Źródło zasilania Zasada działania i charakterystyka. Baterie i jednostki zasilające bezprzerwowe

Źródło zasilania to specjalne urządzenie, które dostarcza energię do różnych odbiorców energii. Źródła energii są podzielone na pierwotne i wtórne.

Pierwsza grupa obejmuje konwertery. Ich głównym celem jest przekształcenie dowolnego rodzaju energii w energię elektryczną. Oznacza to, że głównym źródłem energii jest generator energii elektrycznej.

Pierwotne źródła zasilania obejmują chemiczne źródła prądu (ogniwa galwaniczne, ogniwa paliwowe, baterie, ogniwa redoksowe) i inne źródła energii (konwertery fotoelektryczne, elektromechaniczne źródła prądu, konwertery termoelektryczne, generatory MHD, źródła energii radioizotopowej).

Wtórne źródła przetwarzają energię elektryczną. Pozwalają uzyskać moc dla różnych urządzeń o wymaganych parametrach. Ta grupa obejmuje transformatory i autotransformatory, stabilizatory napięcia, stabilizatory prąd, przetworniki impulsów, przetworniki drgań, falowniki, hummery.

Wybór zasilacza (PSU)

Przy wyborze lub opracowywaniu zasilacza należy wziąć pod uwagę warunki pracy, rodzaj ładunku, wymogi bezpieczeństwa itd. Parametry powinny odpowiadać wymaganiom zasilanego urządzenia. Pożądane jest posiadanie urządzenia zabezpieczającego, niewielkiej wagi i rozmiaru.

Zasilanie jest częścią sprzętu elektronicznego, więc wyjście poza tolerancję któregokolwiek z jego parametrów może doprowadzić do niestabilnej pracy lub awarii całego urządzenia.

Główne rodzaje wtórnych źródeł energii

Zasilacze sieciowe są częścią dowolnego urządzenia elektronicznego. Są one podzielone na następujące typy:
- bez transformatora;
- liniowy;
- puls.

Beztransformatorowy

Te urządzenia są bardzo proste, tanie, nie wymagają konfiguracji. Obwód zasilania składa się tylko z kilku elementów: obwodu wejściowego, prostownika i stabilizatora parametrycznego. Urządzenia są przystosowane do prądów do setek mA. Są lekkie i ciężkie. Konsument jest zasilany z sieci przez kondensator lub rezystor wygaszający i stale znajduje się pod napięciem sieciowym. Dlatego podczas pracy z rozwagą: nie dotykaj nieizolowanych elementów.

Liniowy

Zaczął używać w sprzęcie elektronicznym na początku 20 wieku. Obecnie są one nieaktualne i są wykorzystywane głównie w tanich konstrukcjach ze względu na ich nieodłączne wady: duży ciężar i rozmiar, niska wydajność. Zalety liniowych zasilaczy to prostota i wysoka niezawodność, niski poziom hałasu i promieniowanie.

Zasada działania zasilacza jest niezwykle prosta. Napięcie wejściowe jest doprowadzane do transformatora, obniżane do wymaganej wartości, prostowane, wygładzane przez kondensator i doprowadzane do wejścia stabilizatora, który składa się z tranzystora i obwodu sterującego. Napięcie "nadwyżkowe" jest kompensowane przez tranzystor regulacyjny. Dlatego wytwarza znaczną moc w postaci ciepła. Liniowy zasilacz jest zalecany do stosowania przy prądach o wartości do 1A.

Zasilanie impulsowe

W urządzeniach elektronicznych, które zużywają prąd od 1 do 5 amperów, użyj zasilacze impulsowe. Zasada działania takich urządzeń opiera się na zamianie napięcia sieciowego na prąd przemienny o wysokiej częstotliwości. Transformatory wysokiej częstotliwości mają niewielką wagę i rozmiar. Dlatego też przełączanie zasilaczy jest znacznie mniejsze i lżejsze niż liniowe. Charakterystyczną cechą tych urządzeń jest wysoki poziom promieniowania pozornego, co prowadzi do potrzeby ekranowania i filtrowania zakłóceń o wysokiej częstotliwości.

Szczególne miejsce zajmują przełączanie zasilaczy z wejściem beztransformatorowym i przetwornikiem wysokiej częstotliwości zaprojektowanym do pracy z częstotliwościami 20-400 kHz. Wydajność tych urządzeń sięga 90% lub więcej. Ale do tej pory nie znalazły one szerokiego zastosowania ze względu na wysoki koszt, złożoność urządzenia, niską niezawodność, wysoki poziom zakłóceń.

Cechy zasilaczy DC

Urządzenia te są zaprojektowane do wytwarzania stałego stałego napięcia lub prądu. Odpowiednio, mają one tryby stabilizacji zarówno w prądzie jak i napięciu. Oznacza to, że przy maksymalnej zmianie prądu napięcie praktycznie się nie zmienia i podobnie, przy znacznych wahaniach napięcia, bieżąca wartość pozostaje stała.

Jest obecny tryb odcięcia. W tym trybie napięcie jest usuwane z zasilanego urządzenia, jeśli prąd przekracza ustawioną wartość.
Nowoczesny zasilacz ma kilka regulowanych wyjść i dodatkowe wyjścia dla stałych napięć (3,3 V, 5 V, 12 V ...).

Działanie zasilacza kontrolowane jest przez wbudowany mikrokontroler. Tryby działania i poszczególne parametry są zapisywane w komórkach pamięci.
Moc źródła zasilania zależy od przeznaczenia urządzenia i zadań. Producenci produkują urządzenia o niskiej (do 100 W), średniej (do 300 W) i wysokiej (ponad 300 W) mocy.

Jaka jest różnica pomiędzy nieprzerwanymi i zapasowymi źródłami zasilania?

Rezerwowe źródło zasilania jest podłączone do sprzętu tylko wtedy, gdy spada napięcie sieciowe. Połączenie można wykonać w trybie automatycznym lub ręcznym.

Zasilacze bezprzerwowe (UPS) są używane w urządzeniach, w których nie ma zasilania sieciowego. Są one trwale połączone i zapewniają ładunek o stałej mocy. UPS jest zarówno podstawowym, jak i zapasowym źródłem zasilania. W przypadku utraty napięcia w sieci, automatycznie przełącza się na zasilanie rezerwowe.

Skład zasilacza awaryjnego obejmuje zasilacz sieciowy, zapasowe źródło zasilania (akumulator), ładowarkę, obwód przełączający.

Główne typy UPS, funkcje aplikacji

Okresowe nagłe przerwy w zasilaniu stały się powszechne w naszym życiu. Niestety takie skoki napięcia znacznie skracają żywotność urządzeń gospodarstwa domowego, prowadząc do utraty danych elektronicznych.

Bezprzerwowe zasilacze pomagają uniknąć nieprzyjemnych konsekwencji. Nowoczesny rynek reprezentuje szeroką gamę tych urządzeń. Zasada działania jest dość prosta: urządzenie jest włączane do sieci energetycznej, a urządzenia gospodarstwa domowego są do niego podłączone. Jeśli sieć działa normalnie, UPS będzie akumulował tylko energię. W przypadku zaniku energii elektrycznej UPS włącza się w pracy.

UPS ma następujące typy:

• Utwórz kopię zapasową UPS. Nadaje się do urządzeń biurowych, komputerów, użytku domowego. Wydajność około 99%. To dobry zasilacz bezprzerwowy. Cena jest dość przystępna. Niestety, takie bezprzerwowe systemy zasilania działają nie tylko wtedy, gdy elektryczność jest odłączona, ale także gdy zmieniają się jej parametry, dlatego zużycie baterii wzrasta. W takim przypadku możesz zaproponować użycie dodatkowego zewnętrznego źródła zasilania.

• UPS-y interaktywne liniowo. Działają tylko w przypadku całkowitej awarii zasilania. Mogą być używane do urządzeń biurowych, kotłów grzewczych, sprzętu komputerowego.

• UPS z podwójną konwersją. Jest to najdroższy zasilacz bezprzerwowy. Jego cena przekracza 50 tysięcy rubli, ale warto. Zasilacze UPS podwójnej konwersji zapewniają doskonałe odczyty sieciowe. Czas przełączania awaryjnego jest krótszy niż 1 ms. Służą do zasilania sprzętu medycznego, serwerów, bardzo wrażliwego sprzętu.

Wymiana baterii UPS

Akumulatory - źródła prądu - są najsłabszym elementem UPS. 90% błędów UPS wynika z awarii baterii. W UPS, z reguły instalowane są bezołowiowe, szczelne akumulatory. Elektrolit jest masą na bazie żelu kwas siarkowy. Jest to jeden z najtańszych rodzajów baterii. Jednocześnie są dość skuteczne (niski opór wewnętrzny, niski samorozładowanie).

Baterie ołowiowe nie pozwalają na silne rozładowanie. W takim przypadku szybko tracą zdolność. Ich czas pracy nie przekracza 5 lat. Wysoka temperatura a częste wyładowania znacznie skracają żywotność baterii.
Kryteria wyboru baterii dla UPS:
• Akumulator musi mieć wymagane napięcie i rozmiar.
• Wskazane jest instalowanie baterii od renomowanych producentów.
• Tylko specjalnie zaprojektowane baterie lub baterie niektórych marek są odpowiednie dla UPS.