Какие ИБП подходят для УЗИ аппаратов. Типы и устройство ИБП
При проектировании ИБП возникло множество решений с разными характеристиками, каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее распространены следующие типы ИБП:
- Резервный (Standby)
- Линейно-интерактивный (Line Interactive)
- Резервный онлайн гибридный (Standby on-line hybrid)
- Резервный-Ферро (Standby-Ferro)
- Онлайн с двойным преобразованием (Double Conversion On-Line)
- Онлайн с дельта преобразованием (Delta Conversion On-Line)
ИБП резервного типа
Такие ИБП чаще используются с персональными компьютерами (в домашней бытовой сети). В нормальном режиме, когда перебоев с питанием нет, (сплошная линия на схеме) напряжение сети проходит через устройство защиты от перенапряжений, фильтр и далее через устройство коммутации подключается к нагрузке. При исчезновении напряжения на входе ИБП, коммутирующее устройство переключается в нижнее положение, замыкая цепь батарея-инвертор.
Инвертор включается только при исчезновении входного питания, поэтому данный тип ИБП называется резервным.
ИБП линейно-интерактивного типа
Более сложный тип ИБП, Такие источники применяются в небольших офисах и для подключения Web и ведомственных серверов.
Инвертор здесь постоянно подключен к выходу ИБП.
Пока входное переменное напряжение (из сети) в норме, инвертор эксплуатируется в обратном режиме, таким образом производится заряд батареи.
Когда входное напряжение пропадает, коммутирующее устройство размыкается, и батарея начинает питать нагрузку на выходе ИБП (подключенные электроприборы). Так как инвертор постоянно подключен к выходу, эта схема обеспечивает дополнительную фильтрацию и снижает продолжительность переходных процессов при коммутации (по сравнению с резервными ИБП).
Также, конструкция линейно-интерактивного ИБП обычно включает в себя трансформатор с переключаемыми ответвлениями. Это добавляет регуляцию напряжения с помощью настройки ответвлений трансформатора, так как меняется входное напряжение.
В некоторых инверторах в случае неисправности предусмотрена прямая подача питания от входа ИБП к выходу (сразу на подключенные приборы). Это обеспечивает ИБП двумя независимыми каналами питания нагрузки, повышает надежность системы и позволяет продолжать работу при неисправности инвертора.
Резервный-онлайн гибридный ИБП
“Онлайн” в названии данной схемы говорит о том, что источник в любой ситуации обеспечивает стабильное выходное напряжение, в том числе - в момент переключения с основной линии питания на резервную, что крайне важно для современной точной и чувствительной техники.
Схема используется в основном для ИБП мощностью до 10 кВА с отметкой «On-line». Здесь резервный DC/DC конвертер (выполняет функции дополнительной стабилизации) включается при неисправности сети, как и в резервных ИБП. В корпусе присутствует компактное зарядное устройство для батарей.
Дополнительные конденсаторы в цепи DC исключают или сводят к минимуму переходные процессы при переключении на питание от резервных батарей ИБП.
Основная цепь всегда активна, подключена к инвертору и нагрузке (электроприборам) - это сплошная линия на схеме, вторая цепь (DC-DC конвертор) используется в резервном режиме - она показана пунктирной линией.
В некоторых моделях, построенных по такой схеме, может присутствовать дополнительный переключатель (в т.ч. автоматический) для обеспечения режима bypass, при неисправности ИБП или перегрузке на выходе.
Резервный-Ферро ИБП
Схема построена на специальном трансформаторе с тремя обмотками.
Основная цепь питания (в нормальном режиме) – от сети переменного напряжения, через коммутирующее устройство и трансформатор к выходу ИБП. Она показана непрерывной линией. При неисправности в сети коммутирующее устройство открывается, основная цепь размыкается и инвертор в резервной цепи подбирает выходную нагрузку. Резервная цепь показана пунктирной линией. Инвертор питается только когда пропадает входное напряжение и открывается коммутатор.
Феррорезонансные свойства трансформатора обеспечивают ограниченную регулировку, но влияют на форму выходного напряжения. Такой трансформатор защищает нагрузку от сетевых переходных процессов гораздо лучше, чем многие фильтры, но в то же время создает серьезные искажения формы выходного напряжения, что может нанести гораздо больший вред, чем плохой контакт с сетью.
К недостаткам данной схемы можно отнести и существенное тепловыделение, и большие размеры трансформатора. Фактически схема является крайне неэффективной, но ключевым минусом резервных-ферро ИБП является влияние передаточной характеристики на работу ИБП при переходе из нормального режима в резервный. Другими словами, при переключении на питание от батареи и обратно в выходном сигнале могут возникать колебания, что недопустимо для онлайн-ИБП.
Более того, ИБП данного типа практически не используются в настоящее время, так как они могут быть крайне нестабильны, при подключении в качестве нагрузки современных компьютеров.
Все крупные серверы и маршрутизаторы имеют в своем составе блоки питания с коррекцией коэффициента мощности и отрицательным дифференциальным сопротивлением в некотором диапазоне частот, в сочетании с высоким резонансным импедансом феррорезонансного трансформатора, это может привести появлению спонтанных повреждающих колебаний.
Онлайн ИБП с двойным преобразованием
Это наиболее распространенная схема построения ИБП мощностью более 10кВА. Структура аналогична ИБП резервного типа, Отличие заключается в том, что основная цепь питания проходит через инвертор.
Схема применяется довольно часто. Такие ИБП рекомендованы к использованию с высокоточным, чувствительным, и в то же время очень мощным оборудованием, где важно не только постоянное наличие питание, но и полное отсутствие каких либо колебаний. Поэтому ИБП с двойным преобразованием рекомендуется устанавливать в мед. кабинетах, клиниках и диагностических центрах, где используются УЗИ аппараты, рентген-установки, КТ, МРТ, флюрографы, и тд.
Даже несмотря на то, что конструкция крайне надежна, все же неизбежен износ силовых компонентов, поэтому данные ИБП требуют ухода и внимания, что в любом случае оправдано. Как правило, осмотр и проверка состояния ИБП входит в перечень работ по техническому обслуживанию медицинского оборудования клиники.
Многие относят к недостаткам данной схемы и невысокий КПД, он на самом деле надежность и качество выходного сигнала того стоят, ведь от 30% до 50% всех неисправностей приходится именно на перебои или низкое качество питания аппаратов. О качестве и важности правильно спроектированной проводки стоит помнить еще и потому, что входная мощность, потребляемая большим зарядным устройством ИБП с двойным преобразованием, часто носит нелинейный характер.
В онлайн ИБП с двойным преобразованием неисправность в сети питания не служит причиной активации коммутатора, потому что напряжение непосредственно из бытовой сети подается на нагрузку (подключенные приборы и аппараты) только в крайнем (резервном) случае - при неисправности в схеме самого ИБП, то есть: если откажет зарядное устройство, батарея, инвертор.
Таким образом, при неисправности питающей сети отсутствуют переходные процессы а время перехода на питание от батарей равно нулю.
Переходные процессы проявляются с данной схеме только при включении режима bypass, то есть при подаче питания на нагрузку напрямую из бытовой сети или при превышении значений допустимой нагрузки, при пусковом токе. В основном «bypass»-линия строится на тиристорах, в результате время переключения составляет 4-6 миллисекунд.
И выпрямитель, и инвертор работают в штатном режиме постоянно и пропускают через себя всю потребляемую мощность.
Онлайн ИБП с дельта-преобразованием
Данная схема была разработана для устранения недостатков ИБП с двойным преобразованием и применяется в диапазоне от 5кВА до 1МВА. Также, как и в моделях с двойным преобразованием, в ИБП с дельта-преобразованием инвертор постоянно подключен к нагрузке. Хотя дополнительный дельта-конвертор также вносит вклад в мощность на выходе инвертора.В условиях неисправности сети питания эта схема ведет себя так же, как и в ИБП с двойным преобразованием.
В ИБП с дельта-преобразованием, сам дельта-конвертор имеет двойное назначение. С одной стороны – для управления входными параметрами. Это обеспечивает оптимальные условия для генераторных систем и уменьшает нагрев и износ системы в системе распределения энергии. С другой стороны – для зарядки батареи, путем конвертирования переменного напряжения в требуемое постоянное напряжение.
ИБП с дельта-преобразованием обеспечивают такие же выходные характеристики, как и ИБП с двойным преобразованием. Однако входные характеристики сильно различаются. С коэффициентом контроля мощности, дельта-преобразование обеспечивает контроль и выходных и входных параметров. Наиболее важный выигрыш заключается в значительном снижении потерь энергии. Входной контроль питания также делает этот тип ИБП совместимым со всеми генераторными сетями и снижает необходимость прокладки дополнительных кабелей и увеличения генератора. Технология онлайн дельта-преобразования является единственной, на сегодняшний день защищенной патентом. Таким образом, далеко не все производители могут изготавливать такие ИБП.
Сравнение ИБП. Таблица - виды и особенности ИБП
Типы ИБП |
Практ. диапазон мощности (кВА) |
Качество выходного напряжения |
Цена за 1 ВА |
КПД |
Цепь инвертора всегда подключена к нагрузке |
Особенности |
Ограничения |
Особен- ности применения |
Резервный |
0 - 0.5 |
Низкое |
Низкая |
Очень высокий |
Нет |
Низкая стоимость, высокий КПД, компактность |
Использует батарею при снижении напряжения в сети, непрактичен для мощности свыше 2кВА | Лучшее решение для персональных ПК |
Линейно- интерак- тивный |
0.5 - 3 |
Зависит от конструкции |
Средняя |
Очень высокий |
Зависит от конструкции |
Высокая надежность, высокий КПД, хорошее качество выходного питания |
Непрактичен для мощности свыше 5кВА |
Популярный, надежностью, идеально подходит для серверов и плохих сетей питания. |
Резервный-онлайн гибридный |
0.5 - 5 |
Высокое |
Высокая |
Низкий |
Частично |
Отличное качество выходного питания, низкий КПД, низкая надежность, высокая стоимость. |
Непрактичен для мощности свыше 5кВА |
Линейно-интерактивный обладает лучшей надежностью и почти таким же качеством выходного питания по лучшей цене |
Резервный- Ферро |
3 - 15 |
Высокое |
Высокая |
Низкий |
Нет |
Отличное качество выходного питания, высокая надежность |
Низкий КПД, нестабилен в комбинации с некоторыми нагрузками и генераторами. | Ограниченное применение из-за низкого КПД и проблем со стабильностью работы |
Онлайн с двойным преобра- зованием |
5 - 5000 |
Высокое |
Средняя |
Низкий |
Да |
Отличное качество выходного питания, простота параллельного включения |
Низкий КПД, непрактичен при мощности выше 5 кВА | Подходит для мед. техники |
Онлайн с дельта преобра- зованием |
5 - 5000 |
Высокое |
Средняя |
Высокий |
Да |
Отличное качество выходного питания, высокий КПД |
Непрактичен при мощности ниже 5 кВА | Низкая стоимость потребляемой энергии |
Какой ИБП выбрать для УЗИ аппарата
Как видно из сравнительных таблиц, наиболее подходящими, для защиты УЗИ аппаратов, являются онлайн ИБП с двойным преобразованием. Их свойства включают в себя отличное качество выходного сигнала, постоянное подключение инвертора к нагрузке и нулевое время переключения. При этом низкий КПД не должен влиять на выбор ИБП для УЗИ аппарата, так как мощность большинства стационарных аппаратов 1 – 1,5 кВА. Его стоит учитывать при мощностях выше 5кВА.
Для подключения УЗИ аппаратов и другой точной диагностической медицинской техники подходят только онлайн ИБП с двойным или с дельта преобразованием, поскольку, только в их строении цепь инвертора постоянно подключена к нагрузке в штатном режиме, таким образом, время переключения равно нулю, а форма выходного сигнала - идеальная. Онлайн ИБП с дельта-преобразованием не используется при мощностях меньше 5кВА. То есть, единственным ИБП, пригодным для УЗИ-аппаратов является онлайн ИБП с двойным преобразованием, причем следует доверять только авторитетным производителям.
{pdfprint}
Похожие статьи
на ремонт, или на
вызов
менеджера
Оперативная, точная,
профессиональная
консультация
и диагностика