ИБП или регулятор напряжения?

Какой метод следует использовать для защиты ваших электронных устройств?

Проблемы, связанные с качеством электрической энергии, могут привести к сбоям или снижению производительности компьютеров и аналогичных устройств, обрабатывающих информацию, и чувствительных электронных устройств; Это может привести к потере производства и серьезным финансовым потерям.

Одной из наиболее часто наблюдаемых проблем качества электроэнергии в электрических сетях и системах распределения электроэнергии предприятий являются кратковременные или длительные перепады напряжения. Чувствительные электронные устройства могут бесперебойно работать только при значениях в определенном рабочем диапазоне напряжения, которым они питаются. Например, номинальное рабочее напряжение устройства с маркировкой 220В±10% составляет 220В, но производитель устройства гарантирует, что это устройство сможет бесперебойно работать при всех значениях напряжения в диапазоне 198В-242В. Напряжения, выходящие за пределы этих значений, могут повредить устройство, к которому оно приложено. Производители четко указывают диапазон рабочего напряжения продукта в технических брошюрах и руководствах пользователя продаваемых ими устройств и подчеркивают, что если пользователи будут эксплуатировать свои устройства со значениями напряжения, выходящими за пределы этого диапазона, гарантия на продукт будет аннулирована.

Для защиты чувствительных электрических и электронных устройств, используемых на коммерческих и промышленных рабочих местах, от падения напряжения источника, к которому они подключены, обычно используются два метода: регуляторы напряжения и ИБП (источники бесперебойного питания; ИБП). Эти два метода, их принципы работы, преимущества и недостатки будут кратко объяснены и сравнены ниже.

Регуляторы напряжения

Их еще называют корректорами/регуляторами напряжения. Используются одно- и трехфазные регуляторы различной мощности. Они располагаются между сетью и устройством, входное напряжение которого будет регулироваться. Конструктивно они бывают двух типов: Динамические и статические регуляторы напряжения. Основным конструктивным элементом динамических регуляторов напряжения является автотрансформатор, который обычно имеет тороидальную конструкцию и угольные щетки охватывают сегменты регулировки напряжения на его верхней поверхности. Как и в регуляторе, показанном на рисунке, этот трансформатор составляет важную часть регулятора. При падении напряжения сети угольные щетки перемещаются вправо, например, для повышения напряжения и доведения напряжения нагрузки до нормального; При повышении напряжения сети они ведут себя противоположно. Наиболее очевидным недостатком этой системы является то, что ее поведение (электрический отклик) на изменения напряжения сети остается медленным. По этой причине динамические регуляторы могут оказаться недостаточными для регулирования быстро меняющихся сварочных напряжений; Их не рекомендуется использовать на предприятиях, где происходят такие быстрые изменения напряжения. Другим недостатком является то, что движущиеся угольные щетки, находящиеся в постоянном контакте с поверхностью трансформатора, изнашиваются из-за трения и естественной необходимости технического обслуживания. Очевидным преимуществом динамических стабилизаторов напряжения является то, что они недороги и относительно просты в обслуживании.

Статические стабилизаторы напряжения – это регуляторы, содержащие в своей структуре статические полупроводниковые элементы (тиристор, транзистор и т.п.). Их принципы работы очень похожи на динамические регуляторы. Подвижная угольная щетка или аналогичный подвижный элемент не используются в статических регуляторах напряжения. Увеличение или уменьшение напряжения достигается за счет управления временем проводимости статических полупроводниковых элементов. Поскольку движущиеся угольные щетки не используются, потребность в техническом обслуживании этих систем относительно невелика. Их очевидные недостатки заключаются в том, что они имеют сложную схему питания и управления и требуют наличия опытного технического персонала для ремонта в случае неисправности. Их единственное преимущество состоит в том, что они могут быстро реагировать на быстрые изменения напряжения и, следовательно, осуществлять быстрое регулирование.

ИБП

Источники бесперебойного питания (ИБП), широко известные как ИБП, сегодня являются одним из наиболее часто используемых приложений силовой электроники. Его основная функция — бесперебойная подача электрической энергии к подключенным к нему критически важным устройствам в случае отключения электроэнергии. Помимо этой известной цели использования, ИБП изолируют дорогую и чувствительную нагрузку, которую они питают, от многих проблем с качеством электроэнергии, которые могут возникнуть в сети, включая изменения напряжения; Это гарантирует, что на него подается чистое и отрегулированное напряжение и частота (220 В, фаза-нейтраль, 50 Гц). Пока напряжение сети остается в пределах рабочего диапазона, определенного для входного напряжения ИБП, критическая нагрузка продолжает получать регулируемое чисто синусоидальное напряжение с выхода ИБП. При отключении входного напряжения ИБП (при отключении электроэнергии) или когда рабочее напряжение ИБП выходит за пределы допустимых значений, ИБП продолжает работать через свою аккумуляторную систему. Время работы от батарей определяется емкостью используемых батарей и током, потребляемым нагрузками, подключенными к ИБП. Время поддержки батареи ИБП, работающего при полной нагрузке, то есть при полной мощности, обычно составляет 7-10 минут. находится вокруг. Этот период будет увеличиваться по мере уменьшения объема нагрузки. Поэтому рекомендуется отключать некритичные, ненужные нагрузки при отключении электроэнергии.

Операционные модели ИБП онлайн выполняют двойное преобразование мощности. Сначала они преобразуют синусоидально изменяющееся переменное напряжение сети в ту форму, которую могут использовать батареи, то есть постоянное напряжение, с помощью схемы силовой электроники, называемой выпрямителем. Хотя это преобразованное постоянное напряжение поддерживает постоянный заряд аккумуляторов, оно также питает схему силовой электроники, то есть инвертор, который является второй ступенью преобразования энергии. Инвертор вырабатывает стабильное, регулируемое синусоидальное переменное напряжение, необходимое нагрузке.

Какой из них нам выбрать?

Существуют определенные критерии, определяющие выбор ИБП или стабилизатора напряжения: насколько чувствительны и критичны приложение и используемые устройства, ток, потребляемый питаемым устройством(ами), скорость и частота изменения сетевого напряжения. , и т. д.

Если устройство, которое вы питаете, дорогое, чувствительное к изменениям сетевого напряжения, миссия, которую оно выполняет, важна, а финансовые и производственные потери, которые оно причинит, если оно не работает или работает нежелательно, велики, его необходимо питать от непрерывного и хорошо регулируемый источник синусоидального переменного напряжения. Наиболее подходящим решением по защите электропитания, которое можно порекомендовать в таких ситуациях, является использование онлайн-ИБП. Онлайн-ИБП защищают вашу критическую нагрузку не только от проблем в сети, таких как падение или повышение напряжения, но и от других проблем, которые могут возникнуть в сети (изменения частоты, гармоники, переходные процессы и т. д.). На работу ИБП не влияет слишком быстрое и слишком сильное изменение напряжения в сети в течение дня.

Несмотря на эти преимущества, ИБП имеют сложную конструкцию, дороги и требуют периодического обслуживания.

С другой стороны, стабилизаторы напряжения обеспечивают адекватную защиту некритических нагрузок. Скорость коррекции напряжения, то есть скорость регулирования, ниже, чем у ИБП. Регуляторы напряжения могут только правильно регулировать медленно меняющиеся провалы и подъемы напряжения и подавать на нагрузку напряжение номинального значения. При других проблемах сети, связанных с качеством электроэнергии, она не может изолировать или защитить нагрузку.

Прежде чем принять решение о покупке ИБП или стабилизатора напряжения, чрезвычайно важно измерить напряжение в помещении, контролировать форму сигнала напряжения, а также обнаруживать и идентифицировать нарушения формы сигнала, если таковые имеются. Чтобы в распределительном щите наблюдалась несинусоидальная форма напряжения, следует использовать либо соответствующим образом подобранные фильтры, либо онлайн-ИБП, определяемый по суммарной мощности нагрузок, на которые может воздействовать это напряжение.

Ассистент доц. Доктор Вехби БЕЛАТ, Тунчматик А.Ш.