Circuito de UPS - Muerte inesperada del inversor

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He estado intentando construir un UPS de alta capacidad con una batería marina de ciclo profundo, un inversor de 300 W y un relé de doble tiro de doble polo. El relé cambia la fuente de alimentación de la red eléctrica al inversor durante un fallo de alimentación.

El sistema funcionó bien durante un par de semanas, y luego el inversor dejó de funcionar. Así que probé uno de reemplazo, pero cuando se desenchufó el UPS de la red, hubo una gran chispa acompañada por una bocanada de humo mágico, y el inversor ahora también está tostado.

Probé el relé DPDT y funciona normalmente, al igual que cualquier otra parte del circuito, excepto el inversor. Estaba pensando que podría haber un problema con la conexión a tierra de la red eléctrica y del inversor, o que de alguna manera 120V de la red eléctrica se está conectando a la salida del inversor. Sin embargo, no puedo entender por qué sucedería esto, especialmente porque ya estuvo funcionando bien durante semanas.

La otra posibilidad es que los inversores estuvieran sobrecargados. La carga es una bomba de tanque de peces con una clasificación de 1200 GPH y un consumo máximo de 150 W. En las semanas en que el UPS estaba funcionando, esta no era la carga de prueba. Estaba usando una carga similar de probablemente más de 150 W, ejecutando dos computadoras de servidor durante aproximadamente 5 horas a la vez. Además, se supone que ambos inversores tienen una protección contra sobrecorriente, por lo que esto no debería ser un problema de todos modos, ¿no se apagaría el inversor?

Cualquier ayuda o sugerencia sería muy apreciada. Tenga en cuenta que soy bastante nuevo en todo esto :)

A continuación se muestra un esquema en bruto. El relé DPDT se dibuja en el estado en que se encontraría cuando la bobina no esté encendida.

Esquema de UPS

    
pregunta Jetkov

2 respuestas

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Supongo que durante una transición de su relé DPDT, un arco (que usted dijo que vio) puede haber puenteado entre los dos contactos "en vivo" (1 de CA principal, uno de inversor), causando un corto momentáneo entre La línea de alimentación de CA, y la salida del inversor. Si esto sucedió mientras las frecuencias de red e inversor se compensaron en 90-270 grados, existe una posibilidad muy real de que la red causó una oleada lo suficientemente alta como para "fumar" su inversor.

Lo más probable es que el "retroceso" inductivo del motor de su bomba de agua provocó el arco inicial, y el hecho de que el arco se conectara tanto a la clavija de la red como al contacto de "carga" del relé en movimiento provocó un "cortocircuito" entre los dos suministros cuando el contacto de "carga" llegó al final de su recorrido y contactó con el terminal "Inversor" dentro del relé.

Si está dispuesto a "fundir un poco de soldadura", he diseñado el circuito a continuación como un "interruptor de conmutación por error" para cambiar automáticamente de la alimentación de la red eléctrica al inversor durante una interrupción de la red, y luego volver a la alimentación de la red tan pronto como sea posible. ya que está restaurado.

  • Una parte clave de este diseño son los 2 subcircuitos, cada uno de los cuales consta de 1 diodo, 2 resistencias, 1 condensador y 1 diodo Zener. Cada uno de estos actúa tanto como un "circuito de temporización" como un "circuito indicador" basado en la presencia de energía en la línea de conexión a la red eléctrica.

  • Los dos comparadores activan / desactivan los dos relés de alimentación a medida que cada uno de los dos circuitos de temporización pasa un Vref de 8.2 V desde D7 (diodo Zener de 8.2V).

  • Debido a cómo diseñé los dos circuitos de temporización, el voltaje en C1 cae por debajo de 8.2V antes del voltaje en C2 durante una interrupción (por lo tanto, desconecto AC_Mains de la carga antes conectando Inverter_Out) , y el voltaje en C2 aumenta por encima de 8.2V más rápido que el voltaje en C1 cuando se restaura la energía (desconectando así Inverter_Out de la carga anterior que conecta AC_Mains).

  • Zener Diodes D8 & D9 son diodos Zener de 200 V para que "supresión de sobretensiones" absorba la "energía de retorno" de su carga inductiva cuando falla la alimentación o se abre un relé. Esto debería reducir / prevenir el daño a los componentes de los picos de voltaje, y reducir / prevenir los posibles arcos en sus relés durante el cambio.

  • Antes de obtener 9 votos negativos por no mencionarlo: IMPORTANT - Aunque puede parecer muy tentador de usar BATT1 para suministre la fuente de alimentación de 12 V para V3, esto puede ser bastante peligroso e ilegal, ya que viola el "aislamiento eléctrico" entre AC_Mains y su batería. La mejor forma de proporcionar energía de 12V a V3 sería con un transformador de 12V conectado al lado de "carga" de los 2 relés, seguido de un rectificador. De esta manera, tiene un suministro de 12 V completamente aislado para alimentar las bobinas de relé y amp; Los comparadores, sin correr el riesgo de tener 1 componente fallado, hacen que su batería se haga explotar .

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

  • Si abre el esquema, ejecute una simulación de dominio de tiempo con los parámetros que ya están seleccionados, entonces puede "deseleccionar" cada uno de AC_Mains e Inverter_Out en la tabla de resultados para ver la forma de onda de "carga de salida" que su bomba / carga vería durante & después de una interrupción (en este caso, una interrupción de 0.25 segundos)

  • Observe que configuré las formas de onda para AC_MAINS e Inverter_Out para que se opongan exactamente entre sí, en el "peor de los casos" para la simulación. Ese es el escenario que causaría de manera más confiable otra falla espectacular (como la que ya experimentó) en su circuito original, pero no causa daños en este circuito, debido al "tiempo de retardo" entre las conmutaciones de relé, cuando ninguna fuente está conectada a carga.

El inconveniente: Dependiendo de la sensibilidad de su carga a las interrupciones (a la bomba no le importará mucho, pero los dispositivos electrónicos sensibles podrían), el "tiempo de retardo" en este circuito podría ser lo suficientemente largo como para que un dispositivo conectado detecte el corte de energía y amp; apagar. Si esto sucede, es posible que deba modificar los valores de los condensadores y / o la resistencia en los circuitos de temporización para reducir el retraso solo lo suficiente para que su dispositivo permanezca encendido. Solo recuerda; cualquier se superponen y poof ... más humo del inversor.

    
respondido por el Robherc KV5ROB
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Mientras la carga inductiva está activada o desactivada, el pico de voltaje que se produce es mucho más alto que el voltaje de la red. Dado que la brecha entre los contactos móviles y estáticos del relé es muy baja, este alto voltaje puede saltar esta brecha. Una vez que se establece el arco, incluso la tensión de la red podrá sostenerlo. Es probable que esto ocurra cuando la conmutación ocurre en el momento en que el voltaje está en su punto máximo.

    
respondido por el C ASHOKAN

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