ГЛАВНАЯИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫБЕЗОПАСНОСТЬЭЛЕКТРИКА

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

БЕСПЕРЕБОЙНЫЕ - АВТОНОМНЫЕ

Источники питания служат для выработки энергии для работы электрических приборов и устройств. Среди них существует две категории:

Первичные и вторичные источники электропитания

К первичным относятся те, которые сами производят электрическую энергию, путем преобразования других видов энергии, химических или иных реакций.

В качестве примера можно указать различного типа электростанции (гидравлические, тепловые или атомные), химические источники (гальванические батареи, аккумуляторы, топливные элементы), автономные электростанции (бензо- и дизель-генераторы, ветровые и солнечные электростанции).

Вторичные источники электропитания служат для преобразования напряжения и тока первичных в соответствии с требованиями потребителей. Также с их помощью организуется гальваническое разделение внешних и внутренних цепей. К вторичным источникам относятся трансформаторные преобразователи переменного тока, выпрямители, инверторные преобразователи.

Нередко понятия первичных и вторичных источников размыты и относительны. Так бытовая электросеть для домашних устройств является первичным источником, поскольку в составе большинства устройств имеется свой блок питания, который преобразует напряжение сети до необходимых значений.

В то же время трансформаторная подстанция, от которой берет начало бытовая электросеть, сама является вторичным источником относительно электростанции или предыдущей подстанции.

В большинстве случаев бытовая и промышленная аппаратура требуют наличия источников постоянного или переменного напряжения для питания внутренних цепей. В качестве вторичного используется внешний или встроенный блок питания, который преобразует входное напряжение 220 или 380 В до необходимых значений.

До недавнего времени блоки питания строились на основе трансформаторов переменного тока, выпрямителей, фильтров и стабилизаторов. Данные устройства имели большие габариты, массу и низкий КПД.

Развитие электроники позволило разработать устройства, также использующие трансформаторное преобразование, но работающие с промежуточным преобразованием входного переменного напряжения в постоянное, а затем обратно в переменное, но на гораздо более высокой частоте. Такой подход позволил снизить габариты, массу и стоимость вторичных источников в несколько раз.

Отдельная категория блоков питания совсем не использует трансформаторы и работает по иному принципу преобразования напряжения. К сожалению, в большинстве из них присутствует гальваническая связь внутренних цепей и питающей сети, что не всегда соответствует требованиям электробезопасности.

ИСТОЧНИКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Большая категория устройств нуждается в непрерывной подаче электроэнергии вне зависимости от внешних условий. Это могут быть как вычислительная техника (серверы, устройства хранения данных), так и целые производства с непрерывным циклом. Перебои питания в таких случаях недопустимы.

Для обеспечения постоянной подачи питающего напряжения разработаны устройства бесперебойного питания. В широком смысле источником бесперебойного питания (ИБП) может служить резервная линия электропередач или автономная электростанция. Сейчас этим термином принято именовать устройства вторичного электропитания, которые предназначены для обеспечения работоспособности подключенной аппаратуры при кратковременных перебоях электроэнергии питающей сети.

Как правило, источники бесперебойного питания также выполняют функцию защиты от помех и скачков напряжения. По принципу действия их можно разделить на несколько категорий:

Наиболее простую конструкцию имеют off-line блоки электропитания. В нормальных условиях питание устройств осуществляется напрямую от первичного источника. В случае пропадания напряжения или его выхода за допустимые пределы источник автоматически переключается на питание от встроенного аккумулятора, напряжение которого преобразуется при помощи инвертора.

Подобные устройства имеют в своем составе пассивные фильтры, препятствующие прохождению помех и схему слежения за параметрами входного напряжения. Несомненное достоинство off-line ИБП – простота конструкции, низкая стоимость и высокий КПД.

Следующий тип "бесперебойников" - line-interactive, работает по тому же принципу, но имеет встроенный ступенчатый стабилизатор на основе автотрансформатора. Такой блок дополнительно стабилизирует входное напряжение и в большинстве случаев позволяет не переключаться на питание от аккумулятора, который необходим только в случаях неспособности автотрансформатора справиться со стабилизацией (значительное превышение или понижение входного напряжения, его полное пропадание).

Основные недостатки перечисленных устройств:

Первый недостаток может вызвать сбои в работе подключенных устройств при переключениях. Второй более существенен и не позволяет подключать устройства, требующие для питания синусоидального напряжения, а это асинхронные электродвигатели и бытовая техника, имеющая их в составе, например, отопительные котлы.

Только электроприемники, работа которых основана импульсных блоках питания, то есть не чувствительные к форме входного напряжения, могут нормально функционировать от подобных ИБП. К таким потребителям относятся устройства вычислительной техники, где off-line ИБП получили наибольшее распространение.

Наиболее высокое качество обеспечивают online устройства. Работают они по принципу двойного преобразования. Входное напряжение сети сначала преобразуется в постоянное, а затем, при помощи инвертора, обратно в переменное.

Самое главное, что время переключения на питание от внешнего аккумулятора здесь отсутствует полностью, поскольку он постоянно подключен в цепь и при нормальных условиях работы находится в буферном режиме.

Поскольку выходное напряжение получается в результате преобразования постоянного, то имеется возможность коррекции его частоты и уровня в необходимых пределах.

Только самые дешевые устройства имеют на выходе напряжение с низким качеством. В основном большинство ИБП двойного преобразования выдают потребителям чистое синусоидальное напряжение, что делает такие приборы пригодными для питания большинства устройств. Существенный недостаток online преобразователя – его высокая стоимость.

Все перечисленные устройства предназначены для кратковременной работы от внутреннего аккумулятора. Так происходит потому, что аккумуляторы имеют низкое значение ЭДС и при преобразовании к уровню входного напряжения от аккумулятора требуется отдать довольно значительный ток. Аккумуляторы больших емкостей имеют значительные габариты и массу, а также требуют большое количество времени на подзарядку.

Таким образом, ИБП служат в основном для того, чтобы корректно и безопасно отключить устройства при пропадании напряжения сети.

В начало

ИСТОЧНИКИ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Автономные источники электропитания предназначены для обеспечении непрерывности питания устройств при длительном пропадании напряжения сети или в том случае, когда объект находится на большом расстоянии от линии электропередач и подвод питания от нее нецелесообразен по той или иной причине.

Автономные электростанции строятся на основе дизельных или бензиновых генераторов, ветряных или солнечных электростанций. Каждый тип имеет свою область применения в зависимости от местных условий.

Если существует необходимость в обеспечении беспрерывной работе устройств в условиях временных перебоев поставок электроэнергии, то наиболее приемлемый вариант – использование бензиновых или дизельных генераторов. Бытовые электростанции выпускаются многими предприятиями на различные значения мощности. Существенный недостаток подобных электростанций – высокое потребление дорогостоящего топлива.

Более дешевая электроэнергия получается при помощи солнечных или ветроэлектростанций, которые используют восполняемые природные источники энергии – солнечное освещение или энергию ветра.

Целесообразность в использовании такого оборудования возникает в случаях более или менее постоянной работы исключительно от них, поскольку первоначальные затраты на их приобретение и установку весьма велики. И окупаемость таких устройств занимает длительное время.

Работа ветровых и солнечных электростанций сильно зависит от местных условий. Так для нормальной работы солнечной электростанции необходимо большое количество солнечных дней в году, а для компенсации энергии солнца в темное время суток или ненастную погоду требуется внушительный запас резервных аккумуляторов.

Зато такая станция не имеет подвижных частей и, как следствие, очень высокую надежность. Солнечные панели имеют небольшой вес и могут размещаться на крышах практически любых построек или на простых каркасах.

Ветрогенераторы требуют размещения в местах с регулярным движением воздуха, преимущественно в одном направлении. Лучшее место для установки – преобладающая возвышенность на местности. Конструкция ветрогенератора имеет большой вес и требует капитального обустройства. Наличие подвижных частей, зачастую установленных на большой высоте, затрудняет обслуживание электростанции.

В начало

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов