Пз_16_ Источники бесперебойного питания и их неисправности (Тема 1.7)

1.

Практическая работа № 16
По профессиональному модулю
ПМ.02 ВЫПОЛНЕНИЕ СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
БЫТОВЫХ МАШИН И ПРИБОРОВ
для специальности
среднего профессионального образования
13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического
оборудования (по отраслям)
Тема
1.7
Оборудование
для
ремонта
бытовых
электроприборов, электрооборудования и электропроводки
в доме, квартире.
Источники бесперебойного питания и их неисправности.

2. Учебные вопросы:

1. Источники бесперебойного питания и их
неисправности.
2. Характерные
неисправности
источников
бесперебойного питания на примере модели АРС
AF-400T-50.
Литература: 1. Кацман М.М, Электрические машины. 13-е
изд.,стер. – М, Академия, 2014.-496 с. Стр.4-13.

3.

4.

Вопрос 1. Источники бесперебойного питания и их неисправности
Источники бесперебойного питания (ИБП) (UPS)
предназначены для обеспечения непрерывным электропитанием
стационарных компьютеров, электронных банковских систем,
систем охранной сигнализации, видео наблюдения т.п.

5.

Основные особенности работы источников бесперебойного питания
• источники бесперебойного питания имеют три
основных режима работы — от электросети, от встроенных
аккумуляторов и переходной режим с электросети на
аккумуляторы и обратно;
• основная характеристика быстродействия ИБП — это
время перехода на работу от электросети на аккумуляторы и
обратно (обычно 1...20 с);
• время работы от аккумуляторов обычно составляет
12...15 мин;
• форма
выходного
переменного
напряжения
преобразователя - идеальная форма выходного напряжения
это ровная синусоида;

6.

Подавляющую часть российского рынка ИБП занимает продукция шести
компаний: APC, Chloride, Invensys, IMV, Liebert, Powercom.
Продукция компании APC уже который год сохраняет лидирующую
позицию на российском рынке ИБП.
1.
2.
3.
ИБП делятся на три основных класса:
Off-line (или stand-by),
Line-interactive
On-line.
Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики.

7.

Блок-схема ИБП класса Off-line
Рис. 1. Блок-схема ИБП класса Off-line
При работе в нормальном режиме нагрузка питается отфильтрованным
напряжением электросети. Для подавления электромагнитных и радиочастотных
помех во входных цепях используются фильтры EMI/RFI Noise на металло-оксидных
варисторах. Если входное напряжение становится ниже или выше установленной
величины или вообще исчезает, то включается инвертор, который в нормальном
режиме находится в отключенном состоянии. Преобразуя постоянное напряжение
батарей в переменное, инвертор осуществляет питание нагрузки от батарей. Форма его
выходного напряжения - прямоугольные импульсы положительной и отрицательной
полярности с амплитудой 300 В и частотой 50 Гц. ИБП класса Off-line неэкономично
работают в электросетях с частыми и значительными отклонениями напряжения от
номинальной величины, поскольку частый переход на работу от батарей уменьшает
срок службы последних.
Мощность выпускаемых фирмой АРС ИБП класса Off-line модели Back-UPS
находится в диапазоне 250...1250 ВА, а модели Back-UPS Pro -в диапазоне 260...1400
ВА.

8.

Блок-схема ИБП класса Line-interactive
Рис. 2. Блок-схема ИБП класса Line-interactive
Так же, как и ИБП класса Off-line, они ретранслируют переменное напряжение
электросети в нагрузку, поглощая при этом относительно небольшие всплески
напряжения и сглаживая помехи. Входные цепи используют фильтр EMI/RFI Noise на
металло-оксидных варисторах для подавления электромагнитных и радиочастотных
помех. Если в электросети произошла авария, то ИБП синхронно, без потери фазы
колебания, включает инвертор для питания нагрузки от батарей, при этом
синусоидальная форма выходного напряжения достигается фильтрацией ШИМколебания. Схема использует специальный инвертор для подзарядки батареи, который
работает и во время скачков сетевого напряжения. Диапазон работы без подключения
батареи расширен за счет использования во входных цепях ИБП автотрансформатора с
переключаемой обмоткой. Переход на питание от батареи происходит, когда
напряжение электросети выходит за границы диапазона.
Мощность выпускаемых фирмой АРС ИБП класса Line-interactive модели SmartUPS составляет 250...5000 ВА.

9.

Блок-схема ИБП класса On-line
Рис. 3. Блок-схема ИБП класса On-line
Эти ИБП преобразуют переменное входное напряжение в постоянное, которое
затем с помощью ШИМ-инвертора преобразуется снова в переменное со стабильными
параметрами. Поскольку нагрузку всегда питает инвертор, то нет необходимости в
переключении с внешней сети на инвертор, и время переключения равно нулю. За счет
инерционного звена постоянного тока, каким является батарея, происходит изоляция
нагрузки от аномалий сети и формируется очень стабильное выходное напряжение.
Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать
нагрузку чистым синусоидальным напряжением с отклонением не более +5% от
устанавливаемого пользователем номинального значения.
ИБП класса On-line фирмы АРС имеют следующие выходные мощности:
модели Matrix UPS - 3000 и 5000 ВА,
модели Symmetra Power Array - 8000, 12000 и 16000 ВА.

10.

Неисправности ИБП (UPS)
Обслуживание ИБП можно разделить на диагностику и непосредственно
устранение неисправностей. Диагностику, в свою очередь, делят на визуальную и
проводимую с помощью специального сервисного оборудования.
Визуальная диагностика ИБП может включать в себя следующие этапы:
Наружный осмотр и очистка от пыли и грязи;
Осмотр потенциально важных элементов и узлов устройства на предмет
окислений соединений и контактов, утечек электролита;
Визуальный контроль над состоянием видимых электрических цепей, и
возможное обнаружение мест слабых или подгоревших контактов;
Визуальный контроль состояния охлаждающих вентиляторов;
Осмотр аккумуляторных батарей или элементов. Диагностика источника
бесперебойного питания с помощью специальных технических средств позволяет
более конкретно определить характер и цель предстоящего ремонта.
Замеры рабочих параметров модулей выпрямителя, инвертора, заряда
аккумулятора и определение степени их износа и ремонтопригодности;
Проверка общей работоспособности ИБП и его собственных диагностических
систем.
На основании полученных при диагностических процедурах
сведений принимается решение о дальнейших мероприятиях по
восстановлению работоспособности устройства.

11.

Основные неполадки, возникающие у источников бесперебойного питания:
Не включается бесперебойник. Распространенная причина подобного сбоя
ИБП – это неподключенные батареи.
Устройство включается, но функционирует исключительно от батареи.
Возникновение похожей неполадки, часто связано с выходом предохранителя из
строя. Для устранения потребуется замена предохранителя.
Старт устройства не происходит – горит индикатор замены батареи.
Варианты: батарея не исправна – требуется ее замена; батарея исправна: значит
бесперебойник, возможнее всего, не может отработать программу. Исправлению
ситуации может поспособствовать калибровка напряжения батареи.
ИБП не виден в общей сети, не включается. Как правило, это говорит о
повреждении сетевого кабеля либо его обрыве.
Запуск ИБП обрывается падением нагрузки. Вероятная причина – поломка
датчика напряжения. Исправляется заменой детали и проверкой периферийных
ему элементов.
Нестабильные показания индикаторов дисплея – мигания. Причина
зачастую — в несоответствии емкости, а также в утечке конденсаторов. Выход в
общей или частичной их замене.
Аккумуляторный элемент не заряжается. Причины разнообразны: сбой в
программе ИБП, неисправность схемы зарядки батареи или выход из строя самого
аккумулятора. Выход: приборная проверка систем с возможной заменой батареи.
Появление запаха гари или визуальное наблюдение дыма, идущего от
устройства, может быть сигналом о том, что необходима замена ИБП.

12.

Вопрос 2. Характерные неисправности источников бесперебойного
питания на примере модели АРС AF-400T-50.
В данном материале, на примере источника бесперебойного питания
модели AF-400T-50, рассмотрим характерные неисправности, способы
диагностики и ремонта.
Конструкция
источников
бесперебойного питания состоит
из основных узлов:
блока сетевых фильтров;
платы
управления
с
интерфейсом для компьютера;
платы силовой электроники
(ASTEC-04).
Ремонт источников бесперебойного питания может
потребоваться из-за выхода из строя любого из
вышеперечисленных узлов.

13.

Сетевое напряжение поступает на входной фильтр EM/RFI, служащий для
подавления помех электросети. При номинальном напряжении электросети включены
реле RY5, RY4, RY3 (контакты 1, 3), RY2 (контакты 1, 3), RY1, и входное напряжение
проходит в нагрузку. Реле RY3 и RY2 используются для режима подстройки выходного
напряжения BOOST/TRIM. К примеру, если напряжение сети увеличилось и вышло за
допустимый предел, реле RY3 и RY2 подключают дополнительную обмотку W1
последовательно с основной W2.
При пропадании напряжения на входе выключаются реле RY2…RY5, включается
мощный ШИМ-инвертор, питающийся от батареи, и в нагрузку поступает
синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц.

14.

Таблица 1. Типовые неисправности ИБП Back-UPS 250I, 400I и 600I
Проявление
дефекта
Запах дыма, ИБП не
работает
Возможная причина
Неисправен входной фильтр
Отключен автомат защиты на
входе (прерыватель цепи) ИБП
Неисправны батареи
аккумуляторов
Неправильно подключены
аккумуляторы
ИБП не включается.
Индикатор не светится
Неисправен инвертор
Метод отыскания и устранения
дефекта
Проверить исправность компонентов MOV2,
MOV5, L1, L2, С38, С40, а также проводники
платы, соединяющие их
Уменьшить нагрузку ИБП, отключив часть
аппаратуры, и затем включить автомат
защиты, нажав контактный столбик автомата
защиты
Заменить аккумуляторы
Проверить правильность подключения
аккумуляторных батарей
Проверить исправность инвертора. Для этого
отключить ИБП от сети переменного тока,
отсоединить аккумуляторы и разрядить
емкость С3 резистором 100 Ом, прозвонить
омметром каналы «сток-исток» мощных
полевых транзисторов Q1...Q6, Q37, Q36.
Если сопротивление составляет несколько
Ом или меньше, то транзисторы заменить.
Проверить резисторы в затворах R1 ...R3,
R6...R8, R147, R148. Проверить исправность
транзисторов Q30, Q31 и диодов D36...D38 и
D41. Проверить предохранители F1 и F2
Заменить микросхему IC2

15.

При включении ИБП отключает
нагрузку
Неисправен трансформатор Т1
ИБП работает от аккумуляторов
несмотря на то, что есть напряжение
в сети
Напряжение в электросети очень
низкое или искажено
ИБП включается, но напряжение в
нагрузку не поступает
Неисправно реле RY1
ИБП жужжит и/или отключает
Неисправен инвертор или один из его
нагрузку, не обеспечивая ожидаемого
элементов
времени резервного электропитания
Проверить исправность обмоток
трансформатора Т1. Проверить дорожки на
плате, соединяющие обмотки Т1.
Проверить предохранитель F3
Проверить входное напряжение с помощью
индикатора или измерительного прибора.
Если это допустимо для нагрузки,
уменьшить чувствительность ИБП, т.е.
изменить границу срабатывания при
помощи переключателей, расположенных
на задней стенке устройства
Проверить исправность реле RY1 и
транзистора Q10 (BUZ71). Проверить
исправность IC4 и IC3 и напряжение
питания на их выводах
Проверить дорожки на плате, соединяющие
контакты реле
См. подпункт «Неисправен инвертор»
Зарядите аккумуляторные батареи. Они
требуют перезарядки после
продолжительных отключений сетевого
питания. Кроме того, батареи быстро
стареют при частом использовании или при
эксплуатации в условиях высокой
Аккумуляторные батареи разряжены температуры. Если приближается конец
ИБП не обеспечивает ожидаемого
срока службы батарей, то целесообразно их
или потеряли емкость
заменить, даже если еще не подается
времени резервного электропитания
тревожный звуковой сигнал замены
аккумуляторных батарей. Емкость
заряженной батареи проверить
автомобильной лампой дальнего света 12 В,
150 Вт
Уменьшить количество потребителей на
ИБП перегружен
выходе ИБП

16.

После замены аккумуляторов
ИБП не включается
При включении ИБП издает
громкий тональный сигнал,
иногда с понижающимся тоном
Аккумуляторные батареи не
заряжаются
Неправильное подключение
аккумуляторных батарей при
их замене
Проверьте правильность
подключения аккумуляторных
батарей
Неисправны или сильно
разряжены аккумуляторные
батареи
Зарядить аккумуляторные
батареи в течение не менее
четырех часов. Если после
перезарядки проблема не
исчезнет, следует заменить
аккумуляторные батареи
Неисправен диод D8
Проверить исправность D8.
Его обратный ток не должен
превышать 10 мкА
Напряжение заряда ниже
необходимого уровня
Откалибровать напряжение
заряда аккумулятора

17.

Характерные неисправности источников бесперебойного питания
При нажатии кнопки 0N/0FF индикатор не горит, ИБП издает
звуковые сигналы
Причиной дефекта могут быть неисправность блока сетевых фильтров,
перегорание сетевого предохранителя, превышение допустимой нагрузки
на ИБП. Рекомендации: устранить неисправность или уменьшить мощность
нагрузки.
К сведению пользователей - модель источника бесперебойного питания
AF-400T-50 имеет следующие допустимые параметры:
• по входу — 230 В, 1,9 А, 50 Гц;
• по выходу — 230 В, 400 ВА, 240 Вт, 50 Гц.
ИБП издает кратковременные звуковые сигналы, подключенное
оборудование (нагрузка) работает нормально
В этом случае ИБП исправно отрабатывает броски напряжения в
электросети, переходя на резервный режим. Рекомендации:
• проверить параметры электросети;
• установить больший диапазон изменений входного напряжения
(например, 180...250 В) с помощью микровыключателей № 3 и № 4 на
задней панели ИБП;
• проверить исправность аккумуляторов.

18.

ИБП издает звуковой сигнал аварии, загорается индикатор "X"
красного цвета
Возможной причиной неисправности могут быть разрядка аккумуляторов,
перегорание предохранителя F1, превышение нагрузки ИБП или выход из строя
некоторых компонентов на плате силовой электроники, а именно: диодного моста
(D14-D17) или конденсатора С19; ключевых полевых транзисторов Q4-Q7;
транзисторов управления Q1-Q3 или Q22, Q23, а также срабатывание
термопредохранителей TF2 или TF3.
Рекомендации:
проверить напряжение и емкость аккумуляторов и при необходимости зарядить
их;
проверить и при необходимости заменить предохранитель F1 на новый того же
номинала;
отключить часть нагрузки ИБП, оставив номинально допустимую;
проверить исправность вышеперечисленных электронных компонентов
компонентов и при необходимости заменить неисправный.

19.

ИБП издает звуковой сигнал аварии, загорается индикатор "X"
красного цвета
При нажатии кнопки TEST загорается индикатор "X" красного
цвета
В этом случае, с большей долей вероятности, сильно разряжены
аккумуляторы +12 В.
Рекомендации: выполнить полный цикл зарядки аккумуляторов (10...15
ч) или извлечь их из ИПБ и зарядить от внешнего зарядного устройства.
Индикатор гаснет "~", а индикатор с изображением аккумулятора
+/- загорается
Такое проявление дефекта свидетельствует о том, что входное
напряжение питания пропало, и переход на резервный режим не состоялся
вследствие разрядки аккумуляторов или из-за неисправности платы силовой
электроники. Рекомендации:
• зарядить аккумуляторы;
• проверить исправность электронных компонентов инвертора
(преобразователя постоянного напряжения в переменное) — ключевых
транзисторов Q4-Q7, транзисторов управления Q1-Q3, диодов D8, D9, D20
и Z2.
При необходимости заменить неисправную деталь на плате.

20.

Гнезда подключения нагрузки
Если индикация блока бесперебойного питания не показывает какихлибо отклонений в его работе, а напряжения на выходах нет, то в первую
очередь необходимо проверить выходные гнезда на задней стенке
устройства.
Разберите источник бесперебойного питания и снимите с него заднюю
панель. Обратите внимание на провода, идущие от входного разъема с
переменным напряжением и стабилизаторов. К одному выходу (обычно
помеченному белым) провода должны идти непосредственно от входа, а к
выходам, соединенным параллельно с помощью пластин, должны идти два
провода от стабилизаторов – красный и желтый (рис. 1.14).
Если вы увидели какое-то
нарушение, например отпаянный
провод или пластину, вооружитесь
паяльником с припоем и исправьте
неполадку. Если все провода
находятся на своих местах, значит,
причину неисправности следует
искать в другом месте.
Рис. 1.14. Выходы на задней стенке блока

21.

Предохранители
Как и любое другое устройство с питанием от сети переменного напряжения,
источник бесперебойного питания снабжается предохранителями. Предохранители
позволяют быстро отключить всю электронную схему управления при
возникновении короткого замыкания или другой серьезной неисправности.
Обычно источник бесперебойного питания снабжен парой предохранителей,
заключенных в пластмассовую оболочку, то есть выполненных в виде ключа,
замыкающего цепь. Они имеют разную мощность, и перегорает, как правило,
предохранитель, обладающий более слабыми характеристиками.
Рис. 1.14. Выходы на задней стенке блока
Вытянув каждый из них, убедитесь,
что связующая нить между контактами
предохранителей не разрушена. В
противном случае их необходимо
заменить.
Для
легкого
поиска
сгоревшего
предохранителя
можно
воспользоваться мультиметром, чтобы
проверить наличие сопротивления. Если
предохранитель исправен, мультиметр
покажет сопротивление в несколько Ом,
в противном случае никаких показаний
не будет.

22.

Трансформатор
Источник бесперебойного питания содержит силовой трансформатор, который
предназначен для понижения или повышения напряжения путем использования
магнитных свойств трансформатора. Использование силового трансформатора
позволяет достичь более высокой выходной мощности, чем у импульсных блоков
питания.
Как бы там ни было, довольно часто в обмотке трансформатора возникает
короткое замыкание или обмотка частично перегорает. Этому могут способствовать
достаточно сложные условия использования источника бесперебойного питания
(нестабильность электричества, постоянные скачки напряжения и мощные
импульсные помехи, например от лазерного принтера или ксерокса). При этом
трансформатор сильно нагревается, и дальнейшее его использование возможно
только после устранения замыкания.
Рис. 1.14. Выходы на задней стенке блока
Если
трансформатор
сильно
нагревается, попарно прозвоните все
обмотки
мультиметром.
При
обнаружении
повреждения
трансформатор необходимо заменить,
поскольку
в домашних условиях
достаточно сложно сделать новую
обмотку
с
требуемыми
характеристиками.

23.

Высоковольтные транзисторы
Как и в любом другом электронном устройстве, в схеме блока бесперебойного
питания обязательно присутствуют компоненты, которые подвергаются серьезным
нагрузкам, пропуская через себя ток большой силы. При этом тепловыделение
растет, и если охлаждающая система не справляется со своими функциями, то эти
компоненты попросту перегорают.
Убедиться в этом достаточно просто – посмотрите внимательно на их внешний
вид. Как правило, такие компоненты имеют трещины, а иногда настолько
разрушены, что вместо них остаются лишь их выводы.
Как правило, в качестве таких элементов выступают мощные транзисторы или
микросхемы, установленные на алюминиевых радиаторах (рис. 1.15). Минимальное
количество транзисторов – два. Качественные блоки бесперебойного питания
содержат, как правило, более четырех транзисторов.
Для проверки транзисторов воспользуйтесь
мультиметром,
предварительно
уточнив
расположение полупроводниковых переходов у
транзисторов в специальном справочнике или в
Интернете. Как правило, транзисторы
выходят из строя парами, поэтому,
обнаружив один неисправный элемент,
продолжайте дальнейшую проверку.
Рис. 1.15. Мощные полевые транзисторы

24.

Аккумуляторная батарея
Аккумуляторная батарея (рис. 1.16) – один из основных компонентов
источника бесперебойного питания. В зависимости от мощности источник
бесперебойного питания может содержать несколько аккумуляторных батарей. От
состояния батареи зависит мощность блока и время автономной работы
подключенных к нему устройств.
Срок службы аккумуляторной батареи – 3–4 года. Однако в условиях частого
отключения электричества или при работе блока питания в перегруженном режиме
срок службы батареи уменьшается вдвое и обычно составляет не более 2 лет.
Проверить состояние батареи достаточно
просто.
Если
продолжительность
работы
компьютера с 15-дюймовым ЭЛТ-монитором от
батареи составляет менее 5 минут, то такую
батарею следует заменить.
Если
блок
бесперебойного
питания
выключается сразу после прерывания питания из
электросети, то батарею нужно заменить как
можно быстрее, иначе она подведет вас в самый
неподходящий момент.
Рис. 1.16. Аккумуляторная
батарея
Аккумуляторную батарею следует также заменить,
если вы заметили ее внешнее вздутие или сильное
окисление выводов. Кроме того, на корпусе батареи могут
возникнуть трещины или из нее может вытечь электролит.

25.

Контрольные вопросы для самопроверки