Ininterruptos para bomba de aquecimento

Introdução

O UPS do modelo especificado em caso de falta de energia, em virtude de sua implementação do circuito, só pode desenergizar a carga, ele próprio permanece ligado. Este artigo descreve como corrigir essa deficiência.

A unidade aqui descrita pode ser usada com qualquer modelo de Back-UPS, neste caso as informações da porta de comunicação aqui fornecidas podem não estar corretas.

Visão geral do UPS, porta de comunicação e cabo de interface 940-0020B

A fonte de alimentação ininterrupta APC Back UPS 600I possui uma topologia StandBy (Off-Line) - fig. 1.

Arroz. 1. Topologia em espera

Um UPS construído de acordo com este esquema é frequentemente chamado de "UPS Off-Line". A qualquer momento, pode estar em um dos 2 modos de operação - Stand-by ou On-line. No caso em que a tensão na rede esteja dentro dos limites permitidos (modo Standby), a chave de transferência é comutada para o fluxo da corrente de carga através do circuito “Supressor de surto - Filtro”. Neste modo, o UPS não é diferente de um filtro de rede comum. Não ocorre estabilização de tensão. Durante a operação neste modo, as baterias do UPS também estão sendo carregadas.

Caso a tensão da rede ultrapasse os limites permitidos, a chave de transferência comuta para alimentar a carga através do circuito “Bateria – Inversor CC/CA” (modo On-line), ou seja, da energia da bateria de armazenamento, convertida pelo inversor em AC 220V. Como a comutação dos contatos e a partida do inversor não podem ser instantâneas, a alimentação da carga será interrompida por algum tempo (Transfer Time). A maioria dos UPSs Standby fornece tempo de transferência na ordem de 4-8 ms. A peculiaridade deste sistema é que a comutação para On-Line quando a tensão da rede ultrapassa os limites permitidos ocorre imediatamente e retorna ao modo Standby - com um atraso obrigatório de vários segundos. Caso contrário, com múltiplos picos de energia na rede, haveria uma comutação contínua de Standby/On-Line e vice-versa, o que levaria a uma distorção significativa da corrente de carga e sua possível falha ou falha em seu funcionamento.

Deve-se levar em consideração que este circuito geralmente não tem a capacidade de estabilizar a tensão quando se trabalha em modo Standby e, portanto, entra em On-Line a cada desvio na tensão da rede. A descarga da bateria é muito mais rápida que a carga reversa. A potência do carregador de bateria para este esquema geralmente é escolhida relativamente pequena e não compensa o consumo de energia das baterias durante apagões. Portanto, esta topologia de UPS não é adequada para uso em caso de baixa qualidade da rede de alimentação por dois motivos:

a) Com transições frequentes para On-Line, a bateria descarrega-se rapidamente, não havendo tempo para restabelecer a carga durante o modo Standby, pelo que o UPS perde a capacidade de fornecer energia de emergência à carga durante o tempo necessário;
b) A repetição frequente dos ciclos de descarga/carga reduzirá a vida útil das baterias.

A descrição da topologia é retirada de (veja a lista de fontes usadas no final do artigo).

Porta de comunicação

O UPS possui uma porta de comunicação (Fig. 2) para comunicação com a porta COM do computador.

Arroz. 2. Porta de comunicação APC Back UPS

Finalidade das pernas de bombordo:

1. Desligue o UPS. Sob energia da bateria, uma alta tensão RS-232 faz com que o inversor desligue e desligue a carga. A UPS responde a este sinal apenas quando a carga é alimentada por bateria. O site da APC afirma que o sinal deve ser válido por 1 segundo, no entanto, testes experimentais mostraram que o UPS responde ao sinal imediatamente.
2. Falha na linha. Nos níveis RS-232. Um nível alto significa alternar para a energia da bateria.
3. Falha na linha. coletor aberto. Normalmente aberto.
4.GND
5.Bateria fraca. coletor aberto. Normalmente aberto.
6. Falha na linha. coletor aberto. normalmente fechado.
7. Não usado.
8. Não usado
9.GND

O nível alto do RS-232 é de cerca de +12V em relação ao aterramento da porta, o nível baixo é de cerca de -12V.

Nota: ao desenvolver quaisquer circuitos intermediários, os níveis TTL também podem ser usados. UPS e porta COM reagem a eles normalmente.

As informações sobre o layout do porto e a finalidade de seus contatos são oficiais, retiradas de (veja a lista de fontes utilizadas no final do artigo).

Algoritmo de ações passo a passo

O algoritmo de ações para autofabricação de uma fonte de alimentação de um UPS antigo será o seguinte:

o transformador está desconectado do UPS, o futuro caso do dispositivo está sendo preparado;
usando um ohmímetro, o enrolamento com o maior valor de resistência é determinado: fios preto e branco, que no futuro servirão como entrada para o dispositivo (se o gabinete antigo do UPS for usado para fabricação, a entrada será o tomada correspondente localizada na extremidade da fonte de alimentação ininterrupta e servindo para conexão do dispositivo e tomada);
dos fios localizados em um lado da localização do núcleo, é formada uma "entrada", dos fios localizados no lado oposto, a "saída" do dispositivo é equipada;
o transformador é alimentado com corrente alternada com tensão de 220 volts;
a tensão é removida dos contatos não utilizados;
é determinado um par que possui uma diferença de potencial de 15 volts (fios branco e amarelo - “saída”);
uma ponte de diodos é instalada na "saída";
consumidores estão conectados aos seus contatos.

Esquemas e explicações

A Figura 1 mostra um transformador padrão de um no-break com cores de fio típicas mencionadas nas instruções de fonte de alimentação DIY.

Como fazer uma fonte de alimentação de laboratório

Fazer uma fonte de alimentação de laboratório a partir de uma fonte de alimentação ininterrupta antiga é uma tarefa mais difícil. A fonte de alimentação do laboratório é frequentemente usada por radioamadores. Além do transformador do antigo UPS, você também precisará de:

transistor poderoso;
diodos para retificação de tensão;
microcircuito (da UO);
retransmissão;
um conjunto de LEDs;
varistor;
conectores;
capacitores de óxido;
capacitores cerâmicos.

A explicação da fonte de alimentação é mostrada na Figura 2.

O enrolamento primário do transformador recebe tensão da rede através do elemento inserido FU1 e do interruptor de alimentação SA1. Conectado em paralelo RU1 (varistor) serve como proteção contra surtos de energia.

Com a ajuda de R1 (resistor limitador de corrente) e VD1 (diodo), o LED HL1 é alimentado, que atua como um indicador da presença de tensão de rede.

Para enrolar || um retificador de tensão está conectado, localizado em VD2-VD5 (taxas de diodo). A posição dos contatos do relé K 1.1 determina o funcionamento do transformador como transformador de onda completa com tensão de cerca de 10 V ou como ponte com tensão de aproximadamente 20 V. Do retificador, a tensão é fornecida ao campo transistor de efeito.

Com a ajuda dos capacitores C1 e C3, as ondulações são suavizadas. Com a ajuda do resistor R17, a carga mínima do estabilizador de tensão é garantida.

A partir do retificador montado em VD6-VD9 (diodos), com a participação de C2 e C5 (capacitores), o estabilizador paralelo é alimentado por:

microcircuitos (DA1, amplificador operacional DA2);
relé K1;
ventilador M1.

HL2 (LED) dá um sinal quando há tensão neste retificador.

O limite de limite de corrente é definido por resistores:

O relé (K1) é controlado por um resistor (VT2). A tensão de saída é definida por R19 (resistor de corte). Quando é excedido, o relé comuta a tensão de saída. Quando a temperatura máxima definida por R15 (resistor) é excedida, VT3 (transistor) e RK1 (termistor) iniciam M1 (ventilador). As sobretensões do relé e do ventilador são distribuídas para R13 e R18 (resistores), respectivamente.

Quando o valor limite da corrente de carga é excedido, a tensão de saída do amplificador operacional diminui. VD 10 (diodo) abre, reduzindo a tensão no VT1 (porta do transistor) para valores normais que garantem o fluxo de corrente. O limite de corrente é definido por R8 e R7 (resistores) nas faixas de 0-0,5 A e 0-5 A, respectivamente. Com a ajuda de capacitores, a operação estável do limitador de corrente é garantida.

Com o aumento de sua capacidade, o valor da estabilidade também aumenta, mas o valor da velocidade do limitador de corrente diminui.

A Figura 3 mostra retificadores montados, transistores em montagem com elementos interligados.As saídas do transformador são equipadas com tomadas, se necessário, são utilizadas para a instalação dos plugues correspondentes, soldados da placa do antigo UPS.

O ajuste deve começar determinando a tensão máxima de saída usando R12 (resistor) com o controle deslizante localizado na parte superior do circuito. Usando a seleção de R13 (resistor) em K1 (relé), o valor da tensão nominal é definido. No ventilador, a tensão é definida por R18 (resistor).

O limitador de corrente de saída é ajustado conectando um amperímetro conectado em série e um resistor variável com resistência de 15 ohms e potência de 50 watts.

Os resistores R1, R7 são ajustados para a posição no circuito à esquerda e R8 está à direita, com sua ajuda a corrente de saída é ajustada.

O modo de limite de corrente permitirá que você carregue as baterias definindo a tensão e a corrente finais. Refinamento adicional é realizado instalando equipamentos:

voltímetro;
amperímetro;
dispositivo de medição complexo.

Fontes de alimentação chaveadas como funcionam uma breve visão geral dos circuitos

O diagrama de blocos de uma fonte chaveada é ilustrado por símbolos mnemônicos da forma de tensão acima de cada um de seus blocos constituintes, e os links de interação são indicados por setas.

É conveniente representar o diagrama de circuito desta forma.

A placa de circuito de um dos dispositivos com a localização das peças é mostrada na foto abaixo com meus comentários.

Naturalmente, este é apenas um caso especial, que provavelmente não corresponderá ao seu UPS. Aqui eu persigo um objetivo simples - lembrar os princípios de interação das partes componentes do bloco.

Se você precisar aprender mais sobre esses problemas, leia um artigo especialmente escrito.

2 Opções em uso

A maioria dos sistemas de aquecimento funciona com gás natural. Para que todos os equipamentos funcionem com eficiência e sem falhas, uma fonte de alimentação estável deve ser integrada a esses sistemas.

Em caso de falta de energia inesperada, o sistema sem esse equipamento será desligado e começará a esfriar, o que pode levar à sua falha.

UPS para bombas redundantes de caldeiras a gás

Com picos de energia que ocorrem constantemente (uma ocorrência bastante comum em todas as redes de energia), uma tensão de saída estável também pode ser obtida usando um UPS. Nesse caso, esse dispositivo será simultaneamente um estabilizador e uma bateria.

Para criar uma fonte de energia de backup para a bomba e automação do sistema de aquecimento, você precisará de uma bateria, um inversor e um carregador.

Ao escolher qualquer fonte de alimentação ininterrupta, você deve prestar atenção aos parâmetros da tensão de saída. Nas instruções anexadas ao dispositivo, deve ser claramente indicado - seno puro

Quasi-seno, seno aproximado, forma quase senoidal - não são adequados, porque quando são usados, o controle automático do sistema geralmente falha, o que leva ao superaquecimento e à quebra da bomba e dos queimadores de aquecimento automático.

2.1 Consultoria especializada

Ao comprar e instalar, preste atenção aos seguintes pontos:

o dispositivo deve ser confiável, de alta qualidade e econômico em termos de consumo de energia, pois em situações de emergência terá que funcionar por várias horas;
o preço do equipamento não deve afetar a escolha, pois sua operação durará muitos anos;
baterias adicionais (sobressalentes) serão necessárias para aumentar a vida útil da bateria);
se o UPS estiver incluído no sistema de aquecimento, não será permitido conectar outros dispositivos a ele, como geladeira, bomba profunda ou dispositivos ou dispositivos semelhantes;
localização (montagem) pode ser no chão e na parede. Com grandes dimensões do dispositivo e alta potência, é melhor instalá-lo no chão;
a sala de instalação pode ser um porão ou semi-cave, no qual é pré-instalado um gabinete hermeticamente fechado, que proporciona impermeabilização (ausência de umidade) nas baterias e no próprio dispositivo.

Exemplo de um bypass montado com uma bomba em um sistema de aquecimento

2.2 Fonte de alimentação ininterrupta caseira

Fazer um dispositivo tão necessário para especialistas com as próprias mãos não é uma tarefa insolúvel.

Como base, é necessário usar um inversor, equipado com um meandro na saída. Para obter uma onda senoidal pura, um filtro especial deve ser adicionado. Uma maneira de converter uma onda quadrada em uma onda senoidal pura é ligar um conversor de pulso.

Naturalmente, os parâmetros exatos do equipamento faça você mesmo só podem ser obtidos por uma pessoa que conhece bem os princípios da engenharia elétrica.

Ao resolver o problema - como fazer uma fonte de alimentação ininterrupta com suas próprias mãos corretamente, você deve levar em consideração imediatamente que as baterias de carro não são recomendadas para uso com essa finalidade. Além disso, a capacidade mínima das baterias carregadas deve ser de pelo menos 100 Ah.

Ao operar o sistema de aquecimento em locais onde é possível uma longa queda de energia, você deve adquirir uma usina ou gerador autônomo. Isso permitirá que você entre em dois modos de operação - noite e dia. À noite, o sistema é alimentado apenas pelo UPS, e durante o dia é alimentado por um gerador que carrega simultaneamente as baterias.

Dispositivo ininterrupto caseiro

Para aumentar a duração da fonte de alimentação ininterrupta, você deve conectar várias baterias com o mesmo nível de carga e a mesma capacidade. A conexão pode ser em série, para aumentar a tensão sem alterar a capacitância, ou em paralelo, o que aumentará a capacitância sem alterar a tensão.

As baterias não devem ser colocadas próximas umas das outras e, quando colocadas, devem ser colocadas em ambientes fechados à temperatura ambiente. A presença de uma fonte de calor próxima, bem como a influência do frio, afeta negativamente o desempenho das baterias, reduzindo significativamente seu desempenho.

A utilização de uma fonte de alimentação ininterrupta no sistema de aquecimento é opcional. Mas, apesar dos custos adicionais, ele permite que você tenha certeza de que não precisará gastar dinheiro com o reparo de equipamentos que falharam devido a uma queda de energia.

1 Por que você precisa de um UPS

Os sistemas estacionários de transmissão de energia do produtor ao consumidor muitas vezes apresentam surpresas na forma de falta de energia. Isso acontece por uma variedade de razões que não são tão importantes, exceto pelo fato de que não há luz.

Quando isso acontece, os sistemas de aquecimento, incluindo bombas elétricas, interrompem a circulação do refrigerante, seus elementos individuais superaquecem e falham.

Existem três saídas para esta situação:

Calcule e construa um sistema de aquecimento no qual não haja bomba elétrica. A circulação neste caso deve ocorrer devido à influência das forças gravitacionais e à diferença na densidade dos líquidos aquecidos e frios nas tubulações durante o fornecimento e o retorno. Para o funcionamento eficiente de tal sistema de aquecimento, devem ser usados tubos de grande diâmetro (o que não é muito conveniente) e, ao mesmo tempo, não são previstos ajustes durante a operação.
Na forma de geração alternativa de eletricidade - instale um gerador (diesel ou gasolina). Mas exigirá uma sala separada, pois durante a operação esses dispositivos produzem muito ruído e emitem gases de escape que devem ser removidos. Além disso, o custo do combustível aumenta significativamente o custo de fornecer calor às instalações residenciais.
Instale uma bomba de aquecimento ininterrupta para garantir um processo de circulação constante que funciona com energia da bateria.Quando a fonte de alimentação centralizada é desligada, o UPS a substituirá automaticamente, o que converterá a corrente contínua das baterias em corrente alternada usando um inversor. Esse equipamento adicional não ocupa muito espaço e pode ser localizado em qualquer local conveniente. O UPS também não requer manutenção especial, o principal é garantir que as baterias estejam sempre carregadas.

O esquema mais simples do UPS

O UPS é usado não apenas em caldeiras a gás, mas também em caldeiras de combustível sólido, o que aumenta significativamente a confiabilidade de sua operação ininterrupta quando a energia é desligada.

1.1 Tipos de UPS

Um interruptor ininterrupto para uma bomba de aquecimento pode ter várias versões:

um UPS linear é o modelo mais simples que não possui regulador de tensão. Quando a fonte de alimentação estacionária é interrompida, esse dispositivo muda independentemente para a energia da bateria;
UPS line-interactive - equipado com o regulador de tensão mais simples e quando funcionando com bateria, produz os 220V e 50Hz necessários;
UPS de dupla conversão. Além do sistema de estabilização de tensão, possui a capacidade de se conectar a um gerador.

Os dispositivos interativos em linha possuem baixa tensão interna, o que permite operar de 1 a 4 baterias.

Neste caso, ocorre um controle independente da quantidade de carga e quando a capacidade residual da bateria está abaixo de 20%, ela é desligada. A mudança para o modo autônomo em caso de falta de energia e vice-versa ocorre automaticamente.

Seleção de UPS e determinação de capacidade

A escolha da DPI deve ser abordada com muita seriedade. Todas as características da fonte de alimentação devem corresponder aos requisitos do equipamento. Em caso de erro, há uma alta probabilidade de que os dispositivos elétricos do circuito de aquecimento simplesmente queimem ou, na melhor das hipóteses, não funcionem corretamente.

Os ininterruptos para uma bomba de circulação de aquecimento e uma caldeira vêm em duas classes, que diferem apenas na presença de um estabilizador de tensão:

linear (em linha);
linear-interativo (off-line).

As fontes de alimentação ininterruptas lineares não são equipadas com estabilizador de tensão e a transmitem em trânsito da rede, gerador ou baterias. As fontes de alimentação ininterruptas interativas em linha também são chamadas de UPS de dupla conversão. Esta opção é melhor, porque a tensão é convertida para a senóide correta, o que não pode ser dito sobre unidades lineares. A estabilidade da tensão sem quedas é muito importante para os equipamentos do sistema de aquecimento. Ininterruptos off-line são mais caros.

Ambos os tipos de UPS estão sempre conectados à rede e são ativados automaticamente quando há falta de energia. Além das funções já descritas por eles, eles também carregam as baterias conectadas a eles, alguns modelos controlam o nível de descarga da bateria

Além do fato de que as características do UPS devem corresponder aos requisitos do equipamento, também é importante determinar a capacidade da fonte de alimentação ininterrupta.

O uso de unidades mais poderosas é permitido, mas por que pagar a mais por um recurso desnecessário?

Para calcular a potência do UPS, você precisa somar toda a potência consumida e de pico dos dispositivos no circuito. A documentação da caldeira e da bomba tem seu consumo de energia.

O consumo de energia da bomba não reflete a real demanda de energia deste elemento do circuito, pois sua potência de partida é superior à potência consumida. Ou seja, a potência de reserva para a bomba de aquecimento deve ser calculada com uma boa margem. Após concluir a soma, você obterá um valor ao qual precisará adicionar mais vinte por cento para que o UPS não funcione no limite de suas capacidades.

O que pode ser feito

Da antiga fonte de alimentação ininterrupta, você pode obter muitos dispositivos com pressa. Entre outras coisas, entre elas, deve-se notar especialmente útil na vida cotidiana:

Carregador;
inversor simples;
UPS para caldeira a gás;
Fonte de 12 volts (para rádio e outros fins).

Carregador

Para fazer um carregador de uma fonte de alimentação ininterrupta antiga, você precisa proceder da seguinte forma:

em primeiro lugar, são determinados os circuitos primário e secundário do transformador;
220 V é fornecido ao primário inserindo-se no circuito regulador de tensão (um reostato para uma lâmpada é adequado);
uma ponte de cerca de 40-50 amperes é conectada ao enrolamento secundário do transformador;
conecte os terminais e os pólos correspondentes da bateria.

A calibração de tensão será realizada por um regulador improvisado dentro de 0-15 volts.

Você terá que controlar o nível de carga de acordo com o indicador ou usando um voltímetro.

Inversor simples

Um transformador sem bateria fará um inversor de trabalho para um carro. O processo de montagem ocorrerá da seguinte forma:

desmontagem da fonte de alimentação ininterrupta: remoção da bateria, morder os terminais, descascar as extremidades;
procure um conector para conectar à rede (se houver um conector, ele deve ser removido, caso contrário, os fios são arrancados da placa, as extremidades são descascadas);
os fios da bateria com um ferro de solda devem ser conectados aos fios do conector localizado no painel traseiro, os pontos de solda não são isolados;
a tomada do isqueiro é soldada ao aparelho, observando a polaridade e isolando os pontos de solda;
o alto-falante interno do dispositivo é excluído (é arrancado com um alicate ou a placa é removida);
montar o gabinete adicionando soquetes padrão (para alguns UPSs, eles já estão incluídos no design original).

UPS para caldeira a gás

Um UPS de computador também é adequado para uma caldeira a gás. O processo de conversão deve ser feito da seguinte forma:

remoção de uma fonte de alimentação defeituosa;
criação de grampos terminais, levando em consideração a observância da polaridade (é melhor fazer grampos de cores diferentes para indicar mais e menos) fazendo 2 furos, fixando os grampos terminais e soldando neles os fios previamente adequados para a fonte de alimentação interna do computador;
para evitar falhas prematuras do dispositivo devido ao superaquecimento, será necessário instalar ventiladores com ou sem carcaça conectada em série (para iniciá-los, é recomendável usar um LED soldando seus fios no enrolamento de um pequeno relé, e você precisará soldar um fio da bateria “+” de entrada em uma das baterias de contatos do relé e na segunda - um fio vermelho livre do ventilador, outro fio preto livre é soldado ao menos da bateria).

fonte de 12 volts

Uma fonte de alimentação ininterrupta com falha também pode ser adaptada a uma fonte de 12 volts. Isso é feito de forma muito simples. Primeiro, você precisará conectar uma tomada ao cabo de alimentação ininterrupta. Para fazer isso, uma extremidade é inicialmente cortada. Depois de concluir este procedimento, usando uma fonte de alimentação ininterrupta, você já pode carregar o telefone. Através de outras transformações simples descritas acima, você pode aumentar a potência de um dispositivo caseiro (consulte a parte sobre o inversor).

Assim, uma antiga fonte de alimentação ininterrupta de um computador é adequada para vários propósitos. Os dispositivos descritos são apenas uma lista incompleta do que pode ser feito com conhecimentos elementares em física.

Portanto, recomendamos que você não se apresse em jogar fora o computador antigo - pode haver muitas coisas interessantes dentro!

Chamamos também especial atenção de todos os nossos leitores para a necessidade de observância estrita das precauções e precauções de segurança.

Seleção de energia

Antes de comprar, você deve fazer alguns cálculos. Para a operação coordenada de todo o sistema, é necessário selecionar corretamente uma unidade de energia que corresponda aos parâmetros de seus dispositivos. O princípio geral de cálculo é que a potência total de todos os dispositivos de computador não deve exceder a potência do UPS. As capacidades de uma fonte de alimentação dependem de sua potência de saída, que é medida em Volt-Amps e é calculada multiplicando a tensão pela corrente.

Ao auto-calcular a potência necessária, não se esqueça disso.a potência do computador e dos dispositivos conectados é indicada em Watts e a potência da unidade em VA. Ajuste conforme necessário, levando em consideração que 1 watt equivale a aproximadamente 1,45 Volt-Amps.

Na seleção final, é uma boa ideia adicionar 10-20% de capacidade de UPS em standby para garantir que seu equipamento esteja protegido. A segurança de usar um computador doméstico comum com um monitor de 17 polegadas poderá fornecer uma unidade com potência de 400 VA ou mais.

O que são

Todos os blocos produzidos podem ser divididos condicionalmente em três tipos:

Reserva. USP de baixa potência. A principal função é alternar para a energia da bateria durante as batalhas na rede e vice-versa quando a tensão normalizar;
Interativo. Eles são mais frequentemente usados para computadores domésticos e de escritório. O dispositivo possui um estabilizador, que fornece uma tensão senoidal na saída;
Fontes de alimentação on-line. No decorrer de seu trabalho, ocorre uma conversão de dupla tensão. A corrente CA de entrada é convertida em CC e o inversor a converte novamente em CA. É usado quando grandes servidores e estações DNS estão em execução.

Nas unidades de média e alta potência, existe um dispositivo especial para conectar a entrada e a saída diretamente, sem utilizar uma alimentação de backup, chamado de bypass. Em caso de sobrecarga, a energia do inversor é enviada para o bypass, o que economiza o consumo de corrente.

A seleção correta do bloco inclui a seleção por potência, tipo e finalidade de uso.