Бесперебойные источники электроэнергии

Некоторые электронные средства должны обеспечиваться элект­ро­энергией без перерыва в течение заданного времени. В зависимости от про­должительности этого вре­мени и требуемой мощности применяются различ­ные агрегаты бесперебойного источники питания (БИП). В зависимости от рода выходного тока различают БИП переменного или постоян­ного тока.

Требования по согласованию БИП с нагрузкой регламентируют пара­метры каче­ства электроэнергии на выходе агрегата. К этим требованиям относятся: значение, нестабильность и пульсации вы­ходного напряжения; диапазон изменения выходного тока; значение и нестабильность частоты вы­ходного тока. Нагрузкой БИП являются ра­диоэлектронные средства, на входе которых устанавли­ваются источники электропитания. В случае сети переменного тока источники в большинстве случаев содержат во входной цепи нере­гулируемый выпрямитель с емкостным фильтром, поэтому форма потребляе­мого ими тока значительно отличается от синусоидальной. Осо­бенность нагрузки требует от БИП сохранения заданного значе­ния коэффи­циента гармоник выходного напряжения для линейной и нелинейной нагру­зок.

Влияние БИП на сеть определяет требования к качеству электро­энер­гии на его входе. Эти требования регламентируют коэффициент мощности на входе БИП и коэффи­циент гармоник потребляемого им тока.

По принятой терминологии различают два класса БИП: "офф­лайн" и "он-лайн". У агрегата "офф-лайн" осуществляется прямая подача электро­энергии сети потребителю в нормальном режиме и подключение генератора синусоидального напряжения при авариях в электросети за время (2...10) мс. У агрегатов "он-лайн" при любых режимах функциони­рования сети электро­энергия поступает на на­грузку от генератора синусоидального на­пряжения со стабильными значениями напряжения, частоты, синусоидальности.

Оба класса БИП содержат инвертор, преобразующий выпрямлен­ное сетевое на­пряжение в синусоидальное выходное. К сетевому выпрямителю подключается аккумуля­торная батарея. Но если в БИП класса "офф-лайн" инвертор подключается только при сниже­нии напряжения сети ниже задан­ного уровня, то в БИП класса "он-лайн" инвертор работает постоянно, благо­даря чему обеспечива­ется гальваническая развязка от сети, за­щита от пере­напряжений и провалов сетевого напряжения, ограничивается утечка ин­формации по цепям электроснабжения.

На риc. 7.1 а) показаны структурные схемы БИП переменного токов, где резервная цепь содержит аккумуляторную бата­рею АБ и инвертор И. Если напряжение сети находится в заданных пределах, то на­грузка Н получает элек­троэнергию через коммутатор К от сети переменного тока. Инвертор в данном случае ра­ботает в режиме выпрямителя, подзаря­жая аккумуляторную батарею. При снижении на­пряжения сети ниже задан­ного уровня коммутатор К отключает сеть от нагрузки. По­следняя обеспе­чивается напряжением переменного тока инвертора И, получающего элек­троэнергию от аккумуляторной батареи.

Рисунок 7.1. Бесперебойные источники питания с выход­ным

на­пряжением переменного тока

На рисунке 7.1 б) при нормальном электроснабжении на­грузка Н полу­чает электроэнергию от сети через последовательно соеди­ненные управляемый выпря­митель УВ и инвертор И. В этом случае коммутатор К находится в отключенном состоянии и аккумуля­торная батарея АБ подзаряжается от сети через выпря­митель В. При снижении напря­жения сети ниже заданного уровня коммутатор К под­ключает батарею АБ к инвертору И.

В схеме на рисунке 7.1 в) заряд аккумуляторной батареи АБ осуществляется от управляемого выпрямителя УВ. При электро­снабжении на­грузки от сети коммутатор К1 включен, а коммутатор К2 выключен. При переходе на электроснабжение от аккумуля­тор­ной батареи коммутатор К1 выключается, а коммутатор К2 включа­ется.

На рисунке 7.1 г) показана схема БИП с двумя входными сетями: основ­ной и резерв­ной. При нормальном электроснабжении коммутатор К1 вклю­чен, коммутатор К2 вы­ключен и напряжение на нагрузку Н поступает от ос­новной сети. При снижении напря­жения основной сети ниже заданного уровня происходит переключение коммутаторов и соединение нагрузки с резервной сетью.

Структурные схемы БИП постоянного тока показаны на риcунке 7.2.

Рисунок 7.2 – Бесперебойные источники питания с выход­ным

на­пряжением постоянного тока

В схеме БИП с выходным напряжением постоянного тока при нормаль­ном электроснабжении нагрузка Н отключена от аккумулятор­ной батареи АБ (коммутатор К выключен) и получает электроэнергию от сети через выпрямитель В1. Аккумуляторная батарея в это время подзаря­жается от сети через выпрямитель В2.

При аварийного режиме в сети коммутатор подключает нагрузку к ак­кумулятор­ной батарее. При наличии двух независимых сетей переменного тока (рис.7.2 б) БИП содержит два выпрямителя В1 и В2 и коммутатор К. последний выполняет защитные функции при аварийной ситуации. В составе БИП аккумулятор­ная батарея может выполняться сек­ционированной, т.е. состоящей из ос­новных элементов ОАБ и дополнительных ДАБ (рис. 7.2 в). В нормальном режиме работы основные элементы подзаряжаются от сети через выпрями­тель В1, дополнительные элементы — через выпрямитель В2. При этом комму­татор К1 выключен, а коммутатор К2 включен. Нагрузка попугает электроэнергию от сети через выпрямитель В1. В случае снижения напря­жения сети ниже заданного уровня коммутатор К2 выключается, коммута­тор К1 включается и нагрузка получает последовательно включенных основных и дополнитель­ных элементов.

Время работы БИП после перехода от сети на аккумуляторную батарею суще­ственно зависит от его загрузки. В таблице 7.1 в качестве примера приведена продолжи­тельность работы различных моделей БИП в зависимости от мощности на­грузки.

Таблица 7.1 - Типовое время работы БИП после пропаданиесетевого напряжения

Мощность наргузки, В А	Время работы, мин.
	-				-
	-				-
	-	-			-	-
	-	-			-	-
	-	-	-		-	-	-
	-	-	-		-	-	-
	-	-	-		-	-	-

Таблица 7.2 Основные характеристики химических источников тока

Элементы	Номинальное напряжение, В	Номинальная емкость, А-ч	Габаритные размеры, мм	Диапазон рабочих температур, "С	Примечание
А336С	1,45		Ø 20,5x59	-40…+60	Марганцево-цинковые
А343С	1,65	2,5	Ø 26,2x50	-50…+60
А373С	1,45		Ø 33,2x61	-30…+40
ЭРМ	1,45		Ø 61x36x150	-40…+60
РЦ53У	1,35	0,18	Ø 15,6x6,8	-40…+50	Ртутно-цинковые
ТХЛ316			Ø 14,5x50,5	-50…+60	Литиевые
CR-2325	2,9	0,18	Ø23x2,5	-20…+50
Аккумуляторы
Д-0,06	1,2	0,06	Ø 15,7x6,6	-20…+45	Никель-кадмиевые герметичные
Д-0,115 Д	1,2	0,115	Ø 20x6,6	-20…+45
Д-0,26C	1,2	0,26	Ø 25,2x9,3	-20…+45
Д-0,56C	1,2	0,55	Ø 34,6x9,8	-20…+45
Д-0,125 Д	1,2	0,125	Ø 20x6,6	-20…+50
HКГ-8К	1,25		46,5x30,5x129	-45…+45
КНП-2А	1,2		33x22x70	-30…+50	Никель-кадмиевые негерметичные
КНП-3,5А	1,2	3,5	33x22x95,5	-30…+50
НKП-90	1,2		72x80x188	-56…+65
СЦД12М	1,86		116x50x23	-30…+50
ГБ-10-У-1,3		1,3	54x53x59	-40…+60
ГИТ-20	5,6		71,1x35,7xx142	-50…+60	Серебряно-цинковые
Батареи
ЛВБ-316		0,24	136x76x22	-50…+60	Марганцово-цинковые
5Д-055С	8,4	0,55	14,5x50,5	-50…+60
7Д-0,125Д-У1-1		0,125	39x52,8	-30…+50	Ртутно-цинковые
10Д-0,55С-1	12,5	0,55	24x58	-20…+50	Литиевые
10НКГ-8К			37x112	-20…+50
10НКП-5			253x65x165	-20…+50
20НКБН-40	27,5		90x55x165	-40…+50	Никель-кадмиевые герметичные
21НКБН-6			493x175x226	-30…+50
22НКБН-25	6,25		290x189,5x135	-20…+50
5НКЛБ-70	28,8		387x216x246	-40…+50
24КНП-7А	13,2		160x33x267	-50…+50
11КНПЗ-7			280x193,5x121	-40…+50	Никель-кадмиевые негерметичные
2Ч25НКМ-5Б			262x84x122	-25…+50
12НКП-2А	28,8		262x233x140	-30…+50
24НКП-7А			-	-50…+60
21НКПЛ-1,5	27,5	1,5	280x193x120	-30…+50	Никель-кадмиевые
22НКПЛ-2A	28,8		180x90,5x91	-25…+50
3СЦС1,5	8,3	1,5	188x102,5x100	-50…+50
5СЦС25			42x28x51,5	-50…+50
18СЦС15			181x153x170	-40…+50
20СЦС3		4,5	280x220x150	-50…+50
20СЦС18			2018x140x105	-50…+50	Серебряно-цинковые
10НЛЦ-0,9	2,5	0,9	271x235x150	-50…+50
2НКБН-1,5	3,75	1,5	67,5x40x57	-50…+50
3НКБН-1,5	19,5	1,5	37x37x68	-40…+50
СДС-3	19,5	0,45…2	37x53x68	-20…+50
УЦ-3Б	19,5	0,45…2	-	-20…+50
УЦ-3В		0,45…2	Ø 26,72x52,05	-50…+55