IC3 и IC4. Схема, состоящая из компаратора IC4 (выводы 6, 7, 1) и электронного ключа IC6 (выводы 10, 11, 12), разрешает работу инвертора сигналом лог. «1», поступающим на выводы 1 и 13 IC2.

Делитель, состоящий из резисторов R55, R122, R123 и переключателя SW1 (выводы 2, 7 и 3, 6), расположенного на тыловой стороне ИБП, определяет напряжение сети, ниже которого ИБП переключается на батарейное питание. Заводская установка этого напряжения 196 В. В районах, характеризующихся частыми колебаниями напряжения сети, приводящими к частым переключениям ИБП на батарейное питание, пороговое напряжение должно быть установлено на более низкий уровень. Точная настройка порогового напряжения выполняется резистором VR2.

Во время работы от батареи микросхема IC7 формирует импульсы возбуждения инвертора PUSHPL1 и PUSHPL2. В одном плече инвертора установлены мощные полевые транзисторы Q4…Q6 и Q36, в другом -Q1…Q3 и Q37. Своими коллекторами транзисторы нагружены на выходной трансформатор. На вторичной обмотке выходного трансформатора формируется импульсное напряжение с эффективным значением 225 В и частотой 50 Гц, которое используется для питания подключенного к ИБП оборудования. Длительность импульсов регулируется переменным резистором VR3, а частота - резистором VR4 (рис. 3). Включение и выключение инвертора синхронизируется с напряжением сети схемой на элементах IC3 (выводы 3.6), IC6 (выводы 3…5, 6, 8, 9) и IC5 (выводы 1…3 и 11…13). Схема на элементах SW1 (выводы 1 и 8), IC5 (выводы 4…6 и 8…10), IC2 (выводы 8…10), IC3 (выводы 1 и 2), IC10 (выводы 12 и 13), D30, D31, D18, Q9, BZ1 (рис. 4) включает звуковой сигнал, предупреждающий пользователя о проблемах с электропитанием. Во время работы от батареи ИБП каждые 5 с издает одиночный звуковой сигнал, указывающий на необходимость сохранения файлов пользователя, т.к. емкость аккумуляторов ограничена. При работе от батареи ИБП осуществляет контроль за ее емкостью и за определенное время до ее разряда подает непрерывный звуковой сигнал. Если выводы 4 и 5 переключателя SW1 разомкнуты, то это время составляет 2 минуты, если замкнуты - 5 минут. Для отключения звукового сигнала надо замкнуть выводы 1 и 8 переключателя SW1.

Все модели Back-UPS, за исключением BK250I, имеют двунаправленный коммуникационный порт для связи с ПК. Программное обеспечение Power Chute Plus позволяет компьютеру осуществлять как текущий контроль ИБП, так и безопасное автоматическое закрытие операционной системы (Novell, Netware, Windows NT, IBM OS/2, Lan Server, Scounix и Unix Ware, Windows 95/98), сохраняя файлы пользователя. На рис. 4 этот порт обозначен как J14. Назначение его выводов: 1 - UPS SHUTDOWN. ИБП выключается, если на этом выводе появляется лог. «1» в течение 0,5 с. 2 - AC FAIL. При переходе на питание от батарей ИБП генерирует на этом выводе лог. «1». 3 - CC AC FAIL. При переходе на питание от батарей ИБП формирует на этом выводе лог. «0». Выход с открытым коллектором. 4, 9 - DB-9 GROUND. Общий провод для ввода/вывода сигналов. Вывод имеет сопротивление 20 Ом относительно общего провода ИБП. 5 - CC LOW BATTERY. В случае разряда батареи ИБП формирует на этом выводе лог. «0». Выход с открытым коллектором. 6 - OC AC FAIL. При переходе на питание от батарей ИБП формирует на этом выводе лог. «1». Выход с открытым коллектором.

7, 8 - не подключены.

Выходы с открытым коллектором могут подключаться к TTJl-схемам. Их нагрузочная способность до 50 мА, 40 В. Если к ним нужно подключить реле, то обмотку следует зашунтировать диодом.

Обычный «нуль-модемный» кабель для связи с этим портом не подходит, соответствующий интерфейсный кабель RS-232 с 9-штырьковым разъемом поставляется в комплекте с программным обеспечением.

Принципиальная схема ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I

КАЛИБРОВКА И РЕМОНТ ИБП

Установка частоты выходного напряжения Для установки частоты выходного напряжения подключить на выход ИБП осциллограф или частотомер. Включить ИБП в режим работы от батареи. Измеряя частоту на выходе ИБП, регулировкой резистора VR4 установить 50 ± 0,6 Гц.

Установка значения выходного напряжения Включить ИБП в режим работы от батареи без нагрузки. Подключить на выход ИБП вольтметр для измерения эффективного значения напряжения. Регулировкой резистора VR3 установить напряжение на выходе ИБП 208 ± 2 В.

Установка порогового напряжения Переключатели 2 и 3, расположенные на тыловой стороне ИБП, установить в положение OFF. Подключить ИБП к трансформатору типа ЛАТР с плавной регулировкой выходного напряжения. На выходе ЛАТРа установить напряжение 196 В. Повернуть резисторVR2 против часовой стрелки до упора, затем медленно поворачивать резистор VR2 по часовой стрелке до тех пор, пока ИБП не перейдет на батарейное питание.

Установка напряжения заряда Установить на входе ИБП напряжение 230 В. Отсоединить красный провод, идущий к положительному выводу аккумулятора. Используя цифровой вольтметр, регулировкой резистора VR1 установить на этом проводе напряжение 13,76 ± 0,2 В относительно общей точки схемы, затем восстановить соединение с аккумулятором.

Типовые неисправности Типовые неисправности и методы их устранения приведены в табл. 2, а в табл. 3 - аналоги наиболее часто выходящих из строя компонентов.

Таблица 2. Типовые неисправности ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I

Проявление дефекта	Возможная причина	Метод отыскания и устранения дефекта
Запах дыма, ИБП не работает	Неисправен входной фильтр	Проверить исправность компонентов MOV2, MOV5,L1, L2, C38, C40, а также проводники платы, соединяющие их
ИБП не включается. Индикатор не светится	Отключен автомат защиты на входе (прерыватель цепи) ИБП	Уменьшить нагрузку ИБП, отключив часть аппаратуры, и затем включить автомат защиты, нажав контактный столбик автомата защиты
	Неисправны батареи аккумуляторов	Заменить аккумуляторы
	Неправильно подключены аккумуляторы	Проверить правильность подключения аккумуляторных батарей
	Неисправен инвертор	Проверить исправность инвертора. Для этого отключить ИБП от сети переменного тока, отсоединить аккумуляторы и разрядить емкость С3 резистором 100 Ом, прозвонить омметром каналы «сток-исток» мощных полевых транзисторов Q1 …0.6, Q37, Q36. Если сопротивление составляет несколько Ом или меньше, то транзисторы заменить. Проверить резисторы в затворах R1 . R3, R6…R8,R147, R148. Проверить исправность транзисторовQ30, Q31 и диодов D36…D38 и D41. Проверить предохранители F1 и F2
		Заменить микросхему IC2
При включении ИБП отключает нагрузку	Неисправен трансформатор Т1	Проверить исправность обмоток трансформатора Т1. Проверить дорожки на плате, соединяющие обмотки Т1. Проверить предохранитель F3
ИБП работает отаккумуляторов несмотря на то, что есть напряжение в сети	Напряжение в электросети очень низкое или искажено	Проверить входное напряжение с помощью индикатора или измерительного прибора. Если это допустимо для нагрузки, уменьшить чувствительность ИБП, т.е. изменить границу срабатывания при помощи переключателей, расположенных на задней стенке устройства
ИБП включается, но напряжение в нагрузку не поступает	Неисправно реле RY1	Проверить исправность реле RY1 и транзистора Q10 (BUZ71). Проверить исправность IC4 и IC3 и напряжение питания на их выводах
		Проверить дорожки на плате, соединяющие контакты реле
ИБП жужжит и/или отключает нагрузку, не обеспечивая ожидаемого времени резервного электропитания	Неисправен инвертор или один из его элементов	См. подпункт «Неисправен инвертор»
ИБП не обеспечивает ожидаемого времени резервного электропитания	Аккумуляторные батареи разряжены или потеряли емкость	Зарядите аккумуляторные батареи. Они требуют перезарядки после продолжительных отключений сетевого питания. Кроме того, батареи быстро стареют при частом использовании или при эксплуатации в условиях высокой температуры. Если приближается конец срока службы батарей, то целесообразно их заменить, даже если еще не подается тревожный звуковой сигнал замены аккумуляторных батарей. Емкость заряженной батареи проверить автомобильной лампой дальнего света 12 В, 150 Вт
	ИБП перегружен Уменьшить количество потребителей на выходе ИБП
После замены аккумуляторов ИБП не включается	Неправильное подключение аккумуляторных батарей при их замене	Проверьте правильность подключения аккумуляторных батарей
При включении ИБП издает громкий тональный сигнал, иногда с понижающимся тоном	Неисправны или сильно разряжены аккумуляторные батареи	Зарядить аккумуляторные батареи в течение не менее четырех часов. Если после перезарядки проблема не исчезнет, следует заменить аккумуляторные батареи
Аккумуляторные батареи не заряжаются	Неисправен диод D8	Проверить исправность D8. Его обратный ток не должен превышать 10 мкА
	Напряжение заряда ниже необходимого уровня	Откалибровать напряжение заряда аккумулятора

Таблица 3. Аналоги для замены неисправных компонентов

Схемное обозначение	Неисправный компонент	Возможная замена
IC1	LM317T	LM117H, LM117K
IC2	CD4001	К561ЛЕ5
IC3, IC10	74C14	Составляется из двух микросхем К561ТЛ1, выводы которых соединить согласно цоколевке на микросхему
IC4	LM339	K1401CA1
IC5	CD4011	К561ЛА7
IC6	CD4066	К561КТ3
D4…D8, D47, D25…D28	1N4005	1N4006, 1N4007, BY126, BY127, BY133, BY134, 1N5618…1N5622, 1N4937
Q10	BUZ71	BUZ10, 2SK673, 2SK971, BUK442…BUK450, BUK543…BUK550
Q22	IRF743	IRF742, MTP10N35, MTP10N40, 2SK554, 2SK555
Q8, Q21, Q35, Q31, Q12, Q9, Q27, Q28, Q32, Q33	PN2222	2N2222, BS540, BS541, BSW61…BSW 64, 2N4014
Q11, Q29, Q25, Q26, Q24	PN2907	2N2907, 2N4026…2N4029
Q1…Q6, Q36, Q37	IRFZ42	BUZ11, BUZ12, PRFZ42

samdurakportal.ru

Источник питания - это специальное устройство, которое обеспечивает электропитанием различные потребители энергии. Источники питания подразделяются на первичные и вторичные.

К первой группе относятся преобразователи. Основное их назначение - преобразовывать любой вид энергии в электрическую. То есть первичный источник питания является генератором электрической энергии.

Первичные источники питания включают в свой состав химические источники тока (гальванические элементы, топливные элементы, аккумуляторы, редокси-элементы) и прочие (фотоэлектрические преобразователи, электромеханические источники тока, термоэлектрические преобразователи, МГД-генераторы, радиоизотопные источники энергии).

Вторичные источники преобразуют электрическую энергию. Они позволяют получить электропитание для различных устройств с требуемыми параметрами. В эту группу входят трансформаторы и автотрансформаторы, стабилизаторы напряжения, стабилизаторы тока, импульсные преобразователи, вибропреобразователи, инверторы, умформеры.

Выбор блока питания(БП)

При выборе или разработке БП следует учитывать условия эксплуатации, характер нагрузки, требования к безопасности и т. д. Параметры должны соответствовать требованиям питаемого прибора. Желательно наличие устройства защиты, небольшой вес и габариты.

Источник питания является частью электронной аппаратуры, поэтому выход за пределы допуска любого из его параметров может привести к неустойчивой работе или отказу всего устройства.

Основные типы вторичных источников питания

Сетевые БП входят в состав любого радиоэлектронного устройства. Они подразделяются на следующие типы:
- бестрансформаторные;
- линейные;
- импульсные.

Бестрансформаторные

Эти устройства очень просты, дешевы, не требуют настройки. Схема источника питания состоит всего из нескольких элементов: входной цепи, выпрямителя и параметрического стабилизатора. Устройства рассчитаны на ток до сотен мА. Имеют малый вес и габариты. Потребитель питается от сети через гасящий конденсатор или резистор и постоянно находится под сетевым напряжением. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность: нельзя касаться неизолированных элементов.

Линейные

Начали применять в радиоэлектронной технике в начале 20 века. К настоящему времени устарели и применяются в основном в дешевых конструкциях из-за присущих им недостатков: большого веса и габаритов, низкого КПД. Преимуществами линейных источников питания являются простота и высокая надежность, низкий уровень шумов и излучений.

Принцип действия блока питания чрезвычайно прост. Входное напряжение поступает на трансформатор, понижается до требуемой величины, выпрямляется, сглаживается конденсатором и подается на вход стабилизатора, который состоит из транзистора и схемы управления. "Излишки" напряжения компенсируются регулирующим транзистором. Поэтому на нем выделяется значительная мощность в виде тепла. Линейный источник питания целесообразно применять при токах потребления до 1А.

Импульсные БП

Особое место занимают импульсные источники питания с бестрансформаторным входом и высокочастотным преобразователем, рассчитанным на работу с частотами 20-400 кгц. Коэффициент полезного действия этих устройств достигает 90% и более. Но пока они не нашли широкого применения из-за высокой стоимости, сложности устройства, низкой надежности, большого уровня помех.

Особенности источников питания постоянного тока

Эти устройства предназначены для получения стабильного постоянного напряжения или тока. Соответственно, они имеют режимы стабилизации как по току, так и по напряжению. То есть при максимальном изменении тока напряжение практически не меняется, и аналогично при значительных колебаниях напряжения величина тока остается постоянной.

Имеется режим отсечки тока. В этом режиме с питаемого устройства снимается напряжение, если ток превышает установленную величину.
Современный источник питания имеет несколько регулируемых выходов и дополнительные выходы на фиксированные напряжения (3,3V, 5V, 12V …).

Управление работой БП осуществляется встроенным микроконтроллером. Режимы работы и отдельные параметры записываются в ячейки памяти.
Мощность источника питания зависит от назначения прибора и решаемых задач. Предприятия-изготовители выпускают приборы малой (до 100 Вт), средней (до 300 Вт) и большой (свыше 300 Вт) мощности.

Чем отличаются источники бесперебойного и резервного питания

Источник резервного питания подключается к аппаратуре лишь при пропадании напряжения в сети. Подключение может осуществляться в автоматическом или ручном режиме.

Источники бесперебойного питания (ИБП) используются в аппаратуре, в которой отсутствует сетевой блок питания. Они подключены постоянно и обеспечивают нагрузку стабильным питанием. ИБП является одновременно основным и резервным источником питания. При пропадании напряжения в сети он автоматически переключается на резервное питание.

В состав источника бесперебойного питания входят сетевой блок питания, источник резервного питания (аккумуляторная батарея), зарядное устройство, схема коммутации.

Основные виды ИБП, особенности применения

Периодические внезапные отключения электроэнергии стали обычным явлением в нашей жизни. К сожалению, такие скачки напряжения существенно сокращают жизнь бытовой техники, приводят к потере электронных данных.

Избежать неприятных последствий помогают источники бесперебойного питания. Современный рынок представляет широкий ассортимент этих приборов. Принцип работы весьма прост: устройство включают в электросеть, а к нему подключают бытовые приборы. Если сеть функционирует нормально, бесперебойник только накапливает энергию. При пропадании электроэнергии в работу включается ИБП.

ИБП бывают следующих видов:

Резервный ИБП. Подходит для офисной техники, компьютеров, бытового применения. КПД около 99%. Это хороший источник бесперебойного питания. Цена вполне доступная. К сожалению, такие бесперебойники работают не только при отключении электричества, но и при изменении его параметров, поэтому износ аккумуляторной батареи увеличивается. В этом случае можно предложить использовать дополнительный внешний источник питания.

Линейно-интерактивные ИБП. Работают только в случае полного отключения питания. Их можно применять для офисного оборудования, отопительных котлов, вычислительной техники.

ИБП с двойным преобразованием. Это самый дорогой источник бесперебойного питания. Цена его превышает 50 тыс. рублей, но он того стоит. ИБП с двойным преобразованием доводят показания сети до отличных параметров. Время переключения при сбоях - меньше 1 мс. Используются они для питания медицинской техники, серверов, высокочувствительного оборудования.

Замена аккумуляторных батарей ИБП

Аккумуляторные батареи - источники питания тока - являются самым слабым элементом ИБП. 90% неисправностей ИБП связано с выходом из строя аккумулятора. В ИБП, как правило, устанавливают свинцовые необслуживаемые герметизированные аккумуляторы. Электролитом служит гелеобразная масса на основе серной кислоты. Это один из самых дешевых видов аккумуляторов. В то же время они достаточно эффективны (малое внутреннее сопротивление, низкий саморазряд).

Свинцовые аккумуляторы не допускают сильной разрядки. В этом случае они быстро теряют емкость. Срок их службы не превышает 5 лет. Высокая температура и частые разряды заметно сокращают срок службы аккумулятора.
Критерии выбора аккумуляторов для ИБП:
. Аккумулятор должен иметь требуемые напряжение и размеры.
. Желательно устанавливать аккумуляторы от известных производителей.
. Для ИБП годятся только специально предназначенные для них аккумуляторные батареи или батареи определенных марок.

Системы бесперебойного питания: типы, характеристики, монтаж. Источники бесперебойного питания

Предназначение и принцип действия

Как выбрать источник бесперебойного питания для компьютера?

Принцип работы ИБП / UPS

Основные отличительные свойства ИБП / UPS

Мощность ИБП / UPS

Размеры ИБП / UPS

Время самостоятельной работы ИБП / UPS (автономность)

Разъёмы и розетки ИБП / UPS

Производители ИБП / UPS

Рассмотрим, схемы бесперебойника для компьютера

Устройство и принцип действия

Подключение

Зарядка

Неисправности и ремонт

Рекомендации по правильному выбору блока бесперебойного питания для компьютера

Устройство ИБП для компьютера

Предназначение и принцип действия

Как выбрать источник бесперебойного питания для компьютера?

Типы ИБП для дома

Рекомендации: как выбрать бесперебойник для квартиры и офиса

Выбираем бесперебойник для холодильника и другой техники

Лучший бесперебойник для дома: рейтинг

Как выбрать ИБП для компьютера (видео)

Очумелые ручки!

Выбор блока питания(БП)

Основные типы вторичных источников питания

Бестрансформаторные

Линейные

Импульсные БП

Особенности источников питания постоянного тока

Чем отличаются источники бесперебойного и резервного питания

Основные виды ИБП, особенности применения

Замена аккумуляторных батарей ИБП

Читайте также

Скачать Unity Web Player (Юнити Веб Плеер) для игр ВКонтакте

Игровые автоматы на реальные деньги для андроид Другие способы пополнения

Как настроить iPhone как новый

THE BELL