Конструкція та ремонт джерел безперебійного живлення фірми арс. Джерела безперебійного живлення компанії APC для офісів та домашнього використання Калібрування та ремонт ДБЖ

Проблеми

Середній період експлуатації вбудованого акумулятора APC Back-UPS 700 становить 3-5 років(Не більше 40 циклів заряду/розряду протягом року). Після цього він втрачає свою початкову ємність і при перемиканні ДБЖ у режим резервного живлення просто відключає пристрій (якщо вихідна напруга падає нижче 190 В, ланцюг автоматично роз'єднується для захисту пристрою).

Можливі поломки

Найпоширеніша поломка акумуляторів, що встановлюються, - це зниження напруги на клемах, що вказує на те, що деякі з секцій акумулятора вийшли з ладу.

Майже кожен користувач, що має ДБЖ, використовує продукцію саме цієї фірми. Це показник того, що компанія випускає справді якісну техніку. Строго кажучи, АРС – дочірня компанія гіганта Shneider Electric. Тож правильніше вважати виробником саме цю контору.

Що стосується продукції АРС, то вона традиційно якісна та витривала. Компанія спеціалізується на випуску джерел безперебійного живлення, а отже, основним критерієм в оцінці продукції є час автономної роботи та захист від сплесків напруги. І з цим у продукції АРС все гаразд. Нещодавно компанія випустила ДБЖ APC Back-UPS 650. Про нього і йтиметься.

Небагато про пристрій

APS Back-UPS 650 є логічним продовженням серії лінійно-інтерактивних джерел безперебійного живлення. Пристрій має всі необхідні характеристики, при цьому воно позбавлене опцій, абсолютно непотрібних для такого девайса. Деякі топові моделі мають і мініатюрний РК-екран, але для такого пристрою він не особливо і потрібен, оскільки на живлення екрану теж витрачається запас енергії. І щодо тривалості автономної роботи це дуже добре. Більшість ДБЖ забезпечуються простими світлодіодними індикаторами, які відображають рівень заряду батареї та режим роботи.

Існує кілька модифікацій цього продукту із префіксами CS, RS та Pro. Усі вони відрізняються одна від одної, але незначно. Відмінність полягає, зазвичай, у деяких технічних характеристиках. Варто відзначити, що однакова напруга виходу – візитна картка всіх пристроїв безперебійного живлення APC Back-UPS 650, 230 – це межа для них. Навіть зовні ці пристрої майже однакові. Але треба розібрати їх для повноти картини.

Версія CS

Лінійка CS виходить чи не найдешевшою серед пристроїв АРС 650-ї серії. Акумулятор відрізняється скромними (щодо) характеристиками та стандартним для пристроїв такого класу зовнішнім виглядом. Нічого зайвого. Все суворо для того, щоб забезпечити безперебійне живлення елементів комп'ютера у разі зникнення напруги.

APC Back-UPS CS 650 доступний лише у чорному кольорі. Це навіть добре, оскільки чорний – універсальний колір. Він аж ніяк не здатний зіпсувати зовнішній вигляд робочого місця. Аскетизм ДБЖ АРС CS-версії навіть хороший. Оскільки такі пристрої повинні працювати, а не привертати увагу яскравим зовнішнім виглядом. Тепер подивимося, що цей «безперебійник», так би мовити, під капотом.

Технічні характеристики CS

Основними критеріями, за якими прийнято оцінювати джерела безперебійного живлення, є ємність батареї та захист від стрибків напруги. Решта відходить на другий план. Тепер подивимося, що може запропонувати APC Back-UPS CS 650. В принципі, як і всі лінійно-інтерактивні джерела безперебійного живлення, продукція від АРС має типові характеристики, і особливо заглиблюватися в них не варто. Але відмінності все ж таки є. Тому ухилитися від розбору цих відмінностей ми не можемо. Тож поїхали.

Потужність ДБЖ

Цей параметр відповідає за стабільне живлення всіх компонентів комп'ютера. Якщо циферок не вистачає, то комп'ютер просто не працюватиме. Потужність даного ДБЖ становить 650 ВА. Цього цілком достатньо для ПК середньої конфігурації. Для ігрової машини доведеться шукати щось потужніше.

Ємність батареї

У цьому ДБЖ встановлений елемент живлення ємністю 7,2 А/год з робочою напругою 12 В. Надовго чи його вистачить при строго кажучи, все залежить від конфігурації комп'ютера. Чим потужніша ваша машина, тим менше часу у вас є, щоб правильно вимкнути ПК у разі збою. Однак середнім часом для комп'ютерів помірної конфігурації (яких більшість) є 1-3 хвилини. Залежно від навантаження на комп'ютери. Непоганий результат. Час повного заряду батареї (після першого увімкнення) становить 22 години. Забагато, але що вдієш? Доводиться чимось жертвувати заради стабільності.

Захист від перепадів напруги

Ця опція є в ДБЖ APC Back-UPS 650 версії CS. Причому справляється цей компонент зі своєю роботою на ура. Численні тести показують, що джерело безперебійного живлення вміє вирівнювати напругу та подавати її на комп'ютер. Таким чином, всі компоненти комп'ютера виявляються надійно захищені від стрибків напруги.

Роз'єми та інтерфейси версії CS

APS Back-UPS 650 версії CS має чотири роз'єми для вилок живлення стандарту «євро». Три з них служать для підключення пристроїв безпосередньо до акумулятора. Вони потрібні насамперед для пристроїв, яким критична наявність постійного живлення (системний блок, монітор). Четвертий роз'єм - для підключення пристрою, яке не потребує постійного живлення (принтер, сканер). Останній оснащений тільки стабілізатором напруги.

Крім того, в ДБЖ є роз'єми для захисту телефонної лінії і ще один для підключення безперебійника до ПК. Роз'єм для телефонної лінії потрібний тим, хто хоче убезпечити свої пристрої зв'язку від перепадів напруги. Також ДБЖ можна підключити до комп'ютера та налаштувати правильний процес вимкнення ПК при втраті живлення. Для цього в комплекті постачання є диск з фірмовим програмним забезпеченням APC Back-UPS CS 650. Інструкція, що в комплекті, допоможе у виконанні цього процесу. Незважаючи на заяви деяких користувачів про те, що в посібнику з експлуатації нічого не зрозуміло, на наш погляд, інструкція є докладною. Вона дуже точно визначає прийоми роботи з пристроєм та особливості роботи самого девайсу. Є навіть схема розташування компонентів.

Версія RS

APC Back-UPS RS 650 є майже повним клоном CS. Незначна відмінність спостерігається лише у технічних характеристиках обох пристроїв. На вигляд ці два девайси невиразні, як рідні брати. Чому так? Мабуть, у компанії вирішили заощадити на дизайні. В принципі він для такого пристрою не важливий. Головне, щоб апарат добре виконував свою роботу. І з цим джерело безперебійного живлення версії RS справляється не гірше за свого «брата-близнюка».

Якщо версія CS призначалася для роботи з комп'ютерами середньої потужності, RS потягне хіба що офісні ПК. Для інших завдань потужності у нього обмаль. Але це не означає, що він гірший. Просто його зроблено не для цього. Якщо потрібне джерело безперебійного живлення потужніше, тобто є сенс звернути увагу на версію Pro (про неї трохи нижче). Вийде непоганий приріст потужності практично за ті самі гроші.

Технічні характеристики RS

APC Back-Ups 650 версії RS має свої технічні характеристики, які, втім, не сильно відрізняються від притаманних девайсам версії CS. Так і має бути, оскільки ці пристрої знаходяться у одній ціновій ніші. Тому суттєвих відмінностей між ними бути не може. Давайте подивимося, що являє собою версія RS.

Потужність

Джерело безперебійного живлення RS має повну потужність 650 VA, але вона короткочасна. Постійна дорівнює 390 Вт. Для офісних комп'ютерів цього достатньо. Але не більше. І все ж ДБЖ здатний забезпечити професійний захист від стрибків напруги та раптового відключення живлення.

Ємність аккумулятору

Акумулятор тут встановлений такий самий, як і у версії CS. Але чомусь час автономної роботи значно зменшився. Тепер користувач має всього 1-1,5 хвилини для того, щоб вимкнути свій ПК так, як потрібно. Можливо, це пов'язано зі зниженою потужністю пристрою. Як би там не було, але для офісних ПК і цього достатньо.

Захист від перепадів напруги. Строго кажучи, ця опція є у всіх джерелах безперебійного живлення від АРС. І працює вона так, як треба. Бо без неї безперебійник був просто акумулятором. Версія RS стала винятком. Захист є і працює добре. Стрибки напруга вирівнюються, і в ПК посилається вже рівний імпульс.

Роз'єми та інтерфейси версії RS

Тут взагалі немає жодних відмінностей. Ті ж чотири роз'єми стандарту «євро» із заземленням, ті самі входи для захисту телефонного з'єднання. Така сама класифікація з поділом на важливі (з живленням від акумулятора) та «не дуже» (тільки з випрямлячем). Роз'єм для підключення ДБЖ до комп'ютера також на місці. А в комплекті поставки - традиційно диск із фірмовим ПЗ та інструкція з експлуатації. Причому в останній є адекватна російська мова. Це ще один плюс у скарбничку компанії АРС.

Ключ акумулятора

У всіх версіях пристроїв від АРС існує так званий ключ акумулятора. Він є вилкою з плоскими контактами. Вона потрібна для того, щоб активувати акумулятор і почати його заряджання при включенні джерела безперебійного живлення. При покупці ДБЖ вона вийнята. Зроблено це для того, щоб запобігти циклу розрядки акумулятора. Так він довше прослужить. Щоб активувати пристрій, слід перед увімкненням джерела безперебійного живлення в мережу встромити цю вилку в роз'єм, що знаходиться відразу. Після ввімкнення ДБЖ розпочнеться процес заряджання акумулятора.

Версія Pro

APC Back-UPS 650 BX650CI Pro версії призначений спеціально для тих, хто хоче, щоб комп'ютер довше пропрацював від акумулятора при припиненні подачі електроенергії. На відміну від версій RS та CS, час автономного живлення у версії Pro становить 5,5 хвилин. І це у режимі повного навантаження. А в режимі часткової ДБЖ здатний забезпечити ПК харчування протягом 14-15 хвилин. Це абсолютний рекорд серед пристроїв цієї цінової категорії.

Відмінності Pro від CS та RS

Версія Pro ідентична RS та CS. Така ж кількість роз'ємів і функцій. Ті самі випрямлячі напруги. Навіть акумулятор від того ж виробника, тільки більшої ємності. Зрозуміло, що ДБЖ Pro-версії коштуватиме дещо дорожче, проте різниця не критична. Так, його також можна підключити до ПК і виконати синхронізацію. APC Back-UPS Pro 650 - ідеальне лінійно-інтерактивне джерело безперебійного живлення для середнього користувача. Плюс до всього, є чудовий баланс «ціна-якість».

Джерело безперебійного живлення, або як у народі його називають ЮПС (BACK UPS) - це по суті підвищує перетворювач і зарядний пристрій в одному корпусі. Пристрій дуже корисний, особливо для власників ПК. Пристрій може автономно живити комп'ютер, якщо з якихось причин раптово вимкнули електрику. На жаль, вбудований акумулятор не дозволяє живити комп'ютер протягом довгого часу, оскільки його ємність обмежена 7-ма амперами (у деяких потужних моделях коштує АКБ до 15-20А). Перейдемо до самого акумулятора.

У джерелах безперебійної напруги використовується закритий гелієвий чи кислотний акумулятор. Вбудований акумулятор зазвичай розрахований на ємність від 7 до 8 Ампер/год, напруга - 12 вольт. Акумулятор повністю герметичний, це дозволяє використовувати пристрій у будь-якому стані. Крім акумулятора, всередині можна розглянути величезний трансформатор, в цьому випадку на 400-500 ватів. Трансформатор працює у двох режимах.

1) як підвищує трансформатор для перетворювача напруги.

2) як знижуючий мережевий трансформатор для заряджання вбудованого акумулятора.

Під час роботи у звичайному режимі навантаження живиться відфільтрованою напругою мережі. Для придушення електромагнітних та перешкод у вхідних ланцюгах використовуються фільтри. Якщо вхідна напруга стає нижчою або вищою за встановлену величину або взагалі зникає, то включається інвертор, який у нормальному режимі знаходиться у відключеному стані. Перетворюючи постійну напругу батарей на змінну, інвертор здійснює живлення навантаження від батарей. BACK UPS класу Off-line неекономічно працюють в електромережах із частими та значними відхиленнями напруги від номінальної величини, оскільки частий перехід на роботу від батарей зменшує термін служби останніх. Потужність Back-UPS, що випускаються виробниками, знаходиться в діапазоні 250-1200 ВА. безперебійної напруги BACK UPS досить складна. В архіві ви можете завантажити велику збірку принципових схем, а нижче наведено кілька зменшених копій - клік для збільшення.

Тут можна зустріти спеціальний контролер, який відповідає за правильну роботу пристрою. Контролер активує реле, коли мережна напруга відсутня і якщо безперебійник увімкнений, то він буде працювати як перетворювач напруги. Якщо напруга в мережі знову з'являється, контролер відключає перетворювач і пристрій перетворюється на зарядний пристрій. Місткість вбудованого акумулятора може вистачати до 10 - 30 хвилин, якщо, зрозуміло, пристрій живить комп'ютер. Докладніше почитати про роботу та призначення вузлів безперебійника можна почитати в цій книзі.

BACK UPS може бути використаний як резервне джерело живлення, взагалі рекомендується мати кожному будинку по безперебійнику. Якщо безперебійний ІП призначений для побутових потреб, то бажано випаяти з плати сигналізатор, він нагадує, що пристрій працює як перетворювач, нагадування писком він робить кожні 5 секунд, а це набридає. На виході перетворювача чисті 210-240 вольт 50 герц, але щодо форми імпульсів, там явно не чистий синус. BACK UPS може живити будь-яку побутову техніку, у тому числі й активну, зрозуміло, якщо потужність пристрою дозволить цього.

APC Back UPS – серія апаратів, призначених спеціально для експлуатації у побутових умовах. Такі пристрої сьогодні дуже затребувані, що пояснюється доступною вартістю та достатнім (низьким та середнім) рівнем продуктивності. Виконання APC Back UPS здатні працювати при відключенні електроенергії недовго.

Для яких цілей використовуються

Яким би не було джерело безперебійного живлення, його головне завдання завжди забезпечувати споживача якісною електроенергією, з мінімальним рівнем шумів та різного роду перешкод на час, доки відсутнє підключення до електромережі. Back UPS – не виняток, однак дана група пристроїв створена для певної категорії споживачів, що обумовлено технічними характеристиками апарату.

Так, рівень продуктивність не дозволяє застосовувати цю техніку за суворих умов. Завдання, що рекомендуються для вирішення за допомогою цієї групи пристроїв – застосування в домашніх умовах. Причому дані безперебійники здатні захистити обладнання від стрибків, що проходять телефонними, електричними і коаксіальними лініями.

Інформація про виробника

Джерела безперебійного живлення даного типу є результатом діяльності цілої корпорації American Power Conversion, яка зареєстрована в 1981 р. На початковому етапі у складі робочої групи працювало лише три інженери. Через п'ять років після заснування компанія одержує першу нагороду за свою продукцію. А до 2004 р. кількість нагород сягає 100.

З 2007 року корпорація переходить у власність Schneider Electric. Але серія пристроїв Back UPS зберегла свою назву. На сьогоднішній день діє окремий підрозділ, головне завдання якого полягає у розробці та виробництві обладнання для захисту енергопостачання.

Огляд моделей

Back UPS існує у кількох варіантах. Кожен з них також має певну кількість виконань:

• Серія HS – однофазні підлогові пристрої, розраховані на потужність 500 ВА;
• APC апарати Back UPS CS потужністю від 350 до 650 ВА (настільне обладнання);
• Серія RS – пристрої підлогового виконання потужністю від 500 до 1500 ВА;
• APC апарати Back UPS ES 400-700 ВА (для встановлення на столі).

Апарати з останньої групи користуються широкою популярністю, що насамперед є результатом вдалого співвідношення якості складання, надійності роботи та прийнятної вартості обладнання.

Дивимося відео про модель ES 525:

APC пристрої Back UPS цієї серії представлені виконаннями, кожне з яких відрізняється за потужністю: 400, 525, 550, 700 ВА. Чим більший за значенням цей параметр, тим більша його продуктивність. Наприклад, варіант ES 525 допускає коливання вхідної напруги в діапазоні від 160 до 280, перемикання на батарею відбувається за 5 мс. Виконання APC Back UPS ES 525 захищає споживача від коливань напруги та фільтрує шуми у мережі.

Залежно від того, яке навантаження подається на обладнання даної моделі, буде відрізнятись тривалість функціонування в автономному режимі. Так, APC Back UPS ES 525 при максимальному навантаженні пропрацює близько 4 хв, а при середньому рівні продуктивності час функціонування збільшується майже вчетверо. APC апарат Back UPS ES у виконанні 525 оснащений 4 розетками, одна з яких має захист від сплесків напруги.

Інший варіант цієї групи - APC Back UPS ES 700. Його повна вихідна потужність дорівнює 700 ВА, активна складова - 400 Вт. При переході на режим живлення від акумулятора спостерігається високий рівень стабільності вихідної напруги – до 5% коливань.

серія ES 700

APC Back UPS ES 700 функціонує в автономному режимі майже такий же за тривалістю відрізок часу (3,9 хв при повному навантаженні, 15 хв - при частковому навантаженні). APC пристрій Back UPS ES моделі 700 передбачає захист споживача від високовольтних імпульсів, захист телефонних ліній та локальних мереж, а також фільтрацію перешкод.

Якщо розглянути іншу групу апаратів, можна виділити виконання APC Back UPS CS 500. Однофазний пристрій, розрахований на потужність до 500 ВА.

Колірна гама корпусу – світла. Діапазон коливань вхідної напруги мережі приблизно такий же, що і раніше розглянутих виконань: 160-282 В, при цьому APC Back UPS CS 500 забезпечує ще більш надійну роботу споживача, так як при переході в режим автономного енергопостачання модель CS 500 подає на вихід не більш ніж 3% похибки значення напруги. Пристрій переходить у режим живлення від батареї загалом за 10 мс. Є можливість заміни батареї, а для зручності користувачів APC апарат Back UPS CS у виконанні 500 передбачає світлову індикацію.

Дивимося відео про модель Back UPS ES 650:

Ще один популярний варіант такої ж групи, який володіє досить високим рівнем продуктивності - APC Back UPS CS 650. Дане виконання за рядом основних технічних характеристик ідентично вище за розглянуті аналоги (діапазон вхідної напруги і частоти, рід струму - однофазний). APC Back UPS CS 650, як видно з позначення, працює при потужності 650 ВА.

Однак помітний недолік даного варіанту полягає у нетривалій роботі у разі відключення мережі. APC апарат Back UPS CS у виконанні 650 при повному навантаженні працює не більше 2,4 хв. Але не можна забувати, що основна сфера застосування подібної техніки – домашні ПК, то можливостей моделей Back UPS CS у виконанні 650 цілком вистачить, щоб встигнути завершити робочі процеси на комп'ютері.

Переваги та недоліки продукції даної марки

Серія UPS 500

Якщо врахувати ряд переваг даної техніки, цілком зрозуміло, чому вона така популярна:

• - тривалий термін експлуатації батареї;
• APC серії Back UPS відрізняється підвищеним рівнем надійності, що пояснюється якістю збирання;
• Захист споживача від перешкод, шумів у мережі та високовольтних стрибків;
• APC серії Back UPS захищає локальні мережі та телефонні лінії перепадів напруги;
• Висока швидкість переходу до автономного режиму;
• USB-інтерфейс.

З недоліків можна виділити лише вартість, тому що найбільш скромні за характеристиками виконання APC серії Back UPS пропонуються за ціною, яка дещо вища, ніж у аналогічних пристроїв інших брендів. Але навіть найдоступніші за ціною пристрої відрізняються якістю.

Наприклад, APC апарат Back UPS CS у виконанні 500 пропонується за ціною 5500 руб. Відповідно, більш продуктивна техніка коштуватиме дорожче. А ось APC пристрій Back UPS ES моделі 525 пропонується за помітно нижчою ціною - 4 400 руб., При тому, що його потужність дещо вище за раніше розглянуте виконання.

Як оцінюють покупці продукцію

Техніка APC серії Back UPS практично повсюдно отримує позитивні відгуки. Але є деякі зауваження. Наприклад, залежно від виконання, апарат може помітно шуміти. І вартість не завжди задовольняє покупців, хтось навіть вважає за краще придбати аналог іншої фірми за прийнятною ціною. В іншому APC пристрої Back UPS 500 та інші моделі різних серій цієї марки не мають нарікань.

А в деяких випадках навіть є можливість відновити батарею, що відпрацювала свій термін. Якщо врахувати, що в багатьох моделях використовуються акумулятори, що не обслуговуються, то можливість відновити їх функції за допомогою підручних засобів дуже приваблива. Крім цього APC апарат Back UPS ES моделі 525 та інші виконання цієї серії повністю задовольняє вимогам покупців, тому й користується техніка цього роду великою популярністю.

Дивує повна відсутність інформації про такі поширені прилади, як джерела безперебійного живлення. Ми прориваємо інформаційну блокаду і приступаємо до публікації матеріалів щодо їх влаштування та ремонту. Зі статті Ви отримаєте загальне уявлення про існуючі типи безперебійників і більш детальне, на рівні принципової схеми, - про найпоширеніші моделі Smart-UPS.

Надійність роботи комп'ютерів багато в чому визначається якістю електричної мережі. Наслідками таких перебоїв електроживлення, як стрибки, підйоми, спади та втрата напруги, можуть бути блокування клавіатури, втрата даних, пошкодження системної плати та ін. Для захисту дорогих комп'ютерів від неприємностей, пов'язаних із силовою мережею, використовують джерела безперебійного живлення (ДБЖ). ДБЖ дозволяє позбавитися проблем, пов'язаних з поганою якістю електроживлення або його тимчасовою відсутністю, але не є довготривалим альтернативним джерелом електроживлення, як генератор.

За даними експертно-аналітичного центру "СК ПРЕС", у 2000 р. обсяг продажів ДБЖ на російському ринку склав 582 тис. шт. Якщо порівняти ці оцінки з даними про продаж комп'ютерів (1,78 млн. штук), то виходить, що 2000 р. кожен третій придбаний комп'ютер оснащується індивідуальним ДБЖ.

Переважну частину російського ринку ДБЖ займає продукція шести компаній: APC, Chloride, Invensys, IMV, Liebert, Powercom. Продукція компанії APC вже котрий рік зберігає лідируючу позицію на російському ринку ДБЖ.

ДБЖ поділяються на три основні класи: Off-line (або stand-by), Line-interactive та On-line. Ці пристрої мають різні конструкції та характеристики.

Рис. 1. Блок-схема ДБЖ класу Off-line

Блок-схема ДБЖ класу Off-line наведена на рис. 1. Під час роботи у нормальному режимі навантаження живиться відфільтрованою напругою електромережі. Для придушення електромагнітних та радіочастотних перешкод у вхідних ланцюгах використовуються фільтри EMI/RFI Noise на металооксидних варисторах. Якщо вхідна напруга стає нижчою або вищою за встановлену величину або взагалі зникає, то включається інвертор, який у нормальному режимі знаходиться у відключеному стані. Перетворюючи постійну напругу батарей на змінну, інвертор здійснює живлення навантаження від батарей. Форма його вихідної напруги - прямокутні імпульси позитивної та негативної полярності з амплітудою 300 В та частотою 50 Гц. ДБЖ класу Off-line неекономічно працюють в електромережах з частими та значними відхиленнями напруги від номінальної величини, оскільки частий перехід на роботу від батарей зменшує термін служби останніх. Потужність АРС ДБЖ класу Off-line моделі Back-UPS, що випускаються фірмою АРС, знаходиться в діапазоні 250...1250 ВА, а моделі Back-UPS Pro -в діапазоні 2S0...1400 ВА.

Рис. 2. Блок-схема ДБЖ класу Line-interactive

Блок-схема ДБЖ класу Line-interactive наведена на рис. 2. Так само, як і ДБЖ класу Off-line, вони ретранслюють змінну напругу електромережі на навантаження, поглинаючи при цьому відносно невеликі сплески напруги і згладжуючи перешкоди. Вхідні ланцюги використовують фільтр EMI/RFI Noise на металооксидних варисторах для придушення електромагнітних та радіочастотних перешкод. Якщо електромережі сталася аварія, то ДБЖ синхронно, без втрати фази коливання, включає інвертор для живлення навантаження від батарей, при цьому синусоїдальна форма вихідної напруги досягається фільтрацією ШІМ-коливання. Схема використовує спеціальний інвертор для заряджання батареї, який працює і під час стрибків напруги. Діапазон роботи без підключення батареї розширений за рахунок використання у вхідних ланцюгах ДБЖ автотрансформатора з обмоткою, що перемикається. Перехід на живлення від батареї відбувається, коли напруга виходить за межі діапазону. Потужність АРС ДБЖ класу Line-interactive моделі Smart-UPS, що випускаються фірмою АРС, становить 250...5000 ВА.

Рис. 3. Блок-схема ДБЖ класу On-line

Блок-схема ДБЖ класу On-line наведена на рис. 3. Ці ДБЖ перетворюють змінну вхідну напругу на постійне, яке потім за допомогою ШІМ-інвертора перетворюється знову на змінне зі стабільними параметрами. Оскільки навантаження завжди живить інвертор, то немає необхідності в перемиканні із зовнішньої мережі на інвертор, і час перемикання дорівнює нулю. За рахунок інерційної ланки постійного струму, якою є батарея, відбувається ізоляція навантаження від аномалій мережі та формується дуже стабільна вихідна напруга. Навіть при великих відхиленнях вхідної напруги ДБЖ продовжує живити навантаження чистою синусоїдальною напругою з відхиленням не більше +5% від номінального значення, що встановлюється користувачем. ДБЖ класу On-line фірми АРС мають наступні вихідні потужності: моделі Matrix UPS - 3000 і 5000 ВА, моделі Symmetra Power Array - 8000, 12000 та 16000 ВА.

Моделі Back-UPS не використовують мікропроцесор, а в моделях Back-UPS Pro, Smart-UPS, Smart/VS, Matrix та Symmetna мікропроцесор використовується.

Найбільшого поширення набули пристрої: Back-UPS, Back-UPS pro, Smart-UPS, Smart-UPS/VS.

Такі пристрої, як Matrix та Symmetna, використовуються в основному для банківських систем.

У цій статті розглянемо конструкцію та схему моделей Smart-UPS 450VA...700VA, що застосовуються для живлення персональних комп'ютерів (ПК) та серверів. Їхні технічні характеристики наведені в табл. 1.

Таблиця 1. Технічні характеристики моделей Smart-UPS фірми АРС

* Регулює користувач за допомогою програмного забезпечення PowerChute.

ДБЖ Smart-UPS 450VA...700VA та Smart-UPS 1000VA...1400VA мають однакову електричну схему та відрізняються ємністю батарей, кількістю вихідних транзисторів в інверторі, потужністю силового трансформатора та габаритами.

Розглянемо параметри, що характеризують якість електроенергії, а також термінологію та позначення.

Проблеми з електроживленням можуть виражатися у вигляді:

У Росії провали, пропадання і стрибки напруги як вгору, і вниз становлять приблизно 95% відхилень від норми, решта - шуми, імпульсні перешкоди (голки), високочастотні викиди.

Як одиниці вимірювання потужності використовуються Вольт-Ампери (ВА, VA) і Ватти (Вт, W). Вони відрізняються коефіцієнтом потужності PF (Power Factor):

Коефіцієнт потужності для комп'ютерної техніки дорівнює 06...007. Число в позначенні моделей ДБЖ фірми АРС означає максимальну потужність ВА. Наприклад, модель Smart-UPS 600VA має потужність 400 Вт, а модель 900VA – 630 Вт.

Структурна схема моделей Smart-UPS та Smart-UPS/VS показана на рис. 4. Мережа напруга надходить на вхідний фільтр EM/RFI, що служить для придушення перешкод електромережі. При номінальній напрузі електромережі включені реле RY5, RY4, RY3 (контакти 1, 3), RY2 (контакти 1, 3), RY1 і вхідна напруга проходить у навантаження. Реле RY3 та RY2 використовуються для режиму підстроювання вихідної напруги BOOST/TRIM. Наприклад, якщо напруга мережі збільшилася і вийшла за допустимий ліміт, реле RY3 і RY2 підключають додаткову обмотку W1 послідовно з основною W2. Утворюється автотрансформатор із коефіцієнтом трансформації.

K = W2/(W2 + W1)

менше одиниці, та вихідна напруга падає. У разі зменшення напруги додаткова обмотка W1 реверсується контактами реле RY3 і RY2. Коефіцієнт трансформації

К = W2 / (W2 - W1)

стає більше одиниці, і вихідна напруга підвищується. Діапазон регулювання становить ±12%, величина гістерези вибирається програмою Power Chute.

При пропаданні напруги на вході вимикаються реле RY2...RY5, включається потужний ШИМ-інвертор, що живиться від батареї, і навантаження надходить синусоїдальна напруга 230 В, 50 Гц.

Багатоланковий фільтр придушення перешкод електромережі складається з варисторів MV1, МV3, MV4, дроселя L1, конденсаторів С14...С16 (рис. 5). Трансформатор СТ1 аналізує високочастотні складові напруги мережі. Трансформатор СТ2 є датчик струму навантаження. Сигнали цих датчиків, а також датчика температури RTH1 надходять на аналого-цифровий перетворювач IC10 (ADC0838) (рис. 6).

Трансформатор Т1 є датчиком вхідної напруги. Команда на увімкнення пристрою (АС-ОК) подається з дворівневого компаратора IC7 на базу Q6. Трансформатор Т2 – датчик вихідної напруги для режиму Smart TRIM/BOOST. З висновків 23 та 24 процесора IC1 2 (рис. 6) сигнали BOOST та TRIM подаються на бази транзисторів Q43 та Q49 для перемикання реле RY3 та RY2 відповідно.

Сигнал синхронізації по фазі (PHAS-REF) з виведення трансформатора 5 Т1 надходить на базу транзистора Q41 і з його колектора на виведення 14 процесора IC12 (рис. 6).

У моделі Smart-UPS використовується мікропроцесор IC12 (S87C654), який:

У мікросхемі пам'яті EEPROM IC13 зберігаються заводські установки, і навіть калібровані установки рівнів сигналів частоти, вихідної напруги, меж переходу, напруги зарядки батареї.

Цифро-аналоговий перетворювач IC15 (DAC-08CN) формує на виведенні 2 еталонний синусоїдальний сигнал, який використовується як опорний IC17 (АРС2010).

ШИМ-сигнал формується IC14 (АРС2020) разом із IC17. Потужні польові транзистори Q9 ... Q14, Q19 ... Q24 утворюють мостовий інвертор. Під час позитивної напівхвилі ШІМ-сигналу відкриті Q12...Q14 та Q22...Q24, a Q19...Q21 та Q9...Q11 закриті. Під час негативної напівхвилі відкриті Q19...Q21 та Q9...Q11, a Q12...Q14 та Q22...Q24 закриті. Транзистори Q27 ... Q30, Q32, Q33, Q35, Q36 утворюють двотактні драйвери, що формують сигнали управління потужними польовими транзисторами, що мають велику вхідну ємність. Навантаженням інвертора є обмотка трансформатора, вона підключається проводами W5 (жовтий) та W6 (чорний). На вторинній обмотці трансформатора формується синусоїдальна напруга 230, 50 Гц для живлення підключеного обладнання.

Робота інвертора в зворотному режимі використовується для заряджання батареї пульсуючим струмом під час нормальної роботи ДБЖ.

ДБЖ має вбудований слот SNMP, який дозволяє підключати додаткові плати для розширення можливостей ДБЖ:

У ДБЖ є кілька напруг, необхідних для нормальної роботи пристрою: 24, 12, 5 і -8 В. Для їх перевірки можна скористатися табл. 2. Вимірювати опір з висновків мікросхем на загальний провід слід при вимкненому ДБЖ та розрядженому конденсаторі С22. Типові несправності ДБЖ Smart-Ups 450VA...700VA та способи їх усунення наведено в табл. 3.

Таблиця 3. Типові несправності ДБЖ Smart-Ups 450VA...700VA

У другій частині статті буде розглянуто пристрій ДБЖ класу On-line,

ПРИСТРІЙ ДБЖ КЛАСУ OFF-LINE

До ДБЖ класу Off-line фірми АРС відносяться моделі Back-UPS. ДБЖ цього класу відрізняються низькою вартістю та призначені для захисту персональних комп'ютерів, робочих станцій, мережевого обладнання, торгових та касових терміналів. Потужність моделей Back-UPS від 250 до 1250 ВА. Основні технічні дані найпоширеніших моделей ДБЖ представлені в табл. 3.

Таблиця 3. Основні технічні дані ДБЖ класу Back-UPS

Індекс «I» (International) у назвах моделей ДБЖ означає, що моделі розраховані на вхідну напругу 230 В, У пристроях встановлені герметичні свинцеві акумулятори, що не обслуговуються, з терміном служби 3...5 років за стандартом Euro Bat. Всі моделі оснащені фільтрами-обмежувачами, що пригнічують стрибки та високочастотні перешкоди напруги мережі. Пристрої подають відповідні звукові сигнали під час зникнення вхідної напруги, розрядження акумуляторів та перевантаження. Порогове значення напруги мережі, нижче якого ДБЖ переходить на роботу від акумуляторів, встановлюється перемикачами на задній панелі пристрою. Моделі BK400I та BK600I мають інтерфейсний порт, що підключається до комп'ютера або сервера для автоматичного самостійного закриття системи, тестовий перемикач та вимикач звукового сигналу.

Структурна схема ДБЖ Back-UPS 250I, 400I та 600I показана на рис. 8. Мережеве напруження надходить на вхідний багатоступінчастий фільтр через переривник ланцюга. Переривник ланцюга виконаний у вигляді автоматичного вимикача на задній панелі ДБЖ. У разі значного навантаження він відключає пристрій від мережі, при цьому контактний стовпчик вимикача виштовхується вгору. Щоб увімкнути ДБЖ після перевантаження, необхідно повернути у вихідне положення контактний стовпчик вимикача. У вхідному фільтрі-обмежувачі електромагнітних та радіочастотних перешкод використовуються LC-ланки та металооксидні варистори. При роботі в нормальному режимі контакти 3 і 5 реле RY1 замкнуті, і ДБЖ передає в навантаження напругу електромережі, фільтруючи високочастотні перешкоди. Зарядний струм надходить безперервно, поки мережа має напругу. Якщо вхідна напруга падає нижче встановленої величини або взагалі зникає, а також якщо вона сильно зашумлена, контакти 3 і 4 реле замикаються, і ДБЖ перемикається на роботу від інвертора, який перетворює постійну напругу акумуляторів на змінну. Час перемикання становить близько 5 мс, що є цілком прийнятним для сучасних імпульсних блоків живлення комп'ютерів. Форма сигналу на навантаженні - прямокутні імпульси позитивної і негативної полярності з частотою 50 Гц, тривалістю 5 мс, амплітудою 300 В, ефективним напругою 225 В. На холостому ходу тривалість імпульсів скорочується, і ефективна вихідна напруга від моделей. -UPS, в Back-UPS немає мікропроцесора, для керування пристроєм використовуються компаратори та логічні мікросхеми.

Принципова схема ДБЖ Back-UPS 250I, 400I та 600I практично повністю наведена на рис. 9...11. Багатоланковий фільтр придушення перешкод електромережі складається з варисторів MOV2, MOV5, дроселів L1 та L2, конденсаторів С38 та С40 (рис. 9). Трансформатор Т1 (Рис. 10) є датчиком вхідної напруги. Його вихідна напруга використовується для заряджання акумуляторів (у цьому ланцюзі використовуються D4...D8, IC1, R9...R11, С3 та VR1) та аналізу мережної напруги.

Якщо воно пропадає, то схема на елементах IC2...IC4 та IC7 підключає потужний інвертор, що працює від акумулятора. Команда ACFAIL включення інвертора формується мікросхемами IC3 та IC4. Схема, що складається з компаратора IC4 (висновки 6, 7, 1) та електронного ключа IC6 (висновки 10, 11, 12), дозволяє роботу інвертора сигналом балка. «1», що надходять висновки 1 і 13 IC2.

Дільник, що складається з резисторів R55, R122, R1 23 і перемикача SW1 (висновки 2, 7 і 3, 6), розташованого на тиловій стороні ДБЖ, визначає напругу мережі, нижче якої ДБЖ перемикається на батарейне живлення. Заводська установка цієї напруги 196 В. У районах, що характеризуються частими коливаннями напруги мережі, що призводять до частих перемикань ДБЖ на батарейне живлення, гранична напруга повинна бути встановлена ​​на нижчий рівень. Точне налаштування порогової напруги виконується резистором VR2.

Під час роботи від батареї мікросхема IC7 формує імпульси збудження інвертора PUSHPL1 та PUSHPL2. В одному плечі інвертора встановлені потужні польові транзистори Q4...Q6 та Q36, в іншому -Q1...Q3 та Q37. Своїми колекторами транзистори навантажені на вихідний трансформатор. На вторинній обмотці вихідного трансформатора формується імпульсна напруга з ефективним значенням 225 і частотою 50 Гц, яке використовується для живлення підключеного до ДБЖ обладнання. Тривалість імпульсів регулюється змінним резистором VR3, а частота – резистором VR4 (рис. 10). Включення та вимкнення інвертора синхронізується з напругою мережі схемою на елементах IC3 (висновки 3...6), IC6 (висновки 3...5, 6, 8, 9) та IC5 (висновки 1...3 та 11... 13). Схема на елементах SW1 (висновки 1 та 8), IC5 (висновки 4...В та 8...10), IC2 (висновки 8...10), IC3 (висновки 1 та 2), IC10 (висновки 12 та 13), D30, D31, D18, Q9, BZ1 (рис. 11) включає звуковий сигнал, що попереджає користувача про проблеми з електроживленням. Під час роботи від батареї ДБЖ кожні 5 с. видає одиночний звуковий сигнал, що вказує на необхідність збереження файлів користувача, т.к. ємність акумуляторів обмежена. При роботі від батареї ДБЖ контролює її ємність і за певний час до її розряду подає безперервний звуковий сигнал. Якщо висновки 4 і 5 перемикача SW1 розімкнені, цей час становить 2 хвилини, якщо замкнуті - 5 хвилин. Для відключення звукового сигналу треба замкнути висновки 1 та 8 перемикача SW1.

Усі моделі Back-UPS, крім BK250I, мають двонаправлений комунікаційний порт зв'язку з ПК. Програмне забезпечення Power Chute Plus дозволяє комп'ютеру здійснювати поточний контроль ДБЖ, так і безпечне автоматичне закриття операційної системи (Novell, Netware, Windows NT, IBM OS/2, Lan Server, Scounix і UnixWare, Windows 95/98), зберігаючи файли користувача. На рис. 11 цей порт позначений як J14. Призначення його висновків: 1 – UPS SHUTDOWN. ДБЖ вимикається, якщо на цьому висновку з'являється балка. "1" протягом 0,5 с.
2 – AC FAIL. При переході на живлення від батарей ДБЖ генерує на цьому виведенні балка. "1".
3 – СС AC FAIL. При переході на живлення від батарей ДБЖ формує на цьому виведенні балка. "0". Вихід із відкритим колектором.
4, 9 – DB-9 GROUND. Загальний провід для введення/виведення сигналів. Висновок має опір 20 Ом щодо загального дроту ДБЖ.
5 – СС LOW BATTERY. У разі розряду батареї ДБЖ формує на цьому виведенні балка. "0". Вихід із відкритим колектором.
6 - ОС AC FAIL При переході на живлення від батарей ДБЖ формує на цьому виведенні балка. "1". Вихід із відкритим колектором.
7, 8 – не підключені.

Виходи з відкритим колектором можуть підключатися до ТТЛ-схем. Їх здатність навантаження до 50 мА, 40 В. Якщо до них потрібно підключити реле, то обмотку слід зашунтувати діодом.

Звичайний "нуль-модемний" кабель для зв'язку з цим портом не підходить, відповідний інтерфейсний кабель RS-232 з 9-штирковим роз'ємом постачається в комплекті з програмним забезпеченням.

КАЛІБРУВАННЯ І РЕМОНТ ДБЖ

Установка частоти вихідної напруги

Для встановлення частоти вихідної напруги підключити на вихід ДБЖ осцилограф або частотомір. Включити ДБЖ у режим роботи від батареї. Вимірюючи частоту на виході ДБЖ, регулюванням резистора VR4 встановити 50±0,6 Гц.

Встановлення значення вихідної напруги

Включити ДБЖ у режим роботи від батареї без навантаження. Підключити на вихід ДБЖ вольтметр для вимірювання ефективного значення напруги. Регулюванням резистора VR3 встановити напругу на виході ДБЖ 208±2 В.

Установка порогової напруги

Перемикачі 2 та 3, розташовані на тиловій стороні ДБЖ, встановити у положення OFF. Підключити ДБЖ до трансформатора типу ЛАТР з плавним регулюванням вихідної напруги. На виході ЛАТРа встановити напругу 196 В. Повернути резистор VR2 проти годинникової стрілки до упору, потім повільно повертати резистор VR2 за годинниковою стрілкою доти, доки ДБЖ не перейде на батарейне живлення.

Установка напруги заряду

Встановити на вході ДБЖ напругу 230 В. Від'єднати червоний провід, що йде до позитивного виведення акумулятора. Використовуючи цифровий вольтметр, регулюванням резистора VR1 встановити на цьому дроті напругу 13,76 ± 0,2 відносно загальної точки схеми, потім відновити з'єднання з акумулятором.

Типові несправності

Типові несправності та методи їх усунення наведено у табл. 4, а табл. 5 - аналоги найчастіше що виходять із ладу компонентів.

Таблиця 4. Типові несправності ДБЖ Back-UPS 250I, 400I та 600I

Таблиця 5. Аналоги заміни несправних компонентів

Геннадій Яблонін
"Ремонт електронної техніки"