Технические преимущества источника бесперебойного питания Power-Vision 3F

Power-Vision 3F – это серия источников бесперебойного питания (10 кВА ... 60 кВА) с двойным преобразованием напряжения (On-Line) и 100% гальванической развязкой вход/выход, включая цепи Bypass. Такое устройство обеспечивает максимальную помехозащищенность и является идеальным решением по защите вычислительной техники, медицинского и лабораторного оборудования, высокоточных измерительных комплексов, аудио- и видеостудий, радио- и телевизионных станций, а также любых других критичных систем.

Блок-схема ИБП Power-Vision 3F с изолирующим трансформатором на выходе

Основные технические преимущества ИБП Power Vision 3F

• Надежная защита по входу. Все три входные силовые линии (вход выпрямителя, резервный вход Bypass и вход ручного Bypass) оснащены отдельными автоматами, таким образом, защита каждой епи индивидуальна. При срабатывании любого их них питание будет производиться по альтернативной цепи.
• Защита от всплесков входного напряжения. На входе устройства установлен ограничитель импульсов (варистор), обеспечивающий защиту ИБП и его нагрузки от кратковременных всплесков напряжения электросети, вызванных грозовыми разрядами или коммутацией соседних потребителей большой мощности.
• Подавление электромагнитных помех. Для выполнения международных норм электромагнитной совместимости ИБП оснащен фильтром высокочастотных помех. Поэтому, излучаемый устройством шум минимален и не оказывает воздействия на другое оборудование, подключенное к тому же источнику переменного напряжения.
• Минимальные искажения. Для повышения качества работы инвертора требуется качественная работа выпрямителя. Поэтому для минимизации пульсаций выпрямителя применяется фазовый контроль при регулировании его выходного постоянного напряжения. Это также один из наиболее эффективных методов заряда батарей. Однако, это может привести к нелинейным искажениям входного тока выпрямителя, для устранения которых на входе применен дополнительный фильтр с большой индуктивностью.
• Применение высокочастотного регулирования. В инверторе для преобразования постоянного тока в переменный используется высокая частота, высокочастотные IGBT транзисторы с широтно-импульсным модулированием. Вследствие этого число деталей снизилось, что привело к повышению надежности, размеры и вес ИБП уменьшились, эффективность возросла, а акустический шум снизился.
• Гальваническая развязка. На выходе применяется изолирующий трансформатор. Гальваническая изоляция является полной – выход ИБП изолирован от всех входов ИБП, изоляция обеспечивается во всех режимах работы ИБП. Этот трансформатор может также называться разделительным. Подробно см. ниже.
• Модульная технология «Plug & Play». Силовая цепь разделена на несколько модулей, вставляемых в гнезда в ИБП. Их легко извлечь, что ускоряет сервис и поиск неисправностей.
• Функция Холодного старта. ИБП можно запускать без питающей сети, т.е. только от батарей. Это позволяет токоограничивающая цепь, предотвращающая перегорание батарейного предохранителя при большом броске тока, возникающего при включении батарей на незаряженную шину постоянного тока, что может также повредить подключенные к ней конденсаторы.
• Многопроцессорная конструкция. Контрольно-измерительная цепь поддерживается несколькими микропроцессорами, у которых самые ответственные функции для повышения надежности дублируются. Таким образом, при отказе одного микропроцессора остальные возьмут управление на себя и ИБП останется в работе, сохраняя питание нагрузки.
• Защита от неправильной эксплуатации. В ИБП предусмотрены датчики включения/выключения разъединителя, датчик мощности, и т.д. Таким образом, любая ошибка оператора не причинит вреда ИБП.
• Большие допуски по входу. ИБП рассчитан на широкий диапазон входных напряжений, чтобы работать эффективно с любой нестабильной питающей сетью. Все применяемые входные устройства специально рассчитывались на работу с очень большими напряжениями и токами.
• Работа в различных средах. Каждый компонент ИБП имеет запас прочности для работы в экстремальных условиях по температуре, влажности, относительной высоте, ударопрочности и загрязненности окружающей среды.
• Интеллектуальное зарядное устройство. Каждый раз при снижении напряжения батареи до 2 вольт/элемент ИБП автоматически проводит их перезаряд (усиленный заряд). Таким образом обеспечивается наиболее быстрое восстановление емкости батарей и поддержание их в готовности к следующему разряду. Для поддержания батарей в лучшей форме ИБП ежемесячно автоматически, в течении нескольких часов (по выбору) проводит усиленный подзаряд батарей. Во избежание сверхзаряда батарей усиленный заряд прекращается при превышении ими температуры 35°C (95°F).
• Интеллектуальный тест батарей. Батареи тестируются после каждого усиленного подзаряда (вследствие их разряда или ежемесячного циклического подзаряда). Это производится без перерыва работы выпрямителя во избежание прерывания выходного напряжения при плохой батарее. Клиент о состоянии батареи информируется, чтобы необходимые меры были приняты до того момента, как потребуется полная емкость батареи.
• Большая мощность заряда. Мощность заряда выбирается из трех значений (Lo/Me/Hi) в зависимости от емкости батареи в ампер часах, рассчитана на заряд батарей, способных поддерживать питание нагрузки более 8 часов без дополнительного подзаряда.
• Увеличенный срок службы вентиляторов. В вентиляторах, используемых для охлаждения ИБП, предусмотрено снижение скорости при небольших нагрузках, чтобы увеличить срок их службы по сравнению с проектным.
• Запас мощности. Для обеспечения запаса по мощности статического коммутатора можно подключать вспомогательные источники питания, так чтобы напряжение на нагрузке было всегда, чтобы не случилось с ИБП.
• Широкий набор аксессуаров (дополнительно). Дополнительно к встроенному интеллектуальному коммуникационному интерфейсу, также как и выходным портам RS-232, RS-485, открытым контактам, можно устанавливать панель дистанционного управления, 3 фазы компьютерного мониторинга, автоматический номеронабиратель, модуль мониторинга батареи, 3 фазы мониторинга по SNMP, и экстренный выключатель (EPO).

Преимущества использования выходного изолирующего трехфазного трансформатора:

1. Обеспечивается 100% гальваническая развязка между входом и выходом устройства.
2. Устраняется негативное влияние некачественного входного заземления.
3. Появляется возможность применения раздельных заземлений на входе и выходе. При этом повышается помехоустойчивость нагрузки и исчезает проблема токов утечки на землю, так как в качестве выходного заземления можно использовать проводник с любым потенциалом.
4. Снижаются индустриальные шумы на выходе устройства, так как изолирующий трансформатор играет роль сетевого фильтра.
5. При наличии постоянной составляющей во входном напряжении она не проходит на выход ИБП.
6. Полная фильтрация паразитный высших гармоник (нечетных гармоник кратных трем).
7. Во всех режимах работы (сетевой, батарейный, статический электронный байпас, ручной байпас) выход ИБП остается изолированным от входа. Гальваническая развязка является полной – выход ИБП изолирован от всех его входов. Данное преимущество и особенности ИБП Power-Vision 3F позволяют использовать любую схему электропитания и систему заземления нагрузки, в том числе и самую безопасную схему IT.

Только ИБП серии Power-Vision 3F в стандартном исполнении (без каких либо дополнительных опций) обеспечивают полную гальваническую изоляцию во всех режимах работы, включая байпас. Они позволяют использовать одну из самых безопасных схем электропитания нагрузки ИБП – схему IT с изолированной нейтралью.

Общее описание схемы электропитания IT (схема с изолированной нейтралью)

Высокая безопасность схемы IT объясняется просто. Первый пробой, т. е. нарушение изоляции на фазном проводнике, может вызвать лишь незначительный и неопасный для человека ток, протекающий через человеческое тело, имеющее контакт с землей. Контактная разность потенциалов (напряжение пробоя) при этом составляет всего нескольких вольт, что совершенно не опасно. Естественно, после первого пробоя изоляции система заземления IP деградирует в систему TN. Поэтому любой последующий пробой изоляции может привести к протеканию опасных токов через тело человека. Однако использование дополнительных устройств защитного отключения (УЗО) и автоматов позволяет предотвратить вторичные пробои. Таким образом, схема IT является наиболее безопасной и защищенной. Во многих странах она является обязательной для использования в операционных помещениях больниц, а схема TNC запрещена из-за большого риска возгорания. Основными преимуществами схемы IT являются безопасность, легкость монтажа, эксплуатации и обслуживания, надежность, обеспечение стабильной работы слаботочных коммуникационных систем.

Структура сети с изолированной нейтралью (IT)

Нагрузка подключается к силовым выходам трансформатора , а корпус прибора к заземляющей шине для предотвращения накопления статического заряда.

Сеть с изолированной нейтралью IT

Применение мощных разделительных трансформаторов, в том числе встроенных в ИБП, с системами контроля изоляции позволяет снизить затраты на создание качественной централизованной IT-системы для питания большого количества нагрузок. Такое решение является предпочтительным в сравнении с альтернативным способом, предполагающим установку нескольких отдельных изолирующих трансформаторов на каждом из критичных потребителей.

Приведем ряд преимуществ, которые дает сеть с изолированной нейтралью

1. Первичный пробой (Короткое Замыкание фаза – корпус) в отличие от TN – S сетей не приводит к аварии (рис 1). Результатом короткого замыкания любого из выходов трансформатора на заземление (корпус прибора) становится переход IT – сети в разряд сети типа TN – S.

2. Одновременное касание заземленного, неизолированного элемента конструкции и любого из силовых выходов разделительного трансформатора является безопасным. В «идеальной сети» ток касания равен нулю. В реальных сетях токи утечки составляют микроамперы, что значительно меньше уровня токов безопасности и не представляет угрозы.

В обоих случаях 1. и 2. при отсутствии устройства контроля изоляции данная ситуация может пройти незамеченной, поэтому для сетей с изолированной нейтралью обязательным является применение реле контроля изоляции РКИ (УЗО), обеспечивающего непрерывный контроль за состоянием изоляции выходной обмотки трансформатора и распределительной сети. РКИ имеет установку уровня контроля изоляции. Например для передвижных электроустановок - 500 кОм и в случае снижения уровня изоляции (фаза-корпус) ниже установленного уровня потребители автоматически отключаются.

3. Разделительный трансформатор сам по себе является неплохим фильтром помех и хорошей защитой от импульсных, грозовых перенапряжений, что обеспечивает более надежную работу подключенной аппаратуры. Это свойство часто используется для обеспечения надежной работы цифровой аппаратуры на предприятиях в условиях высокого уровня помех от работы оборудования.

В результате, высокая надежность, электробезопасность и помехозащищенность IT – сетей определило их использование в нефтехимической отрасли, на шахтах, на транспорте и в медицине.

Применение разделительных трансформаторов и организация распределительной сети для питания медицинской аппаратуры имеет ряд специфических требований и правил.