Будова ДБЖ (Джерело безперебійного живлення) і принцип його роботи

Будова ДБЖ (Джерело безперебійного живлення) і принцип його роботи

Джерело безперебійного живлення – компонент системи харчування, який розташовують між навантаженням і мережею живлення. Головна функція ДБЖ полягає в забезпеченні безперебійного живлення. Як влаштований бесперебойник? Спрощена схема ДБЖ включає акумуляторні батареї та спеціальні елементи ДБЖ , що компенсують обурення в магістральної мережі, а саме інвертор, випрямляч, фільтр і в деяких випадках байпас. На сьогоднішній день бесперебойники поділяють на три групи. У кожної з груп принцип роботи ДБЖ має свої особливості.

Ключовим компонентом ДБЖ є акумуляторні батареї. Саме АКБ визначають скільки працює ДБЖ при відключенні харчування в мережі. Як правило, в ДБЖ використовуються свинцево-кислотні акумулятори, які мають такі параметри: напруга 12В і ємність 7Ач або 9Ач. АКБ відносяться до типу герметичних і не обслуговуються. У найпростіших ДБЖ використовується 1 акумулятор, а в потужних бесперебойніка їх кількість може бути в багато разів більше.

Резервні ДБЖ

Так звані резервні ДБЖ є найбільш простими і доступними. Принцип роботи бесперебойніка даного типу вкрай простий: електроживлення навантаження здійснюється через мережу, якщо там є напруга, в іншому випадку відбувається перемикання харчування від АКБ. Зарядка АКБ здійснюється вчасно роботи ДБЖ. Згідно зі статистикою, ефективність таких ДБЖ при збоях харчування становить 55-60%.

У більшості випадків розповісти про те, як працює ДБЖ для комп’ютера, можна пославшись на принцип роботи оффлайн ДБЖ. Більшість домашніх безперебійників для комп’ютера виконані за даною технологією. Рівень захисту, який вони можуть забезпечити є найнижчим з усіх існуючих безперебійників. Фільтрація сигналу здійснюється лише частково. Найчастіше такого рівня захисту для домашньої техніки цілком достатньо, так як якість харчування в таких мережах дещо вищий, ніж в промислових.

Резервні ДБЖ прекрасно працюють в парі з комп’ютером, але при цьому вони абсолютно не сумісні для роботи в парі з насосами, котлами опалення та іншої подібної технікою, так як робота ДБЖ резервного типу не забезпечує синусоїдальну форму напруги. Для комп’ютерів це не критично, так як в них використовуються комутовані джерела живлення. Цей факт дозволяє таким пристроям витримати невеликий провал харчування за рахунок наявності деякої кількості енергії у власних конденсаторах. Час перемикання офлайн з мережі на АКБ коливається від 2 до 15 мілісекунд. Схема роботи ДБЖ включає в себе інвертор, який перетворює постійний струм АКБ в змінний. Слід зауважити, що такі ДБЖ, як правило, є малопотужними.

Лінійно-інтерактивні ДБЖ

Пристрій і робота джерел безперебійного живлення інтерактивного типу практично ідентичний резервним ДБЖ. Винятком є ​​здатність стабілізації напруги, яке здійснюється за допомогою комутуючого пристрою. Перевага стабілізації полягає у відсутності необхідності на перемикання харчування при істотних відхиленнях напруги. Відхилення вхідного напруги може досягати близько 20% від нормального значення. Вихідна напруга бесперебойніка при цьому практично не коливається. Ефективність захисту лінійно-інтерактивних ДБЖ становить 85%.

У порівнянні з резервними ДБЖ вони забезпечують більш високий рівень захисту, але поступаються онлайн ДБЖ. Робота бесперебойніка лінійно-інтерактивно типу може бути розділена на дві групи. Пристрої, які відносять до першої групи, дають на виході апроксимувати синусоїда, тобто ступінчасту. Друга група видає «чисту» синусоїду без будь-яких спотворень. Останні в деяких випадках можуть стати заміною онлайн ДБЖ. Наявність чистої синусоїди на виході дозволяє застосовувати їх для захисту електродвигунів і котлів опалення.

Онлайн ДБЖ

Найнадійніші і високотехнологічні ДБЖ відносяться до типу онлайн. У них реалізована технологія подвійного перетворення – найпрогресивніша з усіх існуючих. Ступінь захисту забезпечується такими пристроями прагне до 100% незалежно від того які режими роботи ДБЖ активні: від мережі або АКБ.

Як працює ДБЖ з онлайн топологією? Насправді принцип роботи вкладено в саму назву. Струм на вході перетворюється на випрямлячі в постійний, після чого інвертор перетворює його знову в змінний. Змінний струм на виході має ідеальні параметрами як за формою напруги, так і по його значенню. ДБЖ містить в собі резервну лінію – байпас, по якій здійснюється харчування в разі несправності будь-якого з вузлів джерела безперебійного живлення.

Прийнято говорити, що час перемикання на АКБ дорівнює нулю, але насправді акумуляторні батареї завжди підключені до ланцюга. Тому дані ДБЖ і називаються онлайн. Такий пристрій бесперебойніка дозволяє захистити навантаження від будь-яких видів збурень, які можуть зустрічатися в магістральної мережі.

Застосовуються такі ДБЖ для захисту критичної і дуже чутливою навантаження. Всі потужні ДБЖ виконуються за даною технологією. Незважаючи на високу потужність застосовуються додаткові рішення, які дозволяють збільшити автономність. Найчастіше конструкція дозволяє ДБЖ – як користуватися в зв’язці з генератором, так і з зовнішніми АКБ.

Однак, подвійне перетворення має і свої недоліки. Пристрій ДБЖ є досить складним, що впливає на його вартість не кращим чином. Наявність подвійного перетворення знижує ККД, але на сучасних ДБЖ він досить високий. Реалізовано спеціальні технології енергозбереження, що дозволяють довести коефіцієнт корисної дії до максимальних значень. Крім того, процес подвійного перетворення супроводжується виділенням тепла і шумами. Варто визнати, що питома вага всіх цих мінусів є незрівнянно малим в порівнянні з усіма перевагами, а в першу чергу з рівнем захисту.