Энергетические технологии / Поддержка / Публикации / Анализ коэффициента эффективности СБП постоянного тока российского производства

Специализированный блок автоматического контроля питания СБП-12-1.3 – представляет собой универсальный короб с замком, датчиком вскрытия корпуса, блоком питания и световой индикацией для установки контроллеров APOLLO AAM-16, AAN-4, AAN-32, AAN-100, APN-30, APN-35; интерфейсных модулей: AIM-4, AIM-4SL, AIM-1SL, AIM-2DL, API, AEL; панелей охранной сигнализации: APA-15D, APD-16, AIO. Короб СБП-12-1.3 может быть использован в служебных помещениях различных предприятий и организаций, электроснабжение которых соответствует требованиям нормативных документов РФ.

 Подробнее>>                                                                                11 093,00р
                          оптом скидки

Назначение систем бесперебойного питания постоянного тока (СБП) – обеспечение бесперебойным, качественным электропитанием потребителей постоянного тока. Главными требованиями к СБП являются высокая надежность и эффективность. Критерием надежности СБП является безотказная работа при сохранении во времени значений установленных эксплуатационных параметров в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям технического обслуживания. Среди эксплуатационных требований к СБП (таких, как: допустимые пределы изменения сетевого напряжения без перехода на автономный режим питания нагрузки от аккумуляторов, коэффициент полезного действия, климатика, электромагнитная совместимость, степень резервирования, статическая и динамическая точность поддержания выходного напряжения и т.п.) в ряде случаев особое значение имеет показатель удельной мощности СБП. Удельная мощность (энергетическая плотность) – отношение максимальной мощности системы к ее объему Р_УД (Вт/дм³). Повышение удельной мощности позволяет сократить габариты используемой системы [1].

Более полным показателем эффективности СБП является коэффициент эффективности, зависящий от удельной мощности и коэффициента полезного действия системы [2]. Полезность оценки коэффициента эффективности объясняется тем, что производитель стремится к такой структуре и конструкции СБП, которые являются компромиссными с точки зрения массо-габаритных и энергетических показателей системы. Однако, и в этом случае не учитываются ряд энергетических параметров, характерных для СБП. Это, в первую очередь, – входной коэффициент мощности К_Р. В связи с этим введем понятие комплексного коэффициента эффективности К_ЭФ СБП, представляющего собой произведение удельной мощности, КПД и коэффициента мощности.

К_ЭФ = Р_УД х КПД х К_Р      ( 1 )

Для ограничения рассматриваемых типономиналов СБП проведем их классификацию. По составу и исполнению СБП можно разделить на:

По используемому диапазону мощностей СБП классифицируются как:

Номинальное значение выходного напряжения СБП может быть: 12 В, 24 В, 48 В, 60 В, 110 В и выше. Наиболее распространенный ряд СБП для средств телекоммуникаций является 24, 48, 60 В.

Основные области применения одномодульных мини-систем мощностью до 500 Вт – это обеспечение бесперебойного питания:

Многомодульные системы бесперебойного питания предназначены для:

В состав многомодульного СБП в общем случае входят: выпрямительные модули, батарейные модули, блок коммутации и защиты, блок контроля и управления, блок распределения и защиты нагрузок.

Структурная схема многомодульной СБП приведена на рис.1 со следующими обозначениями:

Рис.1 Структурная схема СБП

Многомодульный принцип построения систем бесперебойного питания обеспечивает возможность наращивания мощности системы электропитания путем увеличения числа выпрямительных модулей, повышает надежность системы за счет резервирования “n 1” и дает удобство технического обслуживания без нарушения питания потребителей.

Выпрямительные модули представляют собой преобразователи AC/DC со стабильным выходным напряжением постоянного тока. В качестве аккумуляторов в АБ используются герметичные кислото-свинцовые необслуживаемые аккумуляторы с номинальными напряжениями 2, 6, 12 В, емкость от 2 до 60 Ач и более. Блок коммутации и защиты (БКЗ) обеспечивает надежное подключение выпрямительных модулей к сети и защиту их от возможных перенапряжений и перегрузок. Блок контроля и управления (БКУ) выполняет функции контроллера, панели управления и индикации состояния системы в целом и отдельных ее блоков. Блок распределения нагрузок (БРН) обеспечивает подключение к системе ряда нагрузок и их защиту.

При выборе оптимального типономинала ИБП и необходимого количества и емкости аккумуляторов следует учитывать следующие основные требования к системе электропитания:

КПД современных многомодульных СБП составляет 85% – 92% при номинальной нагрузке. Коэффициент мощности при наличие в структуре выпрямительных модулей корректора коэффициента мощности достигает значений 0,98 – 0,99. При использовании на входе выпрямительного модуля только пассивного фильтра К_р снижается до значения 0,8.

Остановимся на анализе значений комплексного коэффициента эффективности СБП российских производителей, ограничившись системами малого и среднего диапазонов мощностей. Принимая постоянными для всех производителей СБП значения К_Р = 0,98 и КПД равным 90%, имеем следующее выражение для комплексного коэффициента системы.

К_ЭФ = 0,88 Р_УД ( Вт/дм³)      ( 2 )

Таким образом, для сравнительной оценки эффективности СБП достаточно знать ее удельную мощность. В таблице N1 приведены значения удельных мощностей СБП с номинальным выходным напряжением 48/60В шести отечественных производителей, известных на российском рынке. Наличие аккумуляторных отсеков в СБП ряда производителей, достигающих 1/4 – 1/3 объема корпуса, означает, что относительная удельная мощность таких СБП увеличивается на 25% – 50%. При сравнении с СБП зарубежного производства, удельная мощность которых достигает 40% – 75%, можно сделать заключение о соответствие ряда моделей СБП отечественного производства международным стандартам.

Определяющее значение в эффективности СБП имеют выпрямительные модули, относительные удельные мощности которых достигают значений 50 – 150 Вт/дм³. Однако совершенствование выпрямительных модулей не всегда приводит к существенному увеличению удельной мощности системы в целом. Это объясняется тем, что значительная часть объема корпуса СБП занята блоками распределения, коммутации, защиты и т.д. Поэтому, пути повышения эффективности СБП должны быть в направлении использования современных технологий выполнения силовых шин и разъемов коммутации выпрямительных и других модулей, совершенствования блоков распределения и защиты нагрузок, обеспечение необходимого теплового режима работы силовых элементов при ограниченном объеме корпуса СБП.

* – наличие в указанных габаритах корпуса СБП аккумуляторных отсеков (полок).

Климов В.П., Портнов А.А., Синяков В.В.

1. Конев Ю.И., Полянин К.П. Микроминиатюризация и развитие электротехнических систем
   // Электронная техника в автоматике / под ред. Ю.И.Конева – М.: Радио и связь, 1978, вып.10, с.26-30.
2. Курашов В.И. Сравнительный анализ структурных схем микроэлектронных ИВЭП
   // Электронная техника в автоматике / под ред. Ю.И.Конева – М.: Радио и связь, 1982, вып.13, с.74-83.