Что такое источник бесперебойного питания (ИБП)
Источники бесперебойного питания становятся все более распространенными не только в быту, но и в промышленном оборудовании, обеспечивая резервное питание критических компонентов во время сбоя питания. Кроме того, это дает некоторые дополнительные преимущества, такие как изоляция сложных электронных устройств и инструментов от скачков входного напряжения.
Как работает ИБП
Существует две основные конструкции ИБП: содержащие трансформатор и бестрансформаторные. Последняя представляет собой несколько более новую технологию, которая, как следует из названия, исключает использование трансформаторов внутри устройства. Первая категория полагалась на трансформатор как на часть технологии на основе инвертора, обеспечивающую изоляцию, понижающее напряжение, подавление шума и предоставление точки отсчета для нейтральной земли. В новых бестрансформаторных конструкциях силовая электронная схема (транзисторы) заменяет функцию, выполняемую трансформатором.
Малые размеры
Отсутствие трансформатора также устраняет необходимость в сопутствующих компонентах, как входные и выходные фильтры, тем самым обеспечивая более компактный размер и пространство, помимо самого громоздкого трансформатора.
Уменьшенные размеры и вес обеспечивают множество преимуществ по сравнению с трансформаторными ИБП. Во-первых, это снижает затраты, связанные с транспортировкой и стационарной установкой. Во-вторых, это дает преимущество в тех случаях, когда технологическое оборудование меньше по размеру и мобильно, когда операторам приходится переносить его по всему производственному объекту для работы. Например, в фармацевтике специалисты по качеству носят с собой тестеры целостности фильтров для проверки целостности устройств, используемых в процессе фильтрации. Меньшая конструкция без трансформатора помогает легко обеспечить резервное питание для этих небольших мобильных тестеров целостности фильтров. Еще одним примером экономии места может быть использование ИБП в технологическом оборудовании, где пространство внутри электрической панели управления уже ограничено. ИБП может обеспечить резервное питание компонентов автоматизации, таких как ПЛК и ЧМИ, что может предотвратит потерю программы в случае внезапных и частых отключений электроэнергии.
Надежность работы
Окружающая среда многих перерабатывающих производств, таких как производство продуктов питания, напитков и фармацевтических препаратов, требует особой устойчивости к таким условиям, как температура и влажность. В некоторых зонах этих перерабатывающих производств неизбежно скапливается влага или инородные частицы, например, на бетонном полу или рядом с оборудованием для обработки влажных продуктов. Эти условия окружающей среды часто создают проблемы для трансформаторов, такие как ржавчина на металлических компонентах, коррозия и поврежденные клеммы, что приводит к выходу из строя подключенной электрической системы.
Бестрансформаторный ИБП легче использовать в областях обрабатывающей промышленности без какого-либо вреда или неисправности. Тепло также может привести к выходу из строя энергетических изделий. Как трансформаторные, так и бестрансформаторные ИБП могут быть легко оснащены охлаждающим вентилятором для защиты от повышенных температур в определенных зонах, например, на водоочистных сооружениях. Кроме того, фильтры для вентиляторов также предотвращают проникновение внутрь корпуса частиц, связанных с такими зонами, как котлы.
Максимальная мощность
Максимальная мощность ИБП – это номинальная выходная мощность, которую ИБП может обеспечить при различных условиях нагрузки. Несмотря на то, что требуется 100-процентная нагрузочная способность, в практических сценариях ИБП часто работает с нагрузкой от 40 до 50%.
Бестрансформаторные ИБП доступны с меньшей номинальной мощностью, обычно до 300 кВт, тогда как трансформаторные ИБП могут работать до 1100 кВт. Причиной снижения емкости является внутренняя структура, поскольку твердотельные IGBT не могут обеспечить быстродействующую функцию переключения при большой номинальной мощности, поскольку твердотельные устройства уменьшают скорость переключения по мере увеличения тока через устройство. Однако разницу в мощности можно легко компенсировать, поскольку большинство ИБП работают на 50 % от максимально доступной мощности и редко используются на полную мощность.
Конфигурации выхода
Выходная конфигурация ИБП указывает, как выходная мощность и его проводка используются для практических применений нагрузки. Трансформаторный ИБП обеспечивает большую гибкость в использовании выходного напряжения и клемм заземления. Трехфазный ИБП на основе трансформатора может использоваться как традиционная система, например, 3-х проводная, треугольник, состоящая из трех фаз и земли, или 4-х проводная, состоящая из трех фаз, земли и нейтрали. Для бестрансформаторной трехфазной схемы выходное напряжение такое же, как и на входе, и, кроме того, не предусмотрен нулевой провод. Если требуется нейтраль, она напрямую подключается к инвертору. Однако в данном случае развязка между входной и выходной цепями отсутствует. Это может создать проблемы при работе с напряжениями с нагрузкой фаза-нейтраль.
Защита от короткого замыкания
Токи короткого замыкания распространены в источниках бесперебойного питания, неисправности, которые воздействуют на нагрузки, подключенные к выходу ИБП. Устойчивость ИБП к току короткого замыкания указывает на его способность предотвращать внутренние неисправности и управлять ими без нарушения характеристик нагрузки. ИБП на основе трансформатора обеспечивают отказоустойчивость за счет трансформатора, поскольку он блокирует и ограничивает ток, протекающий от входной секции к выходной, с помощью концепции, известной как «гальваническая развязка».
Бестрансформаторная конструкция не обеспечивает эффективной устойчивости к току короткого замыкания. Для приложений, требующих отказоустойчивости, добавляется внешний изолирующий трансформатор для обеспечения устойчивости к току короткого замыкания, как описано выше.
Для приложений, где подача электроэнергии имеет решающее значение, где сбой означает катастрофу, связанную не только с денежным простоем, ИБП является незаменимым элементом. Подобно тому, как средства управления двигателем с годами перешли от понижающих трансформаторов к цифровым частотно-регулируемым приводам, аналогичный сдвиг произошел в области подачи энергии, что обеспечило надежное питание во многих случаях применения.
© digitrode.ru