НИР черновик
.docxЕсли нагрузка продолжает оставаться в пределах 110—120% от номинальной, то по окончанию просчета заданного времени охлаждения (как правило, 2-4 мин.) МК выдает сигнал на повторное включение инвертора. При больших значениях перегрузки МК через определенное время выдаст сигнал переключения нагрузки на байпас, и повторное включение инвертора будет возможно лишь после снятия перегрузки.
Перегрузочные способности ИБП являются одним из важных потребительских показателей, так как позволяют оптимально выбирать номинальную мощность ИБП при подключении нагрузок, обладающих большими пусковыми токами или при использовании ИДП в технологических процессах с кратковременными периодическими пиковыми нагрузками.
ППН в ИБП малой мощности обеспечивает повышение и стабилизацию напряжения АБ до уровня, необходимого для надежной работы инвертора в автономном режиме. Принципиальная схема ППН представляет собой двухтактный дифференциальный ВЧ-преобразователь на силовых транзисторах и ВЧ-трансформаторе, мощность которого с учетом потерь в инверторе должна превышать выходную мощность ИБП. Силовые транзисторы управляются сигналами (25-30 кГц) от специализированного ШИМ-контроллера, который в свою очередь получает сигналы разрешения работы с платы управления и сигнал обратной связи о величине высоковольтного напряжения питания инвертора. К дифференциальной выходной обмотке ВЧ-трансформатора подключены диоды, обеспечивающие выпрямление и формирование на конденсаторах С1, С2 (рис. 6) высоковольтного напряжения постоянного тока +350, –350 В относительно общей шины для питания инвертора в автономном режиме работы ИБП.
Зарядное устройство обеспечивает заряд АБ при работе ИБП в сетевом режиме. В качестве АБ используются последовательно включенные герметичные (необслуживаемые) свинцово-кислотные аккумуляторы. Максимальное выходное напряжение ЗУ устанавливается из условия 2,3 В/ячейка. ЗУ в ИБП малой мощности получает питание непосредственно от сети через собственный выпрямительный мост и сглаживающую емкость. Кроме заряда АБ, ЗУ обеспечивает питание вторичного источника питания (далее - ВИП) в сетевом режиме и питание обмотки управления реле К1 (рис. 6). Принципиальная схема ЗУ выполняется на однотактном ВЧ-преобразователе (30 кГц), содержащем транзистор, управляемый сигналом с микросхемы ШИМ-контроллера, и ВЧ-трансформатор. В ИБП средней мощности основное ЗУ подключено к шине стабильного высоковольтного напряжения постоянного тока и выполнено по схеме DC/DC-преобразователя (рис. 7). ЗУ выполняется по схеме двухтактного дифференциального ВЧ-преобразователя с частотой коммутации силовых транзисторов 20-30 кГц. Использование стабильного высоковольтного напряжения 700 В с выходных шин ККМ-бустера позволяет получить высокий КПД ЗУ. В ИДП мощностью от 6 до 10 кВА такое зарядное устройство обеспечивает зарядный ток 3-4 А при номинальном напряжении АБ 240 В. При наличии внешней АБ повышенной емкости используется дополнительное зарядное устройство, выполняемое по схеме AC/DC-преобразователя и подключенное к сети.
БК (байпас) автоматически обеспечивает цепь подключения нагрузки непосредственно к сети при аномальных режимах работы ИБП (перегрузке, перегреве, выходе из строя одного из узлов). Двухпозиционное реле К2 в ИБП малой мощности (рис. 6) срабатывает от сигнала с платы управления и обеспечивает переключение выхода ИДП с инвертора на сеть (режим байпас), и наоборот. Контакты входного реле К1 блока коммутации замыкаются при наличии напряжения с блока ЗУ при подключении ИБП к сети и сигнала разрешения от платы управления, который возникает при подтверждении того, что входное напряжение и другие системные параметры ИБП находятся в норме. В ИБП средней мощности блок коммутации обычно выполняется гибридным — на тиристорах и силовом реле, осуществляющих переключение нагрузки с выхода инвертора на сеть, и наоборот, по сигналу с платы управления.
ВИП формирует ряд низковольтных напряжений постоянного тока (5, 12, 15, 24 В) для обеспечения питанием различных цепей систем управления блоков силовой платы, питание платы управления и вентиляторов. Питание блока ВИП осуществляется от ЗУ при сетевом режиме или от батареи при автономном режиме.
Принципиальная схема ВИП выполняется на однотактном ВЧ-преобразователе.
Выход из строя ВИП приводит к общей неисправности ИБП и переключению нагрузки на байпас.
ИБП, существующие в продаже.
1. Phoenix Contact.
Немецкая компания, мировой лидер в сфере производства электротехнической продукции. Имеет производственные мощности в России.
ИБП данного производителя позволяют программно конфигурировать и контролировать систему бесперебойного питания, обладают небольшими размерами, а также очень легко собираются подключаются к другим устройствам (буферные модули, устройства коммутации и т.д.) Phoenix Contact благодаря модульной системе. Производитель заявляет, что ИБП выдаёт на выходе переменное напряжение, имеющие форму чистой синусоиды.
Основными минусами данных ИБП является высокая стоимость и то, что они производятся за границей.
Для обеспечения питанием УИМ-3Д (U=220 В, f=50 Гц, P=250 В*А) подходят следующие ИБП Phoenix Contact:
- TRIO-UPS-2G/1AC/1AC/230V/750VA;
- QUINT4-UPS/1AC/1AC/500VA/USB.
Рассмотрим подробнее их характеристики.
TRIO-UPS-2G/1AC/1AC/230V/750VA
Входные данные:
- номинальное напряжение на входе 230 В;
- диапазон допустимых входных напряжений от 184 до 264 В;
- диапазон допустимых частот от 45 до 55 Гц;
- потребляемый ток 3 A.
Общие выходные данные:
- полная мощность 750 ВА;
- эффективная мощность 600 Вт;
- коэффициент мощности 0,8;
- время переключения < 10 мс.
Выходные данные при нормальном режиме работы:
- номинальное напряжение на выходе 230 В;
- номинальный ток на выходе 3 A (750 ВA);
Выходные данные при питании от аккумулятора:
- номинальное напряжение на выходе 230 В;
- номинальный ток на выходе 3 A (750 ВA);
- форма выходного напряжения чистая синусоида;
- частота 50 Гц.
Время автономной работы при стандартном аккумуляторе ИБП и нагрузке 300 Вт составляет 4 минуты.
Стоимость данного ИБП составляет 88 000 рублей (по данным сайта expert-automatic.ru).
QUINT4-UPS/1AC/1AC/500VA/USB
Входные данные:
- диапазон номинальных напряжений на входе 100/240 В;
- диапазон допустимых входных напряжений от 90 до 264 В;
- диапазон частот от 45 до 65 Гц;
- потребляемый ток при 100 % активной нагрузке и работе зарядного устройства 6,9 A ( 100 В) / 2,86 A (240 В);
- потребляемый ток при питании от аккумулятора 19 A (24 В пост.тока).
Общие выходные данные:
- полная мощность 500 ВА;
- эффективная мощность 400 Вт;
- коэффициент мощности 0,8;
- номинальный ток на выходе (100 % нагрузка) 4,17 A(120 В) / 2,17 A (230 В);
- время переключения < 10 мс.
Выходные данные при нормальном режиме работы:
- номинальное напряжение на выходе 120/230 В;
- номинальная выходная частота 60±5 Гц / 50±5 Гц;
- КПД ( 100 % нагрузка, при заряженном аккумуляторе ) не менее 97 %.
Выходные данные при питании от аккумулятора:
- номинальное напряжение на выходе 120±2 % /230±2 % В;
- номинальная выходная частота 60 Гц / 50 Гц
- допуск выходной частоты ±5 % (с управлением по сети), ±0,5 % (с собственным управлением);
- форма выходного напряжения чистая синусоида;
- допустимая перегрузка 105 % (постоянно), 120/150 % (20/5 сек, затем отключение).
Время автономной работы зависит от типа аккумулятора, который в данных ИБП является заказной, а не стандартной позицией. Максимальное время автономной работы обеспечивается при использовании аккумулятора UPS-BAT/LI-ION/24DC/924WH и составляет 105 минут при нагрузке 250 ВА.
Общая стоимость такого ИБП (вместе с аккумулятором) составляет 520 000 рублей (по данным сайта expert-automatic.ru).
Авария на ЧАЭС показала, что несмотря на наличие резервного питания, многие системы аварийного блока на длительный для той обстановки срок остались обесточенными из-за обрывов кабелей или коротких замыканий и срабатывания соответствующих защит. В том числе обесточенными оставались местные системы радиационного контроля (типа УИМ2-2), что привело к человеческим жертвам. Поэтому время автономного питания от ИБП должно составлять не менее четырёх часов (половина стандартной рабочей смены).