Kare siinuslaine on vahelduvvoolu lainekuju, mis on ligikaudne puhas siinuslaine väärtus. Sellel võib olla astmeline ümbriku kuju, mis võib olla kujutatud erineva polaarsusega ristküliku- või trapetsikujuliste impulsside jadana. Enamiku kasutatavate katkematu toiteallikate (UPS) väljundis on ligikaudne siinuslaine vahelduvvoolu signaal.
Katkematu toiteallikate määramine
UPS-i põhiülesanne on säästa tarbijaid varustavat vahelduvvoolu pinget selle äkilise katkemise korral võrgus. Need ei täida võrgupinge stabiliseerimise funktsiooni, vaid on ligikaudse sinusoidiga vahelduvpinge avariiallikad. Katkematu toiteallikad ei ole ette nähtud nendega ühendatud seadmete pidevaks tööks võrgupingeliinide õnnetuse korral.
UPS peab hoidma tarbijaid töös piisav alt kaua, et viia lõpule protsessid, mida ei saa ootamatult katkestada. UPS-i töötamise ajal ligikaudse siinuslainega luuakse tingimused normaalseks koormuse väljalülitamiseks. See hoiab selle töös edaspidiseks kasutamiseks. Sageli võite leida viiteid UPS-i katkematu toiteallikale. Selles olev UPS on ingliskeelse tähise UPS lühend.
Allikate klassifikatsioon
Sõltuv alt toite vahelduvpinge kvaliteedinõuetest võib UPS-i katkematu toiteallikad jagada mitut tüüpi:
- võrguühenduseta allikad, mis on varutüüpi hädaolukorra allikad;
- liiniinteraktiivsed või liiniinteraktiivsed allikad, mis on võimelised stabiliseerima võrgupinget nimiväärtusest väikeste kõrvalekalletega ja lülituma avariitoiterežiimile ligikaudse siinuslainega, kui see täielikult kaob;
- on-line ehk elektrienergia topeltmuundusega UPS, mis varustab ühendatud koormust stabiliseeritud võrgupingega oluliste pingekõikumiste korral ja täidab avariiallika funktsioone, kui see on täielikult välja lülitatud.
Igasugune katkematu allikas sisaldab laetavat akut, mis on elektrienergia salvestaja. Sõltuv alt seadmete toitekvaliteedi nõuetest, mis on UPS-i ligikaudse siinuslaine koormus,rakendatakse teatud vooluahela lahendusi.
UPS võrguühenduseta
Selline passiivne UPS on ooterežiimi allikaks. Selle lülitusseade tagab tavaliste võrgupinge kvaliteediparameetrite korral koormuse otsese ühendamise vooluvõrku. Lühiajalise elektrikatkestuse korral UPS-i sisendis edastab lülitusseade toiteallika tarbijatele avarii- (varu)režiimis. Elektrienergia allikaks on sel juhul sisseehitatud aku.
Selle alalispinge muundab muundur modifitseeritud vahelduvpinge siinuslaineks, mis antakse koormuse toiteks lüliti elektromagnetrelee kontaktide kaudu. Aku (aku) laadimiseks on välise toiteallika pingealaldi. Selle kaitsmiseks kõrgsageduslike häirete eest, mis tekivad impulssmuunduri töötamise ajal, on UPS varustatud filtriga. Selle elemendid kaitsevad ka koormusseadmeid lühiajaliste voolupingete eest.
Rea interaktiivsed allikad
Line-interactive UPS, erinev alt ooterežiimi allikast, suudab stabiliseerida võrgupinget, kui koormus on sellega otse ühendatud elektromagnetrelee kontaktide kaudu. See tagatakse autotransformaatori kasutamisega sisendahelas. Selle mähiste ümberlülitamine toimub automaatselt sõltuv alt võrgupinge suurusest. Selle suurenemise või vähenemisega vahelduvpinge selle väljundissäilitab nimiväärtuse 220 V. Seda tüüpi enamlevinud UPS-i autotrafo reguleerib välise toitevõrgu pinge muutuse vahemikus (150-270) V.
Kontaktori ümberlülitamine ja modifitseeritud sinusoidiga koormuse avariitoiterežiimile üleminek toimub siis, kui võrgupinge muutub ülemääraselt, väljaspool reguleerimisvahemikku. Reguleerimise täpsuse määrab autotransformaatori kraanide (sammude) arv. Koormusseadmete ligikaudse sinusoidse vahelduvpingega toiteallika avariirežiimis toimub töö samamoodi nagu võrguühenduseta UPS-i puhul.
On-line UPS
Elektrienergia kahekordne muundamine seda tüüpi katkematutes toiteallikates võimaldab teil saada väljundvahelduvpinge ligikaudse siinuslaine, mis läheneb kujult puhtale siinusele. Alaldi poolt alalisvooluks muudetud võrgupinge muundatakse seejärel vahelduvvooluks tagasi vahelduvvooluks, mida kasutatakse koormuse toiteks.
Sisseehitatud akut laetakse alaldi alalisvooluga ja see käivitatakse avariirežiimis. Kogunenud alalisenergia muundab muundur väljundi vahelduvpingeks, mis toidab koormusseadmeid. Seda tüüpi allikaahel võimaldab ühendada UPS-i jaoks täiendava välise aku.
Kui võrgupinge taastub normaalväärtuse piires, toimub ümberlülituslaadige toide esmasest vahelduvvooluvõrgust. UPS-i aku elektriline mahtuvus määrab aja, mille jooksul tarbijad saavad töötada järsu võrgupinge kadumisega.
UPS-i tehnilised andmed
UPSi valik tehakse selle tehniliste omaduste alusel. Tehnilised omadused, mis määravad selle otstarbega toodete nõuete täitmise kvaliteedi, on järgmised:
- allika väljundvõimsus ühendatud koormusega, mõõdetuna volt-amprites (VA) või vattides (W);
- väljundpinge vahemik ühendatud koormusega, mõõdetuna voltides (V);
- ülekandeaeg, mis määrab aja, mis kulub aku ooterežiimis koormusele toite ülekandmiseks, mõõdetuna millisekundites (ms);
- võrgu sisendpinge vahemik, mille piires UPS suudab väljundpinget stabiliseerida ilma aku varurežiimi lülitumata;
- mittelineaarne moonutustegur, mis määrab protsentides väljundsignaali kuju erinevuse puhtast sinusoidist;
- tööaeg eraldiseisva aku varurežiimis ühendatud koormusega, mille määrab sisemise aku elektriline võimsus;
- oma akude kasutusiga, olenev alt nende valmistamise tehnoloogiast.
UPS-i valikul mängib olulist rolli ka katkematu toiteallika hind. See sõltub otseselt lülituslahendustest, mida arendaja kasutab tarbija valitud mudeli loomisel ja ulatub kahest kümnenituhat rubla.
Rakendused
UPS-i katkematuid toiteallikaid saab kasutada koos takistusliku koormusega – seadmetega, mis sisaldavad lülitustoiteallikaid.
UPS-i ei kasutata olulise reaktiivse induktiivkomponendiga tarbijate toiteks (elektroonikaseadmete vanade mudelite toitevõrgu trafod, mootorimähised, koduküttekatelde pumbad). Kõik olemasolevad katkematu toiteallika skeemid on mõeldud teatud tarbijate jaoks, võttes arvesse selle eeliseid ja puudusi.
Järeldus
Artikkel annab lühiülevaate praegustest modifitseeritud siinuslainega katkematutest toiteallikatest. Vaadeldakse skeemilahendusi, mida arendajad nende loomisel kasutasid. Pärast esitatud materjali lugemist saab lugeja, kes on huvitatud oma probleemide lahendamiseks UPS-i ostmisest, tutvuda selle dokumentatsiooniga ilma raskusteta. Samas ei tasu unustada, et kõrge toode eeldab selle ostmisel kõrgemat hinda.
