Ибп с правильной синусоидой

Обновлено: 30.06.2024

По принципу работы « бесперебойники » можно разделить на три основных типа:

Off-line или Standby

Принцип работы таких источников понятен из названия - нагрузка (т. е. Ваш потребитель) через некий сетевой фильтр напрямую связан с городской электросетью. При отключении входного напряжения, ИБП Off-line переходит на питание нагрузки инвертором от встроенных аккумуляторов.

К недостаткам этих устройств следует отнести:

отсутствие хорошей фильтрации и стабилизации выходного напряжения, выходное напряжение при работе от сети всегда равно входному;
даже при незначительных падениях и бросках напряжения ИБП переходит в режим работы от встроенных аккумуляторов;
время перехода на аккумуляторы и обратно (период непредсказуемых последствий) 5-20мсек;
в некоторых ситуациях время переключения может утраиваться;
большинство моделей при работе от аккумуляторов не воспроизводят на выходе напряжение синусоидальной формы;

On-line c двойным преобразованием

ИБП преобразует 100% поступающего к нему на вход переменного тока в постоянный (т. н. выпрямление), а затем выполняет обратное преобразование. Это своего рода преобразователь, перерабатывающий всю поступающую на вход некачественную электроэнергию в “чистую”, т. е. свободную от помех и каких-либо искажений в чистый синус, и поэтому идеально подходящей для питания любых сложных потребителей. Источники Бесперебойного Питания On-line обеспечивают высокую точность напряжения и формы выходной синусоиды а также полную фильтрацию любых помех, поступающих из электросети. При их переходе на работу от аккумуляторных батарей полностью отсутствуют какие либо переходные процессы отражающиеся на выходном напряжении.

К недостаткам этих устройств следует отнести:

Узкий диапазон входного напряжения

Высокая стоимость оборудования

line-interaktive , Линейно-интерактивные ИБП

Главное отличие линейно-интерактивного ИБП в наличии встроенного стабилизатора напряжения. В обычном режиме ИБП подключен к сети питания и отслеживает состояние входного напряжения и в случае изменений напряжения на входе работает как стабилизатор напряжения без использования энергии батарей. При этом частота на входе и выходе совпадает. Если же напряжение на входе пропадает совсем или выходит за пределы работы стабилизатора — тогда и происходит переключение на питание от батарей.

Преимуществами данной технологии в стабилизации напряжения, меньшее время переключения на батареи (около 5 мс) и чистая синусоида напряжения в ИБП чистый синус (рис В) обеспечивает более дорогая схемотехника к таким ИБП относятся бесперебойники CyberPower и ИБП ECOVOLT . Стоит отметить, что имеются и более дешёвые разновидности линейно-интерактивных ИБП с «апроксимированной» (рис Б) или «ступенчатой» (рис А) синусоидой, которые, обеспечивая стабилизацию напряжения при питании от сети, всё-таки не выдают идеальный синусоидальный сигнал при питании от батарей.

К недостаткам линейно-интерактивных систем БП (бесперебойного питания) можно отнести:

отсутствие реальной изоляции нагрузки от вводной сети распределения питания

отсутствие регулировки и стабилизации частоты

К линейно-интерактивным относятся также ИБП с так называемым дельта-преобразованием, в которых, как и в остальных line-interactive ИБП, частота на выходе в режиме питания от сети определяется частотой на входе. Иногда их называют системами Online, но, как отмечалось выше, такое понятие в международной классификации отсутствует. Линейно-интерактивные ИБП, естественно, дороже, чем резервные. Как отмечалось выше, их уже можно использовать для защиты более профессиональных рабочих станций, серверов среднего уровня, коммутаторов, маршрутизаторов и другого сетевого оборудования.

К группе линейно интерактивных ИБП можно отнести и инверторы 12 220/230, в этих приборах при работе от батарей на выходе чистый синус. Например инверторы и ИБП Ecovolt собравшие в себе наиболее инновационные технологии.

Возможность установки большой емкости батарей, позволяют обеспечить большое время автономии, для небольших нагрузок требующих чистый синус, до нескольких суток. Как бесперебойники для котлов отопления, газовых котлов, являются пожалуй наилучшим вариантом автономии систем отопления в загородном доме.

Большой модельный ряд ИБП H IDEN с возможность увеличения времени автономной работы позволят подобрать оптимальную систему бесперебойного питания для отопительной системы загородного дома, или другой жизненно важной техники, например использовать для электрического питания водяного насоса, электродвигателя на воротах, и т.п.

Давайте разберемся, чем принципиально отличаются ИБП по своей внутренней электрической схеме, и какое качество синусоиды у них на выходе.

1. Off-Line

Эти ИБП называют иногда Back или Standby. Принцип – когда уровень напряжения в допустимых пределах, напряжение идет со входа на выход как есть. Но когда сетевое напряжение выходит за определенные пределы, нагрузка подключается к выходу встроенного инвертора (генератора), преобразующего напряжение постоянного тока от аккумуляторной батареи (АКБ) в напряжение переменного тока стандартной частоты и напряжения.

С напряжением на выходе Off-Line ИБП не очень гладко. В том смысле, что на его выходе в автономном режиме нет привычной нам чистой и гладкой синусоиды. На выходе – так называемая аппроксимированная (ступенчатая) синусоида, а в самых дешевых моделях - импульсы со ступенькой около нуля.

Напряжение на выходе дешевого Offline UPS. Фото автора. Напряжение на выходе дешевого Offline UPS. Фото автора.

По факту это напряжение с частотой 50 Гц и гармониками. Коэффициент гармоник может достигать 20%.

2. Line-Interactive

Такой тип ИБП ещё называют Smart-UPS, он в некоторых пределах стабилизирует выходное напряжения в дежурном режиме, напоминая работу релейного стабилизатора напряжения. Если же входное напряжение выходит за пределы, «умный стабилизатор» переключается на работу от АКБ (в автономный режим).

В остальном принцип действия Line-Interactive ИБП ничем не отличается от Off-Line ИБП, поэтому рассматривать его не будем.

3. On-Line

Это – лучшая из существующих схем ИБП. В On-Line ИБП происходит двойное преобразование энергии – из переменного напряжения в постоянное, а потом из постоянного в переменное. Получаем следующие плюсы:

· Постоянно работающий инвертор обеспечивает стабильное напряжение 230 В ±1% (как идеальный стабилизатор),

· "Чистый" синус на выходе с ничтожно малым коэффициентом гармоник,

Теперь давайте пройдёмся по понятию "чистый синус".

Что такое чистый синус?

Какой бы ни был инвертор внутри ИБП, он не может физически генерировать то, что в рекламных текстах называют "Чистый идеальный синус". У чистого синуса присутствует только одна гармоника, в данном случае - 50 Гц. При этом коэффициент нелинейных искажений формы напряжения будет равен 0%. Это доля других гармоник, кроме основной.

Такого не бывает даже у высокоточных лабораторных измерительных генераторов.

Скриншот из статьи "Источник бесперебойного питания" в Википедии:

Сейчас в любых типах ИБП используется примитивная аппроксимация, когда выходная волна формируется высокочастотными импульсами с последующим сглаживанием на LC-фильтре или без оного.

Амплитуда и скважность каждого импульса задают необходимую для данного момента времени амплитуду выходного сигнала инвертора. В хороших Online ИБП коэффициент нелинейных искажений КНИ менее 3%, а это достаточно низкое значение.

Для примера, профессиональный ИБП от Schneider (MGE Galaxy 300, 15 кВ·А, 400 В)

К слову, по ГОСТ 32144-2013 (табл.5) в обычной городской сети коэффициент искажений формы напряжения может быть до 12%:

Происходит так, как и в преобразователях частоты, где напряжение формируется высокочастотными импульсами - это же и есть качественная аппроксимация, если импульсы (ступеньки) достаточно малы.

В Online UPS в этом смысле формирование синуса более качественное, и в лучших моделях КНИ около 1%.

Действительно, можно сказать, что форма волны нашего инвертора это качественная аппроксимация синусоиды. Только у нас не ступенчатая аппроксимация и импульсы это не ступеньки. В форме выходного напряжения инвертора нет ступенек, переход между уровнями амплитуды происходит плавно, а не скачками. Принципы формирования ступенчатой аппроксимации иные.

Офлайн ИБП. Переход из дежурного в автономный режим. Фото автора Офлайн ИБП. Переход из дежурного в автономный режим. Фото автора

В Offline ИБП принцип формирования выходного напряжения такой же, но другие схемотехнические решения, поэтому КНИ больше. В дорогих моделях он может быть и менее 5%, в дешевых - до 20%.

То есть, во всех типах ИБП на выходе стоит инвертор, выдающий аппроксимированную синусоиду, только в разных моделях аппроксимация разная по качеству, это качество выражается в проценте гармоник.

Выбор ИПБ по чистоте синуса

При выборе обращайте внимание на коэффициент нелинейных искажений (долю высших гармоник в выходном напряжении)! Например, в некоторых ИБП этот параметр не превышает 3%. А это говорит о том, что внутренний инвертор обеспечивает практически идеальную аппроксимацию синусоиды.

Если смотреть на тип ИБП, у Offline UPS может быть такая ситуация, что в дежурном режиме напряжение идёт из сети в нагрузку с искажениями 10%, а при переключении на инвертор синус будет более качественным, с КНИ 5%.

Поэтому, выбирая тип ИБП для котла, смотрите не на заверения продавцов, а на то, насколько чистый синус выдаёт внутренний инвертор. Часто бывает, что Offline, цена которого в 3-5 раз меньше чем у Online UPS, прекрасно подходит для работы котла.

Конечно, есть тонкости - сквозной ноль, внешние аккумуляторы, способность к перегрузкам, и т.д. но сейчас не об этом.

Иными словами, коэффициент гармоник - это первое, на что надо смотреть после мощности при выборе ИБП. Как правило, при плохой аппроксимации параметр КНИ запрятан где-то глубоко в инструкции.

Для чего нам нужна аппроксимированная синусоида и что она может дать? Какими бы надежными ни были линии электропередач, снабжающие нас энергией от ГРЭС (КЭС), АЭС и ТЭС, всегда может случиться авария или рядовая поломка, что приведет к обесточиванию жилья и/или предприятия, организации, учреждения. И вот здесь зачастую потребитель переключается на автономные источники питания – ИБП или генератор (если они есть).

Не все инверторы имеют аппроксимированную синусоиду Источник logicpower.ua

На первый взгляд все просто: при отключении света автоматически или вручную запускается какой-то дизельный или другой генератор и подача электроэнергии возобновляется, но это не совсем так. Загвоздка в том, что не все инверторы способны выдавать синусоидальное переменное напряжение, необходимое для бытового и промышленного оборудования. Конечно, в любом случае оно будет переменным, но без чистой синусоидальной формы. Если еще проще, то источник бесперебойного питания, предназначенный для лампы накаливания, не подойдёт для любого котла отопления.

О синусоиде

Различия между чистой и аппроксимированной синусоидой в правильности линии Источник logicpower.ua

Давайте разберемся, чем чистая синусоида отличается от аппроксимированной, и для этого посмотрите на изображение вверху. Вы видите, что у чистого синуса линия ровная, без каких-либо сдвигов. Это очень важно, потому что большинство электродвигателей, индукционных катушек, дросселей и т.п. могут работать только в том случае, если форма выходного напряжения имеет чистый, гладкий синус. Конечно, идеально ровным он не может быть и на деле коэффициент гармонии должен быть менее 8%, но об этом чуть ниже.

Если на каком-либо ИБП или генераторе вы видите английский текст «Total Harmonic Distortion», а после него число с процентами, значит, вы столкнулись с добросовестным производителем. Дело в том, что приборы с аппроксимацией синусоиды зачастую продаются без информации об этом факте, так как такое устройство проще продать неосведомленному покупателю. А вот на устройствах или их документах с чистой синусоидой обязательно будет подтверждение, что это так и есть.

Отклонения гладкой линии должны быть менее 8% Источник mykharkov.info

Видео описание

Обман от производителей инверторов.

Вот какими могут быть коэффициенты по отклонениям (обозначаются в процентах):

идеально чистая синусоида – 0%;
близкая к идеальной -

ИБП для котлов, как правило, рассчитаны на внешние источники питания Источник voltmarket.ua

Источников бесперебойного питания существует немало – их производят почти во всех странах мира, но, по большому счету все приборы можно классифицировать только по трем типам:

Приборы, которые используют в качестве резервного питания - off-line;
Линейно-интерактивные бесперебойники - line-interactive;
Источники, у которых есть двойной преобразователь – on-line.

В сопроводительных документах или на наружной маркировке (на корпусе) резервных ИБП (1) можно встретить обозначение «Back», но если оно двойное и выглядит, как «Back-UPS», то о гладкой синусоиде можно забыть. Здесь технические параметры полностью зависимы от инвертора, а в недорогих моделях такого типа встроенного преобразователя попросту не может быть. Если инвертор все-таки есть, то стоимость прибора значительно возрастет.

Когда вы выбираете линейно-активный источник бесперебойного питания line-interactive (2), то возможность купить прибор с преобразователем на чистый синус значительно увеличивается. По визуальным признакам наличие такого инвертора можно определить, если в документах или на наружной маркировке (на корпусе) увидите обозначение «Smart», но это только предположение, так как «Back-UPS» тоже стали порой использовать эти символы. Более точно вы сможете узнать у продавца или при тщательном изучении технических характеристик от завода-изготовителя.

И, наконец, модели on-line (3), в которых обязательно есть двойной инвертор на чистую синусоиду. Неоспоримое преимущество такого прибора в том, что он работает на выравнивание аппроксимированной синусоиды не только во время отключения ЛЭП (от аккумуляторов), но и в обычном режиме. Главный недостаток on-line модификаций, это их высокая цена.

Примечание: ИБП с двойным преобразователем позволяют производить подключение внешнего питания, что в значительной степени увеличивает автономный ресурс агрегата.

Видео описание

Как проверить форму напряжения ИБП без осцилографа.

Варианты применения ИБП с аппроксимированной синусоидой

Как вы уже поняли, можно допускать применение инверторов ИБП: синусоидальная аппроксимация присутствует и с чистой синусоидой. Все зависит от оборудования, которое будет получать электроэнергию через такие источники.

Где ступенчатая синусоида не мешает

Если оборудование не имеет в своей схеме диммеров (электронных приборов регулировки), конденсаторов, индуктивных катушек и использует активную нагрузку, то оно не восприимчиво к той или иной синусоиде. Таких приборов не очень много, но они все-таки есть, и мы их широко используем в быту:

обычные лампы накаливания;
простые электроплиты;
утюги, фены, паяльники;
электрообогреватели типа каминов;
электробойлеры (не все).

Негативное влияние аппроксимации

В Сети иногда проскакивает мнение, что все осветительные приборы могут функционировать от ИБП с аппроксимированной синусоидой, но это только полуправда. В большинстве случаев мы не используем не «лампочку Ильича», а более современные светильники с преобразователем напряжения ≈220-230 V. Подавляющее большинство людей даже не задумываются над принципами работы таких осветительных приборов, но посмотрите результаты теста некоторых из них, которые представлены в таблице ниже.

Отклонение от чистоты линии должно быть менее 8% Источник mykharkov.info

В таблице сравниваются параметры разных моделей светильников при подключении к обычной сети ≈220-230 V и к источнику бесперебойного питания, где присутствует ступенчатая аппроксимация синусоиды. Для эксперимента был использован ИБП компании APC с мощностью 500 V*A.

Даже неискушенный пользователь заметит, что электрические характеристики приборов освещения становятся другими при модифицированной синусоиде и эти изменения происходят с негативом – потребляемый ток возрастает, а КПД (яркость) падает. Возможна также ещё одна реакция, например, когда для ограничения мощности добавляют конденсатор, он соберет все реактивные токи, что одновременно будут делать диоды, и мощность, конечно же, увеличится в несколько раз, но это очень быстро выведет лампу из строя. Но при подключении к другому автономному ИБП 12/220 V такой картины не наблюдается, и лампа работает нормально.

Отсюда можно сделать вывод: подключение светодиодов или люминесцентных ламп на квази-синус зависит от случая: может сгореть, но может функционировать в нормальном режиме. Если говорить о правильной работе приборов, где в значительной степени присутствуют реактивные токи, а также для устройств, которые чувствительны к помехам, то придется использовать только источники типа on-line, выдающих чистую синусоиду.

Среди агрегатов, которым в любом случае противопоказана аппроксимированная синусоида можно назвать:

все котлы отопления с электрическим циркуляционным насосом и электронным управлением;
насосы для водоснабжения, в том числе гидрофоры и погружные модели;
вентиляторы промышленного и бытового типа;
вся техника с трансформаторами.

Видео описание

Чистый и модифицированный синус. В чем отличие.

Заключение

Подводя итоги можно сказать, что использование ступенчатой синусоиды для приборов, генерирующих реактивные токи, в лучшем случае обернется невозможностью их запуска, а худшие варианты – это падение коэффициента мощности и даже быстрый выход из строя. Потому источники бесперебойного питания типа on-line, где на выходе чистый синус, это лучший вариант бесперебойника как на промышленном, так и на бытовом уровне.

Источники бесперебойного питания (ИБП) нашли широкое применение, как в быту, так и в промышленности. Они призваны обеспечить необходимым питанием оборудование из резервных источников в случае «пропажи» основного питания. Резервными источниками в таких ИБП в основном служат аккумуляторы. Поэтому эти ИБП обеспечивают питанием оборудование ограниченное время, от нескольких минут до пары тройки часов. В продаже имеется огромное количество подобного оборудования, как говорится, на любой ~~вкус и цвет~~ «карман», с различными характеристиками и разнообразными функциями.

Рассмотрим сферу применения в быту.

В каждом доме имеется холодильник. Основные модели используют компрессор, приводимый в действие двухполюсным однофазным асинхронным электродвигателем. Мощность бытовых холодильников 100-200 Вт. Пропадание основного питания (а-ля 220 вольт) на несколько часов может привести к размораживанию холодильника. Это не критично, но неудобно. Но обычный компьютерный ИБП здесь не поможет: двигатель компрессора не обрадуется форме напряжения, предоставляемого таким ИБП. Для такого рода потребителям необходим синус на выходе ИБП.

Пример, скажем честно, самый реальный, но не самый необходимый для применения ИБП.

Частный дом, система отопления, циркуляционный насос. Те же проблемы. Современные газовые котлы в основе своей имеют его в своей конструкции. При пропадании электропитания от компьютерного ИБП тоже работать особо не хотят. Правда, пару часов пережить можно и без электричества и работающего котла, благо дом за пару часов не остынет до отрицательных температур.

Продолжим искать применение ИБП с синусом на выходе в быту.

Такой же частный дом, циркуляционный насос в системе отопления, но сама система отопления не на газу, а на дровах. Вот значит вы после работы растопили печурку и греете дом, насос качает жидкость по трубопроводам системы отопления. БАЦ! Отключили электроэнергию. Котел начал дико перегреваться, из-за отсутствия циркуляции, но ведь это не вентиль газовый перекрыть, печку тушить придется, в прямом и переносном смысле. А если бы был ИБП, то спокойно за часик полтора можно было протопить печку и дальше ждать, пока горэлектросеть не восстановит снабжение ~~природным газом~~ электричеством. Уже реальнее. Далее.

Деревня, есть природный газ, есть напольный котел типа АОГВ-11,6-3. Вот его описание: предназначен для электронезависимых автономных систем отопления домов, дач площадью до 110 кв.м. Значит для его работы электричества не нужно. А вот для циркуляции теплоносителя используется циркуляционный насос. Отсутствие электричества на работе котла никак не сказывается, а вот из-за отсутствия циркуляции вода в котле начинает кипеть и её выдавливает через расширительный бак со всеми вытекающими последствиями. Так что в такой ситуации приходится выключать котел. Но если хозяев нет дома, или это происходит в ночное время?

Вот для такого конкретного случая и понадобился ИБП с синусом. Разрабатывать полноценный ИБП для такой задачи нет смысла. Если время перехода с сети на резервный источник будет составлять 5-10 секунд, ничего критичного не произойдет, как с системой отопления, так и с самим насосом.

Из всего вышесказанного и вытекает задача: разработать маломощный резервный источник питания 220 В, 50 Гц с синусом на выходе.

Предисловие

Обратимся к рынку и изучим имеющиеся предложения. Для этого зададимся некоторыми критериями к выбираемому оборудованию. Запросы будут скромные.

Мощность – 200 Вт,
«Чистый» синус на выходе,
Ну и… хватит.

Введение

Цена предлагаемых устройств пусть и не заоблачная, но все-таки высокая,
Функция «чистого» синуса стоит дороже и встречается далеко не повсеместно,
Понять принцы построения таких систем,
Набраться опыта в проектировании, разработке силовой электроники,
Опыт в программировании МК
Каждый может продолжить список для самомотивации…

Исходные данные

Начнем с необходимых расчетов. Прикинем мощность, которую РИПу необходимо отдавать в нагрузку, время автономной работы и т.д. Приступим.

Нагрузкой у нас будет выступать циркуляционный насос. Посмотрим на распространенные модели на рынке. Вот что выдал гугл: ссылка на характеристики циркуляционных насосов.

Для домов небольшой площади до 100 кв.м используются насосы мощностью до 100 Вт. Причем редко кто использует третий мощностной режим насосов. Так что остановимся на 60 Вт потребляемой мощности. Вот от этой мощности и будем отталкиваться при расчетах.

Если кому-то понадобится большая мощность, то для этого следует в расчетах пропорционально увеличить полученные величины, и по полученным данным пересчитать электронные компоненты, используемые в схеме (диоды, транзисторы и т.д.).

Напряжение на выходе РИПа 230 В. Мощность 60 Вт. Следовательно, ток составит I=P/U=60/230=260 мА.

Теперь зададимся КПД преобразователя 12 В DC -> 230 В АС в районе 90%, тогда при напряжении питания от АКБ в 12,4 Вольта ток потребления с АКБ составит:

Вот на эти цифры будем опираться, как при выборе радиоэлектронных компонентов, так и при изготовлении печатной платы.

Структурная схема РИПа

Для преобразователя 12->220 в основе своей применяется схема повышающего ИИП. То есть с помощью импульсного повышающего трансформатора получают 310 Вольт постоянного напряжения, а дальше мостовой схемой, управляемой синусоидальным шимом и LC фильтром, получают «чистый» синус 220 вольт на выходе. В данном подходе используется множество компонентов от интегральных микросхем до высокоскоростных диодов и т.д. Как-никак импульсная схемотехника.

Для данного РИПа с его ~~ничтожной~~ малой мощностью можно пойти немного другим путем.

С так называемого звена постоянного тока, которым в нашем случае будет шина АКБ, то есть 12 вольт, через мостовую схему, управляемую синусоидальным шимом, подать на первичную обмотку обычного линейного сетевого повышающего трансформатора. Со вторички снять уже необходимые 220 вольт синусоидального напряжения. Благо для такой мощности и габариты трансформатора будут не большие. Сам трансформатор послужит фильтром и сгладит форму напряжения почти до узнаваемого синуса. А если между мостом и первичной обмоткой трансформатора поставить низкоимпедансный LC фильтр, то можно получить форму напряжения на выходе трансформатора очень близкую к синусу.

Получается примерно такая схема.

Картинка кликабельна

В данной примерной схеме компоненты взяты для показа основной мысли схемотехники РИПа, и их номиналы не соответствуют расчетам, которые мы будем производить ниже. Сама схема усложнится по мере проектирования устройства.

Во время, когда насос работает от РИПа, АКБ разряжается, и после перехода с РИПа на сеть есть смысл заряжать АКБ до номинальной емкости. Когда «электричество присутствует в розетке», то насос работает от сети, а выходную схему РИПа можно использовать для зарядки АКБ. То есть на вторичную обмотку трансформатора (она же высоковольтная) подать напряжение сети, а с первичной обмотки (она же низковольтная) снять переменное напряжение, выпрямить на диодном мосту, сгладить конденсатором и заряжать им АКБ. Рассмотрим изменения, которые необходимо внести в схему для такого подхода.

Картинка кликабельна

То есть пока есть напряжение в сети, реле подтянуты, и сетевое напряжение через контакты реле поступает в нагрузку, а также на высоковольтную обмотку трансформатора. Далее с низковольтной обмотки снимается напряжение. Напряжение выпрямляется паразитными диодами транзисторов (для правильности стоит указать, что в реальной схеме мы их использовать не будем, установим параллельно транзисторам внешние быстродействующие диоды на необходимый ток), сглаживается конденсатором и через P-канальный транзистор, управляемый схемой управления на МК, закачивает необходимый зарядный ток в АКБ через сглаживающий дроссель.

Когда электроэнергия «кончится» в сети, реле разомкнуться, и схема будет работать в обратном порядке. Из 12 вольт АКБ через мост транзисторов, фильтры и трансформатор напряжение будет подводиться к нагрузке.

Для того, чтобы не лепить синхронизацию с сетью и т.д. для практически мгновенного перехода с АКБ на сеть и обратно, банально, при пропаже сети, обесточится нагрузка, разомкнуться реле, схема подготовит все и всех для работы от АКБ и начнет генерить напряжение в нагрузку. При восстановлении сети схема остановит генерацию напряжения, убедится, что все хорошо, и замкнет реле для перехода на сеть и зарядки АКБ. Функции схемы управления обрисуются в процессе разработки.

Структурную схему и основной принцип работы РИПа разобрали и на этом позитивном настроении приступим к расчетам необходимых компонентов схемы и выбору аппаратной платформы, как для «мозгов» устройства, так и для силовых элементов. Правда уже в следующей статье.

Недавно я опубликовал на Хабре цикл статей под названием «Измерение веса полезных ископаемых в горнорудной промышленности». Но видно просчитался с целевой аудиторией Хабра, так что разработку РИПа публикую здесь на Geektimes. Если кому интересно почитать предыдущие мои публикации, то оставлю здесь ссылки на данный материал:

Заключение

В следующих частях мы рассмотрим расчеты разрабатываемого РИПа, подготовим электрическую схему устройства, выберем аппаратную платформу, разработаем топологию печатной платы для РИПа. Произведем разбор функций устройства, напишем программы для МК, проведем полный цикл наладки и испытаний устройства на оборудовании, а также сдадим все это реальному заказчику.

При выборе источника бесперебойного питания (ИБП) для газового (и дизельного) котла необходимо не только рассчитать мощностные, энергетические и другие параметры ИБП, но и понимать - как форма питающего напряжения влияет на работоспособность котлов.
Для питания современных котлов, содержащих циркуляционный насос, и/или вентилятор необходимо применять напряжение с небольшим коэффициентом нелинейных искажений.
Попросту - чтобы форма напряжения была близка к чистому синусу.
Почему? Причины - две:
1. Устройство схем поджига газа. Им нужна определенная амплитуда по отношению к эффективному напряжению. Чистый синус её обеспечивает.
2. Индуктивные нагрузки: циркуляционный насос и вентилятор котла (либо нагнетательный, либо - вытяжной). Им чистый синус нужен, потому, что их обмотки рассчитаны на 50 Гц без гармоник.
Рассмотри схемы поджига котлов.
Схемы поджига котлов - высоковольтные и, как правило, "получают" свою амплитуду (после высоковольтного трансформатора) - пропорционально амплитуде питающего напряжения.
Например, у чистого меандра при эффективном напряжении в 230 Вольт амплитуда тоже равна 230 В. А у синуса - 230*1,41=324 Вольта. Поэтому амплитуды чистого меандра не хватает для поджига.
Но, модифицированный синус (он встречается гораздо чаще, чем меандр), это - не меандр, а чуть ближе к синусу поэтому если его временнЫе параметры (длины горизонтальных полочек) так выставлены производителем (и не очень меняются в процессе), что амплитуда равна эффективному, умноженному на 1,41 то поджиг будет нормальным.
Формы напряжений приведены ниже. Красной линией приблизительно (на глаз) указаны эффективные величины напряжений.
Теперь об индуктивных нагрузках.
К таким нагрузкам (в общем случае) относятся все электродвигатели, насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д. Такие нагрузки сильно "не любят" не синусное напряжение - греются и тарахтят.
Это происходит из-за наличия в несинусоидальных напряжениях высших гармоник частоты 50 Гц. Т.е., на них поступает не только штатная частота 50 Гц, но и нештатные 150 Гц и 450 Гц и другие (конечно, несколько меньших амплитуд). Вот они и приводят к дополнительному нагреву и акустическому (и, видимо, механическому) тарахтению нагрузок с индуктивностями.

Читайте также: