Источник электропитания для практикума ИЭПП-2

ПРИЛОЖЕНИЕ

Для грамотной эксплуатации различных электронных приборов необходимо знать их основные параметры и учитывать эти параметры при включении приборов в электрические цепи.

Приведем основные характеристики используемых в лаборатории физической электроники источников питания и радиоизмерительных приборов.

Источник электропитания для практикума ИЭПП-2 позволяет получить:

Питание источника осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В или 36 В частотой 50 Гц. Источник допускает изменение напряжения питающей  сети  от -15% до +10%.

Мощность, потребляемая источником при номинальном значении напряжения питания, не превышает 130 Вт. Суммарная нагрузка со всех выводов не должна превышать 70 Вт.

Допускаемое изменение выходного стабилизированного напряжения 12 В при изменении предельного напряжения питающей  сети  от -15% до +10% не превышает ±0,2 В при токе нагрузки 1А и ±0,5 В при токе нагрузки 1,5 А.

Пульсация выходного стабилизированного напряжения источника при токе нагрузки 1А не превышает ± 0,07 В.

Пульсация выходного нестабилизированного напряжения источника при токе нагрузки 0,1 А не превышает ± 2 В.

Допускаемое изменение выходных напряжений переменного тока не превышает 1 В для выхода 12 В при токе нагрузки 0,5 А и 3 В для выхода 36 В при токе нагрузки 1,5 А.

На передней панели источника установлены: внизу слева направо индикатор включения источника в сеть, тумблер включения (отключения) источника в сеть (от сети), гнезда «0,5-12В», «~12В», колодка с гнездами «0-36В»; вверху слева направо  вольтметр, регулятор напряжения «0,5-12В», тумблер для переключения пределов измерения вольтметра с 20В на 40В и обратно, регулятор напряжения «0-36В».

На задней стенке источника имеется провод для подключения источника в сеть, винт для подключения проводника защитного зануления, предохранитель для сети 220В или 36В, общий предохранитель в цепи переменных напряжений 12В и 36В, отверстие для доступа к переменному резистору для регулировки тока защиты по выходу «0,5-12В», колодка с гнездами для снятия переменного напряжения 36В.

Порядок работы с источником электропитания:

1.        Проверьте соответствие переключателя (переключатель совмещен с держателем предохранителя) и предохранителя напряжению питающей сети (220В или 36В) и току, на который он должен быть рассчитан. В случае необходимости выньте держатель предохранителя и установите его в нужное положение.

2.        Установите переменным резистором (поворот оси переменного резистора осуществляется отверткой) по шкале на задней стенке необходимый ток защиты.

3.        Подключите провод зануления под гайку на задней стенке источника.

4.        Подключите нагрузки, рассчитав предварительно, чтобы суммарные силы токов и мощности не превышали допустимые значения.

5.        Установите ручки регуляторов напряжений «0,5-12В», «0-36В» в крайнее положение против часовой стрелки.

6.        Установите тумблер переключения пределов измерения вольтметра в необходимое положение (20В для выхода  «0,5-12В» и 40В для выхода «0-36В»).

7.        Подсоедините шнур источника питания в сеть и включите источник.

8.        Произведите плавную регулировку напряжения, следя за показаниями вольтметра. Убедитесь в том, что ток нагрузки не превышает максимально допустимого для данного выхода источника и суммарная потребляемая мощность от источника не превышает  70 Вт.

9.        Закончив работу, выключите тумблер включения источника в сеть, отключите источник питания от сети и нагрузок.

Примечание: Следует помнить, что выход «0-36В» не имеет защиты от перегрузок по току, и источник может быть выведен из строя при токах нагрузки превышающих 0,1А. Если для питания одного устройства используются одновременно два выхода «0,5-12В» и «0-36В», то тумблер переключения пределов измерения вольтметра  во  избежание  гальванической связи через вольтметр

должен быть установлен на предел 20В. В источниках питания ИЭПП-2, имеющихся в лабораториях физической электроники Брянского госпедуниверситета, установлена защита от перегрузки по току на выход «0-36В», а также изменена схема переключения пределов измерения вольтметра и при питании одного устройства с двух выходов «0,5-12В» и «0-36В» допускается любое положение тумблера переключения пределов измерения вольтметра.

Принципиальная схема модернизированного источника электропитания ИЭПП-2 приведена на рисунке П1. В схему выпрямителя дополнительно введен узел А1 (показан на схеме в пунктирном прямоугольнике) и резистор R15 (подбирается экспериментально), расширяющий пределы измерения вольтметра до 40 В. Транзисторы VT1, VT2 входят в электронный предохранитель. Ток срабатывания электронного предохранителя подбирается с помощью резистора R12. Транзистор VT3, включенный по схеме эмиттерного повторителя, позволяет уменьшить силу тока, снимаемого с делителя на резисторе R5. Светодиод HL1 служит индикатором перегрузки. Конденсатор С5 (подбирается при изготовлении электронного предохранителя) обеспечивает открытие транзистора VT1 при включении источника в сеть. Для возвращения источника в рабочее состояние после снятия перегрузки источника необходимо отключить от сети с помощью тумблера S1, выждать несколько секунд и снова включить тумблер.

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИКУМА

Лабораторный блок питания ИЭПП-2 позволяет получить на своих выходах переменные напряжения 36 В при токе нагрузки до 1,5 А и 12 В при токе до 0,5 А, стабилизированное постоянное напряжение от 0,5 до 12 В при токе до 1 А, а также нестабилизированное постоянное напряжение от 0 до 36 В при токе до 0,1 А. Питается данное устройство от электросети переменного тока напряжением 220 В, хотя судя по инструкции, выпускалась разновидность блока под напряжение питания 36 В. Конструктивно прибор помещен в металлический корпус.

На передней панели располагается вольтметр на два предела измерения до 20 В и 40 В, под ним располагается индикаторная лампа и выключатель питания (на фото обломан). Справа от вольтметра располагается регулятор постоянного стабилизированного напряжения 0,5-12 В, под ручкой переменного резистора видны клеммы для подключения нагрузки, которой требуется постоянное питание в этом диапазоне. Затем расположен переключатель рода работы, в текущем положении блок питания выдает на соответствующие клеммы стабилизированное напряжение 0,5-12 В. Непосредственно под переключателем располагаются клеммы, с которых можно снять переменное напряжение 12 В. Переводом переключателя в другое положение можно получить регулируемое нестабилизированное напряжение 0-36 В. В правой части лицевой панели располагается регулятор нестабилизированного постоянного напряжение 0-36 В, а под ним гнездо для получения питания по соответствующему каналу.

Гнездо переменного тока напряжением 36 В, расположено на тыльной стороне корпуса. Там же расположен подстроечный резистор для регулирования тока защиты и клемма для подключения заземления. Заменить предохранители без снятия крышки корпуса нельзя, хотя инструкция и утверждает обратное.

На верхней части корпуса располагаются вентиляционные отверстия.

Верхняя половина корпуса удерживается четырьмя винтами. После их удаления можно получить доступ к расположенным внутри деталям. Хорошо видна колодка для предохранителей.

В середине устройства значительную часть объема занимает понижающий трансформатор, а слева от него располагается радиатор для транзисторов.

Печатная плата устройства расположена так, что на ней легко рассмотреть все детали, открутив крепежные винты можно получить доступ к печатным проводникам.

Чаще всего неисправности у данного блока питания по опыту автора касаются органов управления. Дело в том, что выключатель питания имеет пластиковый рычажок, который со временем обламывается. При этом извлечь его для ремонта весьма сложно без полного разбора блока питания. При возможности автор настоятельно рекомендует заменить тумблеры на аналогичные с металлическим рычажком.

Еще одной распространенной проблемой является разбалтывание резьбы выходных клемм, что со временем приводит к тому, что клеммы могут замкнуться на корпус со всеми вытекающими последствиями. Получить доступ к клеммам изнутри тоже непросто.

По этой причине нужно регулярно подтягивать клеммы снаружи, для чего можно заклинить небольшой отверткой пластиковую прижимную гайку клеммы и повернуть клемму за диэлектрическое основание четверть или половину оборота.

Схема и документация к ИЭПП-2

Инструкцию и список элементов скачайте в архиве. В целом ИЭПП-2 это достаточно простой и надежный в работе блок питания, который случайно вывести из строя довольно трудно.

Ссылки по схеме БП

1. ivatv.narod.ru/vvedenie_v_elektroniku/p_01.htm
2. ivatv.narod.ru/htm/ist_pitan.htm
3. aeterna.qip.ru/blogs/post/7123031/
4. forum.cxem.net/index.php?/topic/163833-доработка-блока-питания/

Специально для сайта Элво.ру – Denev.

Что такое онлайн-ИБП? Блок-схема, принцип работы, технические характеристики, преимущества и недостатки сетевых ИБП

Определение : Онлайновые ИБП, сокращенно OUPS, — это тип ИБП, в котором используется комбинация схем выпрямителя и инвертора для обеспечения непрерывного питания нагрузка от источника питания без перерыва. Под постоянной мощностью здесь имеется в виду, что мощность подается в нагрузку в случае наличия от источника и отключения электроэнергии, а также с ноль время передачи.

ИБП On-line иногда также называют системой с двойным преобразованием . Причина, по которой это так называется, заключается в том, что в онлайн-системе ИБП преобразование мощности происходит дважды, поскольку в схему входят выпрямитель и инвертор.

Мы подробно рассмотрим, как работает онлайн-система UPS. Но перед этим позвольте нам иметь вводное представление о-

Что такое UPS?

ИБП — это аббревиатура, используемая для источника бесперебойного питания, и служит центральным элементом точно спроектированной системы защиты электропитания. Здесь само название указывает на то, что оно в некоторой степени обозначает источник питания, который обеспечивает непрерывную мощность, т. Е. Без перерыва.

Таким образом, в простейшей форме можно определить ИБП как систему питания, которая обеспечивает бесперебойное питание нагрузки переменного тока путем преобразования постоянного тока в переменный. По сути, существуют огромные поля, которым требуется непрерывный источник энергии без каких-либо перерывов. Вот некоторые из этих областей:

• Медицинские системы,
• Системы контроля безопасности,
• ИТ и сетевые области,
• Центры обработки данных,
• единиц АМТ.

Так как потеря электропитания при функционировании этих систем может привести к тяжелым последствиям, например, к удалению важных данных.

На приведенном ниже рисунке представлена ​​блок-схема типичного ИБП:

Его основные компоненты включают выпрямитель, инвертор, батарею, схему фильтра и критическую нагрузку. В качестве входа выпрямителя подается либо однофазный, либо трехфазный входной сигнал.

В нормальных условиях эксплуатации ток берется из сети переменного тока, а в случае отключения электроэнергии резервный источник обеспечивает ток. Здесь батарея используется в качестве резервного источника для подачи питания на нагрузку в случае сбоя питания.

Введение в сетевой ИБП

В начале мы говорили о том, что онлайновый ИБП обеспечивает питание нагрузки. Питание нагрузки носит бесперебойный характер, поскольку изначально нагрузка потребляет ток от основного источника питания, однако в случае сбоя питания нагрузка потребляет ток от резервной батареи, и это тоже с нулевым временем переключения.

Теперь возникает вопрос – какое здесь время передачи?

Таким образом, время переключения определяется как время, в течение которого схема ИБП переключает путь с питающей сети на резервный аккумулятор для подачи питания на нагрузку. Онлайн-ИБП предлагает нулевое время переключения, поскольку его статический переключатель находится в нормально включенном состоянии.

Таким образом, онлайновые ИБП предназначены для обеспечения энергоснабжения либо до времени, необходимого для надлежащего отключения критического оборудования без потери данных, либо до времени продления работы, когда генератор придет на помощь. Есть и офлайн-апы, которые отличаются от онлайн-апов способом своей работы.

На приведенном ниже рисунке представлена ​​блок-схема системы ИБП, работающей в режиме онлайн:

В приведенном выше расположении четко показано, что питание критической нагрузки может обеспечиваться тремя способами. Они следующие:

• Во-первых, непосредственно от сети переменного тока к критической нагрузке (включая выпрямитель, схему инвертора и первичный статический переключатель).
• Во-вторых, от резервного аккумулятора до критической нагрузки (включая только цепь инвертора).
• Наконец, от сети переменного тока к критической нагрузке (без учета схемы выпрямителя и инвертора) по пути (т. е. байпасу) через вторичный статический переключатель.

Здесь следует отметить, что первичный статический переключатель всегда находится в нормально включенном состоянии, но выключается только при отказе системы ИБП. А для шунтирования теперь включается вторичный статический выключатель, который обычно держится выключенным.

В зависимости от рассмотренных выше трех конфигураций объясняется принцип работы онлайновых ИБП.

Условие I : Когда сеть питания включена

Источник обеспечивает однофазный или трехфазный сигнал переменного тока в качестве входа в схему выпрямителя. Схема выпрямителя преобразует приложенный вход переменного тока в сигнал постоянного тока. Выход постоянного тока выпрямителя одновременно подается на инвертор и аккумулятор для зарядки последнего. Таким образом, выпрямитель здесь действует как зарядное устройство, а также как блок выпрямления, поэтому имеет высокий номинал.

Сигнал постоянного тока, подаваемый на инвертор, преобразует сигнал постоянного тока в переменный. Этот сигнал переменного тока подается на обычно включенный статический переключатель, через который мощность переменного тока подается на нагрузку. Следовательно, в этом режиме работы подается питание на критическую нагрузку с одновременным зарядом аккумулятора.

Состояние II : Когда сеть питания отключена

При отсутствии входного сигнала переменного тока выпрямитель будет находиться в временно отключенном состоянии, в таком состоянии накопленная в батарее мощность передается на инвертор. И с этого момента инвертор начинает работать, как обсуждалось ранее, т. Е. Принимает вход постоянного тока и преобразует его в выход переменного тока и подает его на нагрузку через обычный статический переключатель.

Тем не менее, питание от резервного аккумулятора не должно приводить к задержке или прерыванию работы. Резервная батарея используется либо до момента восстановления подачи переменного тока, либо до полного разряда батареи, в зависимости от того, какое условие наступит раньше.

Поскольку инвертор должен подавать постоянную мощность на нагрузку в обоих рассмотренных выше случаях, он должен быть правильно и тщательно спроектирован.

Состояние III : При отказе ИБП

Когда цепь инвертора размыкается или выходит из строя, нагрузка не может потреблять ток от входа питания. Но все же для правильной работы ввод питания должен быть доведен до критической нагрузки. Итак, в этой ситуации через обходной маршрут нагрузка черпает мощность из источника.

Обычно, когда цепь инвертора выходит из строя, вторичный статический переключатель переходит из нормально выключенного состояния во включенное. И благодаря этому сигнал переменного тока достигнет нагрузки с нулевым разрывом фазы всего за одну четвертую периода времени полного цикла.

В тот момент, когда включается вторичный статический выключатель, аварийный сигнал сообщает обслуживающему персоналу, что неисправность системы ИБП может быть диагностирована и устранена.

Спецификации

Спецификации онлайн-ИБП приведены ниже :

Преимущества онлайн-ИБП

1. Он обеспечивает кондиционирование питания наряду с полной изоляцией нагрузки от входа переменного тока.
2. На нагрузку постоянно подается бесперебойное питание.
3. Сбой питания не влияет на режим работы.
4. Время передачи (переключения) незначительно из-за постоянного состояния.

Недостатки сетевого ИБП

1. При постоянном включении выделяется больше тепла, поэтому требуется большой радиатор.
2. Сложная конструкция.
3. Дорогой
4. Высокая рассеиваемая мощность.

Таким образом, ИБП on-line находит применение в тех областях деятельности, где требуется постоянная мощность без каких-либо переключений.

Каковы основные компоненты системы ИБП?

В любой онлайн-системе источника бесперебойного питания с двойным преобразованием (ИБП) есть четыре основных компонента: Выпрямитель ; Аккумуляторы ИБП ; Инвертор ; и Статический переключатель байпаса .

Выпрямитель ИБП выполняет несколько основных функций. Во-первых, это преобразование входной мощности из переменного тока (переменного тока) в постоянный ток (постоянный ток). Его вторая основная роль заключается в перезарядке батарей, в то время как мощность постоянного тока также направляется на инвертор.

В зависимости от размера ИБП модуль выпрямителя может включать в себя зарядное устройство. В небольших системах бесперебойного питания (т. е. ниже 3 кВА) выпрямитель и зарядное устройство нередко являются отдельными компонентами.

Выпрямители ИБП могут выдерживать большие колебания входного напряжения, что означает, что система может выдерживать перегрузки или скачки напряжения без включения батарей.

Батареи в системе ИБП обеспечивают аварийное питание при сбое сетевого питания. Либо выпрямитель, либо отдельное зарядное устройство обеспечивают постоянную зарядку аккумуляторов.

Батарейные системы ИБП имеют по крайней мере одну группу батарей, при этом необходимое количество батарей зависит от напряжения постоянного тока ИБП. Батареи в цепочке соединены последовательно, поэтому, если выходит из строя одна батарея, выходит из строя и вся цепочка.

В небольших системах ИБП батареи часто находятся внутри устройства. В то время как в более крупных решениях батареи ИБП часто размещаются в отдельных автономных шкафах.

Этот компонент выполняет вторую половину двойного преобразования путем переключения напряжения постоянного тока от выпрямителя или батареи обратно на выход переменного тока, который питает критическую нагрузку.

Этот процесс преобразования (переменного тока в постоянный и переменный) и фильтрация сглаживают такие события, как выбросы, провалы, выбросы и электрические помехи, гарантируя, что конечный выходной сигнал будет чистой синусоидальной формой.

Этот компонент обеспечивает защиту на случай сбоя в системе ИБП. В случае неисправности ИБП переключатель статического байпаса автоматически подключает нагрузку к сети, минуя выпрямитель, батареи и инвертор.

Необходимость переключения на сеть не идеальна, так как питание не будет фильтроваться или кондиционироваться, как это обычно бывает с онлайн-ИБП с двойным преобразованием, но это позволяет оборудованию продолжать работу, пока ИБП ремонтируется или заменяется. .

Другие компоненты ИБП

В зависимости от размера и типа ИБП могут быть включены несколько других общих компонентов, например, вентиляторы или конденсаторы.