Содержание отчета:

1)  указать цель работы;

2)  представить принципиальные схемы обратноходового (рис. 3.15), автогенераторного (рис. 3.16) и импульсного (рис. 3.18) преобразователей;

3)  построить диаграммы напряжений в контрольных точках «КТ1-КТ9»;

4)  сделать выводы.

 

Рис.  3.19.  Лабораторный стенд

 

Контрольные вопросы

 

1.       Какие есть типы импульсных электронных устройств?

2.       Как можно классифицировать ИВП?

3.       Объясните принцип действия АС-DС-конвертора.

4.       Объясните принцип действия DС-DС-конвертора.

5.       Какова сравнительная характеристика импульсных и линейных источников питания?

6.       Каков принцип действия обратноходового преобразователя напряжения?

7.       Каков принцип действия автогенераторного преобразователя напряжения?

8.       Каков принцип действия импульсного преобразователя напряжения 12–22 В?

 

Лабораторная работа № 4. Исследование источников бесперебойного электропитания

4.1. Назначение и основные параметры источников бесперебойного электропитания

 

Широкое внедрение информационных технологий на железнодорожном транспорте привело к массовому применению средств вычислительной техники. Если ранее компьютерные системы использовались лишь как справочно-информационные, то за последнее время они стали применяться в качестве информационно-управляющих систем для управления перевозочным процессом. Важную роль в обеспечении работоспособности средстввычислительной техники играет электропитание, так как отключения питающих устройств, даже кратковременные, могут привести к полной или частичной потере важной информации.

Одним из основных средств повышения надежности работы информационных систем является использование источников бесперебойного электропитания (ИБП), по зарубежной терминологии – Uninterruptible Power Supply(UPS).

Функциональным назначением ИБП является обеспечение вычислительной аппаратуры переменным напряжением, которое должно удовлетворять заданным нормам при всех возможных эксплуатационных изменениях напряжения первичных сетей.

ИБП характеризуются рядом основных входных и выходных параметров.

Входные параметры. Основной входной параметр – это первичное переменное напряжение сети  . Для серийно выпускаемых ИБП диапазон допустимых значений первичного напряжения лежит в пределах от нуля до 280 В (для номинального значения 220 В). В этом диапазоне обеспечиваются нормируемые показатели качества выходного напряжения ИБП (напряжение нагрузки  ). Существует два режима работы ИБП. В первом из них (основном) функционирование ИБП осуществляется от сети, второй режим (автономный) характеризуетсяотключением ИБП от сети  и переходом на электропитание от внутренних аккумуляторов. Переход из основного режима в автономный, и наоборот, производится при помощи контроллеров, осуществляющих мониторинг внешних и внутренних параметров ИБП и выполняющих соответствующие переключения.

В реальных условиях эксплуатации входным для ИБП является напряжение промышленных, специализированных или бытовых сетей   = 220 В или 380 В частотой   = 50 Гц. На железнодорожном транспорте качество напряжения сети обеспечивается соответствующими подразделениями служб электроснабжения. Анализ материалов обследования электропитающих устройств СЦБ и связи ряда железных дорог России показал, что возможные эксплуатационные изменения напряжения сети находятся в пределах от 160 дот 260 В. Причем это относится к статическим, т. е. «медленным» изменениям напряжения сети. Импульсные отклонения напряжения могут быть значительно больше. Например, в эксплуатации возможно снижение напряжения сети  до нуля продолжительностью в доли, единицы секунд, а аварийных случаях – гораздо больше. Существуют кратковременные импульсные и высокочастотные помехи значительной амплитуды, диапазон которых нормируется рядом отечественных и международных стандартов. Этот род помех является типичным и наиболее значимым для обеспечения устойчивой работы аппаратуры СЦБ и связи. В первую очередь это обусловлено тем, что каналы передачи информации на железнодорожном транспорте чрезвычайно разнесены в пространстве, длины линий связи лежат в пределах от десятков метров до десятков километров и более. Это определяет их восприимчивость к мешающим сигналам, возникающим от таких мощных генераторов помехи, как грозовые разряды, коммутации токов подвижного состава, выпрямители тяговых подстанций и т. д.

При выборе типа ИБП для какой-либо конкретной аппаратуры необходимо, чтобы показатели всех значений реальной нестабильности (статические, импульсные и высокочастотные изменения) входили в допуски, устанавливаемые в паспортных данных на ИБП.

Выходные параметры. Выходным для ИБП является переменное напряжение 220 или 380 В частоты 50 Гц. Для типовых серийно выпускаемых ИБП допускаемая нестабильность напряжения нагрузки лежит в пределах от ± 3 до ± 7 % при 100 %-м изменении мощности нагрузки от нуля до максимальной. Форма напряжения нагрузкиобычно синусоидальная с коэффициентом нелинейных искажений КНИ не более 5 %, однако, некоторые маломощные модели ИБП имеют прямоугольную форму напряжения нагрузки, действующее значение которого равно 220 В.

Выходная мощность ИБП находится в пределах от 100 Вт до сотен киловатт, причем при мощности свыше 1 кВт в качестве входного напряжения сети используется, как правило, трехфазное напряжение. При этом выходное напряжение нагрузки также трехфазное. В некоторых ИБП имеется трансформаторная гальваническая развязка между напряжениями нагрузки  и сети. Для большинства типов ИБП нормируется перегрузочная способность со следующими наиболее типичными параметрами: длительность 120 % мощности нагрузки допускается в течение 30 мин, 150 % – в течение 30 с. Промышленно выпускаемые ИБП в зависимости от типа используемых аккумуляторов способны поддерживать работу компьютеров (режим автономной работы) от нескольких минут до десятков часов при отсутствии напряжения сети. Аккумуляторы могут быть встроенными в ИБП или выполненными в виде отдельных конструктивно законченных модулей. Последние предназначены для работы при больших интервалах времени отключения напряжения сети. Напряжение аккумуляторов, применяемых в ИБП, соответствует следующему стандартному ряду: 12, 24, 36, 48 или 120 В с емкостью 5 А/ч и более. Для ИБП с большой выходной мощностью (1 кВт и более) используются модульные аккумуляторы с единичной емкостью модуля до 150 А/ч. При изменении числа модулей от 1 до 11, время автономной работы ИБП лежит в пределах 7–470 мин. Наиболее распространенный тип аккумуляторов – свинцово-кислотные, герметичные, необслуживаемые. Время их заряда до 90 % полной емкости изменяется от 3 до 6 часов.

В большинстве случаев для корректного выключения (свертки) компьютера при пропадании напряжения нагрузкии последующего его запуска в комплект ИБП входит соответствующее аппаратное и программное обеспечение, предполагающее его функционирование в различных операционных системах: Windows 95/98/2000/NT, NovelNetware, Linux, Free BSD и др. При этом обмен информацией между ИБП и компьютером может происходить по последовательному интерфейсу RS-232 или по сети – через адаптер SNPP NTTP. Это же оборудование ведет журнал событий и выполняет контроль входных и выходных параметров ИБП, а также аккумуляторов. Обеспечивается возможность вывода текущей и накопленной информации на специальное рабочее окно монитора.

Практически все серийно выпускаемые ИБП предназначены для работы в диапазоне температур окружающей среды от 0 до + 40° С с влажностью до 90 % без конденсации. Это является существенным ограничением их применения в аппаратуре СЦБ и связи железнодорожного транспорта.