Бесперебойные источники электроэнергии

 

Некоторые электронные средства должны обеспечиваться элект­ро­энергией без перерыва в течение заданного времени. В зависимости от про­должительности этого вре­мени и требуемой мощности применяются различ­ные агрегаты бесперебойного источники питания (БИП). В зависимости от рода выходного тока различают БИП переменного или постоян­ного тока.

Требования по согласованию БИП с нагрузкой регламентируют пара­метры каче­ства электроэнергии на выходе агрегата. К этим требованиям относятся: значение, нестабильность и пульсации вы­ходного напряжения; диапазон изменения выходного тока; значение и нестабильность частоты вы­ходного тока. Нагрузкой БИП являются ра­диоэлектронные средства, на входе которых устанавли­ваются источники электропитания. В случае сети переменного тока источники в большинстве случаев содержат во входной цепи нере­гулируемый выпрямитель с емкостным фильтром, поэтому форма потребляе­мого ими тока значительно отличается от синусоидальной. Осо­бенность нагрузки требует от БИП сохранения заданного значе­ния коэффи­циента гармоник выходного напряжения для линейной и нелинейной нагру­зок.

Влияние БИП на сеть определяет требования к качеству электро­энер­гии на его входе. Эти требования регламентируют коэффициент мощности на входе БИП и коэффи­циент гармоник потребляемого им тока.

По принятой терминологии различают два класса БИП: "офф­лайн" и "он-лайн". У агрегата "офф-лайн" осуществляется прямая подача электро­энергии сети потребителю в нормальном режиме и подключение генератора синусоидального напряжения при авариях в электросети за время (2...10) мс. У агрегатов "он-лайн" при любых режимах функциони­рования сети электро­энергия поступает на на­грузку от генератора синусоидального на­пряжения со стабильными значениями напряжения, частоты, синусоидальности.

Оба класса БИП содержат инвертор, преобразующий выпрямлен­ное сетевое на­пряжение в синусоидальное выходное. К сетевому выпрямителю подключается аккумуля­торная батарея. Но если в БИП класса "офф-лайн" инвертор подключается только при сниже­нии напряжения сети ниже задан­ного уровня, то в БИП класса "он-лайн" инвертор работает постоянно, благо­даря чему обеспечива­ется гальваническая развязка от сети, за­щита от пере­напряжений и провалов сетевого напряжения, ограничивается утечка ин­формации по цепям электроснабжения.

На риc. 7.1 а) показаны структурные схемы БИП переменного токов, где резервная цепь содержит аккумуляторную бата­рею АБ и инвертор И. Если напряжение сети находится в заданных пределах, то на­грузка Н получает элек­троэнергию через коммутатор К от сети переменного тока. Инвертор в данном случае ра­ботает в режиме выпрямителя, подзаря­жая аккумуляторную батарею. При снижении на­пряжения сети ниже задан­ного уровня коммутатор К отключает сеть от нагрузки. По­следняя обеспе­чивается напряжением переменного тока инвертора И, получающего элек­троэнергию от аккумуляторной батареи.

 

 

Рисунок 7.1. Бесперебойные источники питания с выход­ным

на­пряжением переменного тока

 

 

На рисунке 7.1 б) при нормальном электроснабжении на­грузка Н полу­чает электроэнергию от сети через последовательно соеди­ненные управляемый выпря­митель УВ и инвертор И. В этом случае коммутатор К находится в отключенном состоянии и аккумуля­торная батарея АБ подзаряжается от сети через выпря­митель В. При снижении напря­жения сети ниже заданного уровня коммутатор К под­ключает батарею АБ к инвертору И.

В схеме на рисунке 7.1 в) заряд аккумуляторной батареи АБ осуществляется от управляемого выпрямителя УВ. При электро­снабжении на­грузки от сети коммутатор К1 включен, а коммутатор К2 выключен. При переходе на электроснабжение от аккумуля­тор­ной батареи коммутатор К1 выключается, а коммутатор К2 включа­ется.

На рисунке 7.1 г) показана схема БИП с двумя входными сетями: основ­ной и резерв­ной. При нормальном электроснабжении коммутатор К1 вклю­чен, коммутатор К2 вы­ключен и напряжение на нагрузку Н поступает от ос­новной сети. При снижении напря­жения основной сети ниже заданного уровня происходит переключение коммутаторов и соединение нагрузки с резервной сетью.

Структурные схемы БИП постоянного тока показаны на риcунке 7.2.

 

 

 

Рисунок 7.2 – Бесперебойные источники питания с выход­ным

на­пряжением постоянного тока

 

В схеме БИП с выходным напряжением постоянного тока при нормаль­ном электроснабжении нагрузка Н отключена от аккумулятор­ной батареи АБ (коммутатор К выключен) и получает электроэнергию от сети через выпрямитель В1. Аккумуляторная батарея в это время подзаря­жается от сети через выпрямитель В2.

При аварийного режиме в сети коммутатор подключает нагрузку к ак­кумулятор­ной батарее. При наличии двух независимых сетей переменного тока (рис.7.2 б) БИП содержит два выпрямителя В1 и В2 и коммутатор К. последний выполняет защитные функции при аварийной ситуации. В составе БИП аккумулятор­ная батарея может выполняться сек­ционированной, т.е. состоящей из ос­новных элементов ОАБ и дополнительных ДАБ (рис. 7.2 в). В нормальном режиме работы основные элементы подзаряжаются от сети через выпрями­тель В1, дополнительные элементы — через выпрямитель В2. При этом комму­татор К1 выключен, а коммутатор К2 включен. Нагрузка попугает электроэнергию от сети через выпрямитель В1. В случае снижения напря­жения сети ниже заданного уровня коммутатор К2 выключается, коммута­тор К1 включается и нагрузка получает последовательно включенных основных и дополнитель­ных элементов.

Время работы БИП после перехода от сети на аккумуляторную батарею суще­ственно зависит от его загрузки. В таблице 7.1 в качестве примера приведена продолжи­тельность работы различных моделей БИП в зависимости от мощности на­грузки.

 

Таблица 7.1 - Типовое время работы БИП после пропаданиесетевого напряжения

 

Мощность наргузки, В А	Время работы, мин.
	-				-
	-				-
	-	-			-	-
	-	-			-	-
	-	-	-		-	-	-
	-	-	-		-	-	-
	-	-	-		-	-	-

 

 

Таблица 7.2 Основные характеристики химических источников тока