Инвертор серии SOHO

В наш век технологий, где без доступа к информационной сети становится сложнее жить, крупным компаниям предоставления телекоммуникационных услуг стоит задуматься о наличии резервного источника питании. Ведь частые отключения электропитания могут вызвать нарушения в работе оборудования, либо полностью вывести его из строя, что позволит потерять доверие клиентов и с этим конкурентоспособность.

В повседневной жизни человека окружает множество электронных устройств, которые делают нашу жизнь проще. Но какая польза от оборудования при отсутствии электропитания?

На сегодняшний день имеется несколько вариантов решения данной проблемы:

• использование инверторов;
• использование источников бесперебойного питания (ИБП, UPS);
• использование генераторов.

В данной статье мы рассмотрим вариант обеспечения бесперебойного питания с помощью инверторов.

Инвертор – устройство, предназначенное для преобразования тока, из постоянного в переменный, с дальнейшим повышением напряжения. Инверторы серии "SH", помимо преобразования рода тока, оснащены дополнительными функциями.

Основное отличие ИБП от инвертора, время, в течение которого  требуется питать нагрузку от аккумуляторной батареи, подключенной к инвертору при отсутствии напряжения в электросети. Известно, что причинами поломки электрооборудования являются  перепады напряжения, либо частые, кратковременные отключения. Страдают, как правило, импульсные блоки питания, которыми оснащено большинство современных устройств. Задача источника бесперебойного питания заключается в обеспечении нагрузки электропитанием в момент кратковременного отсутствия напряжения в сети, для корректного завершения работы приложений и выключения оборудования до того момента пока напряжение в сети не появится вновь. Задача инвертора заключается в обеспечении питанием нагрузки на  период длительного отсутствия напряжения в сети.

ПРИМЕР: В качестве нагрузки подключены коммутаторы с общей  мощностью потребления 300 Вт. Подключив к инвертору аккумуляторную батарею ёмкостью 200А/ч,  можно  получить необходимое напряжение для питания коммутаторов на период более 6 часов. При этом напряжение неизменно стабильно на всем промежутке времени.

Но почему бы не подключить аккумуляторную батарею ёмкостью 200 А/ч к ИБП, обеспечив нагрузку резервным электропитанием на несколько часов? Зачем для длительного обеспечения резервного электропитания нужен именно инвертор, а не ИБП? Ответить на вопрос можно рассмотрев остальные отличия ИБП и инвертора.

Во-первых, ИБП и инвертор аналогичные по выходной мощности, имеют различные по мощности зарядные устройства. Для сравнения: 20 ампер - максимальный зарядный ток инвертора SNR SH 800; 6 ампер - максимальный зарядный ток ИБП SNR 1000MX. Очевидно, что инвертер зарядит АКБ в три раза быстрее ИБП. С одной стороны, малый зарядный ток экономит ресурс АКБ, но с другой стороны, если напряжение в сети пропадает часто, то малый ток не успеет зарядить АКБ большой ёмкости полностью к моменту следующего отключения. Так как большинство видов аккумуляторов имеют эффект памяти, то после нескольких циклов неполного заряда, АКБ потеряет около 30 % ёмкости. Причем,  полностью восстановить потерянную ёмкость уже невозможно.

Во-вторых, так как ИБП (аналогичной мощности) не предназначен для длительной работы от АКБ, то и система охлаждения не рассчитана на длительный отвод тепла, вследствие чего происходит перегрев и выход из строя большинства полупроводниковых элементов.

Поскольку ИБП не могут обеспечить резервное электропитание на длительное время, единственным вариантом остается система с использованием генератора. Но и в этом случае инвертор является более удобным решением, так как: двигатель генератора издает много шума и требует тщательного контроля (замена свечей, масла), в то время как инвертор является практически бесшумным и после установки не требует дополнительного обслуживания. При работе генератора необходима дозаправка, аккумуляторная батарея заряжается инвертором при наличии внешнего напряжения. Выходное напряжение генераторной установки не всегда является стабильным и зависит от оборотов двигателя, инверторы SNR SH имеют на выходе чистую синусоиду. Генератор имеет большие размеры и неудобен при транспортировке, инвертор, благодаря компактным размерам, является более мобильным и удобным решением.

Таким образом, использование инверторов имеет ряд преимуществ, как перед ИБП, так и перед генераторами. За счет упрощенного исполнения схемы преобразования, инверторы являются более экономичным решением. Генераторы в свою очередь, уступают инверторам в простоте обслуживания. Более того, цена инверторов SNR несколько ниже, средней цены аналогичных моделей, что делает их доступным вариантом для обеспечения бесперебойного питания для вашего оборудования.

Рассмотрим инверторы SNR серии SH.

Внешний вид

Инверторы серии SH собраны в металлическом корпусе, окрашенном полимерно-порошковой краской, устойчивой к небольшим механическим воздействиям. Компактный размер и малый вес позволят установить инвертор в условиях ограниченного пространства.

Передняя панель

На передней панели инвертора находятся основные органы управления и контрольная индикация:

1. Кнопка включения/выключения;
2. Индикатор выходного напряжения;
3. Индикатор режима работы от АКБ;
4. Индикатор процесса заряда АКБ;
5. Индикатор полного заряда АКБ;
6. Индикатор низкого заряда АКБ;
7. Индикатор неисправности;
8. Переключатель для выбора режима работы;
9. Переключатель для выбора значения зарядного тока.

Если положение кнопки "1"  находится в положении ON, на выходе инвертора присутствует напряжение, в положении OFF - выходное напряжение отсутствует. Это необходимо для отключения нагрузки, без отключения инвертора от сети.

Зарядное устройство инвертора начинает работать при подключении к сети, вне зависимости от положения кнопки "1".

Индикатор неисправности сигнализирует об ошибках в работе инвертора: при перегрузке, низком заряде АКБ и других неисправностях, помимо светодиодной индикации также присутствует и звуковая.

Переключатель "8" позволяет запустить инвертор в режиме ИБП (режим UPS). В данном режиме время переключения на АКБ менее 10 мс, тогда как в обычном режиме (INV) время переключения - 130 мс.

Переключатель "9" предназначен для ограничения максимальной величины зарядного тока, чтобы обеспечить правильный заряд АКБ в зависимости от их ёмкости.

Задняя панель

1. Оконеченные клеммами провода для подключения АКБ;
2. Вентилятор охлаждения;
3. Автоматический выключатель АКБ;
4. Кабель для подключения к электросети;
5. Плавкий предохранитель входной цепи;
6. Розетка для подключения нагрузки (в моделях мощностью более 1000 ВА предусмотрено 2 розетки).

В линейке  инверторов  серии SH представлены  модели с мощностью от 600 до 2000 ВА. Отличительной особенностью инверторов серии SH является синусоидальная форма выходного напряжения.

Рассмотрим инвертор SNR SH 600 VA более подробно.

Технические характеристики

Внутренние компоненты

Тесты

Работой инвертора управляет микроконтроллер, основными задачами которого являются:

1. Измерение входного напряжения с целью обеспечения стабильного выходного напряжения. При напряжении сети в интервале от 205 В до 245 В инвертор питает нагрузку напрямую от сети. Когда напряжение сети превышает 245 В, микроконтроллер снижает выходное напряжение до 213 вольт, путем переключения вторичной обмотки трансформатора. При напряжении сети ниже 205 В, микроконтроллер переключается на первую ступень повышения входного напряжения и выходное напряжение достигает 245 В. При дальнейшем снижении напряжения сети до 170 В включается вторая ступень повышения входного напряжения и выходное напряжение достигает 240 В. При падении напряжения до 140 В инвертор переходит в режим работы от АКБ, в данном режиме, выходное напряжение изменяется в пределах от 208 В до 220 В.
2. Измерение напряжения на клеммах АКБ, чтобы обеспечить правильный заряд. Когда в процессе заряда напряжение на клеммах АКБ достигает 14 В, микроконтроллер отключает зарядное устройство, чтобы избежать перезаряда. В процессе саморазряда, напряжение АКБ снижается, при падении напряжения до 13 В, микроконтроллер вновь включает зарядное устройство, для компенсации саморазряда.

Осциллограммы в различных режимах работы:

Работа в обычном режиме, при стабильном напряжении в сети.

        Входное напряжение                Выходное напряжение

В данном режиме работы, форма входного и выходного напряжений идентична.

Работа при повышенном напряжении в сети(> 245 В)

        Входное напряжение                Выходное напряжение

Форма напряжения на выходе инвертора практически не изменилась, наблюдается лишь небольшое отклонение, но при данной мощности несущественно.

Работа при пониженном напряжении в сети (1 ступень < 205 В)

        Входное напряжение                Выходное напряжение

При повышении входного напряжения, форма выходного напряжения изменилась лишь по амплитуде.

Работа при пониженном напряжении в сети (2 ступень < 170 В)

        Входное напряжение                Выходное напряжение

При работе второй ступени повышения, форма выходного напряжения менее искажена, нежели при работе первой ступени.

Работа от АКБ

Выходное напряжение

При работе от АКБ и без нагрузки, форма выходного напряжения представляет собой практически идеальную синусоиду.

Для сравнения, на следующей осциллограмме представлена форма выходного напряжения недорогого автомобильного инвертора.

Автомобильный инвертор

Выходное напряжение

При подобной форме выходного напряжения могут возникнуть проблемы с большей частью оборудования, вплоть до полного выхода из строя.

Работа от АКБ при нагрузке 240 Вт (300 ВА)

Выходное напряжение

При подключении нескольких коммутаторов, с суммарной мощностью 240 Вт (300 ВА), что составляет 50 % нагрузки для данной модели инвертора, форма сигнала искажается, но незначительно и не создаст особых проблем в работе оборудования.

Заявленное производителем время переключения: 10 мс - в режиме UPS и 130 мс - в режиме INV. Мы сняли осциллограммы процесса переключения в разных режимах.

Время переключения в режиме INV

В режиме INV время переключения не превысило 100 мс, что несколько меньше заявленного значения.

Время переключения в режиме UPS

В режиме UPS время переключения 10.8 мс, что незначительно превышает заявленные характеристики. Ассоциация Производителей Электронного Оборудования (СВЕМА) рекомендует максимальное время переключения 10 мсек для электросетей с частотой 50Гц. Следует отметить, что 800 мкс не повлияют на работу оборудования, если конденсатор в блоке питания не поддержит нагрузку на 10.8 мс, поскольку даже при времени переключения 10 мс, оборудование отключится.

Основные способы применения инверторов:

• В качестве источника резервного питания мы  рекомендуем использовать инверторы серии SH для оборудования телекоммуникационной области (серверы, маршрутизаторы, коммутаторы). Установка инвертора позволит избежать длительных перебоев в связи;
• Для запуска и продолжительной работы оборудования при отсутствии электросети общего пользования.

Вывод

Микроконтроллерное управление инвертора позволяет работать в широком диапазоне входного напряжения, что снижает количество переключений на работу от АКБ и экономит их ресурс, а форма выходного напряжения инверторов SNR SH - чистая синусоида. Благодаря небольшим габаритам, транспортировка и интеграция инвертора не доставят каких-либо неудобств. Мощное зарядное устройство, управляемое контроллером, позволит быстро и правильно зарядить АКБ. Инверторы SNR серии SH могут  обеспечить резервное питание для самого требовательного оборудования (например, голова ПОН), такого, как цифровые измерительные приборы.