7.14.4 Теоретическая часть ИБП

APC by Schneider Electric Редакция 07.2012 p. 1

Теоретическая часть

Содержание Питание чувствительных нагрузок ............................ 2

Типы электрических помех ................................................................2 Основные помехи в низковольтной электросети .............................3 3

ИБП .................................................................................. 4 Конструкция ИБП ................................................................................4 Применения ИБП ................................................................................5

Типы ИБП ........................................................................ 7 Статические или роторные ИБП ........................................................7 Типы статических ИБП .......................................................................9

Узлы и эксплуатация ИБП ........................................... 16 Компоненты ИБП ................................................................................16 Основные характеристики компонент ИБП ......................................19 Обзорная схема основных характеристик ........................................24 Рабочие режимы ИБП ........................................................................25 Конфигурации ИБП .............................................................................26

Технология ..................................................................... 28 Бестрансформаторные ИБП ..............................................................28

Требования к электромагнитной совместимости ... 34 Электромагнитные помехи ................................................................34 Стандарты и рекомендации по электромагнитной совместимости 35

Стандарты для систем с ИБП ..................................... 36 Область применения и соблюдение стандартов .............................36 Основные стандарты, регулирующие работу ИБП ..........................36

Накопление энергии ..................................................... 39 Возможные технологии накопления ..................................................39 Батареи ...............................................................................................39 Маховики .............................................................................................43

Система «ИБП/генераторная установка» .................. 46 Использование генератора ................................................................46 Система «ИБП/генераторная установка» .........................................46

Переходные условия нагружения .............................. 48 Обзор пусковых токов ........................................................................48

Гармоники ....................................................................... 49 Гармоники ...........................................................................................49 Характеристические коэффициенты гармоник ................................51

Нелинейные нагрузки и технология ШИМ ................ 54 Производительность ИБП для нелинейных нагрузок при работе по технологии ШИМ .................................................................................54 Сопоставление различных источников .............................................57 Метод прерывания со случайной частотой коммутации .................58

Выпрямитель с коррекцией коэффициента мощности .......................................................................................... 60


Питание чувствительных нагрузок.

Системы распределения электроэнергии, как общественные, так и частные,

теоретически подают на электрооборудование синусоидальное напряжение с

фиксированной амплитудой и частотой (например, с действующим значением

400 В, 50 Гц для низковольтных систем).

Однако в реальных условиях энергосистемы фиксируют определенные

отклонения от номинальных значений как в одну, так и в другую сторону.

Стандарт EN 50160 устанавливает следующие допустимые колебания для

низковольтного питающего напряжения европейских систем электроснабжения:

напряжение: от +10% дo -15% (средние действующие значения через каждые

10 минут),

95% которого должны находиться в пределах +10% каждую неделю.

Частота от +4 до 6% за год с 1% в течение 99,5% времени (синхронные

подключения во взаимосвязанной системе).

Однако на практике, помимо указанных отклонений, синусоида напряжения

подвергается некоторым искажениям вследствие различных помех, имеющих

место в системе.

См. Технический документ WP 18 «Семь типов проблем с

энергоснабжением»

Источники помех Энергоснабжение Питание энергосистемы может ухудшаться или даже обрываться вследствие

таких явлений, как:

Атмосферные явления, влияющие на высоковольтные линии электропередач

или проложенные в земле кабели:

- молния, которая может вызвать внезапный всплеск напряжения в системе,

- обледенение на высоковольтных проводах в результате которого они могут

оборваться,

Нештатные ситуации:

- падение ветки на провода, что может привести к короткому замыканию или

обрыву линии,

- повреждение подземного кабеля, например, во время копания траншеи или

выполнения других строительных работ,

- сбой в энергосистеме,

Асимметрия фаз,

Коммутация аппаратуры защиты и управления для аварийной разгрузки

энергосистемы или в целях ее обслуживания.

Оборудование пользователя Некоторое оборудование может вызывать помехи в энергосистеме, например:

Промышленное оборудование:

- двигатели, которые могут вызвать падение напряжения сети при запуске

вследствие бросков пускового тока,

- такое оборудование как дуговые печи и сварочные аппараты, которые могут

вызывать падения напряжения и высокочастотные помехи,

Силовая электроника (импульсные источники питания, приводы с

регулируемой частотой вращения, электронный балласт и т.п.), которая часто

порождает гармоники,

Эксплуатационное оборудование зданий, такое как лифты, вызывающее

броски тока, или люминесцентное освещение, вызывающее гармоники.

Типы электрических помех

Электрические помехи, вызванные вышеприведенными причинами, сведены в

нижеследующую таблицу согласно определениям стандартов EN 50160 и ANSI

1100-1992.

Типы электрических

помех

См. ТД №18


Питание чувствительных нагрузок (Прод.)

Электрические помехи Характеристики Основные причины Основные последствия

Перебои питания

Кратковременные перебои

Полное отсутствие напряжения

в течение 10 мс.

Атмосферные явления, рабочие коммутации, неисправности, ремонтные работы в сети.

Сбой в работе и потеря данных (компьютерные системы) или простои производства (непрерывные технологические процессы).

Перебои питания

Полное отсутствие напряжения более чем один раз:

- кратковременное: 3 минуты (70% перебоев длятся менее 1 с) - длительное: больше 3 минут

Атмосферные явления, рабочие коммутации, сбои, несчастные случаи, обрывы линии, ремонтные работы в сети.

В зависимости от длительности отключение оборудования и возникновение риска для людей (например, лифты), потеря данных (компьютерные системы) или простои производства (непрерывные процессы).

Колебания напряжения

Скачки напряжения

Снижение среднеквадратичного значения напряжения ниже 90% номинального (но больше 0%) с последующим ростом до значение свыше 90% номинального за период от 10 мс до 1 минуты.

Атмосферные явления, колебания нагрузки, короткое замыкание в соседней цепи.

Остановка оборудования, сбои, повреждение оборудования и потеря данных.

Перенапряжение

Временный рост напряжения на более чем 10% выше номинального за период от 10 мс до нескольких секунд.

- качество генераторов и систем передачи электроэнергии. - взаимодействие между генераторами и колебания нагрузки в системе энергопотребления. - коммутации системы энергопотребления. - остановка нагрузок высокой мощности (например, двигателей, конденсаторных батарей).

- Для компьютерных систем: повреждение данных, ошибки обработки данных, выключение системы, отрицательное влияние на отдельные ее узлы. - повышение температуры и преждевременный износ оборудования.

Недостаточное напряжение

Падение напряжения, длящееся от нескольких минут до нескольких дней.

Пиковое потребление электроэнергии, которое система не в состоянии обеспечить и поэтому вынуждена снижать напряжение до минимально допустимого.

Выключение компьютерных систем. Повреждение или потеря данных. Рост температуры. Преждевременный износ оборудования.

Бросок напряжения

Внезапный, резкий скачок напряжения (например, 6 кВ).

Близкие разряды молнии, статические разряды.

Ошибки обработки данных, повреждение данных, выключение системы. Повреждение компьютеров, электронных плат.

Ассиметрия напряжения (в трехфазных системах)

Состояние, при котором действующие значения фазных напряжений или имеется дисбаланс напряжений между фазами.

- Индукционные печи. - Несбалансированные однофазные нагрузки.

- Рост температуры. - Отсоединение фазы.

Колебания частоты

Флуктуации частоты

Неустойчивость частоты. Обычно +5%, -6% (среднее для 10-секундных интервалов).

- Управление генераторами. - Неотрегулированная работа генераторов. - Неустойчивый источник частоты.

Эти колебания превышают допустимые для некоторых приборов и устройств компьютера (часто ± 1%) и могут поэтому привести к потере или повреждению данных.

Фликкер-шум Фликкер-шум в системах освещения вследствие падения напряжения и частоты (< 35 Гц).

Сварочные аппараты, двигатели, дуговые печи, рентгеновские аппараты, лазеры, конденсаторные батареи.

Физиологические нарушения.

Прочие нарушения

Высокочастотные переходные процессы

Внезапный, сильный и очень кратковременный скачок напряжения. Аналогично броску напряжения.

Атмосферные явления (молния) и коммутации системы.

Повреждение оборудования, ускоренный преждевременный износ, выход из строя узлов или изоляторов.

Короткая длительность < 1 с Амплитуда от < 1 до 2 кВ при частотах в несколько десятков МГц.

Пуск слабоиндуктивных нагрузок, многократное размыкание и замыкание низковольтных реле и


Питание чувствительных нагрузок (Прод.)

контакторов.

Средняя длительность > 1 с и 100 с Пиковое значение в 8-10 раз выше номинального вплоть до нескольких МГц.

Сбои (от молнии) или высоковольтных коммутаций, передаваемых в низковольтную сеть вследствие электромагнитного взаимодействия.

Высокая длительность > 100 с Пиковое значение в 5-6 раз выше номинального вплоть до нескольких сотен МГц.

Останов индуктивных нагрузок или высоковольтные сбои, передаваемые в низковольтную сеть вследствие электромагнитного взаимодействия.

Искажения гармоник

Искажение синусоид тока и напряжения вследствие гармонических токов, создаваемых нелинейными нагрузками. Влияние гармоник свыше 25-го порядка незначительно и им можно пренебречь.

Электрические машины с магнитными сердечниками (двигатели, трансформаторы на холостом ходу и т.п.), импульсные источники питания, дуговые печи, приводы с регулируемой частотой вращения.

Превышение номинального размера оборудования, рост температуры, явления резонанса в емкостях, разрушение оборудования (трансформаторов).

Электромагнитная совместимость

Помехи, передаваемые или излучаемые электромагнитным или электростатическим образом. Целью является обеспечение низкого уровня эмиссии и высокой нечувствительности к шумам.

Коммутация электронных элементов (транзисторов, тиристоров, диодов), электростатические разряды.

Неисправности высокочувствительных электронных устройств.


Источники бесперебойного питания

Виды современной экономической деятельности все больше зависят от

цифровых технологий, которые очень чувствительны к электрическим помехам.

В результате чего многие потребители электроэнергии требуют наличия

источника резервного питания для защиты от помех в энергосистеме,

создающих следующие опасности:

производственные процессы и системы их управления/мониторинга –

опасность производственных потерь,

аэропорты и больницы – опасность для жизни людей,

информационные и коммуникационные технологии, связанные с Интернетом

- опасности прерывания процессов с очень дорогими почасовыми простоями,

вследствие нарушения обмена данными, важными для мировой экономики.


ИБП (источник бесперебойного питания) используются для стабильного

электроснабжения чувствительных нагрузок.

ИБП представляет собой электрический аппарат, включаемый между сетью и

чувствительными нагрузками и подающий напряжение, которое

характеризуется:

Высоким качеством электроэнергии: синусоида тока и напряжения на

выходе не дает никаких помех в электросеть, находится в пределах строгих

допусков по амплитуде и частоте,

Высокой эксплуатационной готовностью: непрерывность подачи

напряжения, соответствующего заданным допускам, обеспечивается

резервным источником питания. В качестве резервного источника питания, как

правило, выступает батарея, которая при необходимости подключается без

прерывания питания взамен пропавшей электросети и обеспечивает резервное

электроснабжение в течение необходимого времени.

Благодаря этим характеристикам ИБП являются идеальными источниками

питания для всех чувствительных приложений, поскольку они обеспечиваются

качество подачи питания и его постоянное наличие вне зависимости от

состояния электросети.

Компоненты ИБП

ИБП, как правило, состоит из следующих основных узлов:

Выпрямитель/зарядное устройство Выпрямитель потребляет питание от электросети и вырабатывает постоянный

ток, подаваемый на инвертор, а также используемый для зарядки или

перезарядки батареи.

Инвертор Инвертор полностью восстанавливает синусоиду высококачественного

напряжения на выходе:

очищенную от всех помех электросети, в основном от кратковременных

перебоев напряжения,

в пределах допусков, согласно требованиям для чувствительных

электронных устройств (например, допуски по амплитуде ± 0,5% и по частоте ±

1% по сравнению с ± 10% и ± 5% в электросетях, то есть в 20 и в 5 раз лучше

соответственно).

Примечание. Словом «Инвертор» иногда называют весь ИБП, тогда как на

самом деле инвертор - только одна его часть.

Батарея Батарея обеспечивает резервное питание в течение достаточно длительного

времени (от 6 минут до нескольких часов), заменяя питание от электросети по

мере необходимости.

Статический байпас Режим статического байпаса обеспечивает бесперебойное переключение

нагрузки от инвертора напрямую к электросети и обратно. Бесперебойное

переключение нагрузки осуществляется устройством на базе тиристоров

(SCR), иногда называемым статическим переключателем.

Благодаря статическому байпасу обеспечивается возможность питания

нагрузки даже в случае внутренней неисправности или при проведении

Конструкция ИБП



ремонтных работ на выпрямителе/зарядном устройстве и инверторе. Его также

можно использовать для задействования всей мощности цепи до ИБП в случае

перегрузок (коротких замыканий), превышающих мощность ИБП.

Во время работы статического байпаса нагрузка питается напрямую от

системы распределения энергии и больше не является незащищенной (работа

в режиме пониженного качества).

Сервисный байпас Данный байпас может использоваться для питания нагрузки напрямую от

электросети, без задействования инвертора или статического переключателя.

Переключение на сервисный байпас производится пользователем с помощью

выключателей. С помощью необходимых выключателей можно изолировать

статический байпас и инвертор для проведения обслуживания, продолжая при

этом питание нагрузки в режиме пониженного качества.


Источники бесперебойного питания (Прод.)

HV/LV transformer

HV system

Non-sensitive loads

Normal utility power(disturbances andsystem tolerances)

Static bypass

Maintenance bypass

Inverter

Battery

Rectifier/charger

Sensitive loads

UPS

Reliable power(no disturbances, within

strict tolerancesand available due to

battery backup power)

Рис. 5,1. Назначение ИБП.

ИБП применяются для работы с самым разным оборудованием, требующим бесперебойной подачи электроэнергии, защищенной от помех электросети. В нижеприведенной таблице приведен ряд примеров такого оборудования.

Для каждого типа оборудования указана его чувствительность к помехам и

требуемый тип ИБП, подходящий для защиты от них.

Оборудование, требующее данный тип установки, следующее:

компьютерные системы,

телекоммуникации,

промышленное оборудование и КИП,

прочее оборудование.

Требуемые типы ИБП представлены на стр.9 "Типы статических ИБП".

Они включают в себя статические ИБП с реализацией следующих типологий:

Режим готовности,

Взаимодействие с системой распределения электроэнергии,

Двойное преобразование.

Применения ИБП


Источники бесперебойного питания (Прод.)

Применения ИБП Оборудование Защищаемые устройства Требуется защита от Тип ИБП

(см.стр.8). Кратковре

менные

перебои

Перебои

питания

Колебани

я

напряжен

ия

Колебани

я частоты

Прочее

Компьютерные системы

Центры обработки данных

- Большие участки для серверов на стойках - Интернет-центры обработки данных

***** ***** ***** ***** ***** Двойное преобразование

Локальные сети - Системы компьютеров с терминалами и периферийными устройствами (ленточные накопители, дисководы и т.п.)

***** ***** ***** ***** ***** Двойное преобразование

Небольшие сети и серверы

- Сети, состоящие из ПК или рабочих станций, серверные сети (WAN, LAN)

**** **** *** *** ** Взаимодействие с системой распределения электроэнергии

Автономные компьютеры

- ПК, рабочие станции - Периферийные устройства: принтеры, плоттеры, голосовая почта

** ** * * ** Режим готовности

Телекоммуникации

Телекоммуникации - Цифровые офисные АТС (PABX) ***** ***** ***** ***** *****

Двойное преобразование

Промышленное оборудование и КИП

Промышленные процессы

- Управление процессом - ПЛК - Системы ЧПУ - Системы управления - Роботизированные системы мониторинга - Станки-автоматы

*** ***** *** *** **** Двойное преобразование

Медицинское оборудование и лаборатории

- КИП - сканеры (60 Гц)

**** ***** **** **** *** Двойное преобразование

Промышленное оборудование

- Станки - Сварочные роботы - Прессы для заливки пластмасс - Прецизионные регуляторы (тканевые, бумажные и т.п.) - Нагревательное оборудование для производства полупроводников, стекла, сверхчистых материалов

*** **** *** *** *** Двойное преобразование

Системы освещения - Общественных зданий (лифтов, систем безопасности) - Туннелей - Освещение взлетно-посадочных полос в аэропортах

** **** *** *** ** Двойное преобразование Взаимодействие с системой распределения электроэнергии

Прочее оборудование

Особые частоты - Преобразователи частоты - Источники питания для самолетов (400 Гц)

**** **** **** ***** *** Двойное преобразование

* низкая чувствительность к помехам.

***** высокая чувствительность к помехам.

APC by Schneider Electric Редакция 05/2012 p. 9

Типы ИБП

Решения статических или роторных ИБП

Имеется два типа ИБП (рис.5.2 и подробности см. Технический документ WP

92 - «Сравнение статических и роторных ИБП»), которые коренным образом

различаются в плане реализации инверторной функции ИБП.

Статическая топология

В этих ИБП функцию инвертора выполняют исключительно электронные узлы.

Реализована «функция статического инвертора».

Роторная топология

В этих ИБП функцию инвертора выполняют вращающиеся механизмы.

Реализована «функция роторного инвертора».

Фактически эти ИБП совмещают функции двигателя и генератора с крайне

упрощенным статическим инвертором.

Инвертор фильтрует помехи питающей сети и регулирует только частоту ее

выходного напряжения (обычно в виде прямоугольного импульса), которое

снабжает энергией управляемую установку двигатель-генератор, иногда

совмещенную с маховиком.

Установка двигатель-генератор производит синусоидальное выходное

напряжение, используя выходную частоту инвертора в качестве опорной.

Рис. 5,2. Статические и роторные ИБП.

Сравнительный анализ

Роторная топология Доводы, обычно выдвигаемые в защиту данного решения, следующие:

Высокий ток короткого замыкания, составляющий 10 In (в десятки раз выше

номинального), что облегчает настройку устройств защиты,

150%-ная перегрузочная способность (по номинальному току) в течение

длительного времени (две минуты вместо одной),

Последующая цепь гальванически изолирована от предшествующего

источника переменного тока благодаря установке двигатель-генератор,

Полное внутреннее сопротивление обеспечивает хорошую устойчивость к

нелинейным нагрузкам, которые часто встречаются в компьютерных системах

наряду с импульсными источниками питания.

Статические или роторные ИБП

См. ТД №92


Типы ИБП (Прод.)

Статическая топология Сравнение с преимуществами роторной топологии

Статические ИБП компании АРС производства Schneider Electric обладают

следующими преимуществами:

Работа в режиме ограничения тока (например, до 2,33 In для MGE Galaxy

5000) с избирательностью для цепей с номинальными характеристиками до

In/2.

Эти особенности, которых более чем достаточно на практике, компенсируют

недостатки роторных систем, такие как:

- перегрев кабелей,

- влияние чрезмерного тока короткого замыкания и соответствующее падение

напряжения на чувствительных устройствах в период работы защитных

устройств по устранению неисправности.

150%-ная перегрузочная способность (по номинальному току) в течение 1

минуты.

Двухминутная перегрузочная способность не имеет практического смысла, так

как большинство перегрузок очень кратковременные (менее одной секунды,

например, пусковые токи двигателей, трансформаторов и силовой

электроники).

Гальваническое разделение при необходимости, посредством разделяющего

трансформатора.

Двойное преобразование, при котором нагрузка полностью изолирована от

питающей сети и восстанавливает выходное напряжение с высокоточным

регулированием амплитуды напряжения и частоты.

Очень низкое полное внутренне сопротивление для более высокой

производительности при нелинейных нагрузках благодаря использованию

технологии силовых транзисторов.

Прочие преимущества Статическая топология обладает и многими другими преимуществами

благодаря совмещению технологии силовых транзисторов с методом ШИМ с

ограничением по амплитуде.

Упрощенная общая конструкция с сокращением количества деталей и

соединений, а также с количества возможных причин для сбоев.

Способность мгновенного реагирования на колебания амплитуды и частоты в

питающей сети благодаря микропроцессорному управлению на основе

цифровых методов дискретизации. Амплитуда напряжения восстанавливается

в требуемых пределах (± 0,5% или ± 1% в зависимости от модели) менее чем

за 10 миллисекунд при пошаговом изменении нагрузки до 100%. В течение

этого интервала времени такое пошаговое изменение нагрузки производит

колебание напряжения нагрузки менее чем, например, ± 2% для MGE Galaxy

PW и Galaxy 5000.

Высокий и стабильный КПД при полной или любой частичной нагрузке, что

является главным преимуществом для резервных ИБП с низким процентом

нагрузок. Статический ИБП с 50%-ной нагрузкой имеет высокий КПД (94%),

тогда как КПД роторного ИБП падает до 88-90% (обычное значение), что

непосредственно влияет на эксплуатационные затраты.

Использование резервных ИБП обеспечивает высокую готовность систем со

сверхнадежной подачей питания (например, для центров обработки данных).

Возможное встраивание в резервные архитектуры с раздельными

функциями, упрощающими обслуживание благодаря изолированным

внутренним частям установки.

Роторные системы включают в себя ИБП, резервный блок питания и генератор

в едином узле, что делает невозможным разделение их функций.

Отсутствие отдельных критических точек. Скорость запуска роторных систем

с маховиком зависит от мощности двигателя (обычно менее 12 секунд). Это

значит, что двигатель должен быть в отличном рабочем состоянии и иметь

строгий график обслуживания. В случае отсутствия быстрого запуска не

остается времени на штатное отключение критических нагрузок.

Также стоит учесть следующие немаловажные преимущества:

уменьшенные габариты и вес,

отсутствие износа вращающихся частей, что упрощает и ускоряет

обслуживание. Например, роторные системы требуют контроля на соосность

вращающихся узлов и замены подшипников каждые 2-6 лет эксплуатации

(подъемное оборудование, нагрев и охлаждение подшипников во время

замены).



Выводы

С учетом вышеизложенных преимуществ статические ИБП применяются

гораздо чаще роторных, в частности, для питания оборудования большой

мощности.

В дальнейшем под понятием «источник бесперебойного питания» (ИБП)

будет подразумеваться только статический ИБП.



Стандарты

Источники бесперебойного питания Благодаря грандиозному росту числа чувствительных нагрузок понятие «ИБП»

теперь включает в себя устройства мощностью от нескольких сотен ВА для

персональных компьютеров до нескольких МВА для центров обработки данных

и телекоммуникаций.

В то же время были разработаны различные типы ИБП, вследствие чего

рыночные названия продукта не всегда ясны для конечного пользователя (а

порою даже вводят его в заблуждение).

По этой причине IEC (МЭК (Международная электротехническая комиссия))

учредила стандарты, упорядочивающие типы ИБП и методики, используемые

для измерения уровней производительности ИБП, и эти критерии были

приняты CENELEC (Европейской комиссией по стандартизации).

Стандарт IEC 62040-3 и его европейский эквивалент EN 62040-3 выделяют три

стандартных типа (типологии) ИБП и соответствующие уровни

производительности.

Технологии ИБП включают в себя:

● режим ожидания,

● интерактивность,

● двойное преобразование.

Входная мощность переменного тока Эти определения касаются работы ИБП в отношении источника питания, в том

числе системы распределения энергии до ИБП.

Стандарты содержат следующие определения:

Основная мощность: мощность, постоянно присутствующая в системе при

ее нормальном функционировании, и подаваемая компанией-поставщиком

электроэнергии, но иногда и генерируемая пользователем,

Резервная мощность: мощность, предназначенная заменить основную в

случае прекращения подачи последней,

По сути ИБП имеет один или два входа:

Рабочий вход переменного тока (или Сеть 1), на который подается

основная мощность,

Байпасный вход переменного тока (или Сеть 2), на который подается

резервная мощность (как правило, по отдельному кабелю от главного

низковольтного распределительного щита (MLVS).

ИБП, работающий в режиме ожидания

ИБП подключается параллельно питающей сети как резервный

источник питания. Батарея заряжается от зарядного устройства,

отделенного от инвертора.

Принцип действия

Нормальный режим

- Инвертор работает в режиме ожидания.

- Нагрузка питается от сети через фильтр, устраняющий определенные помехи

и в некоторой степени регулирующий напряжение.

- В стандартах нет упоминания об этом фильтре; там говорится только о

«переключателе ИБП». Там также упоминается о «возможности встраивать

дополнительные устройства для поддержания мощности, например,

феррорезонансный трансформатор или трансформатор с автоматическим

переключением отпаек».

Режим резервного питания от батареи

- В случае, если входное переменное напряжение выходит за заданные для

ИБП пределы или пропадает питание от сети, включаются инвертор и батарея

для возобновления непрерывной подачи питания к нагрузке через очень

короткое время (обычно менее 10 мс). В стандартах длительность не

нормируется, однако указывается, что «нагрузка переключается на инвертор

непосредственно или через переключатель ИБП (электронный или

электромеханический)».

- ИБП продолжает работать от батареи до истечения времени разрядки

батареи или до восстановления нормального режима питания от сети, что

Типы статических ИБП



вызывает переключение нагрузки обратно на вход переменного тока

(нормальный режим).



Рис. 5,3. ИБП, работающий в режиме ожидания.

Преимущества Простая схема.

Снижение затрат.

Недостатки Отсутствие реальной изоляции нагрузки по отношению к вышестоящей

системе распределения электроэнергии.

Время переключения. ИБП работает без реального статического

(бесконтактного) переключателя, в результате чего требуется некоторое время

для переключения нагрузки на инвертор. Это время приемлемо для некоторых

отдельных применений, однако несовместимо с требованиями,

предъявляемыми к ИБП со стороны более сложных чувствительных систем

(больших компьютерных центров, АТС и т.п.).

Отсутствие регулировки выходной частоты, которая на выходе представляет

собой частоту питающей сети.

Использование Данная конфигурация на самом деле является компромиссом между

приемлемым уровнем защиты от помех и экономической целесообразностью.

Указанные недостатки означают, что с практической точки зрения ИБП данного

типа может использоваться только для низких номинальных мощностей (< 2

кВА) и не могут применяться в качестве частотного преобразователя.

ИБП, работающий в линейно-интерактивном режиме

Инвертор подключен параллельно со входом переменного тока в

резервной конфигурации, и также заряжает батарею. В этом случае он

взаимодействует (в реверсивном режиме) с источником входного

переменного тока.

Принцип действия Нормальный режим

Нагрузка подается вместе с отрегулированной через параллельное соединение

входа переменного тока и инвертора. Пока мощность питающей сети остается

в допустимых пределах, инвертор компенсирует колебания входного

напряжения. В случае выхода мощности за пределы допусков (реверсивный

режим) инвертор заряжает батарею. Выходная частота зависит от частоты

входного переменного тока.



ИБП пределы или пропадает питание в потребительской сети включаются

инвертор и батарея для обеспечения непрерывной подачи питания к нагрузке.

Силовой выключатель (например, статический переключатель) также



отсоединяет вход переменного тока для недопущения перетекания тока от

инвертора в вышестоящую систему электроснабжения.







Режим байпаса

ИБП этого типа может быть оснащен байпасом. Если один из ИБП выйдет из

строя, нагрузку можно переключить на вход байпаса переменного тока через

сервисный байпас.

Рис. 5,4. ИБП, работающий в линейно-интерактивном режиме.

Преимущества Затраты, меньшие чем для ИБП эквивалентной мощности с двойным

преобразованием из-за того, что инвертор не работает постоянно.

Недостатки Отсутствие реальной изоляции нагрузки по отношению к вышестоящей

распределительной системе, что влечет за собой:

- чувствительность к колебаниям напряжения сети и частое задействование

инвертора,

- влияние нелинейных нагрузок в отходящих линиях на входное напряжение

вышестоящей сети.

Отсутствие регулировки выходной частоты, которая на выходе представляет

собой частоту питающей сети.

Посредственное регулирование выходного напряжения вследствие

последовательного соединения инвертора с входом переменного тока. С

понятием «отрегулированная мощность» стандарт ассоциирует параллельное

соединение входа переменного тока с инвертором. Возможности

регулирования, однако, ограничиваются чувствительностью к колебаниям

напряжения сетях выше и ниже ИБП и реверсивным режимом работы

инвертора.

КПД зависит от:

- типа нагрузки. При нелинейных нагрузках потребляемый ток заключает в себе

гармоники, искажающие синусоиду основного тока. Гармонические токи

генерируются реверсивным инвертором, регулирующим напряжение, что резко

снижает КПД.

- процент нагрузки. Мощность, необходимая для зарядки батареи, приобретает

все большее значение со снижением процента нагрузки.

Отдельная критическая точка - отсутствие статического байпаса, т.е. в

случае неисправности ИБП отключается.

Использование Данная конфигурация не очень хорошо подходит для регулирования

чувствительных нагрузок в диапазоне от средней до высокой мощности, так как

невозможно регулирование частоты. По этой причине она используется в

основном только для работы с нагрузками небольшой мощности.



ИБП с двойным преобразованием

Инвертор подключен последовательно между входом переменного тока и

нагрузкой. Мощность, подаваемая в нагрузку, непрерывно поступает через инвертор.

Принцип действия Нормальный режим

В стандартных условиях вся мощность, подаваемая в нагрузку, проходит через

выпрямитель/зарядное устройство и инвертор, которые совместно выполняют

двойное преобразование (переменный/постоянный/переменный ток), откуда и

название. Восстановление и регулирование напряжения выполняются

непрерывно.



ИБП пределы или пропадает питание от сети включаются инвертор и батарея

для обеспечения непрерывной подачи питания к нагрузке.





Режим байпаса

ИБП этого типа включают в себя статический байпас (иногда называемый

статическим переключателем), который обеспечивает бесперебойное

переключение нагрузки от инвертора напрямую в питающую сеть и обратно.

Нагрузка переключается на статический байпас в следующих случаях:

- сбой в работе ИБП,

- токи нагрузки во время переходных процессов (броски тока при запуске или

сбое),

- перегрузки,

- истечение времени работы от батареи.

Наличие статического байпаса предполагает идентичность входной и выходной

частот, что означает, что этот байпас не может использоваться для

преобразования частоты. При разности уровней напряжения требуется

трансформатор байпаса.

ИБП синхронизирован с входом байпаса переменного тока, что обеспечивает

бесперебойное переключение нагрузки от инвертора на линию байпаса.

Примечание. Имеется еще один байпас, часто именуемый сервисным, который

используется при обслуживании. Задействуется вручную.

Рис. 5,5. ИБП с двойным преобразованием.



Преимущества

Полное восстановление выходной мощности, поступающей как из сети, так и

от батареи.

Полная изоляция нагрузки от системы электроснабжения и ее помех.

Очень широкий диапазон входного напряжения при высокой точности

регулирования выходного напряжения.

независимость входной и выходной частот, дающая выходную частоту в

пределах строгих допусков. Возможность функционирования в качестве

частотного преобразователя (если таковой запланирован) путем отключения

статического переключателя.

Гораздо большая производительности в установившихся и переходных

условиях работы.

Мгновенное переключение в режим питания от батареи при сбое питания от

сети.

Бесперебойное переключение нагрузки на байпас (режим байпаса).

Ручной байпас (как правило, стандартный) для упрощения обслуживания.

Недостатки Более высокая цена, что в свою очередь компенсируется, многочисленными

преимуществами.

Использование Данная конфигурация является самой совершенной с точки зрения

защищенности нагрузки, возможностей регулирования и уровней

производительности. Она значительно повышает независимость напряжения и

частоты на выходе от входных напряжения и частоты.

Многочисленные преимущества означают, что это фактически единственная

конфигурация, подходящая для систем средней и высокой мощности (от

10 кВА и выше).

Выводы

ИБП с двойным преобразованием составляют большинство систем средней

и высокой мощности (95% среди систем мощностью от нескольких кВА, и

98% - мощностью 10 кВА и выше).

Причина тому – их многочисленные преимущества в плане соответствия

требованиям чувствительных нагрузок при этих уровнях мощности, что в

значительной степени обязано последовательной схеме соединения инвертора

со входом переменного тока.

Более того, у подобной конфигурации недостатков очень немного, среди

которых можно назвать разве что их высокую стоимость, которая оправдана

необходимостью обеспечить высокий уровень производительности. Еще одним

недостатком является несколько большие потери мощности (всего несколько

процентов).

Для рассматриваемых диапазонов мощности другие технологии

используются крайне редко, несмотря на их значительно более низкую

стоимость.

Они имеют следующие недостатки.

Отсутствие регулирования напряжения для ИБП в режиме ожидания.

Отсутствие регулирования частоты для ИБП в режиме ожидания и линейно-

интерактивных ИБП.

Среднее качество изоляции от входа переменного тока (зачастую

ограничителем перенапряжения) вследствие параллельного подключения

инвертора.

Выводы

При низкой мощности (< 2 кВА) эти три стандартные технологии

сосуществуют.

Именно показатель «затраты-эффективность» для функций защиты

определяет выбор одной из этих трех топологий с учетом требований к

нагрузке и опасностей (для людей, оборудования и т.п.).



ИБП с двойным преобразованием используются почти

исключительно для работы с высокой номинальной мощностью.



ИБП с топологией «дельта-преобразования» on-line

Конструкция, показанная на рис.5.6, представляет собой более новую, 10-

летней давности технологию построения ИБП, разработанную для устранения

недостатков топологии двойного преобразования on-line, и реализованную для

мощностей в диапазоне от 5 кВА до 1,6 МВт. Как и в топологии с двойным

преобразованием on-line, в данном случае инвертор постоянно питает нагрузку.

Однако дополнительный дельта-преобразователь также вырабатывает свою

мощность, добавляя ее к выходной мощности инвертора. В условиях сбоя

питания сети или действия помех данная конфигурация ведет себя аналогично

топологии двойного преобразования on-line.

DELTA

CONVERTER

BATTERY

MAIN

INVERTER

AC

DC DC

AC

STATIC BYPASS

SWITCH

DELTA

TRANSFORMER

Рис. 5.6: ИБП с топологией «дельта-преобразования» on-line

Оценить энергоэффективность данного варианта можно на простом примере, приведенном на рис.5.7 и показывающем уровень затрат энергии, необходимый для доставки посылки с 4-го этажа на 5-й. «Дельта-преобразование» on-line экономит энергию тем, что перемещает пакет только на разницу (дельта) между начальной и конечной точками пути. Топология двойного преобразования on-line преобразует напряжение в постоянное и затем снова в переменное, тогда как топология «дельта-преобразования» on-line перемещает компоненты мощности непосредственно от входа к выходу.

X4th

Floor

5th

Floor

DOUBLE CONVERSION DELTA CONVERSION

X4th

Floor

5th

Floor

Рис. 5.7: Сопоставление топологий двойного преобразования и «дельта-преобразования»



В двухинверторной топологии дельта-преобразователь выполняет две функции.

Первая - функция контроля характеристик входной мощности. Этот активный

входной каскад потребляет синусоидальную мощность, сводя к минимуму

гармоники, выдаваемые в сеть. Это обеспечивает оптимальную совместимость

питающей энергосети и системы генератора, снижая нагрев и износ в системе

распределения электроэнергии. Второй функцией дельта-преобразователя

является контроль входного тока с целью регулирования зарядки системы

батарей.

ИБП с топологией «дельта-преобразования» обеспечивает те же выходные

характеристики, что и ИБП с топологией двойного преобразования. Тем не

менее, входные характеристики у них зачастую различаются. Топология

«дельта-преобразования» on-line обеспечивает динамически регулируемый вход

с коррекцией коэффициента мощности без малоэффективного блока фильтров,

характерного для традиционных решений. Самое значительное преимущество

этой топологии – существенное снижение потерь энергии. Регулирование

входной мощности также делает ИБП совместимыми со всеми генераторными

установками и снижает количество проводов и необходимую избыточную

мощность генератора. Двухинверторная онлайн-технология – единственная на

сегодня ключевая технология построения ИБП, защищенная патентами, а

потому невелика вероятность ее наличия у ИБП, предлагаемых многими

поставщиками.

В условиях стабильной работы сети дельта-инвертор позволяет ИБП подавать

мощность на нагрузку с гораздо большим кпд, чем топология двойного

преобразования.


Компоненты и эксплуатация ИБП

Представленная ниже информация касается ИБП с двойным

преобразованием- технологией, чаще всего используемой APC by Schneider

Electric для диапазона мощности свыше 10 кВA.

Общая схема ИБП

Различным элементам на представленной ниже схеме присвоены номера,

соответствующие номерам последующих разделов.

Рис. 5,6. Компоненты ИБП.

Источники питания и входы ИБП

По сути ИБП имеет один или два входа:

Рабочий вход переменного тока (или Сеть 1), на который подается

основная мощность,

Байпасный вход переменного тока (или Сеть 2), на который подается

резервная мощность (как правило, по отдельному кабелю от главного

низковольтного распределительного щита (MLVS).

Об источниках переменного тока, см.стр.9.

Рекомендуется подключать ИБП как к основному, так и к резервному

источникам (входы ИБП питаются от двух разделенных цепей от MLVS), так как

в этом случае повышается общая надежность системы. Тем не менее, при

отсутствии двух отдельных цепей от MLVS можно подключить ИБП к источнику

основной мощности (вторым кабелем) оба входа переменного тока (рабочий и

байпасный).

Управление переключением между двумя входными контурами организовано

следующим образом:

ИБП синхронизирует напряжение на выходе инвертора с напряжением на

обходной линии, пока последнее находится в допустимых пределах. При этом

обеспечивается возможность, при необходимости, переключать нагрузку

Компоненты ИБП


Компоненты и эксплуатация ИБП

статическим переключателем на вход байпаса переменного тока без

прерывания питания (поскольку оба напряжения синхронизированы и

синфазны) или помех в нагрузке (поскольку резервная мощность находится в

пределах допусков).

Когда резервная мощность выходит за допустимые пределы, инвертор

выпадает из синхронного режима и передача мощности прекращается. Однако

данное переключение можно выполнять вручную.


Компоненты и эксплуатация ИБП (Прод.)

Компоненты ИБП Выпрямитель/зарядное устройство (1) Преобразует энергию переменного тока от основного источника в постоянное

напряжение и ток, которые используются для:

питания инвертора,

зарядки батареи на полном и холостом ходу.

Инвертор (2) Потребляет постоянную мощность, подаваемую от:

выпрямителя во время нормальной работы,

батареи во время автономной работы,

инвертор полностью восстанавливает синусоидальный выходной сигнал со

строгим допусками по амплитуде и частоте.

Батарея (3) Обеспечивает автономность ИБП по отношению к питающей сети в случае:

сбоя питания от сети,

выхода характеристик питающей сети за заданные для ИБП пределы.

Длительность резервного питания от батареи стандартно варьируется в

пределах от 6 до 30 минут и может быть увеличена по требованию. В

зависимости от длительности резервного питания батарея монтируется в

корпус ИБП или поставляется в отдельном корпусе.

Статический байпас (4) Статический переключатель используется для переключения нагрузки от

инвертора к байпасу без прерывания* энергоснабжения нагрузки (прерывание

отсутствует благодаря тому, что переключение выполняется электронными, а

не механическими компонентами). Переключение нагрузки возможно, когда

совпадают частоты выше- и нижестоящих сетей.

Переключение нагрузки осуществляется автоматически для любой из

следующих причин:

Намеренное выключение ИБП пользователем,

Перегрузка, превышающая предельную мощность инвертора (данная

коммутация мощности может быть запрещена),

Внутренний сбой.

Эту коммутацию также можно выполнять вручную. * Бесперебойное переключение возможно, когда синхронизированы напряжения на

выходе инвертора и на байпасном входе переменного тока. ИБП поддерживает

синхронизацию до тех пор, пока резервная мощность находится в допустимых пределах.

Ручной байпас (5) Ручной переключатель используется для переключения нагрузки на байпас при

проведении ремонтных работ. Переключение нагрузки возможно, когда

совпадают частоты выше- и нижестоящих сетей.

Переключение на ручной режим выполняется с помощью ручных

переключателей.

Ручные переключатели (6, 7, 8) Эти устройства изолируют модули выпрямителя/зарядного устройства и

инвертора и/или байпасную линию для проведения обслуживания или ремонта.

Автоматический выключатель батареи (9) Автоматический выключатель батареи защищает батарею от чрезмерной

разрядки, а выпрямитель/зарядное устройство от короткого замыкания в

батарее.

Вышестоящий изолирующий трансформатор (10) (дополнительное оборудование)

Обеспечивает гальваническую развязку входа/выхода, когда нагрузки питаются

от байпаса.

Он особенно эффективен, когда отличаются системы заземления выше- и

нижестоящей систем. Может устанавливаться в корпусе для ИБП линейки MGE

Galaxy.



Трансформатор, выравнивающий напряжение (11) (дополнительное оборудование)

Понижает или повышает напряжение до желаемого уровня.



Фильтры (12) (дополнительное оборудование)

Если выпрямитель основан на мостовой схемы Гретца, как в ИБП MGE

Galaxy PW и MGE Galaxy PW 9000, фильтр гармоник в сети выше

выпрямителя/зарядного устройства (см.“Основные факторы систем ИБП”

стp. 24) снижает гармоники тока, возникающие от включения тиристоров

выпрямителя. Это снижает искажение напряжения на вводных шинах,

возникающее от протекания гармонических токов (требуемый уровень, как

правило, <5%). Более того, данные ИБП от компании АРС (Schneider Electric)

имеют нейтральный проводник увеличенного сечения, устанавливаемый по

умолчанию для компенсации влияния гармоник третьего порядка и кратных им

гармоник, в нейтральном проводнике.

Все прочие ИБП линеек продукции MGE Galaxy и Symmetra оборудованы

выпрямителем с корректировкой коэффициента мощности, что упраздняет

необходимость фильтра (см. “Основные факторы систем ИБП” стp. 24).

ИБП, реализующие новые технологии ШИМ с ограничением по амплитуде и

устанавливаемые ниже по цепи, могут подключаться к нелинейным нагрузкам

напрямую. Эта технология позволяет ИБП от компании АРС (Schneider Electric)

поддерживать искажения напряжения (THDU) ниже 3%.

Встроенные средства связи (13) (14) Помимо необходимости в дружественном пользовательском интерфейсе для

эффективного управления работой ИБП, в настоящее время приобретает все

более важное значение возможность коммуникации ИБП с их электрической или

компьютерной средой (устройства автоматики, системы управления зданием (BMS),

компьютеризованные системы управления и т.п.).

ИБП от APC производства Schneider Electric изготавливаются со встроенной

универсальной системой связи, включающей в себя:

дружественный человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) с

усовершенствованным графическим дисплеем и мнемосхемой. Интерфейс

построен на основе систем самомониторинга и самодиагностики, обеспечивающих

непрерывное оповещение о состоянии различных узлов ИБП, в частности,

батарей.

К примеру, в ИБП типа MGE Galaxy:

- система Digibat с полным набором функций по регулированию ее параметров

непрерывно отслеживает ее состояние,

- система контроля батареи B2000 или Cellwatch мгновенно фиксирует и

локализует сбои в работе батареи и выполняет прогнозирование ее работы.

В ИБП типа Symmetra:

- Система стоечного монтажа для управления работой батареи (1U) APC с

доступом через интернет-браузер совмещает в себе функцию контроля

состояния батареи и тестирования с индивидуальной ускоренной зарядкой для

максимально производительной работы батареи.

Широкий выбор карт связи, совместимых с рыночными стандартными:

- карта управления сетью (Ethernet)

- карта Modbus – Jbus (RS232 и RS485)

- релейная карта (сухие контакты) для индикации показаний

- модемная карта Teleservice

Эти карты можно использовать для реализации функций контроля,

уведомления, управляемого отключения и функции Teleservice.

Панель HMI («человеко-машинный интерфейс») и связь см. “Основные

факторы систем ИБП” стр. 49.

Устройства энергораспределения и защиты питающей и отходящей сетей(15) (16) (дополнительное оборудование)

ИБП может оснащаться следующим оборудованием:

Низковольтные автоматические выключатели вышестоящей сети для входов

переменного тока (нормальных и байпасных),

Низковольтный распределительный щит вышестоящей сети с защитой в виде

автоматических выключателей входов переменного тока (нормальных и

байпасных),

Низковольтный распределительный щит нижестоящей сети с защитой в виде

автоматических выключателей для различных отходящих цепей.



Компания APC от Schneider Electric может предложить целый ряд ИБП и

защитных устройств с отлично скоординированными номинальными

характеристиками и производительностью.

Комплектные решения



Компания APC от Schneider Electric может предложить комплектные решения,

включающие все вышеназванные компоненты, а также ИБП с

кондиционированием для центров обработки данных, совместно со Schneider

Electric. Для индивидуальных пользователей преимущества заключаются в том,

что от одного партнера они получают оборудование, совмещающее в себе

оптимальную производительность и надежность.

Данные характеристики составлены на основе главных технических

характеристик, представленных в стандартах IEC 62040-3 / EN 62040-3 в

части, касающейся требований к производительности ИБП.

Некоторые термины, употребляемые в данном контексте, отличаются от

общепринятых, а целый ряд новых характеристик еще не освоены

изготовителями. Новые термины или характеристики, используемые в

стандарте, указаны в скобках со звездочкой впереди.

К примеру, после названия раздела "Входной ток во время ускоренной зарядки

батареи" в скобках стоит термин (*номинальный входной ток), который

употребляется в тексте стандарта.

Обратите внимание, что несколько числовых значений приведены просто для

примера.

По большей части они взяты из технических характеристик

соответствующих ИБП, указанных в раделе 4, или приведены просто для

примера.

Входная мощность переменного тока

Количество фаз и схема заземления системы На вход подается трехфазный переменный ток (основная мощность) и

нейтраль. Однофазные входы не используются для тех уровней мощности, о

которых здесь идет речь.

Схема заземления системы. как правило, предписывается стандартами (IT, TT,

TNS или TNC).

Рабочий вход переменного тока В нормальном режиме ток подается напрямую от питающей сети на

выпрямитель/зарядное устройство, значение тока лежит в допустимых

пределах.

Пример: действующее значение 400 В ± 15% при частоте 50 или 60 Гц ± 5%,

трехфазный.

Байпасный вход переменного тока

Байпасный вход переменного тока обеспечивает резервное электроснабжение.

На самом деле, этот вход представляет собой кабель, подключенный к другому

фидеру питающей сети в главном низковольтном распределительном щите,

чем тот, который питает рабочий вход переменного тока.

В целом, он подает напряжение с теми же характеристиками, что и вход

основной мощности.

Пример: действующее значение 400 В ± 15% при частоте 50 или 60 Гц ± 5%,

и ток короткого замыкания Isc2 = 12,5 кA. Данные о токе короткого замыкания

имеют важное значение для устройств защиты нижестоящей сети в случае

работы в статическом или сервисном байпасном режиме.

Рекомендуется разделить подачу основной и резервной мощности, так как это

повысит надежность системы в целом, однако это не является обязательным.

Тем не менее, при отсутствии двух отдельных цепей от MLVS можно

подключить ИБП к источнику основной мощности (вторым кабелем) оба входа

переменного тока (рабочий и байпасный).

Выпрямитель/зарядное устройство

Напряжение плавающего заряда Это напряжение, подаваемое выпрямителем/зарядным устройством и

поддерживающее полный заряд батареи.

Оно зависит от типа используемых батарей и рекомендаций изготовителя.

Входной ток во время непрерывной подзарядки батареи (*номинальный входной ток)

Основные характеристики

компонент ИБП



Это ток, который при нормальном режиме работы необходим для питания

инвертора на его номинальной мощности при непрерывной подзарядке

батареи.

Пример. Пример: для ИБП мощностью 100 кВА типа MGE Galaxy PW с

временем поддержки работы от батареи 10 минут, этот ток составит I input float

= 166 A в режиме непрерывной подзарядки батареи.

Входной ток во время зарядки батареи Это ток, который необходим для питания инвертора на его номинальной

мощности во время зарядки батареи. Следовательно, он будет выше, чем ток в

предыдущем случае, и будет использоваться для определения сечения

входных проводов зарядного устройства.

Пример. Пример: для ИБП с такими же характеристиками, что указаны выше,

входной ток равен: I input float = 182 A, то есть, он выше предыдущего,

поскольку необходим для заряда батареи.



Максимальный входной ток

Это ток на входе в момент, когда ИБП работает в наихудших условиях при

максимально допустимой перегрузке и при полностью разряженной батарее.

Он выше, чем предыдущий входной ток во время зарядки батареи (благодаря

току перегрузки), но ограничен во времени (как и сама перегрузка).

Пример. Пример: для ИБП с такими же характеристиками, что и выше, ИБП

типа MGE Galaxy PW может выдержать 25%-ную перегрузку в течение десяти

минут и 50%-ную перегрузку в течение одной минуты. В наихудших условиях в

момент зарядки батареи входной ток может достигать:

I input max. = 182 A x 1,25 = 227,5 A в течение 10 минут,

I input max. = 182 A x 1,5 = 273 A в течение 1 минуты.

Вне вышеуказанных пределов, ИБП инициирует бесперебойное переключение

нагрузки на байпасную линию и автоматически возвращает ее обратно по

окончании перегрузки или ее устранении соответствующим защитным

устройством.

Батарея (*накопители энергии)

Тип Батарея определяется типом (вентилируемая или герметичная кислотно-

свинцовая или никель-кадмиевая) и способом установки. Компания АРС

Schneider Electric предлагает герметичные свинцово-кислотные батареи,

установленные в шкафах.

Срок службы Срок службы определяется как длительность работы батареи в нормальных

условиях эксплуатации, при которой батарея работает в течение не менее 50%

своего изначального времени поддержки.

Например, ИБП типа MGE Galaxy PW по умолчанию поставляется с

герметичными свинцово-кислотными батареями со сроком службы от 10 лет.

Батарея данного типа с номинальным временем поддержки 30 минут будет

постепенно сокращать это время до 15 минут в конце указанного срока службы.

Этот ресурс может не сократиться до такого значения в оптимальных условиях

эксплуатации (главным образом это касается температуры). Тем не менее,

дается гарантия на то, что срок службы будет не меньше указанного значения

при условии правильной эксплуатации.

Режимы работы Батарея может работать в следующих режимах:

Зарядка. В этом режиме батарея потребляет зарядный ток (I1 charge) от

выпрямителя/зарядного устройства.

Непрерывная подзарядка. В этом режиме батарея потребляет малый, так

называемый плавающий ток (I1 floating), подаваемый выпрямителем/зарядным

устройством, который поддерживает ее заряд, компенсируя потери

разомкнутой цепи.

Разрядка. Батарея питает инвертор до достижения порогового напряжения

отключения.

По достижении этого напряжения, задаваемого на заводе-изготовителе

батарей, батарея автоматически отключается (в ИБП от АРС by Schneider

Electric) во избежание ее повреждения от глубокой разрядки.

Номинальное напряжение Это напряжение постоянного тока на выходе, которое батарея подает на

инвертор.

Пример. 450 В постоянного тока для ИБП типа MGE Galaxy PW.

Емкость Емкость батареи выражается в амперах в час.

Пример. Пример: для ИБП MGE Galaxy PW мощностью 100 КВA,

оснащенного батареей с 10-минутным временем поддержки и сроком службы 5

лет, емкость батареи составляет 85 А/ч.

Количество элементов



Количество одиночных элементов батареи, составляющих один полный

комплект батарей.

Пример. Пример: батарея ИБП MGE Galaxy PW мощностью 100 кВA состоит

из 33 элементов, дающих 13,6 В каждый, в течение 10 минут поддержки.

Напряжение плавающего заряда Это постоянное напряжение, используемое для поддержания заряда батареи и

подаваемое выпрямителем/зарядным устройством.

Пример. Пример: для ИБП типа MGE Galaxy PW напряжение плавающего

заряда находится между 423 и 463 В.



Время поддержки (* время питания накопленной энергией) Время, отсчитываемое от начала срока эксплуатации батареи, в течение

которого батарея может питать инвертор, работающий при полной

номинальной нагрузке, при отсутствии переменного входного напряжения.

Пример. ИБП типа MGE Galaxy PW выпускаются с временем поддержки 8,

10, 15, 20, 30 и 60 минут.

Время поддержки зависит от процента нагрузки на ИБП.

В случае, если ИБП работает с полной номинальной нагрузкой (100%

номинальной мощности), то время поддержки закончится, когда напряжение

батареи упадет до порогового напряжения отключения, установленного

изготовителем. Это вызывает автоматическое выключение ИБП компании АРС

by Schneider Electric.

Если ИБП работает при более низкой процентной нагрузке (например, 75%),

то фактическое время поддержки может быть больше. Тем не менее, оно

всегда заканчивается, когда достигается пороговое напряжения отключения

батареи.

Время подзарядки (* номинальное время восстановления энергии) Это время, необходимое батарее для восстановления 80% своего времени

поддержки (90% своей емкости), начиная от порогового напряжения

отключения батареи. Питание подается от выпрямителя/зарядного устройства.

Пример. Пример: для ИБП типа MGE Galaxy 5500 время подзарядки

составляет от 8 до 10 часов в зависимости от типа батареи и времени

поддержки. Обратите внимание на то, что вероятность задействования батареи

дважды за такой короткий промежуток времени мала. Это значит, что

указываемое время подзарядки косвенно показывает фактическую

производительность.

Максимальный ток батареи (Ib) Во время разрядки батарея подает на инвертор ток Ib, который достигает

максимума в конце разрядки. От этой величины зависят технология защиты

батареи и сечения кабелей.

Пример. Пример: для ИБП типа MGE Galaxy 5500 мощностью 100 кВА этот

ток составляет Ib max = 257 A.

Инвертор

Номинальная мощность (Sn) (* номинальная полная выходная мощность) Представляет собой максимальную полную мощность Sn (кВА), которую

инвертор способен подать на линейную нагрузку с коэффициентом мощности

0,8 в нормальном режиме работы в установившемся режиме работы.

Стандарты также определяют данный параметр при описании условий работы

в режиме питания от батареи. Теоретически, он не меняется, если батарея

выбрана правильно.

Пример. Пример: ИБП типа MGE Galaxy 5500 с номинальной мощностью

(Sn) 100 кВA.

Активная выходная мощность (Pa) (* номинальная выходная активная мощность для линейной или образцовой нелинейной нагрузки) Представляет собой активную мощность Ра (кВт), соответствующую полной

выходной мощности Sn (кВА) при условиях измерения, упомянутых выше. Это

значение также может быть указано для стандартизованной образцовой

нелинейной нагрузки.

Пример. Пример: ИБП из предыдущего примера, тип MGE Galaxy 5500 с

номинальной мощностью 100 кВА подает активную мощность Pa = Sn x 0,8 = 80

кВт.

Номинальный ток (In) Представляет собой ток, соответствующий номинальной мощности.

Пример. Пример: опять для того же ИБП: MGE Galaxy 5500 с мощностью 100

кВА и выходным напряжением 400 В, этот ток составляет:



InSn

Un

3-

100000

400 1732x ,240 В



Полная мощность нагрузки (Su) и процент нагрузки Представляет собой полную мощность Sn (кВА), фактически подаваемую

инвертором на нагрузку при выбранных рабочих условиях.

Это значение представляет собой часть номинальной мощности в зависимости

от процента нагрузки.

.Su Sn. и .Tc = процент нагрузки (%) = Su / Sn..

Пример. Пример: для того же ИБП: если инвертор подает 3/4 своей

номинальной мощности (75% нагрузки), он подает полную мощность 75 кВA,

что при стандартных рабочих условиях (Коэффициент мощности PF = 0,8)

соответствует активной мощности нагрузки

Pa = Su x PF = 75 x 0,8 = 60 кВт.

Ток нагрузки (Iu) Представляет собой ток, соответствующий мощности нагрузки, то есть,

проценту этой нагрузки. Он вычисляется, исходя из Pu, для номинального тока,

где напряжение - это номинальное напряжение Un (значение, регулируемое

инвертором).

Пример. Пример: для вышеупомянутого ИБП (75% нагрузки)

IuSu

Un

3-

75000

400 1732x ,240 В

что аналогично следующему:

.Iu = In x Tc. = 144,3 x 0,75 = 108,2 A

КПД () Представляет собой отношение активной мощности Pu (кВт), подаваемой ИБП

в нагрузку, к мощности Pin (кВт), которую он потребляет на своем входе либо

выпрямителем, либо батареей.

.= Pu / Pin.

Для большинства ИБП КПД оптимален при полной номинальной нагрузке и

резко падает при более низких процентных нагрузках. Вследствие низкого

полного выходного сопротивления и потерь холостого хода, КПД ИБП типа

MGE Galaxy фактически стабилен при нагрузках от 25 до 100%. ИБП типа MGE

Galaxy обеспечивает КПД свыше 90% начиная с 25% нагрузки и до 93% при

полной номинальной нагрузке, так же, как и при эко-режиме, который повышает

КПД на 4%, то есть до 97%.

Вообще, для ИБП типа MGE Galaxy значение КПД 0,93 можно использовать

для всех расчетов входной мощности для нагрузок от 30 до 100%.

Пример. Пример: для ИБП типа MGE Galaxy мощностью 100 кВА при 75%

нагрузке, КПД=0,93 соответствует активной входной мощности ИБП

Pin = Pu / = 60/0,93 = 64,5 кВт.

Выходное напряжение Un

Кол-во фаз Выходное напряжение может быть трехфазным (ИБП 3ф-3ф) или однофазным

(ИБП 3ф-1ф) в зависимости от конкретных условий. Обратите внимание на то,

что в сетях выше и ниже ИБП могут применяться различные системы

заземления.

Номинальное выходное напряжение Как правило, представляет собой то же напряжение, что и напряжение на

входе переменного тока. Тем не менее, возможна установка трансформатора

для выравнивания напряжения.

Статические характеристики Представляют собой допуски (максимально допустимые отклонения)

амплитуды и частоты выходного напряжения в установившихся режимах

работы. Они строже, чем допуски мощности питающей сети, и измеряются для

нормального режима работы на входном переменном тока, а также для режима

резервного питания от батареи.

Колебания выходного напряжения

Допуск по амплитуде выражается в процентах от номинального действующего

значения и может варьироваться.



Пример. Пример: для ИБП типа MGE Galaxy, допуск на действующее

значение напряжения 400 В ± 1% может быть отрегулирован до ± 3%.

Стандарты также устанавливают пиковое выходное напряжение и допуск для

его номинального значения.

Колебания выходной частоты

Этот допуск выражается в процентах от номинальной частоты.

Пример. Пример: для ИБП типа MGE Galaxy, 50 или 60 Гц ± 0,1% при

нормальных условиях работы на основной мощности и ± 0,5% в режиме

поддержки от батареи.



Синхронизация частоты с основной мощностью Инвертор подает выходное напряжение в пределах вышеуказанных допусков

независимо от колебаний, влияющих на мощность в питающей ИБП линии.

Исходя из этого, ИБП:

отслеживает параметры напряжения (амплитуду, частоту, фазу) источника

основного напряжения для определения их соответствия заданным допускам,

реагирует на любое изменение параметров с целью:

- возможной перенастройки инвертора (фазы и частоты) на резервную

мощность ввиду последующего переключения нагрузки, покуда изменившиеся

параметры остаются в пределах допусков,

- переключения нагрузки на питание от батареи, как только значения

параметров выходят за допустимые пределы.

Новые технологии – транзисторная IGBT и технология прерывистой ШИМ,

реализованные в ИБП от АРС by Schneider Electric – предоставляют отличные

возможности адаптации к этим колебаниям.

Пример. Пример: для ИБП типа MGE Galaxy максимальное отклонение по

частоте, согласно допуску составляет 50 Гц x 0,5% = 0,25 Гц.

Возможна пошаговая синхронизация частоты с байпасом переменного тока в

пределах от 0,25 до 2 Гц с шагом 0,25 Гц. На практике это означает, что

колебания частоты можно удерживать в пределах dF/dt = 0,25 Гц/с с

перенастройкой в течение от 0,25 до 1 секунды.

Динамические характеристики

Представляют собой допуски величин в условиях изменяющейся нагрузки.

ИБП типа MGE Galaxy способны выдерживать следующие условия:

Асимметрия нагрузки

При асимметрии напряжения нагрузки (фазного или линейного), составляющей:

- 30%, колебание выходного напряжения составляет менее 0,1%,

- 100% (мощность одной фазы - Pn, двух других - 0) колебание выходного

напряжения не превышает 0,2%.

Пошаговые изменения нагрузки (переходные напряжения)

Для пошаговых изменений нагрузки от 0% до 100% или от 100% до 0%

номинальной, колебания напряжения не выходят за следующие пределы:

± 2% для питания от сети;

от + 2% до -4 % на резервном питании от батареи.

Перегрузочная способность и мощность короткого замыкания Перегрузки

- 1,1 In в течение 2 часов,

- 1,5 In в течение 1 минуты,

без изменения допустимых пределов величин на выходе.

Короткие замыкания

При токе свыше 1,65 In, инверторы в ИБП типа MGE Galaxy работают в режиме

ограничения тока до 2,33 In в течение 1 секунды, что соответствует:

I peak max. = 2 x 1,65 In = 2,33 In.

При токах, превышающих это значение, инверторы переключают нагрузку на

батарею или выполняют статическое отключение (функция самозащиты).

Общее искажение выходного напряжения ИБП должны гарантировать уровни производительности для всех типов

нагрузок, включая нелинейные.

Пример. ИБП типа MGE Galaxy ограничивают общее гармоническое

искажение напряжения (THDU) выходной мощности до следующих уровней

для:

100% линейных нагрузок:

- THDU фаза/фаза < 1,5 %,

- THDU фаза/нейтраль < 2%,

100 % нелинейные нагрузки:

- THDU фаза/фаза < 2 %,

- THDU фаза/нейтраль < 3%.

ИБП типа MGE Galaxy работают в соответствии с указанными

характеристиками для всех типов нагрузок.



Общее примечание. Стандарт предписывает некоторые из ранее упомянутых

уровней производительности для выходной мощности при работе в

нормальном режиме и в режиме поддержки от батареи. В целом они

идентичны.

Обзорная схема основных характеристик

Рис. 5,7. Схема, показывающая основные характеристики (см.список ниже).

Рабочий вход переменного тока ● Напряжение Un от + 10% до - 15%

● Частота f от + 4% до - 6%

Байпасный вход переменного тока ● Напряжение Un от + 10% до - 15%

● Частота f от + 4% до - 6%

● Ток короткого замыкания Isc2 (предельный выдерживаемый ток короткого

замыкания для статического байпаса)

Выпрямитель/зарядное устройство ● Плавающее напряжение

● Входные токи

- номинальный (непрерывная подзарядка батареи)

- максимальный (зарядка батареи)

Батарея ● Время поддержки: стандартное 5, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 60 минут, более

длительное - по запросу)

● Срок службы: 10 лет и больше

● Максимальный ток Ib max.

Инвертор ● Полная выходная мощность:

- номинальная: Sn (кВА)

- мощность нагрузки: Su (кВА) = Sn x Tc%

● Процент нагрузки ИБП Tc% = Su / Sn

● Активная выходная мощность:

- номинальная: Pn (кВт) = Sn (кВА) x 0,8

- мощность нагрузки: Pu (кВт) = Su (кВА) x PF = Sn x Tc% x PF = Un Iu PF

● КПД: Pu / Pn = 93% (97% в эко-режиме).

● Статические характеристики (допустимые колебания выходного напряжения

в установившихся режимах работы)

- амплитуда: Un ± 1% с подстройкой до ± 3%

Frequency: - частота: f ± 1% в нормальном режиме, f ± 0,5% в режиме

поддержки от батареи

- выходное напряжение инвертора синхронизировано (по частоте и фазе) с

выходным напряжением резервной мощности, пока последнее находится в

пределах допусков.

● Динамические характеристики (допустимые колебания в переходных

режимах работы)

- максимальные колебания напряжения и частоты для пошагового изменения

нагрузки от 0% до 100% или от 100% до 0%: Un ± 2%, f ± 0,5%



● Искажения выходного напряжения

- 100% нелинейные нагрузки THDU < 2%

● Перегрузочная способность и мощность короткого замыкания:

- перегрузки: 1,5 In в течение 1 минуты

Короткие замыкания ток, не превышающий 2,33 In в течение 1 секунды

Нагрузка ● Ток нагрузки (Iu)

● Коэффициент мощности PF



Рабочий режим (питание от сети, см.рис.5.8 слева)

ИБП потребляет из питающей сети переменную мощность, необходимую для

работы через выпрямитель/зарядное устройство, который вырабатывает

постоянный ток.

Часть сетевой мощности идет на зарядку или непрерывную подзарядку

батареи:

I1 floating, если батарея уже полностью заряжена,

I1 charge, если батарея заряжена не полностью (т.e. зарядка после недавней

разрядки).

Оставшийся ток подается на инвертор, который вырабатывает выходное

синусоидальное напряжение в пределах допусков по амплитуде и частоте.

Режим поддержки питания от батареи (питание от батареи,

см.рис.5.8 справа)

Режим, в котором батарея включается и работает вместо основного источника

мощности, подавая на инвертор питание, необходимое для нагрузки, с теми же

допусками, что и в рабочем режиме.

Это достигается путем мгновенной переключения на батарею (которая

подключена параллельно) в следующих случаях:

Сбой нормального режима питания через вход переменного тока (сбой

напряжения питающей сети),

Искажения нормального переменного тока на входе вышли за допустимый

предел (деградация напряжения питающей сети).

Нормальный режим.

Режим поддержки работы от батареи.

Рис. 5,8. Рабочий режим работы и режим поддержки от батареи.

Байпасный режим (линия статического байпаса, см.рис.5.9 слева) Статический переключатель (SS) обеспечивает бесперебойное переключение

нагрузки на байпасный вход переменного тока, обеспечивающий прямую

подачу резервного питания от батареи к нагрузке.

Данное переключение нагрузки происходит автоматически в случае:

если перегрузка по цепи ниже от ИБП превышает выдерживаемую,

внутреннего сбоя в модулях выпрямителя/зарядного устройства.

Переключение нагрузки на обходную линию всегда производится в случае

внутренних сбоев, тогда как во всех иных случаях это возможно только когда

напряжение резервного источника питания находится в пределах допусков и

синфазно напряжению инвертора.

Исходя из этого:

ИБП синхронизирует напряжение на выходе инвертора с напряжением на

обходной линии, пока последнее находится в допустимых пределах. В этом

случае переключение возможно:

- без перебоев в подаче питания. Так как напряжения синфазны, на тиристорах

(SCR) двух каналов статического переключателя одновременно

устанавливается нулевое напряжение,

Рабочие режимы ИБП



- без влияния на нагрузку. Нагрузка переключается на байпасную линию,

напряжение которой находится в пределах допусков.

Когда резервная мощность выходит за допустимые пределы, инвертор

выпадает из синхронного режима и работает автономно со своей собственной

частотой. Передача нагрузки отключена.

Однако данное переключение можно выполнять вручную.

Примечание 2. Эта функция значительно повышает надежность, благодаря

очень малой вероятности перегрузки в отходящий сети и одновременного сбоя

в резервном питании.



Примечание 2. Корректная работа байпасной линии возможна лишь при

условии разделения устройства защиты, расположенного выше байпасного

входа переменного тока, (на выходе щита MLVS) и устройств защиты выходных

цепей ИБП (данные о разделении см.ниже).Сервисный режим (о

сервисном байпасе см.рис. 5.9 справа) Благодаря этому режиму сервисные работы можно проводить без отключения

нагрузки. Нагрузка получает резервное питание по цепи сервисного байпаса.

Перевод нагрузки на сервисный байпас производится с помощью ручных

переключателей.

Выпрямитель/зарядное устройство, инвертор и статический переключатель

отключены и изолированы от источников питания. Батарея изолирована своим

автоматическим выключателем.

Режим байпаса (статический байпас).

Сервисный режим (сервисный байпас).

Рис. 5,9. Байпасный и сервисный режимы.

Системы с параллельным резервированием ИБП

Глава 2 полностью посвящена описанию различных схем резервирования.

Ниже приводится дополнительная информация о параллельной схеме

резервирования.

В частности, она касается ИБП типа MGETM

GalaxyTM

. Модульные ИБП типа

SymmetraTM

также используют параллельную схему подключения ИБП.

О конфигурациях ИБП см.раздел “Выбор схемы резервирования ИБП”

Типы систем с параллельным резервированием Существует два типа систем с параллельным резервированием.

Встроенные параллельные модули ИБП

Данная схема резервирования модифицируема и может быть реализована на

одном модуле ИБП со встроенным статическим байпасом и ручным сервисным

байпасом. Для схем с более чем двумя модулями ИБП общий сервисный

байпас размещается в отдельном внешнем шкафу (см.рис.5.10).

Параллельные модули ИБП с централизованным шкафом статического

переключателя (SSC)

Шкаф статического переключателя включает в себя автоматический и

сервисный байпасы, которые являются общими для целого ряда параллельных

модулей ИБП без байпасов (см. рис. 5.11).

Эта схема, хоть и менее модифицируема, чем предыдущая, вследствие

номинальной характеристики байпаса, обладает большей надежностью (так как

модули SSC и ИБП независимы друг от друга).

Модульные ИБП

ИБП типа SymmetraTM

состоят из основных и резервных модулей (модуль питания, интеллектуальный модуль, батарея и байпас).

Конфигурации ИБП



Модульная конструкция с подключаемыми модулями питания повышает надежность, в частности, ремонтопригодность и готовность, а также возможность улучшения установки.

Избыточность Избыточность при параллельных схемах резервирования может выражаться как N+1, N+2, и т.д. Это значит, что для питания нагрузки требуется N ИБП, однако устанавливается N+1, N+2 ИБП, работающих на общую нагрузку. См.пример ниже.



Пример Возьмем критическую нагрузку с номинальной мощностью 100 кВА.

схема резервирования 2+1

- 2 модуля ИБП должны полностью питать нагрузку в случае потери избыточности. - Каждый модуль ИБП, следовательно, должен питать номинальную нагрузку 50 кВА. - 3 модуля ИБП обычно работают на общую нагрузку 100 кВА, то есть каждый питает частичную нагрузку 33,3 кВА. - 3 модуля ИБП нормально работают с процентом нагрузки 33,3/50 = 66,6%. - каждый встроенный параллельный модуль ИБП оснащен статическим байпасом. Переключение нагрузки организовано так, что при необходимости три модуля ИБП переходят на байпас одновременно.

Рис. 5,10. Включенные в параллель модули ИБП с общим сервисным байпасом и схемой резервирования 2+1. Возможна работа со всеми модулями (избыточность обеспечена).

Потеря избыточности

- Один модуль ИБП отключается, остальные два продолжают работать на 100%. - можно выполнять ремонтные работы с вышедшим из строя ИБП благодаря сервисному байпасу.



Рис. 5,11. Включенные в параллель модули ИБП с общим сервисным байпасом и схемой резервирования 2+1. Работа после потери избыточности.


Технология: Бестрансформаторные ИБП

Принцип работы Первоначально все ИБП включали в себя выходной трансформатор, который применялся для настройки выходного напряжения, воссоздания нейтрали и обеспечения гальванической изоляции между системами выше и ниже ИБП (рис.5.12). В настоящее время технический прогресс и более низкая себестоимость полупроводников на базе технологии IGBT, позволяет избавиться от этого трансформатора (рис. 5.13).

NormalAC input

Rectifiercharger

UPS

BypassAC input

Q4S

Q1

Inverter

Q5N

K3N

Staticbypass

Battery QF1

Manualbypass

Loads

Q3BP

NormalAC input

Rectifiercharger

UPS

BypassAC input

Q4S

Q1

Inverter

Q5N

K3N

Staticbypass

Battery QF1

Manualbypass

Loads

Q3BP

Рис. 5,12. ИБП с выходным трансформатором.

Рис. 5,13. Бестрансформаторные ИБП.

Преимущества

Данная технология обладает рядом ключевых преимуществ.

● Меньше опорная поверхность: занимает меньше места, отсутствует

трансформатор

● Меньше вес: вес снижен за счет отсутствия трансформатора

● Выше КПД: отсутствие потерь на трансформаторе

● Регулирование напряжения путем модуляции сигнала улучшает

согласование с нагрузкой. Электроника воздействует непосредственно на

выходное напряжение, что ускоряет и делает более точным регулирование

напряжения.

Динамика развития

Использование бестрансформаторных ИБП мощностью не более нескольких

сотен кВА началось в начале 1990-х годов. Благодаря своим многочисленным

преимуществам, эти ИБП в настоящее время получили широкое

распространение, возросла и их мощность (см.рис.5.14). Средняя номинальная

мощность ИБП, построенных по бестрансформаторной технологии, возросла за

последние 15 лет более чем в 50 раз.

100

400

P(kVA)

1990 1995 2000 2010

years

200

300

5

2005

500

Рис. 5,14. Средняя номинальная мощность бестрансформаторных ИБП.

ИБП, построенные по

бестрансформаторной

технологии



Гальваническая изоляция

Одной из функций выходных трансформаторов, благодаря которой они

использовались в ИБП, является обеспечение гальванической изоляции.

Тем не менее, трехфазные ИБП с номинальной мощностью выше

определенного значения оборудованы байпасом для бесперебойного питания.

Наличие байпаса означает, что ИБП, независимо от наличия или отсутствия

выходного трансформатора, уже не в состоянии обеспечивать гальваническую

развязку между источником и нагрузками. По этой причине

бестрансформаторная технология построения ИБП постепенно становится

предпочтительным решением для высоких номинальных мощностей.

Этот аспект и будет рассмотрен ниже путем сравнения особенностей

применения этих двух технологий в зависимости от компоновки заземления

системы.

Обзор компоновок заземления системы Нижеследующие компоновки относятся к заземлению: ● нейтральной точки системы распределения электроэнергии, ● открытых проводящих частей нагрузок. Эти открытые проводящие части всегда соединены между собой, либо все вместе, либо по группам. Каждая группа соединений подключена к терминалу заземления с помощью защитного проводника (PE или PEN в зависимости от того, соединен ли он с нейтральным проводником или нет). Согласно стандарта IEC 60364

(1) для обозначения различных систем

заземления используются две буквы. ● первая буква обозначает заземление нейтральной точки трансформатора: - T: заземлена, -I изолирована. ● вторая буква обозначает заземление открытых проводящих частей оборудования нагрузки: - T: заземлена,

N: - N: подсоединены к нейтрали, которая заземлена.

В этом случае (N), третья буква показывает связь между нейтральным (N) и защитным (PE) проводниками: °C - С: один проводник, используемый для обоих функций, -S отдельные проводники.

(1) Замещен Рекомендациями по нагрузкам для силового трансформатора IECI 60076-7 Ed.

Таким образом, стандарт различает следующие системы: ● IT: Изолированная нейтраль ● TT: Глухозаземленная нейтраль ● TN-C: Проводник, сочетающий в себе функции защитного заземления и нейтрали (PEN) ● TN-S: Разделенные нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE)

проводники.

Компоновка заземления для компьютерных залов

Систематическое применение системы TN-S

Система заземления TN-S представляет собой компоновку, рекомендуемую изготовителями и стандартами.для компьютерных систем. Причина этого в том, что она обеспечивает однофазное распределение, обеспечивая при этом опорный потенциал для открытых проводящих частей с помощью защитного проводника.

Работа с

компьютерными

нагрузками



Фазы: L1, L2, L3

Нейтраль: N

Защитный проводник: PE

Полюс автоматического выключателя: х x

Разделенные N и PE

Рис. 5,15. Система заземления TN-S для компьютерных залов.

Системы заземления IT и ТТ плохо подходят для компьютерных систем ● Системы IT требуют наличия компетентного обслуживающего персонала и

сложной системы контроля за изоляцией, которая могла бы выявлять и сразу устранять пробои изоляции до возникновения второго пробоя, сопровождаемого большим током, который может вызвать сбои.



● Система TT слишком чувствительна к перенапряжениям от удара молнии,

чтобы использовать ее для чувствительных компьютерных систем.

● Система TN-C(1)

(совмещенные N и PE проводники) не обеспечивает

надежного опорного потенциала, в отличие от системы TN-S. Однофазные нагрузки, часто возникающие в компьютерных системах, вызывают в нейтрали гармонические токи 3-го порядка и кратные им токи (H6, H9 и т.д.). Как следствие, эти гармонические токи протекают в PEN-проводнике, где они могут вызвать: - потерю эквипотенциальности PEN, которая распространяется по экрану и может отрицательно повлиять на работу компьютерной системы. - значительную асимметрию токов в кабелепроводах и в инфраструктуре здания вследствие частых замыканий PEN-провода на землю. Возникающее в результате электромагнитное излучение в кабелепроводах может повредить чувствительную аппаратуру. (1)

Система TN-C может применяться перед системой TN-S, но не после нее, поскольку в данном случае это может привести к обрыву защитного проводника до системы TN-C, что приведет к опасности для жизни людей, работающих на последующих участках цепи.

Рекомендации изготовителя компьютеров: Создание сети с заземленной нейтралью на входе в компьютерный зал Изготовители компьютеров рекомендуют создавать систему заземления TN-S с нейтралью, заземленной как можно ближе к нагрузкам. Как правило, такие системы создаются на входе в компьютерный зал. Применение системы TN-S без этой защитной меры, т.е. с нейтралью, заземленной на большом расстоянии от нагрузок, может создать разность потенциалов между землей и нейтралью вследствие распределения энергии до нагрузок.

Заключение: рекомендуется создавать систему TN-S на входе в компьютерный зал и заземлять нейтраль именно в этом месте для обеспечения надлежащего распределения электроэнергии для компьютерной системы.

Как правило, для этого используются устройства распределения электроэнергии (PDU), которые включают в себя входной трансформатор для создания надежного опорного потенциала нейтрали и обеспечения гальванической изоляции во всех рабочих режимах ИБП (нормальном или байпасном). Кроме того, данное решение использует стандартные трансформаторы с очень высокой надежностью, превышающей надежность выходных трансформаторов ИБП. Данное решение со входными трансформаторами широко применяется в США, где на вход компьютерного зала подводится 3-фазный ток напряжением 480 В для питания трансформатора 480 В/208 (рис.5.16).



UPS A

PDU A

UPS B

PDU A

Blade server

Isolating

transformers

used to recreate

a TN-S system

with neutral

x

x x

x

..

Рис. 5,16. Пример установки трансформаторов на входе распределительных устройств для создания системы заземления TN-S с нейтралью.



Система заземления вышестоящей сети - IT или TT В этом случае компоновка системы заземления должна быть изменена на TN-S, для сети ниже ИБП. Поскольку нейтраль не может иметь два разных опорных потенциала по отношению к земле, гальваническая изоляция необходима для всех рабочих режимов ИБП (нормального или байпасного).

● Для ИБП с выходным трансформатором последний, как правило,

устанавливается на входе байпасной цепи (см.рис. 5.17). Данное решение имеет два недостатка: - необходимость установки в байпасной цепи 4-полюсных защитных устройств для прокладки и прерывания нейтрали, - расстояние D2 между нейтральным выходом тока ИБП и нагрузками может отрицательно повлиять на потенциал, так как разделительные трансформаторы расположены далеко от нагрузок.

● Бестрансформаторные ИБП от APC by Schneider Electric могут работать на

трех фазах без нейтрали. Это позволяет использовать 3-фазную 3-проводную систему распределения питания до распределительного устройства или его эквивалента и воссоздавать TN-S систему как можно ближе к нагрузке (см.рис. 5.17, справа). Такая компоновка обеспечивает «чистый» опорный потенциал для РЕ-проводника.

Помимо своих преимуществ в таких характеристиках, как кпд, опорная поверхность, вес и согласование напряжения, бестрансформаторная технология проста и экономична.

Топология построения ИБП с выходным трансформатором

Бестрансформаторное решение

IT или TT выше ИБП - TN-S ниже ИБП IT или TT выше ИБП - TN-S ниже ИБП

Сравнение различных компоновок заземления, в сети выше ИБП



Рис. 5,17. IT или TT выше ИБП и TN-S ниже ИБП.



(Прод.)

Система TN-C или TN-S, в цепи выше ИБП В этих двух случаях решение можно найти одним и тем же способом. В случае, если система TNH-C применена выше ИБП, можно разделить нейтраль и РЕ перед ИБП (т.е. разделив провода в цепи до ИБП) и тем самым добиться того, что система TN-S будет применяться и выше и ниже ИБП. На приведенных схемах TN-C в вышестоящей сети упрощает распределение. На рис. 5.18 показан случай только с вышестоящей системой заземления TN-C. Для создания опорного потенциала необходимо создать «чистую» систему распределения электроэнергии, установив трансформатор на входе в компьютерный зал (обычно с помощью распределительного устройства или его эквивалента). Чем больше расстояние D1 между трансформатором после ИБП и выходом самого ИБП, тем больше возрастает необходимость в этом решении, так как на потенциал нейтрали может оказать негативное влияние система распределения выше ИБП

В этом случае наличие или отсутствие трансформатора в ИБП не имеет никакого значения, однако бестрансформаторная технология имеет преимущества по кпд, занимаемой площади, весу и точности регулирования напряжения.

Топология построения ИБП с выходным трансформатором Бестрансформаторное решение

Система заземления TN-C выше ИБП и TN-S ниже ИБП Система заземления TN-C выше ИБП и TN-S ниже ИБП

Рис. 5.18. TN в выше- и нижестоящей сетях.



(Прод.)

Результаты сравнительного анализа

Топология построения ИБП с выходным трансформатором

● Особый тип трансформатора на выходе ИБП, более дорогостоящий и занимает больше места. ● Необходимость устанавливать трансформатор и у байпасного входа, то есть установка требует наличия четырехполюсных устройств и нейтрального кабеля или же установки выходного трансформатора. ● Добавленный трансформатор находится сравнительно далеко от нагрузок.

Бестрансформаторная топология

● Недостатки, связанные с выходным трансформатором, отсутствуют. ● Трансформатор устанавливается у входа в компьютерный зал, как правило, в распределительном устройстве PDU. Отсутствует необходимость установки 4-полюсных устройств на байпасе или для распределения нейтрали вышестоящей сети. Трансформатор все еще нужен, однако имеются следующие преимущества: ● стоимость ИБП ввиду отсутствия отдельного выходного трансформатора, а также 4-полюсных устройств и нейтрали для байпасной линии, ● уменьшены занимаемая площадь и вес, ● улучшенное выходное регулирование при быстрых колебаниях нагрузки.

Учитывая многочисленные преимущества бестрансформаторной технологии, эта технология быстро завоевывает позиции на рынке ИБП.



Электромагнитные помехи Все электромагнитные помехи включают в себя три элемента.

Источник Природный источник (атмосфера, земля, солнце и т.п.) или, более часто,

промышленный источник (электрический или электронный прибор).

Источник генерирует помехи путем резких (импульсных) колебаний

электрических параметров (напряжения или тока), определяемых по:

форме синусоиды,

амплитуде синусоиды (пиковое значение),

спектру частот,

уровню энергии.

Электромагнитное взаимодействие Благодаря электромагнитному взаимодействию происходит передача помех, и

оно может быть:

емкостным (или гальваническим), например, через обмотки трансформатора,

индуктивным, путем излучения магнитного поля,

кондуктивным, благодаря общему полному сопротивлению, через провод

заземления.

Объект Устройство, которое с определенной вероятностью подвергнется воздействию

помех и в работе которого возникнет сбой из-за данных помех.

Примеры

Источники помех В низковольтных установках источниками помех в числе прочих являются токи,

резко колеблющиеся вследствие:

утечек или коротких замыканий,

электронной коммутации,

гармоник высокого порядка,

удара молнии или поломки трансформатора.

Частоты могут быть низкими (<1 MГц), как в случае частот сети и их гармоник, и

высокими (>1 MГц), как в случае удара молнии.

Электромагнитное взаимодействие Емкостное: Емкостное: прохождение энергии молнии через трансформатор.

Индуктивное: излучение магнитного поля, созданного одним из

вышеуказанных токов. Это излучение создает наведенную ЭДС, которая

вызывает ток помехи в цепях, проводники которых представляют собой кабели,

подающие питание на устройства, и заземляющие проводники этих устройств.

К примеру, излучение магнитного поля в 0,7 А/м может создавать помехи для

видеомонитора.

Это сравнимо с магнитным полем на расстоянии 2,2 м вокруг проводника, по

которому течет ток 10 А.

Кондуктивное (общее полное сопротивление): рост потенциала

заземляющего соединения.

Электрические помехи

Излучение помех, помехоустойчивость и восприимчивость Электрический прибор устанавливается в среде, в которой могут возникать

электромагнитные помехи той или иной степени выраженности. Причем этот

прибор может выступать в роли как источника, так и объекта электромагнитных

помех.

В зависимости от того, в какой роли этот прибор выступает, можно говорить о:

уровне его излучения как источника помех,

уровне совместимости с окружающей средой,

Электромагнитные помехи

Стандарты и

рекомендации по

электромагнитной

совместимости



его уровне устойчивости и чувствительности как объекта электромагнитных

помех.

Эти понятия рассматриваются ниже в главе, посвященной уровням помех

согласно стандартов.


Требования к электромагнитной

совместимости (Прод.)

Уровни помех Стандарт IEC 6100-2-4 определяет ряд уровней помех для определения

электромагнитной совместимости:

Уровень 0: помехи отсутствуют,

Технический уровень : максимальный уровень, допустимый для

пользователя потребительской сети или для устройства,

Технический уровень наибольший уровень помех, ожидаемый в данной

среде,

Уровень уровень: уровень помех, который может выдержать прибор,

Технический уровень: уровень помех, начиная с которого, прибор или

система дает сбой.

Следовательно, для приборов и оборудования, которые выступают в роли:

источников помех, должны устанавливаться пределы (уровни излучения)

помех, излучаемых этими приборами, для недопущения достижения ими

уровней электромагнитной совместимости,

объектов помех, они также должны выдерживать помехи выше уровней

ЭМС, если таковые будут превышены, что допустимо для переходных

процессов. Эти более высокие уровни ЭМС представляют собой уровни

помехоустойчивости.

Эти уровни регламентируются стандартами по ЭМС.

Перечень стандартов ЭМС см.в разделе на стр.34.

Рис. 5.19 Уровни электромагнитной совместимости для излучателей/объектов помех.

Измеряемые значения

Приборы подвергают испытаниям.

Измерению подлежат пять основных показателей:

CE - кондуктивные излучения,

RE - радиационные излучения,

ESD - электростатические разряды,

CS - чувствительность к кондуктивным помехам,

RS - чувствительность к излучаемым помехам.

Для испытаний требуются дорогостоящее оборудование, а именно, клетка

Фарадея для измерения кондуктивных излучений и чувствительности к ним, а

также безэховая камера для измерения излучаемых помех.

Компания APC by Schneider Electric имеет сертифицированные безэховые

камеры.


Требования к электромагнитной

совместимости (Прод.)

Рис. 5.20 Пять основных измеряемых параметров.


Стандарты для систем с ИБП

Область применения стандартов

Стандарты регламентируют следующие аспекты:

топология ИБП,

безопасность персонала,

уровни производительности,

электротехническое окружение (прежде всего гармонические помехи и ЭМС),

экологическое окружение.

Стандарты по ИБП стали гораздо более жесткими, в немалой степени с

возникновением европейский стандартов EN и их гармонизацией с частью

ранее существовавших стандартов МЭК.

Соблюдение стандартов и сертификация

Соблюдение стандартов гарантирует надежность и качество работы ИБП, его

совместимость с питаемыми нагрузками, а также с техническим, человеческим

и природным окружением.

Само по себе заявление изготовителя о соответствии его продукции

требованиям стандартов не является достаточным доказательством качества.

Только сертификация, проведенная признанными организациями, является

истинной гарантией соответствия.

С этой целью уровни производительности ИБП производства компании APC by

Schneider Electric были сертифицированы на соответствие стандартам такими

организациями, как TÜV и Veritas.

Знак СЕ

Знак СЕ был введен Европейским законодательством.

Данная маркировка является обязательной для свободного оборота товаров на

рынках ЕС.

Целью ее является предоставление (путем соблюдения соответствующих

Европейских директив) следующих гарантий:

безопасности продукта (Директива по низкому напряжению),

экологической чистоты продукта (Директива по экологии) и его

электромагнитной совместимости (Директива по ЭМС).

Прежде чем ставить знак СЕ на свой продукт, изготовитель должен провести

ряд проверок и испытаний, гарантирующих соответствие продукта

требованиям, изложенным в соответствующей директиве.

Этот знак НЕ является знаком сертификационного стандарта или соответствия

ему.

Он не означает соответствия продукции национальным или международным

стандартам.

Он не является результатом сертификации в смысле, как она определена

французским законодательством (закон от 3 июня 1994 года).

Более того, знак СЕ ставится на продукцию под исключительную

ответственность изготовителя или импортера. Его наличие на продукции не

является подтверждением результатов проверки, проведенной какой-либо

сертифицированной внешней организацией.

Не все наклейки подразумевают одинаковую ответственность

изготовителей, которые их прикрепляют.

Соответствие требованиям стандартов и заявленным уровням

производительности должно быть сертифицировано независимым органом.

Маркировка СЕ не поощряет самосертификацию.

ИБП от компании APC by Schneider Electric соответствуют требованиям (что сертифицировано TÜV и Veritas) основных международных стандартов в этой области.

Безопасность

IEC 60950-1/ EN 60950-1

Область применения и

соблюдение стандартов

Основные

стандарты,регулирующие работу ИБП


Стандарты для систем с ИБП

Оборудование информационных технологий - Безопасность - Часть: Общие

требования

IEC 62040-1/ EN 62040-1

Блоки бесперебойного питания (ИБП) - Общие требования и требования

безопасности для ИБП.

IEC 62040-3/ EN 1000-3

Блоки бесперебойного питания (ИБП) - Методика разработки требований к

проведению испытаний и определению производительности.

IEC 60439

Комплектные низковольтные распределительные устройства.

Директива по низкому напряжению: 2006/95/EC


Стандарты для систем с ИБП (Прод.)

Электрическое окружение, гармонические искажения и электромагнитная совместимость (ЭМС)

Гармоники IEC 61000-2-2 / EN 61000-2-2

Уровни совместимости для низкочастотных кондуктивных помех и

сигнализация в низковольтных потребительских системах энергоснабжения.

(см.Таблицу 5-А на следующей странице)

IEC 61000-3-2 / EN 61000-3-2

Предельные уровни излучения гармонических токов (входной ток оборудования

16 A/ч).

IEC 61000-3-4 / EN 61000-3-4

Предельные уровни излучения гармонических токов (входной ток оборудования

> 16 A/ч).

IEC 61000-3-5 / EN 61000-3-5

Ограничения колебаний напряжения и фликкер-шумов.

EN 50160

Характеристики напряжения сетей общего пользования.

(см.Таблицу 5-В на следующей странице).

IEEE 519

Рекомендуемые методы и требования контроля гармонических искажений в

системах электроснабжения.

Электромагнитная совместимость EN 50091-2

ИБП - ЭМС.

IEC 62040-2/ EN 62040-2

Источники бесперебойного питания (ИБП) - Требования к электромагнитной

совместимости (ЭМС).

Директива по ЭМС 2004/108/EC

Для оборудования, способного вызывать электромагнитные помехи или

реагировать на них.

Качество

Проектирование, производство и обслуживание в соответствии со

стандартом ISO 9001 - система менеджмента качества.

Экологическое окружение

Процесс изготовления регламентируется стандартом ISO 14001.


Стандарты для систем с ИБП (Прод.)

Акустический шум

ISO 3746

Уровни звуковой мощности.

ISO 7779 / EN 27779

Измерение воздушного шума, издаваемого компьютером и офисным

оборудованием.

Таблицы уровней совместимости по гармоникам Таблица 5-A. Уровни совместимости по напряжению отдельных гармоник в низковольтных сетях согласно стандартов IEC 61000-2-2 / EN 61000-2-2.

Нечетные гармоники порядка, не кратного 3

Нечетные гармоники порядка, кратного 3

Четные гармоники

Гармоника порядка n

Гармоническое напряжение в % от основного





5 6 3 5 2 2

7 5 9 1.5 4 1

11 3.5 15 0.3 6 0.5

13 3 21 0.2 8 0.5

17 19 23 25 >25

2 1.5 1.5 1.5 0,2+0,5x25/n

>21 0.2 10 12 >12

0.5 0.5 0.2 0.2

Общее гармоническое искажение напряжения THDU < 8% (для всех гармоник, встречающихся среди указанных).

Таблица 5-B. Уровни совместимости для гармонических напряжений в зависимости от типа оборудования согласно стандарта EN 50160.

Порядок генерируемой гармоники напряжения

Класс 1 (чувствительные системы и оборудование) % от основного напряжения

Класс 2 (1)

(промышленные и потребительские сети) % от основного напряжения

Класс 3 (для подключения основных источников загрязнения % от основного напряжения

2 2 2 3

3 3 5 6

4 1 1 1.5

5 3 6 8

6 0.5 0.5 1

7 3 5 7

8 0.5 0.5 1

9 1.5 1.5 2.5

10 0.5 0.5 1

11 3 3.5 5

12 0.2 0.2 1

13 3 3 4.5

TDHU 5% 8% 10% (1)

Класс 2 соответствует предельным значениям Таблицы A в стандартах IEC 61000-2-2 /

EN 61000-2-2.

101APC by Schneider Electric Редакция 07.2012 p. 62

Накопление энергии

Технологии накопления энергии в ИБП

Системы накопления энергии, применяемые в ИБП для резервирования основного источника энергии, должны иметь следующие характеристики:

моментальную готовность электроснабжения,

достаточную номинальную мощность для питания нагрузки,

достаточное время поддержки и/или совместимость с системами, имеющими

длительное время поддержки (например, установка двигатель-генератор или

топливные элементы).

Анализ имеющихся технологий

Техническое наблюдение, организованное APC by Schneider Electric, привело к

глубокому анализу следующих технологий:

Батареи,

Суперкондкенсаторы (ультраконденсаторы),

Маховики,

Сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии (СПИН).

Для получения более подробной информации см. Технический документ –

WP 65: «Сравнительный анализ батарей, маховиков и суперконденсаторов

для центров обработки данных».

Ниже рассматриваются решения в части батарей и маховиков.

Решения для батарей

Батареи – самое широко распространенное на сегодня решение в области накопления энергии, применяемое в ИБП. Они доминируют благодаря своей низкой себестоимости, проверенной эффективности и емкости, однако вместе с тем обладают и рядом недостатков, связанных с габаритами, сложностью обслуживания и окружением. В рассматриваемых диапазонах мощности батареи обеспечивают время поддержки в диапазоне 10 минут, достаточное, чтобы подавать резервное питание при длительных перебоях в сети и дождаться пуска установки двигатель-генератор для последующей длительной работы. Для ИБП линейки Symmetra

TM PX компания APC by Schneider Electric также

предлагает батареи с увеличенным временем поддержки, построенные на топливных элементах из серии FCXR с увеличенным временем поддержки. Это решение существенно уменьшает негативное воздействие на окружающую среду и занимаемое место по сравнению с решениями, совмещающими в себе батареи и мотор-генераторную установку двигатель-генератор. Совмещение электрохимических накопителей энергии (батарей) с поддержкой от тепловой установки двигатель-генератор – самое распространенное решение по защите критически важных нагрузок с помощью ИБП.

Рис. 5,21. Накопление энергии с помощью батареи и мотор-генераторной установки двигатель-генератор для длительных периодов поддержки.

Возможные технологии

накопления

Батареи

См. ТД №65


Накопление энергии (Прод.)

Типы промышленных батарей

Семейства батарей Батарея представляет собой комплект связанных между собой ячеек.

В зависимости от типа ячейки различают два основных семейства батарей:

Свинцово-кислотные батареи,

Никель-кадмиевые батареи.

Также ячейки могут быть:

Герметичные батареи рекомбинационного типа

Степень рекомбинации газа не менее 95%, вследствие чего отсутствует

необходимость добавления воды в течение срока эксплуатации (отсюда

название "герметичные"),

Вентилируемые батареи обслуживаемого типа

Такие батареи снабжены отверстиями для:

- выпуска в атмосферу кислорода и водорода, получающегося в результате

различных химических реакций,

- дозаправки электролита путем добавления дистиллированной или

деминерализованной воды.

Батареи, применяемые в ИБП Основными типами батарей, применяемыми в ИБП, являются:

герметичные свинцово-кислотные батареи, используются в 95% случаев,

поскольку они просты в обслуживании и не требуют много места и могут

устанавливаться в офисах в любом месте,

вентилируемые свинцово-кислотные батареи,

вентилируемые никель-кадмиевые батареи.

Вентилируемые батареи сложнее в плане обслуживания (необходимость

проверок уровня электролита) и требований к установке (только в

вертикальном положении).

Литий-полимерные батареи - возможность их применения в ИБП сейчас

изучается.

Для ИБП типов, выпускаемых APC by Schneider Electric, компания рекомендует

применять герметичные кислотно-свинцовые батареи, но также предлагает

широкий выбор других типов батарей.

Компания предлагает все три типа батарей для всех возможных значений

срока службы.

Уровни емкости и значения времени поддержки могут быть приспособлены к

требованиям заказчика.

Предлагаемые батареи также идеально подходят для установки в тех ИБП,

топология которых была разработана совместно с ведущими производителями

батарей.

О выборе батарей см. ” Основные факторы систем ИБП” стp. 46.

Типы монтажа

В зависимости от диапазона мощности ИБП, емкости батареи и времени поддержки батарея бывает:

герметичного типа, монтируемая в шкаф ИБП,

герметичного типа, монтируемая в один, два или три шкафа,

вентилируемого или герметичного типа, монтируемая в стойку.

Монтаж в шкафу Этот метод монтажа (см.рис.5.15) подходит для герметичных батарей. Он легко

реализуем и обеспечивает максимальную безопасность.

Батареи, монтируемые на стойках Полочный монтаж (рис. 5.16)

Такой метод монтажа возможен для герметичных батарей или не требующих

обслуживания вентилируемых батарей, не требующих доливания электролита.

Ярусный монтаж (рис. 5.17)

Данный метод монтажа подходит для всех типов батарей и в частности, для

вентилируемых, из-за простоты проверки уровня и дозаправки.





Рис. 5,22. Корпусный монтаж. Рис. 5,23. Полочный монтаж. Рис. 5,24. Ярусный

монтаж.Факторы, ограничивающие использование батарей

Атмосферные факторы Батареи, поставляемые с ИБП от APC by Schneider Electric предназначены для

работы в следующих условиях:

Оптимальный температурный диапазон: от 15℃ до 25℃,

Оптимальный диапазон относительной влажности: от 5% до 95%,

Атмосферное давление: от 700 до 1060 гПа (0,7 - 1,06 бар).

По поводу возможности эксплуатации в иных условиях, свяжитесь с нами.

Доступ Доступ необходимо обеспечить для проведения испытаний.

Что касается батареи, встраиваемой в шкаф ИБП или какой-то другой: зазоры

должны соответствовать разделу "Размеры и вес" главы 4.

Батареи, монтируемые на стойках метод установки следует выбирать в

зависимости от типа батареи.

Подготовительные работы Подготовительная работа: этот аспект очень

важен, так как включает в себя требования безопасности. Он рассмотрен в

разделе ” Основные факторы систем ИБП” стp. 49.

Основные параметры батарей

Время обеспечения резервного питания Время поддержки у каждой батареи зависит от:

необходимой резервной мощности: чем ниже эта мощность, тем больше

период автономной работы,

условий разрядки: высокая скорость разрядки снижает пороговое напряжение

отключения, чем увеличивает время поддержки,

температуры в рекомендуемых пределах: чем выше температура, тем

больше время поддержки. Однако следует заметить, что высокая температура

негативно сказывается на сроке службы батареи,

износ: время поддержки батареи снижается с ростом степени износа батареи.

Компания APC by Schneider Electric предлагает ИБП с самыми разными

временем поддержки (5, 6, 8, 10, 15 или 30 минут) и сроком службы (5 или 10

лет и больше), соответствующие индивидуальным требованиям.

Срок службы Батарея считается достигшей конца срока своей эксплуатации, когда ее

реальное время поддержки сократилось до 50% номинального.

Срок службы батареи, как правило, продлевается следующими мерами:

внедрением защиты от глубокой разрядки,

правильными настройками зарядного устройства, в частности, коэффициента

пульсации тока заряда или непрерывного подзаряда,

оптимальной рабочей температурой, поддерживаемой в пределах от 15°C до

25°C.

Режим перезарядки

Цикл перезарядки протекает в два этапа:

Этап 1: постоянный ток ограничивается до 0,1 С10 (одной десятой емкости

батареи для 10-часового периода разрядки),

Этап 2: поддерживается максимально допустимое значение постоянного

напряжения. Ток зарядки постоянно уменьшается и достигает плавающего

значения.





Рис. 5,25. Цикл зарядки батареи.Система управления батареей для ИБП типа MGETM GalaxyTM ranges

DigibatTM

Для управления вышеуказанными параметрами все ИБП линейки MGE

TM

GalaxyTM

от APC by Schneider Electric выпускаются в стандартном исполнении с

микропроцессорной системой управления батареями DigibatTM

(специализированная DSP для управления в режиме реального времени).

Система DigibatTM

, помимо простоты управления, снабжена передовыми и

высокотехнологичными функциями, а также физической и

компьютеризированной защитой батареи. Она обеспечивает высокий уровень

безопасности, адекватное измерение времени поддержки и оптимизирует срок

службы батареи. Например, для ИБП линейки MGE Galaxy 5000, данная

система обладает следующими функциями:

автоматический ввод параметров батареи,

измерение оставшегося реального времени поддержки с учетом степени

износа батареи, ее температуры и уровня заряда,

оценка оставшегося срока службы батареи(1)

,

профилактическое тестирование батареи для определения возможных сбоев

в ее работе (1)

,

Регулирование напряжения батареи по температуре для оптимизации срока

ее службы,

Автоматическая проверка степени разрядки батареи через регулируемые

промежутки времени.

Защита включает в себя:

защиту от глубокой разрядки (в зависимости от скорости разрядки) и

изоляцию батареи с помощью автоматического выключателя, который

автоматически размыкает цепь по истечении времени, равного двойному

времени поддержки плюс еще два часа,

ограничение тока перезарядки батареи (от 0,05 C10 до 0,1 C10),

Звуковая сигнализация об истечении времени поддержки,

многочисленные автоматические тесты. (1) исключительные патентные права у компании APC by Schneider Electric.

Рис. 5,26. Digibat

TM

Контроль температуры ИБП линейки MGE

TM Galaxy

TM также могут быть оборудованы модулем

контроля температуры, служащим для:

оптимизации напряжения зарядного устройства в зависимости от

температуры помещения,

оповещения пользователя о превышении предустановленных пределов

температуры,

более точного расчета времени поддержки стандартной системой.

Наличие естественной вентиляции в шкафах батарей позволяет избежать

повышения температуры.

Датчик параметров окружающей среды также представляет собой удобное

средство контроля температуры и влажности. Его можно использовать для

запуска отключения ИБП, если совместить с программными средствами

управления модулем.



Система управления батареей Компания APC by Schneider Electric также предлагает автономные и

сообщающиеся системы управления батареей B2000 и Cellwatch, которые

мгновенно обнаруживают и локализуют все неисправности батареи. Эти

системы контролируют каждый блок или элемент батареи, а также делают

возможным планово-предупредительное обслуживание.



Маховик как средство накопления энергии

Принцип действия Маховиковая система накопления энергии представляет собой "механическую

батарею", которая аккумулирует кинетическую энергию в виде маховой массы.

Во время перебоя в питающей сети энергия, накопленная маховой массой,

преобразуется в электрическую энергию с помощью связанного с маховиком

электрического генератора.

Количество энергии, накопленной маховиком, определяется по формуле:

E = kMω2

где k зависит от формы маховой массы, M - масса маховика и ω - его угловая

скорость.

Примечание: количество накопленной энергии пропорционально квадрату

угловой скорости. Это одна из причин, по которой APC by Schneider Electric

выпускает маховики с достаточно высокими скоростями вращения. Это

позволяет сократить как вес, так и занимаемую площадь системы накопления

энергии.

Применения ИБП Маховики могут заменить традиционные батареи ИБП или работать совместно

с ними для высоконадежной мгновенной подачи резервной мощности для

современного критического оборудования (центры обработки данных,

больницы, студии радиовещания, казино аэропорты и промышленные

установки). Как и обычная батарея они сопряжены с шиной постоянного тока

ИБП, по которой они получают от ИБП постоянный ток и подают этот ток на

инвертор ИБП в режиме разрядки.

Rectifier

Criticalloads

AC input

Inverter

Battery

UPS

Flywheel

Рис. 5,27. Упрощенная схема ИБП с маховиковым накопителем энергии, подключенным

параллельно батарее.

Маховиковые системы накопления энергии имеют два применения в

зависимости от наличия или отсутствия генераторной установки.

Усиление батареи в ИБП без генераторной установки В ИБП без генераторной установки маховиковая система накопления энергии

может работать параллельно с батареями. Эта технология использования

маховика часто называется "усилением батареи".

В подобной конфигурации маховик первым принимает на себя все нарушения

электроснабжения, обеспечивая тем самым более высокую готовность ИБП и

экономя заряд батарей для более длительных перебоев основной мощности.

Благодаря тому, что маховиковая система первой отдает свою энергию во

время сбоев электропитания, эта существенно увеличивает срок службы

устройства, так как маховик принимает на себя свыше 98% разрядов, которые в

его отсутствие пришлись бы на батареи. Технология усиления батареи

маховиками имеет ряд преимуществ.

Снижение числа циклов зарядки/разрядки, что продлевает срок службы

батареи

Снижение частоты замен батареи и связанной с этим необходимости

утилизации свинцовой кислоты

Более высокая готовность критически важного ввода постоянного тока

Маховики



Замена батареи в ИБП с генераторной установкой

Генераторные установки, как правило, способны держать нагрузку в течение 10

секунд отсутствия питания от сети. Хотя батареи ИБП и способны

обеспечивать мощность в течение этого переходного периода, их надежность

всегда вызывает вопросы. Полностью ли они заряжены? Не вышла ли из строя

какая-нибудь ячейка в ряду батарей? Когда они проверялись в последний раз? В отличие от батарей, маховиковые системы постоянно обеспечивают

надежное накопление энергии для прогнозируемого перехода на резервный

генератор, при этом они еще и компактны.

Маховиковая система, обеспечивающая 10 или 20 секунд поддержки, обладает

рядом преимуществ перед батареями для ИБП с генераторными установками.

Высокая надежность и прогнозируемость накопления энергии:

- расчетная средняя наработка на отказ составляет 54,000 часов

- непрерывный контроль обеспечивает высокую прогнозируемость работы

Экологически чистая альтернатива батареям:

- отсутствие свинца, кислоты, малый углеродный след

Меньшее соотношение цена/качество:

- 20 лет полезного срока службы

- низкие эксплуатационные затраты

- малые габариты и вес

- способность работать при температурах до 40°C

Типы маховиков

Маховики, используемые в ИБП, можно подразделить на несколько типов в

зависимости от их скорости, материала изготовления и конфигурации

«двигатель-генератор».

Скорость вращения маховика Низкоскоростные маховики

- угловая скорость <10 000 об/мин

- обеспечение высокой мощности требует тяжелых стальных маховиков (с

увеличенными размерами)

- необходимость периодического обслуживания и замены подшипников

- высокая доля паразитных потерь мощности

- необходимость специальных бетонных плит для установки

Высокоскоростные маховики

- от 30 000 дo 60 000 об/мин (теоретически до 100 000 об/мин)

- обеспечение высокой мощности требует гораздо меньшего утяжеления

(накопление энергии происходит благодаря высокой скорости вращения)

- полная магнитная левитация

- меньший объем периодического обслуживания

- меньшие опорная поверхность и вес

- простота ввода в эксплуатацию, пусконаладки и остановки.

Как уже упоминалось, маховики, поставляемые с ИБП компании APC by

Schneider Electric, работают на относительно высоких скоростях (36 000 об/мин

при полной зарядке) и обладают всеми соответствующими преимуществами.

Материалы маховиков Маховики из углеродных волокон

Маховики из углеродных волокон обычно изготавливают навивкой на шпиндель

углеродного волокна огромной длины. Их склеивают эпоксидной смолой.

Дефекты процесса и зазоры между волокнами могут со временем приводить к

разбалансировке колеса под влиянием внутренних напряжений, возникающих

при изменении скорости вращения с высокой на низкую и обратно, что

происходит при каждой разрядке батареи. Как только возникает разбаланс

волоконного маховика, подлежит замене весь модуль маховика, что является

очень дорогостоящим и длительным процессом.

Стальные маховики

Маховики, устанавливаемые в ИБП производства компании APC by Schneider

Electric, изготавливают из стали аэрокосмической марки 4340. Свойства

данного материала широко известны, он предлагается большим количеством

поставщиков и используется для изготовления многих узлов, вращающихся с

большой скоростью. Самую важную характеристику материала - его



целостность – можно измерить на образцах или ультразвуковой дефектацией,

чтобы убедиться в соответствии требованиям. Стальные маховики нашли

применение не только в ИБП, но также и для электродвигателей с высокими

скоростями вращения и регенерации энергии, таких как крановые

электродвигателей и двигатели железнодорожного транспорта. В данных

условиях эксплуатации маховик заряжается и разряжается до 20 раз за час.

Данные применения доказывают правильность выбора высококачественной

аэрокосмической стали как предпочтительного материала для изготовления

маховиков.

Конфигурация двигатель-генератора

Другая отличительная характеристика маховиковых систем накопления энергии

– конфигурация двигатель-генератора.

В маховиковых ИБП, поставляемых APC by Schneider Electric применяется

двигатель-генератор на базе постоянных магнитов. Преимущество данных

ИБП - двойное:

- более высокий кпд двигатель-генератора при зарядке и разрядке,

обеспечивающий высокую скорость вращения маховика

- Маховик способен генерировать собственную мощность для поддержания

левитации даже в случае исчезновения управляющей мощности или сбоя в

силовой электронике.

Другие изготовители применяют реактивный синхронный двигатель,

который не может самостоятельно генерировать мощность в случае перебоев

в силовой электронике.

- Следовательно, этот двигатель сам требует резервного питания от

небольшого ИБП для подачи резервной мощности на магнитные подшипники.

Установка

Шкафы маховиков Маховиковые системы накопления энергии поставляются в отдельных шкафах, которые подсоединяются к шине постоянного тока так же, как и шкафы батарей. Для питания большей мощности, увеличения времени поддержки или создания избыточной мощности можно установить несколько маховиковых кожухов, соединив их параллельно.

Подготовка места для монтажа Установка шкафов маховиков требует минимальной подготовки места. Перед установкой необходимо учесть некоторые особенности.

Схема подключения и подводка кабелей к ИБП и другому оборудованию

Доступ для обслуживания

Зазоры для охлаждения

Напольная установка

Факторы, ограничивающие использование маховиков

Атмосферные факторы Маховиковые системы накопления энергии, поставляемые с ИБП от APC by

Schneider Electric, предназначены для работы в следующих условиях:

Рабочая температура: от -20°C до 40°C (без снижения номинальных

характеристик)

Минимальная температура холодного пуска: 0℃

Относительная влажность: 0–95 %, без конденсации

По поводу возможности эксплуатации в иных условиях, свяжитесь с нами.

Основные параметры маховиков

Выходная мощность и время поддержки Маховиковые системы накопления энергии, поставляемые с ИБП от APC by

Schneider Electric обеспечивают оптимальный выбор наилучшего сочетания

мощности и времени поддержки для конкретных требований эксплуатации.

Также имеются отдельные блоки мощностью 215 кВт и 300 кВт.



Модель мощностью 300 кВт может поддерживать мощность 160 кВт в течение

~18,75 секунд или 220 кВт в течение ~10 секунд, что, как правило, достаточно

для таких задач, как усиление батареи или пуск генераторной установки.

Несколько маховиковых узлов можно включить в параллельную работу для

увеличения емкости, создания резервной мощности или увеличения времени

поддержки.

Срок службы Срок службы маховиковых накопителей энергии, как правило, значительно

больше срока службы свинцово-кислотных батарей.

Маховиковые системы накопления энергии, поставляемые с ИБП от APC by

Schneider Electric, имеют срок службы 20 лет при рабочих температурах до

40°C и частых циклах зарядки/разрядки.


Система «ИБП/генераторная установка»

Большое время поддержки

Установка двигатель-генератор состоит из двигателя внутреннего сгорания,

являющегося приводом генератора, питающего систему распределения

энергии. Время поддержки установки двигатель-генератор зависит от

количества имеющегося топлива.

Некоторые установки требуют настолько длительного времени поддержки в

случае прекращения подачи сетевой мощности, что целесообразно

использовать двигатель-генераторную установку для резервирования

мощности питающей сети (рис.5.28).

Данное решение избегает применения габаритных батарей с очень большим

временем поддержки.

Хотя в данном вопросе нет какого-то общего правила, все же генератор чаще

используют, если требуемое время поддержки превышает 30 минут. ИБП

критически важных установок, требующие очень высоких уровней готовности и

отличающиеся очень дорогими простоями (например, центры обработки

данных) часто совмещают ИБП и установки двигатель-генератор.

Времени поддержки батареи ИБП должно хватать на запуск генератора и

подключение к электрической установке. Это подключение, как правило,

выполняется на главном низковольтном распределительном щите с помощью

автоматической системы переключения источника питания. Время, требуемое

для переключения, зависит от конкретных характеристик каждой установки,

главным образом, от последовательности запуска, сброса нагрузки и т.д.

Рис. 5,28. Система «ИБП/генераторная установка».

Совместимость системы «ИБП/генераторная установка»

При использовании установки двигатель-генератор для обеспечения

длительного времени поддержки ИБП необходимо учитывать ряд факторов.

Пошаговые изменения нагрузки При возникновении нештатной ситуации, требующей подключения ИБП к

генераторной установке, высокие нагрузки могут привести к высоким пусковым

токам, которые могут вызвать серьезные сбои в работе генераторной

Использование генератора

Система

«ИБП/генераторная

установка»



установки. Чтобы избежать таких явлений, ИБП от APC by Schneider Electric

снабжены системой, обеспечивающей постепенный пуск зарядного устройства.

Плавный переход длится около десяти секунд. Более того, после

восстановления питания от сети зарядное устройство можно остановить

поэтапно вспомогательным выключателем во избежание создания помех для

других нагрузок.



(Прод.)

Рис. 5,29. Поэтапный пуск выпрямителя ИБП во время работы от генератора.

Емкостные токи Генератор может подавать только сравнительно малый емкостный ток (от 10

до 30 % номинального тока). Когда LC-фильтр установлен, главная трудность

заключается в постепенном запуске выпрямителя от генератора, когда

активная мощность равна нулю, а генератор подает на фильтр только

емкостный ток. Следовательно, необходимо правильно проанализировать

использование LC-фильтров, чтобы убедиться в функционировании согласно

характеристикам, заявленным от производителя.

Использование компенсированных LC-фильтров с контактором решает эту

проблему. Полная совместимость для ИБП с выпрямителем с корректировкой

коэффициента мощности.

LC-фильтры и генераторы см. главу 1 с. 26.

Соответствующие номинальные мощности ИБП и генераторов ИБП, оснащенный выпрямителем с корректировкой коэффициента мощности

(PFC), имеет высокий коэффициент входной мощности (выше 0,9). По этой

причине двигатель-генераторная установка может работать с максимальным

кпд.

Что касается LC-фильтров, компенсированные фильтры с контактором решают

проблему с емкостными токами.

Совместимость по номинальной мощности современных ИБП и установок

двигатель-генератор позволяет избежать всех проблем со снижением

номинальных характеристик. Устойчивость частоты генератора Во время работы от двигатель-генераторной установки возможны колебания

частоты генератора вследствие неравномерности скорости термодвигателя,

для которого функции регулирования не являются мгновенными. Эти

колебания возникают из-за неравномерности нагрузки. В качестве примеров

можно привести пуск самой двигатель-генераторной установки (до достижения

ею номинальной скорости вращения), пуск других нагрузок, питаемых данной

установкой (лифты, системы кондиционирования) или сброс нагрузок.

Это может ухудшить совместимость для ИБП с линейно-интерактивной

топологией, выходная частота которых идентична входной. Колебания частоты

генератора могут приводить к многократным переходам на резервное питание

от батареи (когда частота вне допусков) и возвратам в режим питания от

электросети (когда инвертор уже стабилизировал частоту, но сам генератор

еще не стабилизирован), что приводит к явлению «рыскания» (неустойчивость

уставки частоты).

При использовании ИБП с двойным преобразованием регулирование выходной

мощности инвертором помогает избежать этих проблем.

ИБП с двойным преобразованием полностью совместимы с колебаниями

частоты установок двигатель-генератор. Чего нельзя сказать о линейно-

интерактивных ИБП.

Гармоники Сверхпереходное реактивное сопротивление X"d генератора, как правило,

выше напряжения короткого замыкания Uscx трансформатора (в два-четыре

раза). Гармонические токи, поступающие в выпрямитель ИБП, могут оказать

большее влияние на гармоническое искажение напряжения на шинах

вышестоящей системы. Выпрямитель с корректировкой коэффициента



(Прод.)

мощности позволяет избежать этой проблемы благодаря отсутствию

гармонических искажений в восходящих шинах.



(Прод.)

Обзор пусковых токов

Во время пуска ряд нагрузок вызывает большие броски тока (коммутационные

перенапряжения, пусковые пики) определенной длительности.

Для ИБП эти токи представляют собой полную нагрузку Sa (кВА),

превышающую Sn (кВА), которая может подаваться в установившемся режиме

работы.

Величина Sa, которую учитывают при определении номинальной мощности

ИБП, рассчитывается с учетом данных пусковых токов.

Ниже приведены показания по этим токам, генерируемым традиционными

устройствами нагрузки.

Двигатели

Двигатели, как правило, трехфазные асинхронные (95% всех двигателей).

Дополнительное требование к питанию относится к пусковому току, который

определяется выражением (рис. 5.30):

Id (5 - 8 In, номинальное действующее значение) за время td (от 1 до 10

секунд),

Imax = 8 -12 In, за время от 20 дo 30 миллисекунд.

Потребляемая мощность, которую нужно учесть (пренебрегая влиянием

пикового значения Imax), вычисляется по формуле:

Sa (кВА) = Un Id 3 за время td.

Трансформаторы НН/НН

Коммутации трансформаторов вызывают броски тока с амплитудами, которые

гасятся по экспоненциальному затуханию с постоянной времени (см.рис.5.31).

i = I1st peak exp -t/ где - это несколько циклов (от 30 дo 300 мс).

I1-й пик = k In (где значение k - задано, обычно от 10 дo 20).

Показаниями, как правило, являются такие параметры, как число циклов, в

течение которых длится явление, и величина различных пиковых значений в

процентах от I1st peak.

Соответствующий пусковой ток, как правило, рассчитывается, исходя из

(см.пример):

Sa (кВА) = Un I1st peak 3 , т.е. Sa (кВА) = k Un In 3 за число циклов.

Пример пускового тока, который гасится за четыре цикла с:

1ым

пиком (100%): k In (k от 10 до 20),

22ым

пиком 30 %: 0,3 k In,

33им

пиком 15 %: 0,15 k In.

Сумма действующих значений токов, соответствующая разным пикам (Iпик / 2 ) (1)

составляет:

Ink2

45,1InK

2

)15,03,01(Ink

Это примерно равно значению одного только первого пика. (1)

Если принимать пики тока в качестве синусоид; обратите внимание, что некоторые

изготовители указывают действующее значение Ipeak / 2.

Компьютерные нагрузки

Импульсные источники питания являются нелинейными нагрузками. Синусоида

тока однофазной нагрузки, имеет форму волны, аналогичную показанной на

рис.5.32. Возможен пик величиной примерно 2 In во время первой полуволны

синусоиды. Однако, как правило, этот пик значительно меньше и им можно

пренебречь.



(Прод.)

Рис. 5,30. Характеристика прямого пуска трехфазного асинхронного двигателя.

Рис. 5.31. Ток переключения трансформатора НН/НН.

Рис. 5,32. Начальный ток компьютерной нагрузки.


Гармоники

Происхождение гармоник Все возрастающее применение вычислительных и телекоммуникационных

устройств, силовой электроники привело к росту количества нелинейных

нагрузок, подключаемых к системам питания.

Данные применения требуют импульсных источников питания, преобразующих

синусоидальное напряжение в периодические сигналы различных волновых

форм. Все эти периодические сигналы частоты f являются результатом

наложения синусоидальных сигналов с частотами, кратными f, известных как

гармоники (см.раздел "Характеристические значения гармоник" с изложением

теоремы Фурье ниже, на стр. 40). На рис.5.32 изображена синусоида

начального тока (основная) и гармоника третьего порядка.

На этом рисунке видно, что происходит, когда гармоника третьего порядка (150/180 Гц) накладывается на основную частоту (50/60 Гц). Частота результирующего периодического сигнала равна частоте основного, однако форма волны искажена.

Рис. 5,33. Пример гармоник.

Повышенное наличие гармоник – явление, касающееся всех коммерческих,

промышленных и бытовых электроустановок. Ни одно современное

электрооборудование не свободно от этих помех, вызываемых такими

устройствами, как персональные компьютеры, серверы, люминесцентные

лампы, кондиционеры, приводы с регулируемой скоростью, газоразрядные

лампы, выпрямители, статические блоки питания, микроволновые печи,

телевизоры, галогеновые лампы и т.п. Все эти нагрузки попадают в категорию

нелинейных.

Последствия гармоник

Гармоники являются источником помех - причем все более и более серьезным

- для всех видов деятельности, начиная фабриками по изготовлению

электронных компонентов и системами обработки данных, и заканчивая

насосными станциями, телекоммуникационными системами, телестудиями и

т.д. Это происходит вследствие того, что данные отрасли потребляют

значительную долю электроэнергии.

Можно выделить три типа отрицательных последствий для пользователей

влияния гармоник:

Влияние на электроустановку Гармоники увеличивают действующее значение тока по отношению к значению

номинального синусоидального тока. Результатом этого является рост

температуры (иногда значительный) в проводах, трансформаторах,

генераторах, емкостях, кабелях и т.п. Скрытые издержки от ускоренного износа

такого оборудования могут быть очень высокими.

Воздействие на подключенное оборудование Гармонические токи циркулируют в сопротивлениях источника и линий, тем

самым генерируя гармоники напряжения, ведущие к искажениям напряжения в

шинопроводах до нелинейных нагрузок (рис.5.34).

Искажение напряжения питания (THDU для вышестоящей сети - общее

гармоническое искажение напряжения) может нарушить работу некоторых

чувствительных устройств, подключенных к данным шинопроводам.

Гармоники


Гармоники

Более того, для систем TNC, в которых проводники N и PE соединены в один

PEN проводник, токи гармоник нулевой последовательности третьего порядка

сосредотачиваются в нейтральном проводнике. Этот ток небаланса в

нейтральном проводнике может создавать помехи в цепях, слаботочных

устройств, в результате чего может потребоваться увеличить сечение

нейтрального проводника.


Гармоники (Прод.)

Рис. 5,34. Искажение напряжения вследствие обратного течения гармонических токов от

нелинейных нагрузок.

Влияние на действующую электросеть Гармоники означают прямую потерю тока (из-за роста токопотребления до

30%). Пользователь будет платить больше за худшее качество электроэнергии.

Меры защиты

Общие Есть целый ряд традиционных решений по ограничению гармоник:

установка отъюстированных пассивных фильтров,

подключение в параллель нескольких кабелей среднего сечения,

разделение нелинейных и чувствительных нагрузок за изолирующими

трансформаторами.

Однако эти решения имеют два существенных недостатка:

эффективное ограничение гармоник происходит только для существующей

электроустановки (добавление или удаление нагрузок может сделать такую

защиту неэффективной),

сложное внедрение в существующие электроустановки.

Активные кондиционеры гармоник SineWave (см.раздел 3) позволяют обойти

эти недостатки. Будучи гораздо более эффективными, чем другие решения,

они могут работать со всеми типами нагрузок и могут выборочно подавлять

гармоники от 2-го до 25-го порядка.

О компенсации гармоник см. “Устранение гармонических токов”

Источники бесперебойного питания Вследствие наличия выпрямителя/зарядного устройства ИБП представляет

собой нелинейную нагрузку для своего источника питания. ИБП от APC by

Schneider Electric характеризуются отличной компенсацией гармоник

вышестоящей цепи благодаря использованию «чистых» выпрямителей с

корректировкой коэффициента мощности, или фильтров (модели MGE Galaxy

PW и 9000).

В сети выше от ИБП коэффициент гармоник напряжения остается в пределах,

допустимых для других устройств, подключенных к тем же шинопроводам.



Величины тока Разложение синусоидального тока в ряд Фурье Теорема Фурье утверждает, что любую периодическую функцию с частотой f

можно представить в виде суммы членов (ряда), состоящей из:

синусоидального члена с частотой f, называемого основной частотой,

синусоидальных членов с частотами, являющимися целочисленными

кратными от базовой частоты, то есть, гармониками,

компоненты постоянного тока, если таковая имеется.

Применение теоремы Фурье к токам нелинейных нагрузок показывает, что

синусоидальный ток I(t) любой формы синусоиды при частоте f (50 или 60 Гц),

представляет собой сумму гармонических синусоидальных токов,

определяемых по формуле:

I t IH t IHn n t n

n

( ) sin( ) sin( )

1

2

2 1 2

где

IH1 - действующее значение основного тока с частотой f (50 или 60 Гц),

= 2 f - угловая частота соответствующей основной частоты,

1 сдвиг фаз между основными синусоидой тока и синусоидой напряжения,

IHn - действующее значение гармоники nго

порядка при частоте nf,

n - сдвиг фаз между током и напряжением гармоники n

го порядка.

Важно рассчитать гармоники (n 2) по отношению к основной (n = 1) для

определения степени отличия данной функции от основной.

Для этого необходимо учесть параметры, описываемые ниже.

Содержание отдельных гармоник в базовом токе Этот параметр выражает процентное соотношение между действующими

значениями данной и основной гармоник.

1

nn

IH

IH100%Ih

Все гармоники, присутствующие в данном токе с коэффициентом их

относительного содержания (величины Ihn) составляют гармонический спектр

тока. Как правило, влиянием гармоник порядков выше 25го

можно пренебречь.

Общий коэффициент гармонического искажения Данное искажение называется THDI (коэффициентом гармонического

искажения тока I). Он представляет собой отношение между действующим

значением всех гармоник (n 2) и действующим значением основной

гармоники. THDI также определяется для каждой конкретной гармоники.

THDI

IH

IH

IH

IHIh

n

n n

n

n

n

% %

100 100

2

2

1 1

2

2

2

2

Примечание. Содержание гармоник иногда выражается для действующего значения тока

Irms, а не для основного тока (документы МЭК). В данном документе используется

определение CIGREE, которое дается для основного тока.

Для токов с низким содержанием гармоник, анализируемых далее, обе формулы дают

практически одинаковые результаты.

Действующее значение тока с гармониками Действующее значение переменного тока с периодом Т:

I

TI t dtrms

T

1 2

0

После вычисления и разложения в ряд по гармоникам его можно выразить как:

I IHrms n

n

2

1

где IHn = действ.знач. гармоники nного

порядка.

Характеристические

коэффициенты гармоник



Действующее значение также может быть выражено как:

I IH IHrms

n

12 2

2

n или:

2n

2n

1eff1IH

IH1IHI отсюда:

I IH Ih IH THDIrms n

n

12

2

121 1

Ihn = Ihn% / 100 (отдельный уровень, выражаемый в абсолютных величинах, а

не в процентах).

THDI = THDI% / 100 (коэффициент искажений, выраженный в абсолютных

величинах, а не в процентах).

Действующее значение тока представляет собой действующее значение

основного тока, умноженное на коэффициент, учитывающий гармоники, и

являющийся функцией искажения.

Таким образом, одним из эффектов гармоник является увеличение

действующего значения тока, что может привести к повышению

температуры проводников, а потому потребует увеличения их сечения. Чем

меньше искажения, тем меньше необходимость в увеличении сечения.

Пример Входной ток трехфазного выпрямителя.

Уровни гармонического искажения

Ih5 = 33%

Ih7 = 2,7%

Ih11 = 7,3%

Ih13 = 1,6%

Ih17 = 2,6%

Ih19 = 1,1%

Ih23 = 1,5%

Ih25 = 1,3%

THDI = 35%

Рис. 5.35. Пример гармонического спектра тока.

THDI Ihn

n

% %

2

2

Величина под знаком квадратного корня:

332

+ 2.72 + 7.3

2 + 1.6

2 +2.6

2 + 1.1

2 + 1.5

2 +1.3

2 = 1164

следовательно, THDI% 34% и THDI = 0,34.

I IH THDIeff 121 = IH1

21 0 34 . = 1,056 x I1

Следовательно, действующее значение этого тока на 5,6% выше

действующего значения основного тока, т.е. номинального тока, свободного от

гармоник, с соответствующим повышением температуры проводника.

Величины напряжения

На выводах нелинейной нагрузки, через которые течет синусоидальный

переменный ток с искажениями, напряжение также является синусоидальным с

частотой F, и оно также искажается относительно теоретической синусоиды.

Отношение между напряжением и током более не определяется линейным

законом Ома, так как он верен только для синусоидального напряжения и тока.

Тем не менее, можно разложить данное напряжение в ряд Фурье по

гармоникам и определить (как это было в случае тока и с теми же

результатами) следующие параметры:

Содержание отдельных гармоник в основном напряжении



1

nn

UH

UH100%Uh

Спектр гармоник можно рассчитать также и для напряжения.



Общий коэффициент гармоник напряжения

THDU

UH

UH

UH

UHUh

n

n n

n

n

n

%

100 100

2

2

1 1

2

2

2

2

Коэффициент гармоник напряжения THDU, где U - напряжение.

Действующее значение напряжения с гармониками

I IHrms n

n

2

1

Которое, аналогично току, также может быть по формуле:

2

12

nrms THDUIHUh1UHU

11

2n

Действующее значение напряжения представляет собой действующее

значение основного напряжения, умноженное на коэффициент, учитывающий

гармоники.

Величины мощности Коэффициент мощности при наличии гармоник Коэффициент мощности определяется, исходя из активной мощности на

выводах нелинейной нагрузки Р (кВт) и полной подаваемой мощности S (кВА),

по следующей формуле:

)kVA(S

)kW(P

Определяемый таким образом коэффициент мощности не отражает фазового

сдвига между напряжением и током, так как они не имеют синусоидальной

формы. Тем не менее, можно определить фазовый сдвиг между основным

напряжением и основным током (оба синусоидальны) по формуле:

)kVA(S

)KW(Pcos

1

11

где P1 и S1 – это активная и реактивная мощность основной гармоники,

соответственно.

Стандарт IEC 146-1 определяет коэффициент гармоник следующим образом:

1cos

При отсутствии гармоник этот коэффициент равен 1, а коэффициент мощности

– просто cos .

Коэффициент мощности при наличии гармоник В зависимости от действующих значений U и I, полная мощность в кВА на

выводах сбалансированной трехфазной линейной нагрузки, на которую

подаются линейное напряжение u(t) и ток I(t), со сдвигом между u и i, равным ,

составляет:

3UIS

Активная мощность в кВт равна: P = S cos

Реактивная мощность в квар равна: Q = S sin

где:

22 QPS

На выводах нелинейной нагрузки, уравнение для P намного сложнее,

поскольку U и I содержат гармоники. Однако его можно выразить в следующей

более простой форме:

.P = S . (( - коэффициент мощности)

Если U1 и I1 представляют собой основные величины со сдвигом на 1, тогда

можно вычислить соответствующие им полную, активную и реактивную

мощности по формуле:



S U I1 31 1 P1 = S1 cos 1 и Q1 = S1 sin 1. Суммарная полная мощность

вычисляется по формуле:

S P Q D 1 12 2 2

где D – это мощность искажения, вызванного гармониками.


Нелинейные нагрузки и технология ШИМ

Важная роль полного выходного сопротивления ИБП

Эквивалентная схема выхода инвертора Со стороны нагрузки инвертор является идеальным источником

синусоидального напряжения V0, соединенного последовательно с выходным

сопротивлением Zs. На рис.5.36 показана эквивалентная схема выхода

инвертора в момент присутствия нагрузки.

Выход инвертора является идеальным

источником напряжения V0, соединенного последовательно с выходным полным

сопротивлением Zs.

Vc = полное сопротивление на выводах нагрузки. Vs = полное сопротивление на выходе инвертора. ZL = полное сопротивление линии. Zc = полное сопротивление нагрузки.

Рис. 5,36. Эквивалентная схема выхода инвертора.

Влияние нагрузок разных типов Для линейной нагрузки полные сопротивления Zs, ZL, Zc принимаются при

угловой частоте = 2 f, соответствующей частоте распределительной сети (f

= 50 или 60 Гц), и составляют:

V0 = (Zs + ZL + Zc) I

В случае нелинейной нагрузки гармонические токи, потребляемые нагрузкой,

протекают через полные сопротивления. Для основной и каждой из отдельных

гармоник действующие значения тока и напряжения соотносятся аналогично и

могут выражаться следующим образом:

для основной синусоиды: U1 = (Zs + ZL + Zc) I1

- для каждой гармоники порядка k: UK = [Zs(kf) + ZL(kf) + Zc(kf)] IK

Величины полного сопротивления учитываются при частоте kf гармоники

данного порядка.

Искажение напряжения уменьшается на индивидуальных уровнях гармоник

напряжения UK / U1.

Данные уровни соотносятся с уровнями гармонических токов IK/ I1 по

уравнению:

[Zs(kf) + ZL(kf) + Zc(kf)] / (Zs + ZL + Zc).

Следовательно, для данного спектра тока нагрузки отдельные гармоники

напряжения и коэффициент гармоник (THDU) уменьшаются вместе с

уменьшением полного сопротивления источника и кабелей при данных

частотах.

Влияние нелинейных нагрузок Чтобы снизить влияние гармонических токов (THDU в точках B и C),

необходимо как можно в большей степени:

уменьшить полное сопротивление линии,

обеспечить низкое полное сопротивление источника на разных частотах

гармоник.

Качественное питание нелинейных нагрузок со стороны ИБП требует

низкого полного сопротивления на различных частотах гармоник.

Ниже представлены преимущества технологии прерывистой ШИМ в этом

отношении.

Производительность ИБП

для нелинейных нагрузок

при работе по технологии

ШИМ



(Прод.)

Принцип действия ИБП

Прерывание постоянного напряжения инвертором с фильтрацией Инвертор состоит из преобразователя, преобразующего постоянную мощность,

подаваемую выпрямителем/зарядным устройством или батареей, в

переменную. К примеру, для однофазного ИБП есть два способа

преобразования постоянной мощности: с помощью полумоста (см.рис.5.37) или

полного моста (см.рис.5.38).

Импульсы напряжения прямоугольной формы, возникающий между точками А

и В, после этого фильтруется для получения синусоидального напряжения с

низким коэффициентом искажений на выходе.

Переключатели, представленные здесь для иллюстрации принципа действия, являются

управляемыми IGBT-транзисторами. Рис. 5,37. Полумостовой преобразователь постоянного тока в переменный. Рис. 5,38.

Полномостовой преобразователь постоянного тока в переменный.

По сути переключатели, показанные на рис. 5.37 и 5.38, являются IGBT-

транзисторами, временем включения и отключения которых можно управлять. Управляя временем включения и отключения, можно «распределять» напряжение по опорной синусоидальной волне. Этот принцип известен под названием ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Он показан в упрощенном виде для пяти прямоугольных импульсах на рис.5.39. Площадь синусоиды напряжения равна площади прямоугольных импульсов, с помощью которых она возникает. Эти площади представляют собой мощность, подаваемую

инвертором к нагрузке за определенное время, т.е. VIdtT

0

Чем выше частота прерывания (т.е. количество прямоугольных импульсов),

тем выше качество регулирования в отношении опорной синусоиды. Благодаря

прерыванию также можно уменьшить размеры внутреннего фильтра на выходе

LC-нагрузки (см.рис.5.40).



(Прод.)

Рис. 5,39. Напряжение на выходе преобразователя постоянного тока в переменный с пятью прямоугольными импульсами для одной полуволны синусоиды.

Рис. 5,40. Фильтр выхода инвертора.



(Прод.)

Инверторы ШИМ

Технология прерывистой ШИМ Технология прерывистой ШИМ (широтно-импульсной модуляции) совмещает в

себе высокочастотное прерывание (несколько кГц) постоянного напряжения

от инвертора и регулирование широты импульса на выходе инвертора для

соответствия опорному синусоидальному сигналу.

Данная технология работает на IGBT (биполярный транзистор с

изолированным затвором), обеспечивающих такие преимущества, как

регулирование напряжения и очень короткое время коммутации. Благодаря

высокой частоте данная система регулирования обладает высокой скоростью

реакции (например, 333 наносекунды для частоты в 3 кГц) на изменение

широты импульса за данный период времени.

Контроль по опорной синусоиде напряжения дает возможность

поддерживать напряжение на выходе инвертора в пределах строгих

допусков даже в случае токов с большим количеством гармоник.

Блок-схема инвертора с ШИМ На рис.5.41 приведена функциональная схема работы инвертора с ШИМ.

Напряжение на выходе непрерывно сравнивается с опорным напряжением

Vref, представляющим собой синусоидальную волну с очень низким

коэффициентом искажений (< 1%).

Разница в напряжении обрабатывается корректирующим устройством в

соответствии с передаточной функцией C(p), предназначенным для

обеспечения производительности и устойчивости регулирования.

Затем напряжение от корректирующего устройства усиливается

преобразователем постоянного тока в переменный и системой его

регулирования с коэффициентом усиления A. Напряжение Vm от

преобразователя проходит через LC-фильтр и подается на выход как выходное

напряжение Vs.

С практической точки зрения необходимо учитывать полное сопротивление

выходного трансформатора (при его наличии) для расчета полной

индуктивности L. Чаще всего индуктивность уже встроена в трансформатор, и

по этой причине в схемах не указывается.

Рис. 5,41. Функциональная схема инвертора с ШИМ.

Полное выходное сопротивление инвертора с ШИМ Вышеназванный преобразователь постоянного тока и фильтр можно

представить как последовательное полное сопротивление Z1 и параллельное

полное сопротивление Z2 (см.левую часть рис. 5.42).

Функциональную схему можно изменить, чтобы она отображала полное

выходное сопротивление Zs.

На эквивалентной схеме (правая часть рис. 42) отражено:

V'm = напряжение, измеренное при отсутствии нагрузки i.e. V'm = Vm Z

Z Z

2

1 2

Zs = полное сопротивление, измеренное на выходе при закороченном V'm, т.e.:

Zs = Z Z

Z Z

1 2

1 2



(Прод.)

Рис. 5,42. Эквивалентная схема инвертора со стороны выхода.



(Прод.)

Отношение Z

Z Z

2

1 2 представляет собой передаточную функцию фильтра,

H(p).

Можно упростить это выражение, заменив C(p) x A на (p), передаточную способность корректирующего устройства и усилителя.

Таким образом, можно заменить ри.5.41 функциональной блок-схемой на

рис.5.43.

Рис. 5,43. Преобразованная функциональная блок-схема инвертора с прерывистой ШИМ, оборудованного системой регулировки выходного напряжения с модулированной частотой прерывания.

Можно показать, что полное сопротивление выхода инвертора Zs в данном

случае равно:

Z' s Z1

(p)

(подробнее см.ТД №159 компании Schneider Electric).

Это значит, что в регулируемой полосе пропускания полное сопротивление на

выходе инвертора равно частному от деления полного последовательного

сопротивления фильтра на коэффициенты коррекции и усиления.

При высоком коэффициенте усиления в регулируемой полосе пропускания

полное выходное сопротивление значительно меньше в сравнении с полным

сопротивлением Z1 инвертора без этого типа регулирования.

За пределами регулируемой полосы пропускания сопротивление выхода

инвертора равно сопротивлению фильтра, однако при этом остается низким,

так как оно соответствует сопротивлению высокочастотной емкости.

По этой причине полное сопротивление на выходе зависит от частоты

(см.рис.5.44).

Метод широтно-импульсной модуляции значительно ограничивает

полное выходное сопротивление.

Выходное сопротивление различных источников

Кривые на рисунке 5.44 показывают полные выходные сопротивления для

разных источников с одинаковыми выходными номинальными

характеристиками в зависимости от частоты переменного тока. На этом

графике сопротивления представляют собой процент от полного

сопротивления нагрузки Zc.

Трансформаторы и генераторы - график представляет собой прямую линию,

соответствующую влиянию индуктивности L (составляющая реактивного

сопротивления, все более преобладающая по сравнению с активным

сопротивлением, и возрастающая линейно в зависимости от частоты).

У современных инверторов на основе технологии прерывистой ШИМ с

модулированной частотой прерывания на всех гармонических частотах,

соотношение Zs/Zc:

- меньше, чем у других источников,

- низкое и практически постоянное.

Выводы Инвертор ШИМ является источником с гораздо менее низким полным

выходным сопротивлением при наличии гармоник. Ясно, что это - наилучший

источник на рынке в смысле способности снижать искажения напряжения,

Сопоставление различных

источников



(Прод.)

вызываемые нелинейными нагрузками. Он в пять-шесть раз эффективнее, чем

трансформатор той же номинальной мощности.

ИБП нового поколения, построенные на IGBT-транзисторах и технологии

прерывистой ШИМ с модуляцией частоты являются лучшими источниками

синусоидального напряжения, независимо от типа тока, потребляемого

нагрузкой.



(Прод.)

Рис. 5,44. Выходное сопротивление разных источников в зависимости от частоты.

Метод прерывания со случайной частотой коммутации

Случайная частота коммутации – это усовершенствование технологии ШИМ.

Технология прерывистой ШИМ может быть построена по одному из двух

методов (рис. 5.45).

Метод прерывания с фиксированной частотой коммутации

Фронты прерывания происходят с фиксированными, регулярными

интервалами, соответствующими частоте прерывания за один период.

Ширина импульсов (прямоугольных импульсов) может быть модулирована для

соответствия основной частоте в пределах фиксированного промежутка

времени.

Две синусоиды, показанные на схеме, соответствуют допуску (<1%) для

основной синусоиды.

Метод прерывания со случайной частотой коммутации

Фронты прерывания необязательно происходят через равные интервалы.

График прерывания приспосабливается к требованиям регулирования, то есть,

к скорости изменения основной синусоиды. Ширина фронтов коммутации

снижается (частота прерываний возрастает) по мере увеличения скорости

изменения основной синусоиды. И наоборот, ширина фронтов коммутации

возрастает (частота прерываний снижается) по мере снижения скорости

изменения основной синусоиды. В целом, средняя частота прерывания такая

же, как и в случае фиксированной частоты (примерно 3 кГц). Однако качество

регулирования выше, так как коммутация ускоряется в зонах с высокой

степенью изменения основной синусоиды (см.рис.5.46).

Оно может достигать восьми коммутаций в миллисекунду, то есть, время

регулирования сокращается до 125 миллисекунд (по сравнению с 300 мс для

метода с фиксированной частотой).

Метод прерывания со

случайной частотой

коммутации



(Прод.)

Метод прерывания со случайной частотой коммутации повышает

точность регулирования напряжения в инверторах ШИМ по сравнению с

фиксированной частотой коммутации.



(Прод.)

Частота прерывания фиксированная.

Модуляция происходит в течение фиксированных интервалов времени вне зависимости от скорости изменения основной синусоиды.

Частота случайного прерывания увеличивается, когда скорость изменения основной синусоиды высокая. Следовательно, модуляция происходит в течение интервалов времени, которые укорачиваются с ростом скорости изменения основной синусоиды.

Фиксированная частота. Случайная частота.

Рис. 5,45. Прерывистая ШИМ со случайной и фиксированной частотой коммутации.

Free-frequencyswitching

Qualityband withvariations< 1%

Output voltagecurve

Up to 8 commutationsper millisecond

Рис. 5,46. Регулирование со случайной частотой коммутации.


Выпрямители с коррекцией коэффициента мощности

Обычные выпрямители и выпрямители с корректировкой коэффициента мощности (PFC)

ИБП питаются от распределительной системы переменного тока при помощи

выпрямителя/зарядного устройства. По отношению к вышестоящей системе,

выпрямитель является нелинейной нагрузкой, которая вызывает гармонику. В

соответствии с гармониками, существует два типа выпрямителей.

Обычные выпрямители Эти трехфазные выпрямители состоят из кремниевых триодных тиристоров

(SCR) и используют шестифазный мост (мост Гретца) вместе со стандартным

прерыванием тока.

Данный тип мостов потребляет гармонические токи с порядками n = 6 k 1 (где

k это целое число), в основном H5 и H7, и в меньшей степени H11 и H13.

Гармоники контролируются с помощью фильтра.

«Чистый» выпрямитель с корректировкой коэффициента мощности Выпрямитель этого типа состоит из встроенных биполярных транзисторов и

системы регулирования, которая настраивает входное напряжение и ток на

опорную синусоиду. Этот метод обеспечивает то, что входное напряжение и

ток будут:

идеально синусоидальными, т.е. без гармоник,

синфазными, т.е. с коэффициентом входной мощности, близким к 1.

С подобным типом выпрямителя надобность в фильтрах отпадает.


Принцип действия Принцип действия выпрямителей этого типа заключается в принудительном

сохранении синусоидальной формы волны потребляемого тока. Для этого

используется технология ШИМ, описанная выше.

Принцип действия аналогичен принципу действия преобразователя «источника

напряжения» (см.рис.5.47), за исключением того, что активный кондиционер

гармоник использует преобразователь «источника тока».

Преобразователь действует как противоэдс («генератор синусоидального

напряжения») в системе распределения электроэнергии, а синусоидальный ток

образуется включением индуктора между сетью и источником напряжения.

Даже если другие нелинейные нагрузки увеличат искажение напряжения в

распределительной сети, регулированием можно добиться синусоидальности

тока.

Частота низких остаточных гармоник тока представляет собой частоту

модуляции и кратных ей частот. Частота зависит от возможностей

используемых полупроводников.

Рис. 5,47. Принцип действия чистого преобразователя как «генератора напряжения».

Реализация Однофазный выпрямитель

На рис.5.48 показан принцип действия однофазного выпрямителя.

Модуляцию напряжения выполняет контроллер, придающий току

синусоидальную форму.



Транзистор Т и диод D образуют модулятор напряжения. Напряжение u

изменяется модулятором между 0 и Vs в зависимости от открытого или

закрытого состояния транзистора T.

Когда транзистор Т проводит ток, ток в L может только возрастать, так как

напряжение положительное и u = 0.

Следовательно:

di

dt

e

L > 0


Выпрямители с коррекцией

коэффициента мощности (Прод.)

Когда транзистор Т заперт, ток в L уменьшается при условии, что Vs больше V,

так что:

di

dt

e Vs

L

> 0

Чтобы удовлетворить данному условию, напряжение Vs должно быть больше пикового V, т. e. действующего значения переменного напряжения,

умноженного на 2

Если это условие выполняется, ток в L можно увеличивать или уменьшать в

любой момент. Регулирование тока в индуктивности по времени может быть

выполнено принудительно регулированием длительности отпирания и

запирания транзистора T. На рис. 5.49 показано изменение IL по отношению к

основному значению.

Со стороны источника преобразователь

должен действовать как сопротивление,

т.е. ток i должен быть синусоидальным и

синфазным e (cos = 1).

Управляя транзистором T, контроллер

принуждает IL следовать основной

синусоиде тока с выпрямлением полного

периода. Таким образом, форма I будет

непременно синусоидальной и синфазной

e. Более того, для поддержания

номинального значения Vs на выходе,

контроллер регулирует среднее значение

IL.

Рис. 5,48. Схема чистого однофазного выпрямителя на синусоидальном сигнале.

Рис. 5,49. Эволюция тока IL по отношению к основному току.




Трехфазный выпрямитель/зарядное устройство

Принципиальная схема показана на рис.5.50. Она аналогична показанной на

рис.5.48, в которой индуктор включен в цепь до выпрямителей; принцип

действия тот же. Система управления контролирует каждую ветвь мощности и

принуждает ток в каждой фазе следовать основной синусоиде.

Рис. 5.50. Схема чистого трехфазного выпрямителя на синусоидальном сигнале.




Engineering

7.14.4 Теоретическая часть ИБП