Коротко о системах электропитания

Специально для Вас мы попатались кратко описать основные термины и принципы построения систем электропитания

Переменный ток

Переменный ток является основным для всех электросетей в мире. Его получают путем генерации, используя различные ресурсы, такие как:
​
вода, ветер, солнце
нефть и газ
ядерная энергия
​
Будучи адаптированным для передачи на большие расстояния, переменный ток иногда доходит до конечного потребителя в недостаточно хорошем состоянии. Или не доходит вовсе если произошел сбой сети электропередачи или авария на основном источнике энергии. В этом случае потребителям могут помочь резервные устройства электропитания:
​
автономные генераторные установки на топливе и газе (ДГУ, бензогенераторы)
источники бесперебойного питания переменного тока на аккумуляторных батареях (ИБП, line-interactive, on-line UPS)
автономные инверторные системы (inverter system)
стабилизаторы переменного тока и напряжения (AVR)
​
Иногда, к примеру на подстанциях и других энергообъектах, появляется необходимость получения переменного тока для собственных нужд объекта независимо от внешней электросети. В таком случае его получают из постоянного тока (DC), который хранится в резервной аккумуляторной емкости. Для этого применяется инвертор, который получая энергию постоянного тока на входе - на выходе дает энергию переменного тока (AC).
​
Важным параметром является частота, для ее стабилизации и преобразования используют частотные преобразователи (static frequency converter), которые также как и on-line ИБП, с помощью двойного преобразования энергии (AC-DC-AC) на выходе дают настроенные пользователем параметры частоты, тока и напряжения.
​
Для распределения энергии потребителям используются панели распределения переменного тока (PDU - power distribution unit). Они могут быть управляемыми и выполнять важные функции отслеживания показателей электропитания потребителей.
​
Системы переменного тока часто используют там, где необходимы большие мощности для питания критичных нагрузок. Такие системы требуют постоянного контроля состояния всех компонентов и параметров, для этого используют экраны и меню управления на самих устройствах, осуществляют мониторинг по локальной сети и через сеть Ethernet, по различным коммуникационным интерфейсам. На рабочих компьютерных станциях устанавливается соответствующее программное обеспечение (ПО).
​
Часто такие системы интегрируются в общую инфраструктуру вычислительных центров, серверных и ЦОД, где качественное бесперебойное питание является обязательным требованием для поддержания высокого уровня безотказности оборудования, безопасности и сохранности информации.

Постоянный ток

Системы постоянного тока применяются во многих отраслях, к примеру в энергетике, телекоммуникациях, транспорте. Он также как и переменный ток может быть получен естественным и искусственным путем:
​
солнечные батареи
генераторы постоянного тока
электрохимические источники тока
​
Источником постоянного тока может служить аккумулятор - благодаря электрохимической реакции он отдает постоянный ток, питая потребителей. Аккумулятор можно заряжать, тогда он сам становится потребителем постоянного тока. В настоящее время используются различные технологии изготовления аккумуляторов:
​
свинцово-кислотные (AGM, GEL)
никель-кадмиевые (NiCd)
литий-йонные (Li-ion)
литий-железо-фосфатные (LiFePO4, LFP)
​
Для заряда аккумуляторов используются зарядно-выпрямительные устройства (ЗВУ), которые дают на выходе постоянный ток, позволяя наполнить аккумулятор необходимой энергией.
Постоянный ток можно получить без аккумулятора - если есть переменный ток, для этого используются выпрямители, которые преобразуют энергию переменного тока на входе в энергию постоянного тока на выходе. Объединяя выпрямители и аккумуляторы можно создавать мощные многоцелевые системы электропитания:
​
электропитающие установки постоянного тока (ЭПУ)
системы оперативного постоянного тока (СОПТ)
источники бесперебойного электропитания постоянного тока (ИБЭП)
​
Для распределения энергии потребителям используются щиты постоянного тока (ЩПТ).
​
Для преобразования уровня напряжения постоянного тока применяются конверторы - преобразователи постоянного напряжения.
​
Использование аккумуляторных батарей требует повышенного контроля состояния системы. Для этого применяются специальные цифровые системы управления батареями (BMS). Также устанавливаются и настраиваются необходимые интерфейсы для удаленного мониторинга и управления системой.

Электрощиты

Состав систем электропитания, как правило, не ограничивается силовым активным оборудованием.
Для установки системы, подключения и ввода в работу часто требуется дополнительное оборудование:
​
вводные и распределительные щиты
стойки, шкафы, кабельные системы
системы ввода резервных линий питания
внешние механические байпасы
защитные панели предохранителей и автоматических выключателей
​
Помимо электромеханического оборудования во многих проектах требуется создание системы мониторинга, сбора информации и удаленного управления. Для этих целей используется цифровое оборудование передачи и хранения данных, преобразователи интерфейсов, датчики и системы контроля. Для визуализации применяется серверное оборудование и рабочие компьютерные станции.