Kesintisiz güç kaynağı. Cihazın şeması ve açıklaması. Kesintisiz güç kaynakları - çeşitleri ve ilkeleri

Düşük güçlü anahtarlamalı güç kaynağı, çok çeşitli amatör telsiz tasarımlarında kullanılabilir. Böyle bir UPS'nin şeması özellikle basittir, bu nedenle acemi radyo amatörleri tarafından bile tekrarlanabilir.

PSU'nun ana parametreleri:
Giriş gerilimi - 110-260V 50Hz
Güç - 15 Watt
Çıkış voltajı - 12V
Çıkış akımı - en fazla 0,7A
Çalışma frekansı 15-20kHz

Devrenin orijinal bileşenleri doğaçlama çöplerden elde edilebilir. Multivibratör, MJE13003 serisinin transistörlerini kullandı, ancak istenirse 13007/13009 veya benzeri ile değiştirilebilir. Bu tür transistörleri bulmak kolaydır dürtü blokları güç kaynağı (benim durumumda, bir bilgisayar PSU'sundan alındı).

Güç kaynağı kondansatörü 400 voltluk bir voltajla seçilir (aşırı durumlarda 250, şiddetle tavsiye etmem)
Zener diyot yerli tip D816G kullanıldı veya yaklaşık 1 watt'lık bir güçle ithal edildi.

Diyot köprüsü - KTS402B, 1 Amper akıma sahip herhangi bir diyotu kullanabilirsiniz. Diyotlar ile seçilmelidir ters akım en az 400 volt. İthal iç kısımdan, 1N4007'yi (KD258D'nin eksiksiz bir yerli analogu) ve diğerlerini kurabilirsiniz.

Darbe trafosu 2000NM'lik bir ferrit halkadır, benim durumumdaki boyutlar K20x10x8'dir, ancak büyük halkalar da kullanılmıştır, sargı verileri değişmezken iyi çalıştı. Birincil sargı (ağ), ortadan bir dokunuşla 220 dönüşten oluşur, tel 0,25-0,45 mm (artık mantıklı değil).

Benim durumumdaki ikincil sargı, yaklaşık 12 voltluk bir çıkış sağlayan 35 dönüş içerir. İkincil sargı için tel, 0,5-1 mm çapında seçilir. En yüksek güç benim durumumdaki dönüştürücü 10-15 watt'tan fazla değil, ancak C3 kapasitörünün kapasitansı seçilerek güç değiştirilebilir (aynı zamanda darbe transformatörünün sargı verileri zaten değişiyor). Böyle bir dönüştürücünün çıkış akımı yaklaşık 0,7 A'dır.
63-100V voltajlı bir yumuşatma kapasitansı (C1) seçin.

Transformatörün çıkışında, yalnızca darbeli diyotları kullanmaya değer, çünkü frekans yeterince artırıldığından, geleneksel doğrultucular başa çıkamayabilir. FR107/207 belki de en uygun fiyatlı darbe diyotları, genellikle ağa bağlı UPS'lerde bulunur.

PSU'nun koruması yok kısa devre, bu nedenle transformatörün sekonder sargısını kapatmayın.

Transistörlerin aşırı ısındığını fark etmedim, 3 watt'lık bir çıkış yüküyle (LED düzeneği) buzlular, ancak her ihtimale karşı bunları küçük ısı emicilere takabilirsiniz.

radyo elemanlarının listesi

Tüm elektronik Mühendisliği güç kaynağı gerektirir ve çoğu zaman 220V, 50 Hz'lik bir endüstriyel akım ağı kullanırız.
Ancak bazen elektriğin aniden "kesilmesi" durumunda "mücbir sebep" durumları ortaya çıkabilir. Ev ekipmanı için ani bir elektrik kesintisi çok korkutucu değilse, örneğin bilgisayarlar için bu geri dönüşü olmayan sonuçlara yol açabilir: kaldırılan programlar, bilgi kaybı vb.

Güç kaynağı olan büyük şehirlerde her şey aşağı yukarı istikrarlıysa, ancak kırsal alanlarda bu oldukça yaygın bir durumdur ...
ilgili utanç verici yanlış anlamaları önlemek için ani kapanma elektrik, birçok üretici kullanmanızı önerir kaynaklar kesintisiz güç kaynağı (ya da her ne denirse kesintisiz). Elbette endüstri tarafından üretiliyorlar ama böyle bir kaynak toplanabiliyor. tek başına.

Elektrik kesintisi durumunda koruma sağlamanın yanı sıra, kesintisiz güç kaynağı ihtiyaç duyulduğunda "saha" koşullarında yararlı olabilir 12 volt aküden 220 volt elde edin.

12 üzerinden 220 Volt almanızı sağlayan benzer bir devreyi zaten sitemizde ele aldık, işte burada, Radyo Amatör dergisi No. 2, 1999'dan alınan başka bir devre.

Ev yapımı kesintisiz güç kaynağı devresi

kesintisiz güç kaynağı sağlar:

Doğrudan mod dönüştürme sabit voltaj 12 V AC 220 V/50 Hz, maksimum akım tüketimi 6 A'dan fazla değil. çıkış gücü-220 W'a kadar (1 A):

Ters mod (pil şarj modu). Bu durumda şarj akımı 6 A'e kadardır; .

Hızlı anahtarlama doğrudan geriye doğru.

UPS şeması şekilde gösterilmiştir. VT3, VT4, R3 ... R6, C5, C6 öğelerinde, yaklaşık 50 Hz frekansta darbeler üreten bir saat üreteci yapılır. Sırasıyla, trafo T1'in sargıları IIa, IIb'nin dahil olduğu kollektör devrelerinde VT1, VT6 transistörlerinin çalışmasını kontrol eder. Diyotlar VD2, VD3 - doğrudan modda VT1, VT6 transistörlerinin ve ters modda doğrultucuların koruma elemanları. Elementler C1, C2, L1 formu ağ filtresi, VD1, SZ, C4 - saat üreteci filtresi. Devrenin her iki modda da nasıl çalıştığını düşünün.

Doğrudan mod (=12V / -220V). IIa veya IIb sargılarına dönüşümlü olarak +12 V'luk bir voltaj uygulanır ve T1 transformatörü bunu 220 V / 50 Hz'lik bir voltaja dönüştürür. Bu voltaj XS1 soketinde bulunur ve her türlü tüketici buna bağlıdır (akkor lambalar, TV vb.)

gösterge normal operasyon VD4, VD5 LED'lerinin parlamasıdır. Yük akımı 1A'ya (220W) ulaşabilir.

Ters mod (-220 V / =12 V). Ters modda çalışmak için, ağ dış görünümlerini XP1 konektörüne bağlamanız ve ona -220 V uygulamanız gerekir, ardından SB1 geçiş anahtarı değişir. Bu durumda, şebeke gerilimi T1 trafosunun birincil sargısına girer ve saat üreteci kapatılır. Bundan dolayı, T1'in sekonder sargılarında VD2, VD3 diyotları tarafından doğrultulan iki alternatif 10V voltaj elde edilir. Ters modda normal çalışmanın göstergesi, VD5 LED'inin yanmasıdır. GB1 pilinin bankalarında kaynama, şarj olma sürecini gösterir.

detaylar ve tasarım, T1 - 10 A'ya kadar bir Akımda 10V'luk iki voltaj sağlayan herhangi bir transformatör. En iyisi, sökülmesi daha kolay olan SHL ve PL tipi çekirdekleri kullanmaktır. Bobin L1, bir K28x16x9 M2000NM ferrit halka üzerinde yapılır ve 0,5 ... 0,71 mm çapında iki adet 10 tur tel sargısı içerir.

Transistörler VT1, VT6 ve diyotlar VD2, VD3, en az 200 cm2 alana sahip ortak bir radyatör üzerine ısı ileten macunla yağlanmış mika contalarla monte edilir.

İki KAMAZ aküsünü bağlayarak standart bir UPS'e dayalı güçlü bir kesintisiz güç kaynağı yapıyoruz. Çevrimdışı moda geçerken de otomatik havalandırma yapıyoruz.

Öyle bir gerçek ki, Rus elektrik şebekeleri, tüketicileri aldıkları elektriğin istikrarını kendileri sağlamaya zorluyor. Bizim durumumuzda çözülmesi gereken iki önemli sorun vardır: büyük bir voltaj düşüşü (klimalar / elektrikli ısıtıcılar açıldığında sıcak / soğuk bir mevsim için tipiktir) ve tam kapatma elektrik ("nakavt" makineleri, bir trafo merkezindeki kazalar, vb.).

İlk sorun, çıkışta 220 voltluk sabit bir voltaj elde etmenizi sağlayan bir ototransformatör kurarak kolayca çözülürse, ikincisi, uzun süre için tasarlanmış kesintisiz bir güç kaynağı sisteminin düzenlenmesini gerektirir. pil ömrü.

Bilgisayar yükseltmelerinin yardımıyla kesintisiz bir kır evi veya garaj arzı düzenleyebilirsiniz. Herhangi bir UPS'de iki yıl çalıştıktan sonra dahili Şarj edilebilir pil. Radyo pazarında 1000 ruble sembolik bir fiyatla çalışmayan pillere sahip kesintisiz bir güç kaynağı defalarca gözlemlendi.

Uzun pil ömrü için pillere kesintisiz güç kaynağı bağlanmalıdır. geniş kapasite. en çok en iyi seçenek irade marş aküleri KAMAZ araçlarından - 140 Ah. En güçlü kesintisiz güç kaynakları toplam voltajı 24 volt olan piller kullandığından, seri bağlı bir çift pile ihtiyacımız var. Otonom güç kaynağının süresi, pillerinizin durumuna bağlı olacaktır.

Öncelikle arızalı pili çıkarıp atıyoruz. Bağlantı kolaylığı için harici batarya büyük kapasiteli, temas kelepçeleri yapmamız gerekiyor (tercihen sırasıyla artı ve eksiyi gösteren kırmızı ve siyah). Bunu yapmak için, kesintisiz güç kaynağının ön panelinde iki delik açıyoruz, kontak kelepçelerini sabitliyoruz ve bunlara dahili bataryaya uyan telleri lehimliyoruz.

Akü enerjisinin 220 voltluk bir gerilime dönüştürülmesi durumunda uzun süreli çalışma, yüksek ısınmaya eşlik eder. Erken arızayı önlemek için havalandırma ızgarası üzerine 80x80x25 mm boyutlarında iki adet konvansiyonel fan takılmasına karar verilmiştir.

Fanlar seri bağlı. Fanları dönüşüm modunda çalıştırmak için aküden kesintisiz güç kaynağının çalıştığını gösteren bir LED kullanıyoruz. LED'in uçlarını telli küçük bir rölenin sargılarına lehimliyoruz. Pilimizin gelen artısından röle kontaklarından birine bir tel lehimliyoruz. İkincisi - ücretsiz bir kırmızı fan kablosu. Fanın serbest siyah telini akünün gelen eksi noktasına lehimliyoruz.

Tüm! Artık kesintisiz güç kaynağı akü moduna geçtiğinde soğutma otomatik olarak devreye girecektir.

Elektrik mühendisliği ile ilgili olarak "inverter" kelimesi şu anlama gelir: voltaj dönüştürme cihazı doğru akım alternatif akıma. Bu durumda, voltaj genliği yukarı veya aşağı değişebilir.

invertörler olabilir bireysel cihazlar(aracın yerleşik ağının 220 V'luk bir voltaja kaynaklanması veya voltaj dönüştürücüsü alternatif akım) ve ayrı bir ünite veya devrenin bir parçası olarak (bir bilgisayar için güç kaynağı, TV). Şimdi şebeke geriliminin kesilmesi ile ilgili acil durumlarda güç sağlamak için kullanılan cihazlardan bahsedeceğiz.

Gerilim nereye gidiyor ve ne zaman geri dönecek?

Hiçbir ağ %100 güvenilir değildir. Aniden apartman veya evdeki ışıklar söner. Bunun nedeni kablonun hasar görmesi veya havai hatlar, trafo merkezlerinin elektrik donanımı. Şehir içi kazalar, doğal afetlerle ilgili değilse, nispeten hızlı bir şekilde ortadan kaldırılır. Bunun için sevk hizmetleri ve operasyon ekipleri çalışır. Ve karşılıklı fazlalıkları nedeniyle hasarlı bölümü hariç tutmak ve başka bir bölümle değiştirmek mümkündür.

Kırsal alanlarda ve yazlık evlerde her şey farklıdır. Tek bir ikmal hattı var, tugayın uzağa gitmesi gerekiyor. Kasırga veya gök gürültülü fırtınalardan sonra tel hatlara düşen ağaçların sayısı uzun süre karanlıkta kalma şansını artırır. Ve hasar gördüğünde güç transformatörü bir günden fazla beklemek zorunda kalacak.

Zaman geçiyor, buzdolabındaki yiyecekler bozuluyor. Su ısıtıcısını kaynatmayın - elektriklidir. Akşam yemeği yapacak bir şey yok. boşalmış pil cep telefonu- Acil Durumlar Bakanlığı'nı aramak imkansızdır. Karanlıkta büyükannene çare bulamazsın. Isıtma cihazları ve onlarla birlikte evin kendisi soğur.

Bunun olmasını önlemek için kişisel, ağdan bağımsız bir güç kaynağına ihtiyaç duyar. Bu amaçla bir invertör kullanılır.

Kesintisiz güç kaynağının çalışma prensibi

En basit invertör bilgisayar kesintisiz güç kaynağı (UPS). İçinde enerji depolayan bir pil var. Sürekli şarj modunda çalışır. Bu amaçla, UPS şunları içerir: Şarj cihazı, aküdeki voltaj seviyesini izleyen. Buna bağlı olarak şarj akımını düzenler veya aküyü kapatır.

Besleme gerilimi kaybolur kaybolmaz, kontrol cihazı yükü ağdan ayırır. Aynı zamanda, UPS'in bir parçası olan bir invertör aracılığıyla aküye bağlanır.

220V piller var ama oda büyüklüğünde bir oda kaplıyorlar. Bu nedenle, hepsinde UPS Aküleri yapılır alçak gerilim. Evirici, onu sinüzoidal hale dönüştürerek, bu değeri aynı anda nominal şebeke voltajına yükseltir.

Böyle bir güç kaynağı iyidir çünkü her zaman çalışmaya ve anında geçiş yapmaya hazır. Ancak, bir evin veya bir kısmının kesintisiz güç kaynağı için bir UPS kullanımına izin vermeyen ana dezavantajları şunlardır:

Evde kesintisiz güç kaynağı için inverter

Evirici, doğal dezavantajları olmayan bir bilgisayar kesintisiz güç kaynağının mantıksal bir gelişimidir.

Pil kapasitesindeki artış, pil kapasitesiyle doğrudan ilişkilidir. Genel boyutları. İnverter muhafazasına yerleştirmek pratik olmaz. Bu nedenle, öne çıkıyor bağımsız cihazüç ana görevi çözmek:

• akü şarjı ve şebeke voltajı kontrolü;
• besleme kaynaklarının değiştirilmesi;
• akü voltajının 220 V AC'ye dönüştürülmesi.

İnvertörün ana özelliği, güç. Ancak onu seçerken bir nüans dikkate alınır. UPS'in aşırı yük ile çalışamayacağını daha önce söylemiştik. Aynısı invertör için de geçerli. Yükün bir parçası olarak bir buzdolabı, kalorifer kazanı pompalarının elektrik motorları planlanıyorsa, o zaman başlangıç ​​akımları dikkate alınır. Çalıştırma anında, elektrik motorları nominalden 3-5 kat daha fazla akım tüketir. Buzdolabı açıldığında toplam yük akımı, sürücünün anma akımını aşarsa, koruma onu kapatır.

Eviricinin odaklanmaya değer bir diğer özelliği de doğru akımı alternatif akıma dönüştürme kalitesidir. Şebekedeki gerilim sinüzoidal bir yasaya göre zamanla değişir. Hiçbir ev tipi yarı iletken cihaz, şebeke voltajını tam olarak tekrarlayacak şekilde sinüzoidal bir voltaj üretmeyecektir. Çıkış voltajı kademeli olarak değil, kademeli olarak değişir. Bu değişiklik ne kadar sık ​​meydana gelirse (daha yüksek Örnekleme frekansı), üretilen sinyal sinüzoidal olanı ne kadar doğru tekrarlarsa.

Ancak örnekleme oranının artması cihazın maliyetinin artmasına neden olur. Ve kademeli voltaj formu, elektrik motorlarının ve bazı yarı iletken cihazların çalışması için kabul edilemez. Sözde üreten bu tür invertörler değiştirilmiş sinüzoidal, yalnızca aktif bir yüke güç sağlamak için kullanılır: ısıtma elemanları, akkor lambalar. Besleme voltajının şekli açısından kritik olan cihazlar için daha pahalı bir invertör satın almanız gerekecektir..

İnvertör için pil seçimi

İnvertör için piller ayrı satılır. Ancak burada bir özellik var: piller asidik veya alkalidir. Farklı şarj etme ilkeleri vardır, bu nedenle her invertör yalnızca belirli bir pil türüyle çalışmaya uygundur. Aksi takdirde akülerin şarj derecesini yanlış tespit edip şarj edecektir.

Araç akülerinin invertörlerin bir parçası olarak kullanılması haklı değildir. Kısa bir süre için güçlü bir akım darbesi verebilmelerine rağmen (bir arabada bu, marş motorunun çalışması için gereklidir), derin deşarjlara tolerans göstermezler. Ve deşarjlar ne zaman kaçınılmazdır? uzun çalışmaçevirici. Bu nedenle, güç kaynağı sistemlerinde bu tür pillerin kaynağı sınırlıdır.

İnvertörlerle çalışmak için optimum uygulama jel veya fiberglas piller. göre yapılırlar özel teknoloji ve derin deşarjları kayıp olmadan tekrar tekrar aktarabilirler. Ve yine: inverter şarj cihazı bu tür pillerin şarj modunu desteklemelidir.

Pil kapasitesini seçerken, istenen pil ömrü cihazlar (T). Kapasiteyi (C), planlanan yükün gücünü (P) ve akü voltajını (U) bilerek hesaplamak kolaydır:

Son sütundaki rakamlar etkileyici değil. Ve onlar için invertörlerin ve pillerin maliyeti o kadar da küçük değil.

Peki bir invertör mantıklı mı?

İnverterlerin avantajları ve dezavantajları

İnvertörlere bir alternatif dizel veya benzinli jeneratörler. Bu nedenle, içten yanmalı motorları kullanarak elektrik üretmekle karşılaştırarak avantajlarını belirleyeceğiz. listeleyelim invertörlerin yardımıyla ortadan kaldırılabilen jeneratörlerin dezavantajları:

• kışın havalandırma ve ısıtma ile ayrı bir oda inşa etme ihtiyacı;
• yakıt rezervlerinin depolanması (ve bir dizel motor için - soğuk hava başladığında yaz yakıtının kış yakıtıyla değiştirilmesi);
• iş yerinde gürültü, sadece mal sahiplerine değil komşulara da rahatsızlık veriyor;
• periyodik bakım ihtiyacı (yağ seviyesinin kontrol edilmesi, mumların, filtrelerin değiştirilmesi);
• manuel başlatma, çalışma sırasında parametreleri kontrol etme ihtiyacı.

İnverter ayrı bir odaya ihtiyaç duymaz, çalışma sırasında gürültü oluşturmaz (soğutma fanlarının çalışması sayılmaz). Sürece kullanıcı müdahalesi gerekli değildir. Batarya boşaldığında (bataryadaki voltaj mümkün olan en düşük seviyeye düştüğünde), cihaz kendini kapatacak ve şebeke voltajının geri gelmesini bekleyerek donacaktır. Daha sonra pili şarj edecek ve tekrar yararlı olana kadar bekleyecektir.

VE otomatik geçişşebeke gücünden pil gücüne büyüleyici. Ancak kısa invertör çalışma süresi. Yükü mümkün olan en aza indirseniz bile, er ya da geç akü boşalacaktır. "Dünyanın sonu" ertelendi ama kaçınılmaz.

Bu nedenle, bir konutun acil durum güç kaynağı olarak ne kullanılacağına karar verilirken - bir jeneratör veya bir invertör, bir dizi faktör göz önünde bulundurulur.

İnvertör mü yoksa jeneratör mü?

Başlamak istatistiksel veri toplamak bir şehirde veya köyde voltajın ne sıklıkta ve ne kadar süreyle kaybolduğu hakkında. Bu olaylar çok nadiren gerçekleşirse, bir jeneratör satın almanın, kanatlarda boşta bekleyeceği ayrı bir oda inşa etmenin bir anlamı yoktur.

Daha sonra elektrikli cihazların toplam gücünü belirlemek acil durum çalışmasında bir invertör tarafından çalıştırılması planlanmaktadır. Bu listeye dış mekan ve bodrum aydınlatmasını dahil etmenin bir anlamı yok ve evde üç TV varsa bir tane yeterli. Paradan tasarruf etmek için, onsuz bir veya iki gün hayatta kalabileceğiniz elektrikli aletleri bağışlıyorlar. Geri kalanı, elektrik kesintisi durumunda, ağ bağlantısının manuel olarak kesilmesi veya bu amaçla otomasyon sağlanması gerekecektir.

Ancak öte yandan, varsa ısı tedarik sistemini (ısıtma kazanı) dikkate alırlar. Ayrıca, elektrik motorlarının tüm çalıştırma akımları dikkate alındığında, ev bir inverter tarafından çalıştırıldığında çalıştırması gerekebilir.

Ve asıl şeyi unutmayın - kompresör ise, başlangıç ​​​​akımına sahip buzdolabı. Ayrıca listeye bir mikrodalga fırın veya elektrikli ocak, elektrikli su ısıtıcısı ekleyin.

Toplam yük gücüne göre invertör modelini seçin, üreteceği sinüzoidal voltajın ne kalitede olduğunu da göz önünde bulundurarak.

Daha sonra piller seçilirönceden hesaplanan yük için inverterin istenen çalışma süresini dikkate alarak. Ve burada makul bir yaklaşıma ihtiyaç var. Finansman yeterli değilse, ne bağışlayabileceğinizi önceden düşünmeniz gerekecektir. Ön planda, gerekli olduğu yükler var. Tam zamanlı iş: buzdolabı, kazan, ısıtma cihazları. İnvertör pilinin daha uzun süre dayanması için bilgisayarların ve TV'nin bir noktada kapatılması gerekecektir.

Toplam tutarı alarak fiyatları toplamaya devam ediyor. Ve aynısını yap jeneratör seti hesabı. Burada da paradan tasarruf edebilirsiniz: ağdaki seyrek kesintilerle, bunun için bir oda inşa etmek hiç gerekli değildir. Bir kulübede saklayabilir ve gerekirse dışarı çıkarıp esnek bir kablo ve geçmeli bağlantı kullanarak ağa bağlayabilirsiniz. Alternatif invertörün kullanım ömrü boyunca kuruluma hizmet vermek için gereken yedek parçaları listeye eklediğinizden emin olun. Bu, ekipman satın almanın ilk maliyetlerini değil, ekonomik etkiyi hesaplamanın tek yoludur. İnvertör tüm hizmet ömrü boyunca ek yatırım gerektirmeyecek, ancak içten yanmalı motor her zaman bakıma ihtiyaç duyacaktır.

Şimdi ortaya çıkan meblağları karşılaştırıyoruz ve bir karar veriyoruz. Ve Hatırla: Her zaman konfor için ödemek zorundasın. Buna hazır olup olmamanız size kalmış.