4. Источники бесперебойного питания средств вт.

Источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены для поддержания электронного оборудования в работоспособном состоянии при пропадании напряжения в питающей сети. Для вычислительной техники такая авария может означать потерю данных. В персональных компьютерах могут быть потеряны данные в оперативной памяти и кеш−памяти. Возможно нарушение структуры файловой системы и полная потеря данных на жестком диске если момент потери питания попал на интервал записи информации. Но особенно тяжелые последствия могут наступить при исчезновении питания серверов обслуживающих локальные сети. Большинство серверов производят операции чтения−записи практически постоянно. Это многократно увеличивает риск потери данных. А потеря, например, бухгалтерских данных для крупной компании является катастрофой.

Для поддержания вычислительной техники в работоспособном состоянии при аварии в питающей сети ее переводят на питание от автономных источников электроэнергии. Такими источниками могут быть химические источники тока и автономные электрогенераторы с бензиновым или дизельным приводом. Для защиты персональных компьютеров применяют ИБП с ХИТ. Основной недостаток таких устройств − ограниченный запас энергии и связанное с этим небольшое время работы не имеет решающего значения, так как для завершения текущих задач компьютера достаточно 5−7 минут.

Для поддержания работы вычислительных центров и сетей, потребляющих большую энергию, такая технология не всегда походит. Такие центры должны работать 24 часа в сутки и 7 дней в неделю. Даже самые мощные аккумуляторные ИБП способны поддержать непрерывную работу крупного центра обработки информации в течение не более чем 2−3 часов. По истечении этого времени работу серверов придется остановить. Длительный простой сервера может быть причиной больших убытков. Известны случаи, когда электроснабжение таких крупных городов как Нью-Йорк и Москва прерывалось на десятки часов. Для надежной работы в таких условиях создаются эшелонированные системы бесперебойного питания. В таких системах объединяются несколько резервных источников. Основным ИБП в этом случае является автономный генератор, который может работать неограниченно долго. Однако для запуска генератора и вывода его на рабочий режим требуется довольно большое время. Поэтому при пропадании сетевого напряжения, на первом этапе питание обеспечивает ИБП с ХИТ. Если нормальное электроснабжение не восстановилось в течение времени, которое может обеспечить ХИТ, то запускается двигатель генератора. После вывода автономного генератора на номинальные обороты питание переключают на него, а ИБП с ХИТ выключают и переводят в режим заряда аккумуляторной батареи. После появления сетевого напряжения питание вновь переключают на сеть, а двигатель генератора выключают. Управление системой осуществляет специальный контроллер.

Рассмотрим более подробно устройство и принцип действия ИБП с ХИТ. Существуют несколько вариантов построения ИБП. Наиболее простые и дешевые устройства выполняются по схеме на рис. 4.1.

Рис. 4.1

Такой ИБП содержит аккумуляторную батарею (АКБ), зарядное устройство (ЗУ), схему контроля сети (СКС), инвертор (И) и реле (К). Если напряжение в сети в норме, контакты реле К1, К2 подключают компьютер к сети. Зарядное устройство подзаряжает аккумулятор. При пропадании напряжения в сети СКС запускает инвертор и переключает контакты реле в нижнее положение. ПК переходит на питание от инвертора. Инвертор выполнен по схеме с нулевой точкой и работает на частоте 50 Гц. На вторичной обмотке повышающего трансформатора инвертора формируется напряжение прямоугольной формы с паузой между положительной и отрицательной полуволнами. Амплитуда выходного напряжения должна быть приблизительно равна амплитуде напряжения сети. В процессе работы напряжение АКБ снижается. Для компенсации этого длительность полуволн увеличивается пропорционально уменьшению напряжению АКБ.

Для информирования пользователя о переходе в режим питания от АКБ такой переход сопровождается прерывистым звуковым сигналом. При снижении напряжения АКБ до критического уровня режим звука меняется (увеличивается частота). Это является сигналом к ускорению процедуры закрытия операционной системы и выключению компьютера.

Основным недостатком описанного ИБП является несинусоидальное выходное напряжение инвертора и низкая частота инвертирования, увеличивающая его габариты и массу. Кроме того, на время переключения реле (около 10−15 мс.) ПК получает энергию только от конденсатора входного фильтра своего блока питания.

Эти недостатки отсутствуют в ИБП, выполненном по схеме на рис. 4.2.

Рис. 4.2

В этой структуре напряжение питающей сети подается на выпрямитель В1 и на зарядное устройство. Выпрямленное напряжение сглаживается емкостным фильтром С_ф, и подается на инвертор И1. На выходе инвертора формируется синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц. Синусоида со стабильной амплитудой получается за счет широтно−импульсной модуляции на высокой частоте. При пропадании напряжения в сети СКС включает высокочастотный инвертор И2, выпрямленное выпрямителем В2 напряжение сглаживается и подается на вход инвертора И1. Среднее значение напряжения на выходе В2 должно быть приблизительно равно амплитуде напряжения сети. Благодаря тому, что в этой схеме нет механических контактов, компьютер практически не чувствует аварии. При восстановлении питания на выходе И1 также ничего не меняется. В любом режиме компьютер питается стабильным синусоидальным напряжением. В схеме нет трансформаторов, работающих на низкой частоте, поэтому габариты и масса такого ИБП меньше, чем в первом случае. Основным недостатком этой схемы считается то, что выпрямитель В1 и инвертор И1 постоянно работают с максимальной нагрузкой.

Введение…………………………………………………………3

1. Общие сведения об источниках электропитания ……….6

1. Классификация источников электропитания ……………….6

2. Основные параметры ИВЭП ………………………………..7

3. Основные характеристики ИВЭП…………………………...8

1. Химические источники тока……………………………...10

   1. Краткая теория химических источников тока…………...….10

   2. Основные параметры и характеристики химических источников тока…11

   3. Основные разновидности гальванических элементов………16

   4. Основные разновидности аккумуляторов…………………...19

   5. Коммутация ХИТ…………………………………………….25

   6. Общие требования к хит и правила их обслуживания и эксплуатации…27

2. Вторичные источники электропитания………………….29

   1. Нестабилизирующие ИВЭП ……………………………...…29

   2. Стабилизирующие ИВЭП с линейными стабилизаторами…35

   3. Стабилизирующие импульсные ИВЭП……………………..39

   4. Импульсные источники питания персональных компьютеров …54

3. Источники бесперебойного питания средств ВТ………...62

33