3.1 Системы электропитания постоянного тока

Системы электропитания постоянного тока включают устройства бесперебойного питания с выходом на постоянном токе, содержащие выпрямительные устройства. На рисунке 3.1 изображена функциональная схема такого выпрямителя.

Рисунок 3.1 Выпрямительное устройство бестрансформаторного типа

Выпрямитель построен по бестрансформаторной схеме, в которой напряжение однофазной или трехфазной электросети U_C поступает на сетевой фильтр ФЭС1, выполняющий защитные функции и затем выпрямляется с помощью выпрямителя В1. При этом пульсирующее выходное напряжение выпрямителя равно U_д=220 В. Затем с помощью корректора коэффициента мощности ККМ производится заряд емкости фильтра сглаживания током, повторяющим форму напряжения электросети (в идеальном случае – полусинусойда). В результате ток, отбираемый из электросети, повторяет форму ее напряжения и коэффициент мощности такого устройства высок и практически равен единице (≥0,95).

Важнейшим показателем нагрузки и электромагнитной совместимости устройств является коэффициент мощности, который равен: =P/S, где: Р, Вт – активная составляющая мощности (потребляемая нагрузкой); S, ВА – полная или кажущаяся мощность (S=(P²+Q²)^0,5). Если положить, что напряжение электросети имеет практически синусоидальную форму, то коэффициент мощности можно найти с помощью соотношения: ≈·cos, здесь:  - коэффициент несинусоидальности тока нагрузки;  - угол сдвига между напряжением электросети и первой гармоникой тока нагрузки.

Выходное напряжение ККМ, равное около 400 В, подается на высокочастотный стабилизированный преобразователь СП, содержащий трансформатор. С помощью преобразователя СП напряжение понижается до необходимой величины и стабилизируется. Затем это напряжение выпрямляется посредством выпрямителя В2 и фильтруется с помощью высокочастотного сглаживающего фильтра ФНЧ1.

На предприятиях связи используются четыре основных структурных схемы систем электропитания постоянного тока с заземленным плюсом (рисунки 3.1, 3.2):

1) Буферная система электропитания без устройств стабилизации;

2) Буферная система со стабилизированным конвертором;

3) Буферная система электропитания с вольтодобавочным конвертором;

4) Система электропитания постоянного тока с отделенной от нагрузки аккумуляторной батареей.

В буферной системе электропитания постоянного тока аккумуляторная батарея GB1 и GB2 (двухгруппная) постоянно подключена к нагрузке (буферная схема включения рисунке 3.2).

а) б) в)

Рисунок 3.2 Системы электропитания постоянного тока (выпрямители):

а) буферная система электропитания постоянного тока с двухгруппной аккумуляторной батареей;

б) буферная система электропитания со стабилизированным конвертором;

в) буферная система с вольтодобавочным конвертором;

Однофазное или трехфазное напряжение переменного тока выпрямляется, понижается и стабилизируется с помощью выпрямительного устройства или нескольких параллельно включенных выпрямителей (два выпрямителя UZ1-UZ2 на рисунке 3.2а). В случае аварии, то есть отсутствия напряжения электросети питание нагрузки осуществляется от аккумуляторной батареи GB1 и GB2. После аварии заряд батареи и одновременно питание нагрузки производится от выпрямителей. Преимуществом буферных систем электропитания является отсутствие коммутаций при пропадании напряжения в электросети и его восстановлении.