Napájecí zdroj Princip činnosti a vlastností. Baterie a jednotky nepřerušitelného napájení

Zdroj energie je speciální zařízení, které napájí různé spotřebiče energie. Zdroje energie jsou rozděleny na primární a sekundární.

První skupina obsahuje konvertory. Jejich hlavním účelem je přeměnit jakoukoli energii na elektrickou energii. To znamená, že primární zdroj energie je generátorem elektrické energie.

Primární zdroje energie zahrnují zdroje chemického proudu (galvanické články, palivové články, baterie, redoxní články) a další zdroje energie (fotoelektrické měniče, elektromechanické zdroje proudu, termoelektrické měniče, generátory MHD, zdroje radioizotopové energie).

Sekundární zdroje přeměňují elektrickou energii. Umožňují získání napájení pro různá zařízení s požadovanými parametry. Tato skupina zahrnuje transformátory a autotransformátory, stabilizátory napětí, stabilizátory proudové, impulzní měniče, měniče vibrací, měniče, humery.

Výběr napájecího zdroje (PSU)

Při výběru nebo vývoji jednotky PSU je třeba vzít v úvahu provozní podmínky, povahu zatížení, bezpečnostní požadavky apod. Parametry by měly odpovídat požadavkům napájeného zařízení. Je žádoucí mít ochranné zařízení, nízkou hmotnost a velikost.

Napájecí zdroj je součástí elektronického zařízení, takže překročení tolerance některého z jeho parametrů může vést k nestabilnímu provozu nebo poruše celého zařízení.

Hlavní typy sekundárních zdrojů energie

Síťové zdroje jsou součástí jakéhokoli elektronického zařízení. Jsou rozděleny do následujících typů:
- bez transformátoru;
- lineární;
- pulz.

Bez transformátoru

Tato zařízení jsou velmi jednoduchá, levné, nevyžadují konfiguraci. Napájecí obvod se skládá pouze z několika prvků: vstupního obvodu, usměrňovače a parametrického stabilizátoru. Zařízení jsou dimenzována pro proudy až do stovek mA. Jsou lehké a těžké. Spotřebitel je napájen ze sítě prostřednictvím chlazení kondenzátoru nebo odporu a je stále pod síťovým napětím. Proto při práci s opatrností: nedotýkejte se neizolovaných prvků.

Lineární

Začal používat v elektronických zařízeních na počátku 20. století. V současné době jsou zastaralé a používají se hlavně v lacných konstrukcích kvůli svým vlastním nevýhodám: velké hmotnosti a velikosti, nízká účinnost. Výhody lineárních napájecích zdrojů jsou jednoduchost a vysoká spolehlivost, nízká hlučnost a záření.

Princip fungování zdroje energie je velmi jednoduchý. Vstupní napětí je přivedeno do transformátoru, sníženo na požadovanou hodnotu, upraveno, vyrovnáno kondenzátorem a přivedeno na vstup stabilizátoru, který se skládá z tranzistoru a řídicího obvodu. Napětí "přebytku" je kompenzováno regulačním tranzistorem. Proto vytváří významnou energii ve formě tepla. Doporučuje se použít lineární napájení při proudových spotřebech do 1A.

Napájecí zdroj

V elektronických zařízeních, která spotřebovávají proud od 1 do 5 ampérů, použijte pulzní napájecí zdroje. Princip fungování těchto zařízení je založen na přeměně síťového napětí na střídavý proud s vysokou frekvencí. Vysokofrekvenční transformátory mají malou hmotnost a velikost. Proto jsou spínané zdroje napájení mnohem menší a lehčí než lineární. Charakteristickým znakem těchto zařízení je vysoká úroveň falešného záření, což vede k potřebě stínění a filtrování vysokofrekvenčního rušení.

Zvláštní místo zaujímá přepínání napájecích zdrojů s transformátorem a vysokofrekvenčním měničem určeným pro provoz s frekvencemi 20-400 kHz. Účinnost těchto zařízení dosahuje 90% nebo více. Zatím ale nenalezly širokou škálu aplikací kvůli vysokým nákladům, složitosti zařízení, nízké spolehlivosti a vysoké míře rušení.

Vlastnosti napájecích zdrojů DC

Tato zařízení jsou navržena tak, aby vytvářely stabilní konstantní napětí nebo proud. Proto mají stabilizační režimy jak v proudu, tak v napětí. To znamená, že při maximální změně proudu se napětí prakticky nemění a podobně s významnými kolísáními napětí zůstává aktuální hodnota konstantní.

Existuje režim odpojení proudu. V tomto režimu je napětí odpojeno od napájeného zařízení, pokud proud překročí nastavenou hodnotu.
Moderní napájecí zdroj má několik nastavitelných výstupů a další výstupy pro pevná napětí (3,3 V, 5 V, 12 V ...).

Provoz PSU je řízen vestavěným mikrokontrolérem. Provozní režimy a jednotlivé parametry jsou zaznamenávány do paměťových buněk.
Napájení napájení závisí na účelu zařízení a úkolech. Výrobci vyrábějí zařízení s nízkou (do 100 W), střední (až 300 W) a vysokou (přes 300 W) výkon.

Jaký je rozdíl mezi nepřerušovanými a záložními zdroji napájení?

Záložní zdroj je připojen k zařízení pouze tehdy, když poklesne napětí sítě. Připojení lze provádět v automatickém nebo ručním režimu.

Zdroje nepřerušitelného napájení (UPS) se používají v zařízeních, ve kterých není síťové napájení. Jsou trvale připojeny a zajišťují stabilní výkon. UPS je primární i záložní napájecí zdroj. V případě ztráty napětí v síti se automaticky přepne na záložní napájení.

Složení zdroje nepřerušitelného napájení zahrnuje síťový zdroj, záložní napájecí zdroj (dobíjecí baterii), nabíječku, spínací obvod.

Hlavní typy UPS, funkce aplikace

Pravidelné náhlé výpadky elektřiny se v našich životech stávají běžné. Bohužel takové přepětí napětí podstatně zkracují životnost domácích spotřebičů, což vede ke ztrátě elektronických dat.

Nepřerušitelné zdroje napájení pomáhají vyhnout se nepříjemným následkům. Moderní trh představuje širokou škálu těchto zařízení. Princip fungování je poměrně jednoduchý: přístroj je zapnutý do elektrické sítě a k němu jsou připojeny domácí spotřebiče. Pokud síť funguje normálně, UPS pouze akumuluje energii. Při ztrátě elektrické energie se UPS zapne do práce.

UPS jsou následující typy:

• záložní UPS. Vhodné pro kancelářské přístroje, počítače, domácí použití. Účinnost přibližně 99%. Jedná se o dobrý nepřerušitelný zdroj napájení. Cena je poměrně cenově dostupná. Bohužel tyto nepřerušitelné napájecí systémy fungují nejen při odpojení elektřiny, ale také při změně parametrů, čímž se zvyšuje opotřebení baterie. V takovém případě můžete doporučit použití externího zdroje napájení.

• Line-interaktivní UPS. Pracujte pouze v případě úplného výpadku proudu. Mohou být použity pro kancelářskou techniku, topné kotle, výpočetní techniku.

• UPS s dvojitou konverzí. Jedná se o nejdražší nepřerušitelný zdroj napájení. Jeho cena přesahuje 50 tisíc rublů, ale stojí za to. UPS s dvojitou konverzí přinášejí čtení sítě vynikajícím parametrům. Doba spínání poruch je menší než 1 ms. Jsou používány k napájení zdravotnického zařízení, serverů, vysoce citlivého vybavení.

Výměna baterie UPS

Nabíjecí baterie - napájecí zdroje proudu - jsou nejslabším prvkem UPS. 90% poruch UPS je způsobeno poruchou baterie. V UPS se obvykle instalují utěsněné baterie bez olova. Elektrolyt je hmotnost na bázi gelu kyselina sírová. Jedná se o jeden z nejlevnějších typů baterií. Současně jsou velmi účinné (nízké vnitřní odpor, nízké samovybíjení).

Olověné baterie neumožňují silné vybití. V tomto případě rychle ztrácejí kapacitu. Jejich pracovní doba nepřesahuje 5 let. Vysoká teplota a časté výboje výrazně zkracují životnost baterie.
Kritéria výběru baterie pro UPS:
• Akumulátor musí mít požadované napětí a velikost.
• Doporučuje se instalovat baterie od renomovaných výrobců.
• Pro UPS jsou vhodné pouze speciálně určené baterie nebo baterie určitých značek.