Как сделать из бесперебойника стабилизатор напряжения

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 04.10.2024

Статья посвящена использованию Источников Бесперебойного Питания (ИБП) для питания промышленного оборудования. Рассказано подробно, как я использовал UPS мощностью 500 Вт для питания промышленного холодильника на 22 кВт.

Проблемы с напряжением

Немного предыстории. Обратился ко мне один клиент с такой проблемой. У него имеется огромный холодильник-цистерна для хранения молока. У холодильника два трехфазных компрессора, оба по 11 кВт мощности.

Всё бы ничего, но иногда бывают внезапные отключения света, что может привести к прокисанию молока и недопустимым материальным потерям. Чтобы перестраховаться от таких форс-мажоров, которые бывают несколько раз в день (это сельская местность), было решено купить дизельный генератор мощностью 30 кВт для питания этого холодильника.

Получилось так, что генератор установлен на расстоянии около 100 м от холодильника, при этом используются 2 разъема, 1 болтовое соединение, и контакты двух автоматических выключателей. Жилы в кабеле сечением 6 мм² меди и 16 мм² алюминия. Устанавливал генератор не я, но последствия этого безобразия устранять пришлось мне.

Питание от генератора_старая схема

А безобразие проявлялось вот в чём. Генератор выдавал на холостом ходу честные 225В по каждой фазе. При включении холодильника напряжение на вводе холодильника опускалось до 125…145 В. Естественно, ни один компрессор не захочет запускаться в таких условиях.

Выключался холодильник не просто так, а потому, что на страже качества питающего напряжения стояло реле контроля фаз. Кому интересно, что это и как работает – читайте статью.
А по включению пускателей и подключению трехфазных двигателей через пускатели – другую мою статью.

И дело прежде всего в том, что блок управления не может нормально управлять запуском. Блок управления выдаёт напряжение на включение пускателей, которые включают компрессоры (не одновременно!). Пускатели (контакторы) включаются, компрессор запускается, напряжение падает, пускатель отпускает, компрессор отключается.

Я был на объекте со специалистом фирмы ИК Энергопартнер (благодарности ниже), и у нас был замечательный прибор – анализатор качества напряжения HIOKI 3197. C помощью этого прибора видно всё, что происходит в сети. Мы подключились на входе питания холодильника, и вот что увидели:

Провалы напряжения при включении холодильника

Как видно из графика, напряжение в момент запуска падало до примерно 125 В. А вот соответствующие скачки тока:

Скачки тока при включении питания

Налицо – большое падение напряжения, и повышением мощности генератора тут точно проблему не решить.

Была мысль посоветовать купить новый генератор, и установить на место старого. Но интуиция мне подсказывала, что при огромных материальных затратах с такой проводкой новый генератор не поможет – слишком большие пусковые токи, и слишком ржавые болты в соединениях.

Было предложено перенести генератор, чтобы схема питания выглядела примерно так:

Питание от генератора_новая схема

Но перенести генератор тоже было проблематично, не будем об этом.

Вот такой замкнутый круг. Конечно, я не собирался стабилизировать трехфазное напряжение, питающее весь холодильник. Достаточно было стабилизировать управляющее напряжение, которое берется от одной из фаз, питающих трехфазные компрессоры.

А это одна фаза 220В и мощность не более 300ВА.

Как стабилизировать напряжение

Прежде всего, я убедился, что проблема действительно в том, что пускатели не могут удерживаться во включенном состоянии из-за низкого напряжения на их катушках. Для этого я просто зажал пальцем пускатель, и компрессор запустился!

Способ очень грубый и топорный, но для первоначального анализа поломок и приведения оборудования в чувство часто действует. Главное – делать это с пониманием.

Как же стабилизировать напряжение питания этих пускателей? Мощность при этом требовалась сравнительно небольшая.

Если бы питались только БП, которые преобразовывают из переменного в постоянное, проблема решилась бы очень просто установкой парочки электролитов в цепь постоянного напряжения 315В. И провалы напряжения 1-2 сек. были бы не страшны. Но пускатели питались переменкой…

Первое, что приходит в голову – стабилизатор напряжения. Однако, у стабилизаторов в данном случае очень долгое время включения. Лишь у тиристорных моделей она составляет приемлемое значение – менее 2 периодов напряжения (40 мс). Однако, производитель не уточняет, сколько секунд понадобится стабилизатору, чтобы переключиться и поднять напряжение на выходе при мгновенном проседании питающего напряжения с 220 до 140 В. Экспериментировать у меня не было времени, да и минимальная стоимость такого стабилизатора – около 10000 руб.

Кстати, для сглаживания помех с сети используют варисторы, которые поглощают кратковременную импульсную помеху. Чем мощнее варистор, тем бОльшую энергию импульса он сможет погасить. Варисторы ставят на входах различных приборов, а также в “Пилотах” для питания офисной техники. А также – на входе питания цепей управления, и даже параллельно катушкам пускателей, чтобы сгладить нежелательные импульсы напряжения.

Решено было использовать источник бесперебойного питания (ИБП). Но надо было выбрать, какой использовать ИБП – Back (OFFLINE) или Smart (Line-Interactive). Думаю, большинство моих читателей примерно знают, чем отличаются эти виды ИБП.

Напоминаю, что мне нужен был UPS с одной целью – устранить кратковременный (около 1 сек.) провал входного напряжения.

Мною были проведены исследования, которые вынесены в отдельную статью. Они подтвердили, что с поставленной задачей прекрасно справляются оба вида ИБП.

Поэтому я решил использовать для решения проблемы Back UPS.

Подключение ИБП в цепь управляющего напряжения

Прежде всего, надо разобраться, где что на выходе ИБП. Буковкой L я отметил фазовые входы-выходы:

Панель для подключений ибп АРС

Это нужно для того, чтобы случайно не перепутать фазу и ноль и не сделать КЗ при подключении ИБП.

ИБП был установлен в отдельный металлический ящик и подключен кабелем длиной 4м и сечением 1,5мм2. Провод, выходящий из блока управления на вход ИБП, защищен автоматом 6А.

Вот, если кому интересно, плата управления холодильником. Через реле внизу платы включаются те самые пускатели на 220 VAC.

Плата управления холодильником

Вот какая схема питания получилась:

Схема питания с использованием ИБП

Под нагрузкой при питании от батареи квазисинус искажался, на выходе было напряжение такой формы:

Back UPS_Напряжение на выходе под нагрузкой

Вообще, при включении ИБП создается жуткая помеха, которая может влиять на работу оборудования, поэтому это тоже надо учитывать.

Стоит сказать, что применяю я источники бесперебойного питания в таких случаях не в первый раз. Чаще всего это требуется там, где питание по каким-то причинам нестабильно, но вполне приемлемо для питания силовой части (двигателей).

А вот в первый раз пользовался такими замечательными приборами. Анализатор напряжения, цифровой осциллограф, и даже тепловизор, которым мы посмотрели температуру клеммных и болтовых соединений. По этому поводу выражаю благодарность Дмитрию, специалисту фирмы “ ИК Энергопартнер ”. Фирма занимается энергоаудитом, энергосберегающими технологиями, системами энергоснабжения.

Информация по теме – статья про конструкцию и ремонт Источников Бесперебойного питания:

• APC_Smart-UPS_450-1500_Back-UPS_250-600 / Устройство и ремонт ИБП. Пособие по ремонту. Схемы и их обзор., pdf, 1.93 MB, скачан: 2146 раз./

ИБП – это очень выгодный прибор. Пока он работает, у пользователя нет проблем с электроснабжением. Но на этом функциональность данного прибора не заканчивается. Простейшая доработка бесперебойника дает возможность создать на его базе такие устройства как преобразователь, блок питания и зарядка.

Как бесперебойник переделать в преобразователь напряжения 12/220 В

Преобразователь напряжения (инвертор) превращает постоянный 12-вольтовый ток в переменный, попутно повышая напряжение до 220 вольт. Средняя стоимость такого устройства – 60-70 долларов США. Однако даже у владельцев изношенных бесперебойников с функцией старта от батареи есть вполне реальный шанс получить работоспособный преобразователь фактически даром. Для этого нужно сделать следующее:

Вскрыть корпус ИБП.

Демонтировать аккумулятор, сняв с клемм накопителя два провода – красный (на плюс) и черный (на минус).

Демонтировать спикер – устройство звуковой сигнализации, похожее на сантиметровую шайбу.

Припаять к красному проводу предохранитель. Большинство конструкторов советуют использовать предохранители на 5 ампер.

Взять штатный кабель для подключения ИБП к розетке, срезать вилку. Подключить разъем в гнездо входа и определить цвета проводов, соответствующие красному и черному контактам.

Подсоединить провод от красного контакта к плюсу аккумулятора, а от черного – к минусу.

Внутреннее устройство ИБП Eaton 5P 1150i

Такую трансформацию допускают только бесперебойники с функцией старта от батареи. То есть ИБП должен изначально уметь включаться от аккумулятора, без подключения к розетке.

Основные недостатки подобных преобразователей:

Рекомендуемое время работы такого инвертора – до 20 минут, поскольку ИБП не рассчитаны на длительную работу от аккумуляторов. Однако этот недостаток можно устранить, врезав в корпус ИБП компьютерный вентилятор, работающий от 12 В.
Отсутствие контроллера заряда аккумулятора. Пользователю придется периодически проверять напряжение на клеммах накопителя. Для устранения этого недостатка в конструкцию преобразователя можно врезать обычное автомобильное реле, припаяв красный провод за предохранителем к 87 контакту. При правильном подключении такое реле разомкнет подачу энергии при падении напряжения на аккумуляторе ниже 12 вольт.

Как из бесперебойника сделать блок питания

В этом случае из всей конструкции бесперебойника понадобится только трансформатор. Поэтому решившемуся на подобную переделку ИБП пользователю придется либо распотрошить весь ИБП, оставив только корпус и трансформатор, либо снять эту деталь, заготовив для нее отдельный корпус. Далее действуют по следующему плану:

Далее на трансформатор подают переменный ток на 220 вольт. После этого с оставшихся контактов снимают напряжение, подыскивая пару с разностью потенциалов до 15 вольт. Типовые цвета – белый и желтый. Эти провода будут выходом из блока питания.

На выходе из блока питания ставят диодный мост.

Потребители подключаются к контактам диодного моста.

Трансформатор

Типовое напряжение на выходе из трансформатора – до 15 В, однако оно просядет после подключения к самодельному блоку питания нагрузки. Вольтаж на выходе конструктору такого устройства придется подбирать путем экспериментов. Поэтому практика использования трансформатора ИБП как основы блока питания для компьютера – это далеко не самая лучшая идея.

Переделка бесперебойника под зарядку

В этом случае не нужна минимальная трансформация, похожая на описанную абзацем выше. Ведь у бесперебойника есть своя батарея, которая заряжается по мере надобности. В итоге для превращения ИБП в зарядное устройство нужно сделать следующее:

Обнаружить первичный и вторичный контур трансформатора. Этот процесс описан абзацем выше.

Подать на первичный контур 220 вольт, врезав в цепь регулятор напряжения – в качестве такового можно использовать реостат для лампочек, заменяющий традиционный выключатель.

Регулятор поможет откалибровать напряжение на обмотке выходе в пределах от 0 до 14-15 вольт. Место врезки регулятора – перед первичной обмоткой.

Подключить к вторичной обмотке трансформатора диодный мост на 40-50 ампер.

Соединить клеммы диодного моста с соответствующими полюсами аккумулятора.

Уровень заряда аккумулятора контролируется по его индикатору или вольтметром.

Как из бесперебойника сделать стабилизатор напряжения?

Виды бесперебойников
Зачем делать стабилизатор из ИБП
Есть ли смысл использовать ИБП в роли стабилизатора
Делаем выводы

Напряжение в питающей сети постоянно колеблется, и с этим ничего не поделать: слишком много факторов влияют на стабильность электросети. Решением проблемы является установка защиты, чаще всего — стабилизатора. Стабилизатор напряжения позволяет компенсировать просадки и всплески в сети, выдавая на выходе максимально близкое к 220В (для одной фазы) напряжение. Более совершенную защиту представляют собой источники бесперебойного питания. Они, помимо прочего, обеспечивают непрерывную работу электрооборудования при кратковременных глубоких просадках и полном обесточивании сети.

Нередко пользователи, имея на руках ИБП, интересуются, как из бесперебойника сделать стабилизатор напряжения. Мы рассмотрим возможность использования источника бесперебойного питания в качестве стабилизатора без вмешательства в схему.

Работать руками над корпусом своего стабилизатора не потребуется!

Коль скоро мы собрались ставить свой стабилизатор напряжения в щиток, то его корпус должен удовлетворять этому. Благо, что индустрия предвидела наши потребности, выпустив готовые корпуса для РЭО, и руками нам ничего делать не придется.

Кстати пластик корпуса имеет соответствующие сертификаты по стойкости к температуре и напряжению, что для нашего конечного изделия очень подходит.

Технологии шагнули очень далеко вперед

Что сделать из бесперебойника

Что сделать из бесперебойника

Что сделать из бесперебойника

Простой инвертор из бесперебойника своими руками

Все мы знаем как неприятно, когда внезапно отключают свет. Это может случиться в любой момент — дома или на даче. Жителям сельской местности не позавидуешь вдвойне, тем более, если в такие моменты работает инкубатор или циркуляционный насос. Внезапное выключение света может привести к гибели будущего выводка или остановке насоса для отопления.

Есть отличное решение этой проблемы – нужно всего-навсего купить автомобильный инвертор с 12-на 220 в. Однако цены на них очень велики, не каждый сельский житель сможет позволить себе купить такую дорогую вещь.

Что же делать – где можно недорого приобрести источник бесперебойного питания для освещения дома, теплицы, дачи т. д.? Конечно же, попробовать сделать его своими руками! А интернет нам в этом поможет.

Оказывается, есть более простое и дешевое решение – нужно всего лишь навсего, переделать бесперебойник в инвертор.

Переделав бесперебойник на инвертор, на выходе мы получим:

стабилизатор напряжения;
зарядное устройство;
и конечно инвертор.

После нашей переделки, если бесперебойник на 300 Вт, то на него можно нагрузить Вт 200. Конечно, чем мощней бесперебойник, тем больше можно увеличить на него нагрузку.

В некоторых бесперебойниках попадаются места, где можно дополнительно усилить мощность. Эти места называются транзисторными ключами. Стоит их допаять, как мощность бесперебойника увеличится.

Производители порой не допаивают такие транзисторы, чтобы удешевить изделие. Транзисторы нужно такого же номинала, как и установлены.

Так же следует увеличить сечение проводов от разъёма платы до АКБ на крокодилы.

От трансформатора вторичной обмотки до клем платы,

нужно добавить в параллель ещё по одному проводу для увеличения сечения.

Трансформатор пришлось немного расковырять, чтобы добраться до выхода вторичной обмотки. Этих проводов выходит три штуки.

Чтобы бесперебойник не пищал каждую минуту, мы должны выпаять круглую пищалку.

Далее в корпусе я коронкой по гипсу или по дереву высверлил отверстие для вентилятора и расположил его так, чтобы он дул на ключи транзисторов и радиаторов.

На задней стенке удалил ненужные разъёмы и оставил отверстие от них для выхода воздуха.

От этих клем находим два провода питания 220 вольт – выход с платы после преобразователя и эти провода выводим наружу, закрепляем свою розетку.

Наш инвертор из бесперебойника почти готов. Для контроля разряда батареи автомобильного аккумулятора можно встроить цифровой вольтметр. Я на всякий случай ещё подключил термодатчик для контроля температуры на транзисторных ключах. Термопару от мультиметра закрепил на радиаторе транзистора полевика.

Немаловажный момент: инвертор из бесперебойника должен иметь запуск холодного включения – это функция, когда он может включаться без внешнего питания от бытовой розетки 220 вольт. В некоторых моделях кнопка включения холодного пуска имеет двойное нажатие с разным интервалом времени.

Вот и все переделки. Такой инвертор можно брать с собой в поездку – на пикник, рыбалку, дома – через него можно подключать лампы, ноутбук, заряжать телефоны, фонарики, на даче и в сельской местности – подключать инкубатор, освещение теплицы и т. д., но не более 70% мощности от нашего изделия.

Для освещения лучше использовать диодные лампы, они мало тянут и ярко горят. Так же я подключал паяльник на 80 Вт, даже телевизор работает без проблем.

В быту иногда возникает острая необходимость в бесперебойном питании различных устройств. Это могут быть аварийное освещение, инкубаторы, аквариумное оборудования или простой усилитель, с которым компания вырвалась на природу. Современные бюджетные компьютерные источники бесперебойного питания способны проработать не более получаса от автономного питания, а те которые могут и специально для этого предназначены, стоят совсем других денег. Автомобильные инверторы на выходе не всегда выдают частоту в 50 Гц. Если нужна автономность на несколько часов, тогда в голову сразу приходит мысль, можно ли запитать UPS от обыкновенного автомобильного аккумулятора. На этот вопрос мы и постараемся сегодня дать ответ, сделаем инвертор из ИБП своими руками.

Инвертор из бесперебойника

Переделка ИБП под автомобильный аккумулятор будет разбита на несколько этапов:

Отключение функции Green Power
Установка активной системы охлаждения
Реальные тесты

Green Power в UPS – некая хитрая фишка, которая не дает бесперебойнику достаточно долго работать от АКБ. В разных аппаратах проявляется и реализуется по-разному, в одних она отключает UPS, который работает без нагрузки через 5-10 мин, в других аппаратах Green Power не дает работать UPS более 25-30 мин в независимости от его нагрузки. Иногда эту функцию можно отключить с помощью специального резистора, но бывает, что процесс отключения зашит в микроконтроллер UPS, и тут уже ничем ему особо не поможешь.

Первым делом открываем корпус и для себя делаем фотографию его внутренностей, это нужно сделать для того, что бы в дальнейшем не возникало вопросов, что и куда подключать при обратной сборке.

Если рассмотреть плату поближе можно увидеть, что на ней нанесены таблицы меняющие режимы работы бесперебойника.

Нас интересует резистор R15A, который отвечает за функцию Green Power. Аккуратно выпаиваем резистор с платы, а для любителей тишины еще можно произвести небольшие манипуляции с бузером. Если хочется полностью избавиться от писков, которые издает ИБП можно отпаять перемычку JP82 или выпаять сам бузер, а для тех, кто хочет приглушить звук достаточно впаять небольшой резистор на 100-300 Ом, вместо этой перемычки.

Следующим шагом станет установка 80мм вентилятора и небольшая доработка корпуса UPS.

Вентилятор отлично крепится к пластиковым перемычкам, которые уже есть внутри корпуса.

Как видим вентилятор размещается по центру корпуса, что дает возможность обдувать воздухом не только трансформатор, но и радиаторы транзисторов, расположенные в верхней части корпуса.

Можно придумать массу способов, как запитать вентилятор в UPS. Но мы выбрали самый простой и доступный для повторения. Питание вентилятора можно взять с платы лицевой панели, на которой размещена кнопка питания и светодиоды. Кнопку включения ставим на положение выкл. и тестером прозваниваем выводы разъема, находим, куда приходит плюс и минус от АКБ (у нас это вывод: вывод 7 — плюс, 5 – минус). Уже по дорожке или с помощью тестера отслеживаем плюс АКБ к кнопке питания и после кнопки (он возвращается через вывод 8 на плату). Значит, питание вентилятора можно взять с выводов: 5 – минус; 8 – плюс. При таком включении вентилятор у нас будет работать на полную мощность, когда кнопка питания будет включена, т.е. и при работе от сети (зарядке) и при работе от АКБ.

Дальнейшим этапом станет незначительная доработка корпуса. Первым делом делаем отверстия для притока свежего воздуха к вентилятору. Если портить лицевую панель жалко, можно наделать отверстий в днище, высота ножек позволит спокойно проходить небольшому потоку воздуха.

Также немного удивили декоративные пластиковые накладки, которые имеют перфорацию для вентиляции, но в самом корпусе в этих местах отверстий нет. Это все решается с помощью небольшого сверла и дрели.

Последним этапом перед сборкой станет фиксация трансформатора. При переноске UPS без штатного АКБ трансформатор буквально гуляет в своих посадочных местах, он с легкостью может из них выскочить и повредить основную плату.

Подключаем теперь провода с клеммами, вместо штатной батареи. Для дополнительной изоляции лучше надеть специальные силиконовые колпачки. Провод для подключения к UPS автомобильного аккумулятора нужно брать с сечением как можно больше, а сам провод должен быть максимально коротким.

И так, немного погоняем и протестируем наш инвертор из бесперебойника.

Как видим сделать инвертор из бесперебойника совсем не сложно, пришла пора реальных тестов. UPS на холостом ходу, ток потребления около 1 А.

Поставим на зарядку ноутбук, ток потребления поднялся до 5 А.

UPS нагружен лампочкой в 60 Вт, ток потребления почти 8 А.

К стати, ток зарядки не подымается выше 1 А, по мере заряда постепенно снижается.

Напряжение зарядки данного ИБП составляет 13,7 В.

Не трудно догадаться, что чем более емкая у Вас батарея, тем такой инвертор из бесперебойника проработает дольше, но и заряжаться от сети будет тоже весьма немалое время.

Можно ли подключать автомобильный АКБ к UPS?

Мнения на этот счет двояки, но кардинально разные. Зачастую, по разным отзывам автомобильные аккумуляторы вполне справляются с данной задачей и работают стабильно. Основные проблема: газы, которые будут выделяться при зарядке АКБ и перегрев трансформатора, силовых ключей. От последней проблемы можно, хоть частично избавиться, используя дополнительные вентиляторы и т.п. А вот то от газов при зарядке никто никуда не денется. При зарядке выделяется не только взрывоопасный водород, но и другие газы, а это далеко не витамины. Если инвертор из бесперебойника используется в автомобиле, то и этот вопрос отпадает сам собой. Также важно помнить, что от сети зарядка АКБ происходит довольно небольшим током и процесс зарядки может растянуться на длительное время, от этого можно спокойно уйти если заряжать АКБ отдельно от UPS, например, для этих целей можно использовать самодельное зарядное устройство из блока питания компьютера. Использовать ли автомобильный АКБ в UPS решать нужно только Вам.

Читайте также: