Простейший ибп

Создание ИБП своими руками

Наиболее известны компьютерные источники бесперебойного питания (ИБП, или UPS). Обычного компьютерного бесперебойника хватает на несколько минут, необходимых для того, чтобы пользователь успел сохранить данные и завершить работу в штатном режиме.

Вести речь о долговременном питании множества приборов потребления в данном случае бесполезно. Если необходимо обеспечить работу систем «умного дома», приборов отопления или другой бытовой техники, то понадобится более мощное устройство, рассчитанное на долговременную работу.

Можно приобрести готовый прибор, но для людей подготовленных и разбирающихся в электротехнике привлекателен вариант самостоятельного изготовления бесперебойника.

Это поможет в какой-то степени сэкономить деньги, даст возможность применить свои навыки и получить в результате устройство, максимально соответствующее потребностям конкретного потребителя.

Как сделать бесперебойник своими руками?

Обеспечить бесперебойное питание приборов в течение достаточно длительного времени могут только устройства на основе мощных и емких аккумуляторов, для которых надо использовать зарядное устройство соответствующей мощности и инвертор, преобразующий постоянное напряжение в стандартные 220 В.

Наибольшую сложность будет представлять именно изготовление инвертора, поскольку от того, какой он выдает синус — чистый или меандр разных типов — зависит, какие приборы смогут быть запитаны от полученного комплекта.

Некоторые устройства не воспринимают импульсное напряжение с большим числом высокочастотных гармоник — это надо учитывать, планируя создание ИБП.

Большинство пользователей предпочитают использовать готовый инвертор заводской сборки, поскольку обеспечить необходимую частоту для дома и всех потребителей достаточно сложно.

Для изготовления ИБП своими руками в первую очередь потребуются аккумуляторы от мощного автомобиля — КамАЗа или иного подобного грузовика.

Необходимо использовать пару аккумуляторов на 12 В, соединенных последовательно и обладающих емкостью от 190 А·ч. Устройства малой емкости заряжаются быстрее , но более требовательны к режиму зарядки и болезненно реагируют на перезаряд.

Кроме того, понадобится зарядное устройство, обладающее достаточной мощностью, и инвертор.

Читайте так же:  Расскажем, как выбрать ИБП

Из всех этих компонентов однозначно купленными будут аккумуляторы, и, поскольку на них все равно придется тратиться, то лучше купить новые, а не бывшие в употреблении. Зарядное устройство можно собрать самостоятельно, как и инвертор, хотя специалисты утверждают, что результат в любом случае будет уступать заводским образцам из-за низкого качества деталей и комплектующих.

Если принимается решение собирать оба узла самостоятельно, то следует использовать новые, качественные детали.

Правила безопасности и важные советы

Прежде всего, следует соблюдать правила безопасности при работе с электроприборами и с установками под напряжением.

Если производится сборка всего ИБП или отдельных узлов своими руками, к перечню обычных требований прибавляются правила безопасности при работе с нагревательными приборами.

Работа с паяльником требует осторожности, оптимальный вариант — использование паяльной станции с вытяжкой и специальной безопасной подставкой.

Важный момент — использование достаточно толстого соединительного провода. Если его сечение не будет соответствовать установленным нормам, провод будет сильно греться и может расплавиться, что вызовет прекращение работы комплекта и создаст угрозу возгорания.

Рекомендуется использовать медный многожильный провод сечением 12 мм2 («косичку»), который сможет выдержать ток до 100 А.

Пошаговый алгоритм действий

Для того чтобы изготовить бесперебойник своими руками, надо выполнить определенную последовательность действий.

Прежде всего, надо определиться с тем, какие узлы будут созданы самостоятельно, а какие лучше приобрести в готовом виде. Затем нужно обзавестись необходимыми узлами, элементами и деталями комплекта, приобрести аккумуляторы.

Начинать сборку без них не рекомендуется, так как зарядное устройство должно в точности соответствовать характеристикам АКБ.

Схемы и пояснения

Рассмотрим структурную схему ИБП.

Здесь инвертор и фильтр высших гармоник представлены как два разных блока, хотя на практике нередко они объединены в один узел.

Сначала преобразователь (другое название инвертора) получает с аккумуляторов постоянное напряжение 12 В, превращая его в импульсное переменное напряжение (меандр) 310 В.

Затем при помощи фильтра высших гармоник срезаются излишки, доводя форму сигнала до синусоиды с амплитудой 220 В. На схеме отмечен важный момент — напряжение зарядного устройства для данных АКБ должно составлять 28,8 В.

Эта величина позволяет обеспечить полноценную зарядку аккумуляторов без риска перезаряда, выкипания или выхода АКБ из строя.

Читайте так же:  Узнаем, чем отличается ибп от стабилизатора напряжения

Бесперебойное питание обеспечивается переключением с сетевого источника на ИБП, производящимся при изменениях сетевого напряжения — его падении или полном исчезновении. Некоторые приборы отсекают и скачки напряжения, переводя питание потребителей на ИБП до тех пор, пока сетевое напряжение не придет в норму.

Для переключения питания используется реле, на которое постоянно подается напряжение из сети.

Схема источника бесперебойного питания

» Схемы » Начинающим · Питание · Силовая электроника

23-12-2010

Andy Collinson

Описание

Это схема простого источника бесперебойного питания. Она выдает стабилизированное напряжение 5 В и нестабилизированное 12 В. При отключении электроэнергии источником питания становится аккумулятор, и этот переход происходит плавно, без скачков выходных напряжений.

Кликните для увеличения

Замечания

Эту схему можно адаптировать и для других значений стабилизированного и нестабилизированного выходных напряжений, применяя различные стабилизаторы и аккумуляторы. Например, чтобы получить стабилизированные 15 В, необходимы соединенные последовательно два 12-вольтовых аккумулятора и интегральный стабилизатор 7815. Поэтому, данное схемное решение имеет довольно широкое применение.

Первичная обмотка трансформатора TR1 рассчитывается на номинальное значение напряжения электросети, например, в Великобритании оно составляет 240 В. Вторичная обмотка должна, при этом, выдавать напряжение не менее 12 В с током 2 А, но может быть рассчитана и на большее напряжение, например, на 15 В.

Предохранитель F1 с замедленным срабатыванием защищает трансформатор от короткого замыкания в схеме или неисправности аккумулятора. Светодиод LED1 будет светиться, когда подается напряжение питания. При отключении энергоснабжения индикатор гаснет, и выходное напряжение поддерживается аккумулятором.

На рисунке ниже приведен результат моделирования работы устройства при подключении к электросети.

Кликните для увеличения

Между клеммами VP1 и VP3 – номинальное нестабилизированное напряжение питания. На клеммах VP1 и VP2 присутствует стабилизированное напряжение 5 В. Через резистор R1 и диод D1 происходит заряд аккумулятора B1. Диоды D1 и D3 предотвращают свечение LED1 при отключении напряжения сети. Аккумулятор подзаряжается в капельном режиме, ток которого определяется следующим образом:

(VP5 – UB1 – 0.6) / R1,

где

VP5 – напряжение после выпрямительного моста BR1, сглаженное конденсатором С1,
UB1 – напряжение на аккумуляторе B1.

Диод D2 должен быть включен в схему обязательно, без него на аккумулятор попадет полное напряжение VP5, без ограничения тока, что приведет к перегреву батареи и выходу ее из строя. На рисунке ниже показан результат моделирования схемы при отключении электроэнергии.

Кликните для увеличения

Обратите внимание, что напряжение 5 В стабильно при любом режиме работы схемы, и, в то же время, нестабилизированное напряжение питания VP3 может меняться в пределах нескольких вольт.

Время работы в резервном режиме

Время работы в резервном режиме зависит от нагрузок, подключенных к устройству, а также, от емкости аккумулятора. Если Вы используете 12-вольтовый аккумулятор емкостью 7 А·ч и подключили 5-вольтовую нагрузку с током 0.

5 А (при этом к выходу нестабилизированного напряжения нагрузка не подключена), то стабильное напряжение 5 В будет поддерживаться примерно в течение 14 часов. Увеличив емкость батареи, получите большее время резервного режима.

zen22142.zen.co.uk

Источники бесперебойного питания: гайд для простых смертных

Как мы все знаем, электричество отрубается у всех… когда-нибудь.

И когда это происходит, компьютер выключается неправильно и происходят несколько плохих моментов…

Повышенный износ оборудования, который затем становится главной причиной неполадок с компьютером.

Теоретически это может повредить данные непредсказуемым образом.

И в какой-то момент вы можете потерять всё сделанное за день… или даже хуже.

Поэтому… чтобы данные были в безопасности, в каждом офисе или студии должен быть источник бесперебойного питания (ИБП).

Проблема в том, что… поиск правильного ИБП — безумно утомительный процесс, а практически КАЖДЫЙ образовательный ресурс по этой теме использует технический жаргон, который малопонятен и волнует немногих.

Большинству из нас нужно простое решение, которое даёт нам:

• чувство безопасности, зная, что данные и оборудование защищены…
• удовлетворённость от нахождения лучшего продукта за свои деньги…
• и простоту использования — можно просто включить и забыть.

Поэтому в сегодняшнем посте я именно с этим вам и помогу.

Начнём. Первое…

Ибп и источники стабилизированного питания

Многие не видят разницы между ними… зачастую принимая одно устройство за другое.

Сразу проясню ситуацию:

• Источник бесперебойного питания (ИБП) — устройство с аккумулятором, предоставляющее несколько минут питания в случае блэкаута. Обычно используется для компьютера для защиты важных данных, давая достаточно времени для корректного выключения.
• Источник стабилизированного питания — устройство, фильтрующее и распределяющее питание на различное электронное оборудование, такое как студийные мониторы или аудиоинтерфейсы.

Каждый из них может предоставлять защиту в разных формах, таких как защита от скачков напряжения и регулировка напряжения, но главное их различие — в ИБП есть аккумулятор, а в источнике стабилизированного питания — нет.

Поэтому если вы на самом деле ищете источник стабилизированного питания, почитайте этот пост:

В ином случае, продолжим…

3 категории ИБП

В зависимости от бюджета и необходимого уровня защиты, существует 3 категории ИБП:

Резервные (офлайн)

С двойным преобразованием (онлайн)

Линейно-интерактивные

Вот как каждый из них работает:

1. Офлайн/резервные ИБП

Самый дешёвый из трёх…

Резервный ИБП в нормальных условиях передаёт переменный ток напрямую из розетки.

В это же время… батарея находится в режиме ожидания.

Затем, когда подача питания прекращается, ИБП обнаруживает проблему и переключается на батарею.

Хотя этот метод хорошо работает для большинства бытовой электроники…

Проблема в том, что… процесс переключения вызывает мгновенный скачок напряжения, опасный для высокочувствительного оборудования.

Поэтому технически резервный ИБП не может считаться “настоящим ИБП”, поскольку он не совсем “бесперебойный”.

Хорошие для нас новости… обычное время прерывания (до 5 мс, иногда 20-100 мс) вполне терпимо для обычных настольных компьютеров.

Для критически важных приложений, однако, гораздо безопасней использовать следующий тип…

2. Онлайн-ИБП

Лучший и самый дорогой из трёх типов — онлайн-ИБП (настоящий ИБП).

Когда-то их использовали для безумно дорогой коммерческой работы, но современные технологии сделали их более-менее доступными для потребительского использования.

Чтобы служить по-настоящему беспрерывным источником питания во время блэкаутов, они используют “метод двойного преобразования”, работающий так:

Переменный ток из розетки поступает в ИБП, где преобразуется в постоянный для зарядки аккумулятора. 

Постоянный ток из аккумулятора преобразуется обратно в переменный, которым запитывается компьютер.

В отличие от резервных ИБП, включающихся только при возникновении проблем…

Онлайн-ИБП постоянно пропускает энергию через батарею прежде чем передать её в компьютер.

Это даёт 2 БОЛЬШИХ преимущества:

Во время блэкаута подача питания не прерывается, поскольку компьютер и так питается от аккумулятора.

Питание компьютера всегда стабильное и ровное, поскольку его подача постоянно регулируется аккумулятором.

Единственный минус метода двойного преобразования… он потребляет гораздо больше энергии, чем обычный резервный ИБП.

Однако… для увеличения эффективности использования энергии применяется похожий онлайн-метод, известный как “дельта-преобразование”… передающий часть электроэнергии напрямую в компьютер, минуя аккумулятор.

Ожидаемо, все эти технологии совсем не дешёвые… обычные онлайн-ИБП стоят несколько тысяч долларов… что намного превышает бюджет обычных потребителей.

Поэтому для подавляющего большинства людей я советую следующий тип ИБП…

3. Линейно-интерактивные ИБП

Хотя полные блэкауты — то, чего мы боимся больше всего…

Во многих местах большинство перебоев питания — это мгновенное падение напряжения, перебои при электроснабжении.

Проблема в том, что… резервные ИБП ужасно справляются с ними, поскольку они постоянно переключаются туда-сюда между переменным током и аккумулятором, чтобы справиться с каждым скачком.

Это заметно снижает срок службы аккумулятора, вызывая ненужные утечки, и раздражает пользователей, постоянно сигналя о неполадках.

Онлайн-ИБП, в свою очередь, отлично справляются с перебоями при электроснабжении, поскольку способны сохранять уровень напряжения, постоянно работая от аккумулятора. Но, как мы уже знаем… они слишком дорогие.

К счастью для нас… линейно-интерактивные ИБП так же хорошо справляются с перебоями при гораздо более низкой цене, используя особый тип трансформатора, регулирующего выходное напряжение в ответ на мгновенные колебания мощности.

Поэтому, когда происходит скачок напряжения, трансформатор поддерживает выходную мощность, не переключаясь на аккумулятор.

И поскольку линейно-интерактивные ИБП стоят несильно дороже резервных… общий итог такой: у них лучшее соотношение цена-качество среди всех трёх типов.

Далее…

Выходная мощность и время работы

Вне зависимости от типа, главный критерий, по которому определяется ожидаемый выход аккумулятора ИБП — полная выходная мощность (ВА).

В целом, чем выше ВА — тем дольше время работы… количество минут, которое у вас есть для выключения компьютера после прекращения подачи электричества.

Поэтому я рекомендую… выбирать ИБП с наивысшим ВА, который вы можете себе позволить.

Для дома эти цифры обычно составляют 200-1500 ВА. В среднем это даёт 5-10 минут резервного питания.

Однако другие факторы, такие как состояние аккумулятора и количество энергии, требуемое для питания всех подключенных устройств, тоже влияют на время работы…

так что действительное время работы может не входить в этот промежуток.

На что ещё обратить внимание

Учитывая всё, о чём мы сейчас сказали, можно сузить поиск до 3-4 моделей.

И финальный выбор может быть основан на следующих 6 особенностях:

Отслеживание состояния

Доступные разъёмы

Форм-фактор

Шум

Возможность замены аккумулятора

Политика защиты оборудования

1. Отслеживание состояния

Главная проблема, которая была в старых ИБП — невозможность узнать об их состоянии.

Зачастую проблемы с ними вскрывались только после того, как подача электричества прекращалась и было уже поздно.

Зная об этом недостатке, производители новых устройств внедрили сложные системы отслеживания состояния… которые немедленно информируют нас о возникающих проблемах.

Например, во многие топовые ИБП встроены дисплеи, показывающие вжаную статистику вроде времени работы, состояния батареи и т. д.

Другие предлагают приложения, позволяющие следить за жизненно важными сигналами прямо с компьютера. А некоторые даже настолько умные, что сами выключают компьютер, когда запас аккумулятора слишком сильно снижается.

2. Доступные разъёмы

В ИБП для домашнего использования обычно 5-8 выходов…

• некоторые из которых подключены к аккумулятору для резервного питания,
• а некоторые — не подключены, но имеют те же стандартные функции вроде защиты от скачков напряжения.

В некоторых даже есть защита для кабелей передачи данных, например, ethernet и коаксиального, и это необходимые функции для тех, кто планирует использовать устройства, подключающиеся таким образом.

3. Форм-фактор

Термин “форм-фактор” относится только к внешнему виду ИБП.

2 варианта форм-факторов:

башня — меньше по размеру, используется в качестве отдельного устройства, создана для простых домашних и офисных компоновок.

встраиваемый — больше по размеру, сконструирован для стандартной стойки, в основном используется в промышленной эксплуатации.

В любом случае, обычным потребителям я советую “башни”.

4. Шум

В зависимости от того, как вы используете ИБП, шум от вентилятора может стать проблемой.

Для домашней студии звукозаписи это ОГРОМНАЯ проблема. Для офиса… не такая.

Простое правило: небольшим ИБП вентилятор не нужен, а вот большим — наоборот.

Поэтому если для вашей работы нужна идеальная тишина, убедитесь, что в вашем ИБП нет вентилятора… конечно, если у вас нет отдельной комнаты для компьютеров, где не важно, есть ли в нём вентилятор или нет.

5. Возможность замены аккумулятора

Как и любой другой аккумулятор… аккумулятор ИБП не вечен.

Жизненный цикл большинства — 3-5 лет, после которых есть 2 варианта:

• замена аккумулятора или…
• замена всего ИБП.  

Поскольку по цене выгоднее просто заменить батарею, в идеале вы захотите ИБП с этой функцией, чтобы не платить за обслуживание.

К сожалению, в большинстве дешёвых ИБП такой функции нет, поэтому в долгосрочной перспективе выгоднее их избегать.

6. Политика защиты оборудования

Вне зависимости от того, насколько хорош ваш ИБП, всегда есть небольшая вероятность того, что он может дать сбой в самый неподходящий момент.

Опережая подобное развитие событий, некоторые производители ИБП проводят “политику защиты оборудования”, возмещая убытки, понесённые в результате неправильной работы ИБП.

И поскольку подобная политика должна покрывать убытки в 50-100 тысяч долларов, только самые крупные бренды могут себе это позволить.

Поэтому в следующем разделе, в котором я рассказываю о лучших моделях ИБП, я ограничил список 3 лучшими производителями рынка.

И поскольку детали политик каждого бренда сильно различаются, я вставил ссылки на них.

Итак, вот они…

3 лучших производителя ИБП

Несомненно, 3 крупнейших производителя ИБП — это:

APC

CyberPower

Tripp-Lite

И хотя многие промышленные модели могут стоить 5-10 тысяч долларов и даже больше…

Для домашних студий и офисов я советую несколько моделей до 300 $:

APC:

политика защиты оборудования APC

Cyberpower:

гарантия на подключенное оборудование CyberPower

Tripp-Lite:

• ECO GREEN Series (резервный) – (650VA/850VA)
• Tripp Lite SMART Series (линейно-интерактивный) – (1300VA/1500VA)

страховое покрытие Tripp-Lite (не работает в России)

А если вам позарез нужен онлайн-ИБП, вот 2 лучших доступных варианта:

• Cyberpower OL 1500VA
• Tripp-Lite SU1500XL

Как выбрать ИБП, часть 1

ИБП расшифровывается как “источник бесперебойного питания”. Аббревиатура на английском  – UPS (Uninterruptible Power Supply), поэтому распространены также названия УПС, ЮПС, упсник. 

Основная функция источника бесперебойного питания – обеспечить подачу электроэнергии на подключенную к нему технику на время отключений в основной сети. Но, в зависимости от типа оборудования, параметры такого автономного питания могут требоваться кардинально разные. Соответственно, рынок ИБП предлагает разные типы устройств, которые отличаются массой параметров:

• принципом работы: оффлайновые, линейно-интерактивные, онлайновые;
• типом автоматической регулировки напряжения;
• качеством фильтрации помех сети;
• емкостью (количество ампер-часов, или другими словами – на какое время автономной работы его хватит);
• временем переключения на батареи при отключении электроэнергии;
• возможностью подключения дополнительных внешних батарей;
• различными дополнительными функциями (фильтрующие розетки, розетки для телефонного и сетевого кабеля, LCD-дисплей, синхронизация с ПК) и т. д.

Как выбрать ИБП при таком многообразии моделей? Как понять, чем они отличаются? В этой статье мы рассмотрим основные типы источников бесперебойного питания, их отличия, и какими дополнительными функциями производители оснащают ИБП. В следующей – как подобрать UPS в зависимости от особенностей вашего оборудования, как рассчитать его необходимую мощность и т. д.

Три основные типа ИБП

Off-line (Back-UPS, резервный, Standby) источник бесперебойного питания

Пример резервного ИБП: модель APC Back UPS RS 650VA.

Принцип действия бесперебойника такого типа очень простой:

Пока в сети есть электроэнергия в пределах установленных значений, ИБП подает на подключенные устройства напряжение напрямую от сети, одновременно подзаряжая батарею. Питание, проходящее через UPS, при этом не регулируется, фильтрация импульсов и помех происходит на самом простом уровне, с помощью пассивных фильтров. Форма сигнала соответствует сигналу сети, т. е. синусоиде.

 
Как только напряжение в сети пропадает, ИБП переходит на питание от батарей. Инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумулятора в переменный ток на выходе, в UPS этого типа установлен один из самых простых, поэтому форма сигнала не соответствует правильной синусоиде. Максимум, что предпринимают производители – несколько приближают ее к синусоиде, делая ступенчатой.

На автономное питание off-line УПС переходит также в том случае, если уровень напряжения в сети падает ниже или поднимается выше пороговых значений, они могут быть разными в зависимости от марки бесперебойника.

Время переключения на аккумуляторы в различных моделях составляет от 5 до 20 мс. Это сравнительно много, и для некоторых моделей оборудования такая долгая задержка может неблагоприятно сказаться на работе.

Длительное срабатывание реле связано с тем, что устройству необходимо, чтобы в момент включения автономного питания фазы напряжений сети и батарей совпадали, а поскольку они не синхронизированы, на это уходит некоторое время.

Схема работы источника бесперебойного питания резервного типа.

Плюсы Standby UPS:

• недорогая цена,
• высокий КПД,
• бесшумная работа.

Недостатки:

• долгое переключение на работу от батареи (от 5 до 20 мс);
• форма выходного сигнала – не синусоида;
• фильтрация помех, шумов и импульсов на линии довольно грубая;
• нет регулировки напряжения и частоты при работе от сети.

Линейно-интерактивные ИБП

Пример линейно-интерактивного ИБП: модель AEG Protect ALPHA 1200

Этот тип источников бесперебойного питания покупатели выбирают чаще всего, так как он оптимально сочетает функциональность и цену.

В принципиальную схему работы линейно-интерактивных UPS включен AVR – модуль автоматической регулировки входящего напряжения сети. То есть, в отличие от UPS резервного типа, он не просто пропускает сквозь себя питание, но и стабилизирует его, правда не плавно, а ступенчато.

 При работе от сети при нормальном уровне напряжения линейно-интерактивный источник бесперебойного питания пропускает входящий сигнал через пассивные фильтры помех и шумов, одновременно заряжается батарея.

 При повышении или понижении напряжения в сети, линейно-интерактивный ИБП производит его ступенчатую корректировку. При достижении напряжением определенного порога, AVR понижает или понижает его на фиксированную величину (или процент).

Таких порогов-ступеней в схеме работы AVR может быть прописано несколько, также для работы с пониженным и повышенным уровнем может быть предназначено разное количество ступеней корректировки (например, 2 – для повышения, и 1 –  для понижения).

 Если напряжение в сети падает или поднимается до значений, которые лежат вне доступного входного диапазона бесперебойника, устройство переходит на работу от батарей, так же как и в случае полного отключения электроэнергии.

Эти минимумы и максимумы могут различаться в зависимости от загруженности ИБП. К примеру, если UPS загружен на 70%, а вольтметр показывает 160В в сети, бесперебойник переключается на аккумуляторы.

А при загрузке на 30% и напряжении в 150В он все еще производит регулировку при помощи AVR-трансформатора.

 Часть линейно-интерактивных моделей ничем не отличаются по форме выходного сигнала от бесперебойников резервного типа: у них ступенчатая синусоида. Некоторые производители, особенно с ростом спроса ИБП для котлов, оснащают свои бесперебойники инверторами, выдающими правильную синусоиду.

 Время переключения на работу от аккумуляторов в линейно-интерактивных ИБП с чистой синусоидой меньше, чем у его резервных собратьев. Причина в том, в УПС-ах этого типа совпадают формы кривой напряжения (и от сети, и от батареи это синусоида), что ускоряет синхронизацию фаз и, соответственно, запуска автономного питания.

Плюсы line-interactive ИБП:

• разумная цена,
• бесшумная работа,
• автоматическая регулировка входящего напряжения,
• в некоторых моделях – чистая синусоида на выходе,
• время переключения меньше, чем в резервных (в среднем 4-8 мс, в некоторых моделях 2-4 мс).

Недостатки:

• отсутствует регулировка частоты,
• недостаточно полная фильтрация помех, шумов и импульсов сети,
• регулировка напряжения не плавная, а ступенчатая,
• КПД ниже, чем в off-line источнике бесперебойного питания.

ИБП двойного преобразования (on-line)

Пример ИБП с двойным преобразованием: модель EATON PW9130 1500VA.

Это самый дорогой, но и самый лучший вид ИБП. Он оптимально подходит для дорогого капризного оборудования, для которого важно не только постоянное напряжение, но и частота, а также эффективная фильтрация шумов, сигнал в форме чистой синусоиды и отсутствие задержек при переключении на работу от батарей.

Фактически, такой источник бесперебойного питания работает постоянно, стабилизируя, фильтруя входящий сигнал, выравнивая частоту и форму выходного сигнала.   

В режиме работы от сети, поступающее переменное напряжение стабилизируется и превращается в постоянное выпрямителем и распределяется между батареей (для подзарядки, если необходимо) и инвертором.

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, выдавая на выходе сигнал в форме чистой синусоиды, правильной частоты, правильного напряжения.

Помехи и шумы полностью отсутствуют – их просто не остается после двойного преобразования.

 Такое постоянное “включение” бесперебойника в сеть дает одно из его весомых преимуществ: мгновенное переключение на работу от батарей.

Собственно, это даже сложно назвать “переключением”, так как питание проходит через выпрямитель, батарею (во время зарядки) и инвертор постоянно.

В момент падения напряжения в сети ниже пороговых значений или полного отключения электроэнергии инвертор просто начинает забирать часть энергии от батареи, а не от выпрямителя. Это происходит мгновенно.

 ИБП с двойным преобразованием обычно имеют еще один режим работы: байпас. Это резервная линия, которая идет напрямую от входа к выходу UPS, в обход выпрямителя, батареи и инвертора.

Она позволяет в критические для ИБП моменты: перегрузка (например, стартовыми токами), выход из строя инвертора и другие – пустить электроэнергию к подключенным устройствам напрямую, избежав выхода из строя элементов устройства.

 Постоянная работа ИБП имеет определенный недостаток: повышенное теплоотделение, которое требует эффективного охлаждения. Поэтому UPS online чаще всего оснащены вентиляторами, что делает их эксплуатацию в жилых помещениях не такой комфортной, как бесшумных бесперебойников других типов.

Плюсы онлайн ИБП:

• постоянная стабилизация напряжения,
• постоянная стабилизация частоты,
• чистая синусоида на выходе,
• эффективная фильтрация шумов, импульсов и помех,
• мгновенное переключение на батареи.

Недостатки:

• высокая цена,
• повышенный уровень шума,
• наиболее низкий КПД среди всех типов ИБП.

Выбирая бесперебойник, нужно учитывать, что существуют и исключения. Некоторые линейно-интерактивные ИБП могут стоить дороже, чем онлайн-модели другого производителя, время переключения на работу от батарей в резервном UPS может быть не больше, а даже меньше, чем в каком-нибудь линейно-интерактивном UPS и т. д. Поэтому в любом случае необходимо читать характеристики конкретной модели. 

Дополнительный функционал ИБП

Помимо определения типа источника бесперебойного питания, который вам нужен, при выборе ИБП также стоит обратить внимание – какой функционал в него в ключен. UPS может иметь различные дополнительные функции и конструктивные особенности:

 Синхронизация с ПК. Эта функция присутствует в не самых дешевых моделях, однако она очень удобна.

С помощью специального программного обеспечения ИБП передает данные в реальном режиме на компьютер о состоянии электролинии, уровне заряда батарей.

Помимо чисто информационной составляющей, есть также такие возможности, как например, автономное выключение компьютера с сохранением данных во всех приложениях при отключении электроэнергии.

 Холодный старт. Источник бесперебойного питания, оснащенный такой функцией, можно включить при отсутствии электроэнергии в сети.

К примеру, погас свет, вы сохранили документы, выключили компьютер и UPS, но спустя некоторое время появилась срочная необходимость скопировать документ на флешку.

ИБП с поддержкой холодного старта можно включить, даже если электроэнергии в сети все еще нет, и сделать работу. 

 Розетки Schuko.

Раньше разъемы для подключения устройств в бесперебойнике выглядели, в основном, так:

Этот разъем стандарта IEC 320 отлично подходит для подключения различной компьютерной техники. Однако оборудование с обычным шнуром питания, тот же WiFi роутер, в него не подключишь. Для этих целей можно использовать сетевой фильтр с аналогичным разъемом, который подсоединяется к ИБП, а уже в него включать различное оборудование. Но это не всегда удобно.

Поэтому сейчас многие модели стали просто дополнять розетками типа Schuko (у нас их часто называют евророзетками), чтобы технику можно было включить напрямую:

 Розетки для фильтрации помех. ИБП может быть оснащен розеткой или несколькими для чувствительного оборудования, которые не обеспечивают поддержку питания во время отключения электроэнергии, но защищают подключенное оборудование от помех электросети.

 Розетки для телефонной линии, витой пары.

Высоковольтные импульсы могут передаваться не только непосредственно по электрическому силовому кабелю, но и в случае различных аварий и поломок – и по телефонному кабелю, и по витой паре.

Для защиты телефонного, сетевого и компьютерного оборудования некоторые производители предусматривают специальные разъемы, (вход/выход), куда можно подсоединить телефонную или интернет-линию.

Продолжение – в следующей статье.

Простой инвертор из бесперебойника своими руками | Красоты земли

Все мы знаем как неприятно, когда внезапно отключают свет. Это может случиться в любой момент – дома или на даче. Жителям сельской местности не позавидуешь вдвойне, тем более, если в такие моменты работает инкубатор или циркуляционный насос. Внезапное выключение света может привести к гибели будущего выводка или остановке насоса для отопления.

Есть отличное решение этой проблемы – нужно всего-навсего купить автомобильный инвертор с 12-на 220 в. Однако цены на них очень велики, не каждый сельский житель сможет позволить себе купить такую дорогую вещь.

Что же делать – где можно недорого приобрести источник бесперебойного питания для освещения дома, теплицы, дачи т. д.? Конечно же, попробовать сделать его своими руками! А интернет нам в этом поможет.

Оказывается, есть более простое и дешевое решение – нужно всего лишь навсего, переделать бесперебойник в инвертор.

Для этой цели нам понадобится  рабочий источник бесперебойного питания от компьютера, который можно купить буквально за копейки на “блошиных” рынках или через объявления местных газетах по продаже б/у компьютерной техники. Однако для наших задач бесперебойник не совсем подходит и требует небольшой переделки. Все, кто умеет работать с паяльником, без особого труда справятся с такой работой.

Переделав бесперебойник на инвертор, на выходе мы получим:

• стабилизатор напряжения;
• зарядное устройство;
• и конечно инвертор.

После нашей переделки, если бесперебойник на 300 Вт, то на него можно нагрузить Вт 200. Конечно, чем мощней бесперебойник, тем больше можно увеличить на него нагрузку.

В некоторых бесперебойниках попадаются места, где можно дополнительно усилить мощность. Эти места называются транзисторными ключами. Стоит их допаять, как мощность бесперебойника увеличится.

Производители порой не допаивают такие транзисторы, чтобы удешевить изделие. Транзисторы нужно такого же номинала, как и установлены.

Так же следует увеличить сечение проводов от разъёма платы до АКБ на крокодилы.

От трансформатора вторичной обмотки до клем платы,

нужно добавить в параллель ещё по одному проводу для увеличения сечения.

Трансформатор пришлось немного расковырять, чтобы добраться до выхода вторичной обмотки. Этих проводов выходит три штуки.

Чтобы бесперебойник не пищал каждую минуту, мы должны выпаять  круглую пищалку.

Далее в корпусе я коронкой по гипсу или по дереву высверлил отверстие для вентилятора и расположил его так, чтобы он дул на ключи транзисторов и радиаторов.

На задней стенке удалил ненужные разъёмы и оставил отверстие от них для выхода воздуха.

От этих клем находим два провода питания 220 вольт – выход с платы после преобразователя и эти провода выводим наружу, закрепляем свою розетку.

Наш инвертор из бесперебойника почти готов. Для контроля разряда батареи автомобильного аккумулятора можно встроить цифровой  вольтметр. Я на всякий случай ещё подключил термодатчик для контроля температуры на транзисторных ключах. Термопару от мультиметра закрепил на радиаторе транзистора полевика.

Немаловажный момент: инвертор из бесперебойника должен иметь запуск холодного включения – это  функция, когда он может включаться без внешнего питания от бытовой розетки 220 вольт. В некоторых моделях кнопка включения холодного пуска имеет двойное нажатие с разным интервалом времени. 

Вот и все переделки. Такой инвертор можно брать с собой в поездку – на пикник, рыбалку, дома – через него можно подключать лампы, ноутбук, заряжать телефоны, фонарики, на даче и в сельской местности – подключать инкубатор, освещение теплицы и т. д., но не более 70% мощности от нашего изделия.

Для освещения лучше использовать диодные лампы, они мало тянут и ярко горят. Так же я подключал паяльник на 80 Вт, даже телевизор работает без проблем.

Радиосхемы. – Самодельный бесперебойник

материалы в категории

Вся радиоэлектронная техника требует электропитания, и чаще всего мы используем сеть промышленного тока 220V, 50 Гц.
Но иногда могут возникнуть “форс-мажорные” ситуации когда электричество вдруг внезапно “вырубили”.

Если внезапное отключение электроэнергии для бытовой аппаратуры не сильно страшно, то для, к примеру, компьютеров это может привести к необратимым последствиям: недоустановленные программы, потеря информации и так далее.

Если в крупных городах с электропитанием все более-менее стабильно, но вот в сельской местности это довольно частое явление…

Чтобы избежать досадных недоразумений связанных с внезапным отключением электроэнергии многие производители рекомендуют пользоваться источниками бесперебойного питания (или как их просто называют бесперебойники). Они, конечно-же выпускаются промышленностью, но такой источник можно собрать самостоятельно.

Кроме обеспечения защиты в случае отключения электроэнергии, источник бесперебойного питания может пригодится и в “полевых” условиях, когда возникнет необходимость получить 220 Вольт от аккумулятора 12 Вольт.

У нас на сайте уже была рассмотрена подобная схема, позволяющая получить 220 Вольт из 12-ти, вот она, здесь-же представлена очередная схема, взятая из журнала Радиолюбитель, №2, 1999 год.

Самодельный источник бесперебойного питания схема

Источник бесперебойного питания обеспечивает:

– в прямом режиме преобразование постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В/50 Гц при максимальном потребляемом токе не более 6 А. Выходная мощность -до 220 Вт (1 А):

– обратный режим (режим заряда аккумулятора). При этом ток заряда – до 6 А; .

– быстрое переключение из прямого в обратный режим.

Схема ИБП приведена на рисунке. На элементах VT3, VT4, R3…R6, С5, С6 выполнен тактовый генератор, вырабатывающий импульсы с частотой около 50 Гц.

Он, в свою очередь, управляет работой транзисторов VT1, VT6, в коллекторные цепи которых включены обмотки IIa, IIб трансформатора Т1. Диоды VD2, VD3 – элементы защиты транзисторов VT1, VT6 в прямом режиме и выпрямители в обратном режиме.

Элементы С1, С2, L1 образуют сетевой фильтр, VD1, СЗ, С4 – фильтр тактового генератора. Рассмотрим, как работает схема в обоих режимах.

Прямой режим (=12 В / -220 В). Напряжение +12 В попеременно прикладывается к обмоткам IIа или IIб, а трансформатор Т1 преобразует его в напряжение 220 В/50 Гц. Это напряжение присутствует на розетке XS1, и к ней подключаются всевозможные потребители (лампы накаливания, телевизор и др.)

Индикатором нормальной работы является свечение светодиодов VD4, VD5. Ток нагрузки может достигать 1 А (220 Вт).

Обратный режим (-220 В / =12 В). Для работы в обратном режиме необходимо сетевой шкур подключить к разъему ХР1 и подать на него -220 В. После этого переключается тумблер SB1.

При этом сетевое напряжение попадает на первичную обмотку трансформатора Т1, а тактовый генератор отключается. Благодаря этому на вторичных обмотках Т1 получаются два переменных напряжения 10В, которые выпрямляются диодами VD2, VD3.

Индикатором нормальной работы в обратном режиме является свечение светодиода VD5. Кипение в банках аккумулятора GB1 свидетельствует о процессе его зарядки.

Детали и конструкция, Т1 – любой трансформатор, обеспечивающий два напряжения 10В при Токе до 10 А. Лучше всего использовать сердечники типа ШЛ и ПЛ, которые легче разбираются. Катушка L1 выполнена на ферритовом кольце К28х16х9 М2000НМ и содержит две обмотки по 10 витков провода диаметром 0,5…0,71 мм.

Транзисторы VT1, VT6 и диоды VD2, VD3 крепятся через слюдяные прокладки, смазанные теплопроводящей пастой, на один общий радиатор площадью не менее 200 см2.

Автор: А.ЧАСТОВ, рыбхоз “Полесье,”Брестской обл.

Обсудить на форуме

Основное назначение источника бесперебойного питания (ИБП) для защиты компьютерной техники | Сводные таблицы Excel 2010

Основное назначение источника бесперебойного питания (ИБП) — временно обеспечить питание аппаратуры при перебоях в подаче электроэнергии. Подключать через ИБП компьютеры принято повсеместно. Правда, для многих пользователей это является своего рода «правилом хорошего тона», а практический смысл данного ритуала от них ускользает.

«Ну, ИБП защищает компьютер от скачков напряжения…». Попробуем разобраться: что, от чего и как защищает источник бесперебойного питания?

По внутреннему устройству и логике работы все ИБП делятся на три класса: пассивные, линейно-интерактивные и ИБП с двойным преобразованием.

Соответственно, они в разной мере справляются с происшествиями в электросети и относятся к разным ценовым категориям.

Пассивные (stand-by, VFD, back-UPS, резервные) источники — самые простые и дешевые. В них схема питания от аккумулятора обычно выключена, и запускается только при пропадании напряжения в электросети.

Время переключения с работы от сети на работу от батареи составляет десятые доли секунды, а выходной сигнал при работе от аккумулятора заметно отличается от «правильной» синусоиды.

Как правило, на входе таких ИБП установлены простейший фильтр помех и быстродействующий предохранитель. Первый частично сглаживает импульсные помехи, а второй должен сработать при значительном повышении напряжения в электросети.

Пассивные ИБП предназначены для питания домашних и офисных ПК. Небольшой «провал» выходного напряжения в момент переключения на аккумулятор компьютерным блокам питания не страшен.

Линейно-интерактивные (line-interactive, VI, Smart-UPS) ИБП отличаются тем, что в них схема питания от аккумулятора включена постоянно.

При исчезновении напряжения на входе «бесперебойника» его выходные розетки почти моментально переключаются на внутренний преобразователь — для питаемых устройств этот переход практически незаметен.

Кроме того, многие линейно-интерактивные ИБП способны автоматически поддерживать выходное напряжение 220 В. Делается это двумя способами.

Пока напряжение сети находится в пределах от 175 до 275 В, срабатывает механизм AVR (Automatic Voltage Regulation, авторегулятор напряжения). При отклонении входного напряжения на величину от 10 до 25% ниже номинала ИБП повышает напряжение на выходе на 15%. При отклонении входного напряжения на величину от 10 до 25% выше номинала ИБП понижает напряжение на 15%.

Если напряжение сети выходит за предельные значения, линейно-интерактивный ИБП переключается на питание от аккумулятора. В этом режиме он продолжает работать, пока или напряжение в сети не вернется к норме, или аккумулятор не разрядится. Однако такие ИБП не стоит рассматривать как стабилизаторы напряжения.

Режим «стабилизации» у них вынужденный и кратковременный!

В ИБП с двойным преобразованием (double conversion, VFI, Online-UPS) напряжение на выход все время выдается от преобразователя, преобразователь постоянно работает от аккумулятора, а аккумулятор непрерывно заряжается от сети.

Фактически вход и выход ИБП гальванически изолированы друг от друга, а на выход поступает стабилизированное напряжение. Это самая надежная, но вместе с тем и неэкономичная схема.

Сам ИБП получается дорогим, большим и тяжелым, преобразователь сильно нагревается и требует охлаждения вентилятором, а потери энергии в ходе преобразования составляют десятки процентов.

ИБП с двойным преобразованием используют только для питания серверов и компьютеров в критически важных случаях. В широкую продажу такие модели поступают редко — обычно их поставляют под заказ. Скорее всего, для питания рабочих компьютеров вы приобретете пассивные, максимум, линейно-интерактивные ИБП.

Мощность источников бесперебойного питания принято указывать в вольт-амперах (VA, ВА). Чтобы перевести эти значения в более привычные ватты (Вт), нужно умножить мощность в вольт-амперах на коэффициент 0,6. Например, ИБП с характеристикой мощности 600 ВА обеспечит питанием технику с максимальным потреблением 360 Вт.

Если дать большую нагрузку, сработает защита по току, и «бесперебойник» отключится. На практике желательно предусмотреть около 30% запаса по мощности.

Таким образом, наиболее распространенные ИБП на 600 или 650 ВА подходят для питания компьютера с реальным потреблением 200—250 Вт и монитора, который забирает еще около 30—60 Вт.

Если расстановка компьютеров в помещении позволяет, выгоднее использовать один мощный ИБП вместо нескольких маленьких. На два офисных компьютера потребуется «бесперебойник» мощностью около 1000 ВА. Для питания трех компьютеров, стоящих рядом, достаточно одного источника мощностью около 1400 ВА.

Так от чего же защищает ИБП?

С ограничением импульсных помех от сети неплохо справляются и фильтры в блоке питания компьютера и монитора. Тем не менее два фильтра лучше, чем один! Защита от перенапряжения тоже важна.

Если, например, отгорит нулевой провод в щитке, в розетке может оказаться напряжение почти 380 В. В блоках питания компьютеров и мониторов в таком случае обычно сгорают варисторы и предохранители. Ремонт копеечный, но требует времени.

По идее, ИБП должен отреагировать на бросок напряжения раньше, чем сгорят предохранители в подключенной к нему технике.

Однако на первое место выходит защита данных. Если питание компьютера аварийно отключается, вся несохраненная информация пропадает. ИБП позволяет либо сохранить открытые документы и корректно завершить работу, либо перевести компьютер в спящий режим.

Вручную сохранить документы проще всего. Переходя на питание от батарей, ИБП начинает громко пищать. Раз услышали такое предупреждение — проверьте, все ли сохранено.

Далее смотрите по обстановке: или просто выключите компьютер, или переведите его в спящий режим.

Чтобы задействовать автоматику, необходимо соединить контрольный порт (USB или RS-232, в зависимости от модели) источника бесперебойного питания с компьютером сигнальным кабелем и установить на компьютере необходимое ПО. К сожалению, о такой возможности многие пользователи даже не подозревают! Работой ИБП управляет встроенный микроконтроллер.

Его микропрограмма (прошивка) постоянно отслеживает напряжения и токи во внешних цепях, при включении и периодически во время работы выполняет тестирование электроники и батареи. Она же выдает в контрольный порт сведения о текущем режиме работы, состоянии компонентов ИБП.

По кабелю эти данные поступают в компьютер, где их обрабатывает программа мониторинга.

Для работы с ИБП целесообразно использовать ту программу, которую предлагает его производитель. Например, для APC (www.apc.com) это программа Power-Chute, для Ippon (www.ippon.ru) — WinPower2009 и Ippon Monitor и т. д. Программу можно установить с диска, идущего в комплекте, но лучше скачать наиболее свежую ее версию с сайта производителя.

В настройках приложения нужно задать параметры автоматического выключения. Как правило, на выбор предлагается два варианта: или выключить компьютер через определенное время после перехода на резервное питание, или сделать это за какое-то время до предполагаемого полного разряда батарей.

Сколько времени «бесперебойник» способен проработать от аккумулятора?

Это зависит от емкости батареи и потребляемой мощности. В большинстве массовых моделей установлен один аккумулятор напряжением 12 В и емкостью 7 Ач.

Теоретически ИБП с таким аккумулятором обладает запасом энергии около 80 Ватт-часов. Попросту говоря, он должен питать нагрузку мощностью 80 Вт примерно 1 час, 160 Вт — полчаса, 300 Вт — примерно 15 мин и т. д.

Реально, с учетом потерь на преобразование, это время примерно вдвое меньше.

В источниках мощностью более 800 ВА обычно установлены два таких же аккумулятора или один, но большей емкости. Таблицы или калькуляторы для определения времени автономной работы при различной нагрузке для различных моделей приводятся на сайтах производителей.

Однако «навскидку» можно принять, что любая модель сможет питать нагрузку номинальной для себя мощности в течение примерно 5—15 мин. Если нужно обеспечить достаточно долгое питание компьютера от аккумуляторов, лучше взять ИБП большой мощности с емкими батареями. Работать он будет всего на треть или четверть номинальной мощности.

Зато такую нагрузку, низкую для себя, он сможет снабжать энергией полчаса и дольше.

Сетевому оборудованию (коммутаторам, маршрутизаторам, NAS) бесперебойное питание тоже полезно. В противном случае при отключении энергии сеть сразу же «упадет», а документы, открытые из сетевых папок, сохранить не удастся. Запитать коммутатор вы можете от ИБП ближайшего к нему рабочего места, хотя правильнее поставить для этого отдельный «бесперебойник» небольшой мощности.

Срок службы аккумулятора ограничен. По мере работы его емкость неуклонно снижается и через 3—5 лет эксплуатации падает почти до нуля.

Еще до того, как индикатор на ИБП сигнализирует о необходимости замены батареи, становится заметно, что аккумулятор перестает «держать заряд». С каждым разом время автономной работы сокращается.

В принципе, для сохранения документов и корректного выключения компьютера достаточно пары минут. Когда ИБП начинает отключаться еще раньше, батарею однозначно пора менять.

Заменить батарею несложно. В популярных ИБП марки APC и некоторых других аккумулятор находится под съемным лючком или крышкой.

Чтобы добраться до аккумулятора в ИБП марки Ippon, SVEN и подобных им по конструкции, необходимо вывернуть четыре винта на днище и разъединить половинки корпуса.

В инструкции и на официальном сайте вы вряд ли встретите описание самостоятельной разборки и замены: как и производители принтеров, изготовители ИБП значительную долю доходов получают от продажи «оригинальных» батарей с установкой их в авторизованных СЦ.

Тем не менее почти во всех компьютерных магазинах продаются герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы наиболее ходовых типоразмеров. Марка и производитель роли не играют: это вполне стандартные изделия.

Предварительно откройте свой «бесперебойник» и выясните, какая батарея в нем установлена. Для большинства ИБП «офисного класса» (500—700 ВА) подходят батареи с маркировкой 12V 7Ah размерами 151×94×65 мм.

Устанавливая новый аккумулятор, постарайтесь плотно одеть клеммы на контактные лепестки батареи. Если клеммы ослабли, их можно аккуратно поджать плоскогубцами.

После установки батареи ИБП желательно откалибровать, чтобы его микропрограмма оценила и запомнила параметры нового аккумулятора. Полностью зарядите батарею в течение суток. После этого извлеките вилку из розетки, чтобы ИБП перешел на автономное питание. Дайте батарее полностью разрядиться, пока «бесперебойник» не отключится сам.

В качестве нагрузки лучше использовать не компьютер (хотя в крайнем случае и это допустимо), а несколько лампочек общей мощностью порядка 300 Вт. Затем вновь подключите к сети и включите ИБП — пусть батарея зарядится, а устройство продолжит работу в штатном режиме. Кроме калибровки устройства в целом такая процедура является и «тренировкой» аккумулятора.

После полного цикла «разряда — заряда» батарея начинает максимально использовать свою емкость.

Зачем на многих ИБП сделаны телефонные (RJ-11) и сетевые (RJ-45) розетки?

Ни телефон, ни локальная сеть «бесперебойникам» не нужны по определению. Просто в качестве «бонуса» в одном корпусе с устройством установлены проходные фильтры импульсных помех для телефонной линии и сети.

Соедините одно гнездо с телефонной розеткой на стене, а в другое включите телефонный аппарат.

Если в телефонной линии возникнет высоковольтная наводка, например, во время грозы, фильтр сгладит бросок напряжения и защитит телефон.