Бесперебойный источник питания: принципы работы ИБП разных типов

Блок бесперебойного питания: назначение и специфика работы бытового ИБП

Для сохранения работоспособности приборов при сбоях в сети используют блок бесперебойного питания. В зависимости от типа обслуживаемых потребителей и параметров электроэнергии нужно выбирать разные модели. Эти устройства востребованы, поэтому приобрести нужный по характеристикам экземпляр не составляет труда.

Но перед покупкой нужно самостоятельно разобраться в его особенностях, а не доверять этот вопрос заинтересованным в продажах менеджерам.

В этом материале мы рассмотрим устройство и особенности работы ИБП, а также расскажем о правилах его использования.

Схемы ИБП переменного тока

Для бытовых нужд используют устройства для бесперебойного питания, подключаемые к однофазной сети 220 В, которые могут некоторое время при отсутствии электроэнергии питать потребителей, требующих такого же напряжения.

Существуют также ИБП, которые подключены на вход к трехфазной сети, а на выход дают или 380 В или 220 В. Однако они дороги, их используют при необходимости получать автономную мощность от 10 кВ·А, что для бытовых нужд не требуется.

Бытовые ИБП переменного тока по схеме функционирования делят на следующие типы:

  • резервные (оффлайн);
  • интерактивные (линейно-интерактивные);
  • двойного преобразования (онлайн).

Они различаются качеством выдаваемого напряжения и ценой. Наиболее дешевые – резервные, а самые дорогие – двойного преобразования.

Для преобразования переменного тока в постоянный в зарядном устройстве используют выпрямитель. А обратная трансформация происходит при помощи инвертора.

В бесперебойниках для переключения цепи с сети на аккумулятор, как правило, устанавливают обыкновенные электромеханические реле. Если эта деталь качественная, то ее ресурса хватает на все время функционирования ИБП. Но чаще всего, при поломке блока проблема кроется именно в этом элементе конструкции.

Стабилизация напряжения присутствует также во многих бытовых устройствах, поэтому если отклонения незначительны, то и нет смысла приобретать более дорогую линейно-интерактивную модель.

Наличие трансформатора часто вынуждает производителя использовать принудительное охлаждение, поэтому такие ИБП комплектуют кулерами. Они издают шум, по интенсивности сравнимый с работой компьютерного системного блока.

Самые сложные и дорогие приборы двойного преобразования имеют к тому же наименьший КПД. Электроэнергия уходит в тепло, которое излучает устройство. Поэтому их использование необходимо обосновать.

Наиболее значимый плюс такого вида бесперебойников заключается в мгновенной реакции на отключение электричества. Но для большинства бытовой техники это не так важно. Те же компьютеры обычно комплектуют ИБП резервного или интерактивного типа.

Наиболее важные параметры

Сейчас на рынке много предложений по продаже бытовых источников бесперебойного питания. Чтобы правильно определить их предназначение и не ошибиться с выбором, нужно понимать на какие параметры следует обратить внимание в первую очередь.

Основные технические характеристики

Выходная мощность прибора определяет максимально допустимое значение, которое блок сможет гарантированно выдать потребителю. Ее измеряют в вольт-амперах (В·А). Для удобства пользователей часто приводят это значение и в ваттах.

Для измерения нагрузки приборов можно или воспользоваться амперметром или высчитать ее, применив показания установленного в квартире счетчика.

При определении реальной мощности компьютера не следует руководствоваться номиналом блока питания, так как его всегда покупают с запасом.

Если нет амперметра, то нужно выполнить следующие действия:

  1. Отключить все цепи в щитке, кроме той, от которой запитан компьютер.
  2. Отключить все приборы в этой цепи.
  3. Включить компьютер и запустить на нем типичную для него программу (например, ролик с YouTube).
  4. Дождаться, когда на счетчике произойдет изменение значения десятой доли киловатта.
  5. Засечь время до следующего изменения.

Среднюю мощность потребления (P, ватт) за этот период (t, минут) можно высчитать по формуле:

P = 100 * (60 / t)

Следующая важная характеристика – период автономной работы. Этот показатель зависит от нагрузки, которую в этот момент испытывает ИБП. На максимально допустимой мощности аккумуляторы бытового устройства работают 1-3 минуты. А на половинной – гораздо дольше (до 10 минут).

Отсюда следует два вывода:

  • при отключении электроэнергии, необходимо максимально снизить потребляемую приборами нагрузку;
  • желательно приобретать ИБП с мощностью, которая превышает расчетную хотя бы на 30%.

Диапазон входного напряжения показывает минимально и максимально допустимый вольтаж сети, при котором не произойдет переключение питания на аккумуляторы. Как правило, все ИБП выдерживают интервал в 180-260 В.

У некоторых производителей можно встретить очень хорошие (рекламные) показатели, например, нижнее значение – 110 В. Тут нужно убедиться, что эти цифры взяты именно для максимальной нагрузки, а не для половинной.

Еще один важный технический показатель – уровень шума. ИБП, выполненные по линейно-интерактивной или онлайн технологии выделяют много тепла, поэтому производители устанавливают на них вентиляторы. Если кулеры дешевые, то со временем они будут издавать гул, что для жилого помещения нежелательно.

Интерфейс и выполнение настройки

Внешний вид блоков может быть самым разнообразным. Обычно они имеют классическую прямоугольную форму, где на лицевой стороне находятся индикаторы или дисплей, а на тыльной – силовые разъемы. Их количество не так важно, так как на выходе можно подключить удлинитель с тройником. Это никак не будет противоречить концепции ИБП.

Модель может иметь жк-дисплей, на котором будет отображена ситуация со снабжением подключенных приборов: наличие питания, количество потребителей, заряд аккумулятора и т.д.

Чтобы узнать параметры электроснабжения, состояние аккумуляторов ИБП и как он работает, можно подключить его к компьютеру. Для многих моделей реализована эта функция и разработано программное обеспечение.

Существует три основных вида интерфейса:

  • USB. Наиболее распространенное соединение компьютера и ИБП.
  • RS-232 (COM-порт). Редко присутствует в бытовых моделях.
  • Ethernet 10/100. Его применяют для удаленного управления бесперебойником.

Программное обеспечение для получения характеристик с ИБП и его управления разработано не только под различные версии Windows. Так, например, у известного производителя Powercom есть Android-версия ПО, позволяющая удаленно следить за состоянием питания и при необходимости корректировать работу бесперебойника.

Размещают бесперебойники в непосредственной близости от защищаемых потребителей электроэнергии. Обычно их ставят на пол или на полки. Некоторые модели оснащены крепежами, позволяющими монтировать их на стены.

Качество выдаваемого тока

Бесперебойные источники питания должны выдавать ток надлежащего качества. При работе от батарей за это отвечает инвертор, а в случае питания от сети, проблемные моменты должны сглаживать фильтры и стабилизатор. Возникающие в электрической цепи помехи имеют разный генезис и последствия для электроники. Поэтому в этом вопросе тоже нужно тщательно разобраться.

Сетевые помехи и защита

Все современные ИБП оснащены защитой от проблем, связанных со стороны обслуживаемых приборов. Если суммарная нагрузка будет превышать максимально допустимую или произойдет короткое замыкание, то бесперебойник сразу отключит питание.

Помехи в сети можно условно разделить на частотные и импульсные. Первые не так опасны, особенно для блоков питания компьютеров или телевизоров, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Вторые могут вызвать проблему у любой электроники.

Поэтому большинство ИБП оснащены защитой от импульсов и гармоник с помощью варисторов и высокочастотных фильтров.

Проблема появления высоковольтных импульсов характерна не только для силовых кабелей, но и для сетей передачи данных – компьютерных или телефонных. Они могут возникнуть по причине воздействия атмосферного электричества, пробоев рядом расположенной проводки, возникающих электрических наводок и других причин.

Многие производители выпускают модели с возможностью защиты локальной сети. Для этого у ИБП есть два разъема RJ-45 – один на вход и один на выход. Сигнал проходит через фильтр, который подавляет всплески напряжения. Для телефонных линий система такая же, только разъемы имеют формат RJ-11.

Низкое и высокое напряжение

Регулировка вольтажа происходит с помощью автоматического регулятора напряжения (AVR), основным элементом которого служит автотрансформатор. Принцип его функционирования опирается на изменении количества витков одной из обмоток, в результате чего происходит изменение напряжения в сторону увеличения или уменьшения его значения.

Наличие AVR в ИБП позволяет не включать каждый раз автономный режим при незначительном отклонении напряжения от нормативных показателей. Это значительно увеличивает срок службы аккумуляторов.

Согласно ГОСТ 29322-2014 допустимо 10-и процентное отклонение напряжения от эталонного значения на время не более чем 1 час. Все современные ИБП с регуляторами справляются с такими колебаниями.

Чистота выходящего сигнала

От модели инвертора, которая установлена в бесперебойник, зависит тип выходного сигнала. В идеале, кривой напряжения переменного тока должна быть синусоида. Но после преобразования через инвертор она принимает ступенчатый вид.

Для оборудования, которое содержит асинхронные электродвигатели (холодильник, кондиционер), трансформаторные блоки питания (качественная аудиотехника), блоки питания APFC (сервера и мощные вычислительные компьютеры) нужна чистая или хорошо аппроксимированная синусоида.

Ни один инвертор, а значит, и ИБП не выдает чистую синусоиду, чтобы не писали в рекламных брошюрах производители оборудования. Приближение выходящего сигнала к синусоиде оценивают через коэффициент нелинейных искажений (THD).

Выходящий от блока сигнал можно считать синусоидальным при THD Правила использования ИБП

Приобретая бесперебойник для организации резервного питания, необходимо понимать, совместно с какими приборами его можно использовать. Иногда обойтись только ИБП невозможно и тогда нужно принимать дополнительные меры по обеспечению дома электричеством.

Подключение бытовых приборов

Компьютеры, модемы, роутеры, видео- и аудиоаппаратура – типичные домашние или офисные приборы, к которым подключают бесперебойники. Если эта техника содержит обыкновенные импульсные блоки питания, то достаточно будет приобрести относительно дешевые модели, которые не выдают чистую синусоиду.

Для освещения также не нужно приобретать дорогие изделия. Здесь главное правильно рассчитать максимальную мощность и время автономной работы.

При частых отключениях актуальна проблема незапланированной разморозки холодильников и порчи продуктов питания. При защите такого оборудования с асинхронными двигателями понадобятся ИБП более сложного устройства, так как потребуется “чистый” синусоидальный сигнал.

Кроме того, необходимо учесть наличие стартовых токов, возникающих при пуске двигателя. Упрощенно для холодильного оборудования их величину можно определить, умножив значение мощности на 5.

Если, например, на кухне есть холодильник с полной мощностью 300 Вт (при запуске – 1500 Вт) и морозильная камера на 200 Вт (при запуске – 1000 Вт), то нужен блок питания с чистой синусоидой и максимальной мощностью не менее 1700 Вт. Это значение получено на случай, когда будет работать морозильник, а в это время произойдет включение холодильника. Одновременный пуск обоих моторов маловероятен, да и такой ИБП выдержит односекундный всплеск в 2,7 кВт.

Блок онлайн типа с максимальной мощностью 2000 Вт сможет проработать около получаса при суммарном потреблении 500 Вт. Так как режим охлаждения занимает около 5 минут, то бесперебойника гарантированно хватит на 6 запусков обоих устройств.

Бесперебойники также активно используют для работы газовых отопительных котлов. Учитывая стоимость подключаемого оборудования, экономить на качестве ИБП в этом случае не следует.

Резервное и дополнительное электропитание

Для многих бытовых приборов невозможно подобрать недорогой ИБП, так как будет необходима значительная максимальная мощность при длительном периоде автономной работы. Стиральные машины, электрические духовки, системы распределенного кондиционирования потребляют много электричества.

Можно, конечно, обойтись без этих устройств на время отключения электроэнергии. Это целесообразно в том случае, если такие перебои происходят редко и на короткое время. Но если все же будет принято решение по обеспечению мощных потребителей автономным питанием, то лучше использовать бензиновый или дизельный генератор. Для их быстрого запуска при отсутствии напряжения используют систему автоматического ввода резерва (АВР).

При наличии дополнительного источника питания, ИБП все же стоит использовать, хотя бы для компьютеров. Мгновенного запуска генератора и восстановления электроснабжения добиться невозможно.

Стабилизация пониженного напряжения

Проблема пониженного напряжения актуальна для объектов, подключенных к старым или маломощным электросетям. Если такая ситуация возникает постоянно, то лучше использовать входной стабилизатор.

При пониженном напряжении возрастает сила тока, проходящего по внутридомовой сети. Например, пусть общая мощность подключенных к ИБП потребителей будет 1,5 кВт, а подаваемое напряжение равно 190 В.

  • I1 = 1500 / 190 = 7,9 A – сила тока в цепи до ИБП без стабилизатора;
  • I2 = 1500 / 220 = 6,8 A – сила тока в цепи до ИБП со стабилизатором.

Таким образом, внутридомовая сеть без стабилизатора будет испытывать повышенную нагрузку, что могло быть не учтено при выборе сечения проводки.

Поэтому при постоянном пониженном напряжении лучше установить стабилизатор. В этом случае и нагрузка на автотрансформатор ИБП будет меньше, что продлит срок его службы. Кроме того, с учетом выравнивания вольтажа, можно приобретать более дешевые бесперебойники.

Бесперебойное питания потребителей постоянного тока

Для некоторых приборов нужно обеспечить бесперебойное питание постоянным током 12, 24 или 48 В. ИБП такого плана тоже есть в продаже. В их маркировке присутствует аббревиатура “DC”. Блоки с подачей напряжения 60, 110 или 220 В тоже существуют, но их применяют в промышленности или энергетике.

Отличие бесперебойников постоянного тока во внутреннем устройстве от классических моделей заключается в отсутствии инвертора. Аккумуляторы подключают непосредственно к выходу через контактор с токоограничительным измерительным шунтом для предотвращения недопустимо глубокого разряда батарей.

Иногда на выходе может стоять стабилизирующий конвертор, если запитанные от ИБП приборы чувствительны к небольшим колебаниям напряжения.

Такие резервные источники питания используют для защиты следующего бытового оборудования, работающего от постоянного тока:

  • систем видеонаблюдения и охраны;
  • всевозможных датчиков (протечки, дыма, огня, движения и др.);
  • систем освещения;
  • телекоммуникационных приборов;
  • систем связи;
  • компонентов системы управления “умный дом”.

Многие ИБП постоянного тока имеют опцию подключения внешних аккумуляторов. В этом случае автономное функционирование обслуживаемых ими приборов может быть очень длительным.

Выводы и полезное видео по теме

Кратко об основных характеристиках бытовых ИБП:

Читайте также:  Бесплатное электричество своими руками: видео, методы и возможности в домашних условиях, альтернативы

Разнообразие типов ИБП и их характеристик является следствием различных условий их использования: мощности и вида подключаемых приборов, параметров и типовых проблем конкретной электросети. Бесперебойник обычно не самый дорогой элемент в системе, но от него зависит стабильность ее работы. Поэтому нужно определить условия эксплуатации и тщательно подойти к выбору модели.

Остались вопросы по теме статьи? Или можете дополнить этот материал интересной информацией о ИБП? Пожалуйста, пишите свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в расположенном ниже блоке.

Источники бесперебойного питания – разновидности и принципы

В статье рассмотрены виды ИБП, принципы работы ИБП, а также приведены реальные осциллограммы напряжений на выходе.

Для начала – немного общей терминологии. Источники бесперебойного питания (сокращенно – ИБП) у нас так же называют UPS, от английского сокращения Uninterruptable Power Supply (беспрерывный источник питания). Поэтому говорят и УПС (UPS) и ИБП, кому как удобнее. Я в статье буду называть и так, и эдак.

Зачем нужен UPS (ИБП)

Принцип работы ИБП раскрывается в названии – это такой источник, на выходе которого напряжение есть всегда. Но мы здесь собрались технари-реалисты, и понимаем, что ничего вечного нет, поэтому ниже разберемся в принципе действия.

ИБП в основном используются там, где пропадание электропитания может вызвать негативные последствия. Например, питание компьютеров и серверов, питание устройств связи и распределения сигналов (роутеры), питание устройств, автоматическая перезагрузка (перезапуск) которых без участия человека невозможна.

Вот пример, как мой читатель доработал ИБП для стратегически важной системы (2 сервера, и т.д.). Кроме того, усовершенствовал схему, и добавил возможность использования обычного автомобильного аккумулятора.

Для бытовых вещей это прежде всего компьютеры и системы отопления.

Следует понимать, что ИБП выбираются на время работы нагрузки 10-15 мин, редко до получаса. Предполагается, что за это время питание появится, либо человек (оператор) предпримет необходимые действия (сохранит данные, позвонит в энергослужбу предприятия, завершит технологический процесс).

ИБП нельзя рассматривать в качестве резервного источника питания. Он является лишь аварийным источником, и в лучшем случае используется очень редко, в общей сложности не более 10 минут в год (несколько раз, на время не более минуты). Если это время больше, то следует задуматься о повышении качества электропитания.

Виды источников бесперебойного питания

Виды (типы) ИБП имеют множество названий, но их всё равно ровно три. Разберёмся.

Итак, три основных вида ИБП:

Back UPS

Другие равнозначные названия – Off-line UPS, Standby UPS, ИБП резервного типа. Самые распространенные УПС, используются для большинства видов бытовой и компьютерной техники.

Back просто переключает нагрузку на питание от батарей при выходе входного напряжения за пределы. Нижний предел у разных моделей – около 180В, верхний – около 250В. Переходы на батарею и обратно – с гистерезисом. То есть, например, при понижении переход на батарею состоится при 180 В и менее, а обратно – при 185 и более. Тот же принцип действует у всех типов ИБП.

Чем-то напоминает работу реле напряжения, которое отключает нагрузку, а Back UPS не отключает, а переключает на аккумулятор, что позволяет ей некоторое время поработать.

Smart UPS

Другие названия – Line-Interactive, ИБП интерактивного типа. Недалеко ушли по принципу действия от Back.

Smart UPS действуют умнее, как следует из названия. Они ещё дополнительно переключают внутренний автотрансформатор, в некотором смысле стабилизируя входное напряжение. И только в крайнем случае переходят на батарею.

Таким образом, норма напряжения на выходе поддерживается при бОльших отклонениях на входе (150…300В). Автотрансформатор имеет несколько ступеней переключения, поэтому Умный УПС до последнего переключает выводы автотрансформатора, включая аккумулятор лишь в последний момент. Это позволяет экономить батарею, включая её в работу лишь при полном пропадании питания.

Данное устройство напоминает релейный стабилизатор напряжения со ступенчатым переключением обмоток автотрансформатора. С той лишь разницей, что при выходе за рабочие пределы стабилизатор будет бессилен, а наша “умница” введёт в работу аккумулятор, и питание не пропадёт.

Online UPS

Другие названия – онлайн, источник бесперебойного питания с двойным преобразованием, инверторный. Совершенно другой принцип действия, для любителей чистого синуса. Энергия со входа преобразуется в постоянное напряжение, и поступает на инвертор, генерирующий чистый синус. И одновременно – поддерживает аккумулятор в 100% готовности. При необходимости инвертор продолжает работать так же, только питание на него поступает с аккумулятора.

Используется для аварийного питания техники, чувствительной к форме выходного напряжения – например, газовые котлы, сервера, профессиональная аудио-видео аппаратура и другое стратегически важное оборудование.

Минусов онлайн ИБП два – цена и КПД. КПД низкий, т.к. такой ИБП включен в работу постоянно, что следует из названия. В отличии от двух других типов.

Существуют разновидности онлайн УПС, в которых используется так называемый “сквозной ноль”, для правильной работы газовых электрокотлов. Это связано с тем, что такие котлы чувствительны к наличию реального нуля, для правильного розжига.

Исследование ИБП с помощью осциллографа

А теперь – самое интересное.

Напряжение на выходе Back UPS

Я провёл исследование с использованием осциллографа Fluke 124. Осциллограммы (форма импульсов и колебаний на выходе ups) привожу и комментирую ниже.

Back UPS. Осциллограмма при переходе с сети на батарею.

Что видно по этой временной диаграмме? Период 20мс, частота 50Гц, амплитуда 315В. Стоит отметить, что фаза синуса и генерируемых импульсов совпадает, что хорошо. При пропадании сетевого напряжения ИБП мешкается 5-7 мс, и затем идут импульсы, которые называются “квази-синус”. Вот они:

Back UPS. Напряжение на выходе при питании от батарей.

Осциллограф померял RMS напряжение (среднеквадратическое), оно соответствует норме. Однако, когда я измерил это же напряжение мультиметром, я получил значение 155 В. Почему на выходе UPS низкое напряжение?

Дело в том, что мультиметр меряет только первую гармонику с частотой 50Гц. Для синуса всё гладко. Но если измерять напряжение таких вот импульсов, надо мерять именно RMS, среднеквадратическое, иначе не будут учтены следующие гармоники – 100, 150, 200 Гц. А они составляют значительную часть энергии, до 30%. Эту особенность знают производители UPS, и чтобы не заморачиваться (и не повышать цену на свои изделия), выдают на наши приборы такие импульсы с амплитудой около 370В.

Подробнее об измерении среднеквадратического несинусоидального напряжения – на видео:

Вот укрупненный график, где видно, что напряжение после переключения сначала повышается на пол секунды до 400В, а потом стабилизируется:

Back UPS. Выход, длительность 2 секунды

А вот как меняется форма напряжения на выходе Back-UPS в момент перехода с батарейного на сетевое питание:

Back UPS, – Напряжение на выходе ИБП при переходе с батареи на сеть. Форма импульсов на выходе ups

Тоже фаза не меняется, всё замечательно. Подключал на выход ИБП пускатель 2-й величины, переключал туда-сюда режимы питания – пускатель втянут надежно, никаких проблем.

В качестве испытуемого был ИБП APC Back-500-RS, параметры на фото ниже:

Параметры Back UPS – задняя панель

Напряжение на выходе Smart UPS

Теперь приведу для полноты картины осциллограммы напряжений на выходе Smart UPS. Испытаниям подвергался UPS Ippon Smart Power Pro 1000.

Время переключения также для всей современной аппаратуры несущественно – менее 7 мс.

Плавного изменения напряжения на входе я не делал, поскольку не было такой цели. Полагаю, что в данном случае Умный ИБП ведёт себя точно так же, как и релейный стабилизатор напряжения.

Данные исследования проведены в рамках проекта по включению ИБП в цепь управления промышленного холодильника.

Как устроены и работают источники бесперебойного питания (ИБП)

Требования к качеству электроэнергии законодательно прописаны государственными стандартами и довольно жесткими нормативами. Электроснабжающие организации прилагают много усилий для их соблюдения, но, они не всегда реализуются.

В наших квартирах, да и на производстве, периодически возникают:

полные отключения электричества на неопределенное время;

апериодические кратковременные (10÷100 мс) высоковольтные (до 6 кВ) импульсы напряжения;

всплески и снижения напряжения с различной продолжительностью;

накладки высокочастотных шумов;

Все эти неполадки отрицательно влияют на работу бытовых и офисных потребителей электроэнергии. Особенно страдают от качества электропитания микропроцессорные и компьютерные устройства, которые не только совершают сбои, но и могут полностью потерять свою работоспособность.

Назначение и виды источников бесперебойного питания

Чтобы сократить риски от возникновения неисправностей питающей электрической сети используются резервные устройства, которые принято называть источниками бесперебойного питания (ИБП) или UPS (образовано от сокращения английской фразы «Uninterruptible Power Supply»).

Они изготавливаются с разной конструкцией для решения специфических задач потребителя. Например, мощные ИБП с гелиевыми аккумуляторами способны поддерживать энергоснабжение целого коттеджа в течение нескольких часов.

Их АКБ получают заряд от линии электропередач, ветрогенератора, солнечных батарей или других носителей электроэнергии через выпрямительное устройство инвертора. Они же подпитывают электрические потребители коттеджа.

Когда внешний источник отключается, то аккумуляторы разряжаются на подключенную в их сеть нагрузку. Чем больше емкость АКБ и меньше ток их разряда, тем дольше они работают.

Иисточники бесперебойного питания средней мощности могут резервировать питание электрических котлов, систем поддержания микроклимата в помещениях и подобного оборудования.

В то же время самые простые модели UPS способны только завершить программу аварийного отключения компьютера. При этом длительность всего процесса их работы не превысит 9÷15 минут.

Компьютерные источники бесперебойного питания бывают:

встроенными в корпус устройства;

Первые конструкции распространены в ноутбуках, нетбуках, планшетах и подобных мобильных устройствах, работающих от встроенного аккумулятора, который снабжен схемой переключения питания и нагрузки.

АКБ ноутбука со встроенным контроллером является источником бесперебойного питания. Его схема в автоматическом режиме защищает работающее оборудование от неисправностей электросети.

Внешние конструкции ИБП, предназначенные для нормального завершения программ стационарного компьютера, изготавливаются отдельным блоком.

Их подключают через сетевой адаптер питания к электрической розетке. От них запитывают только те устройства, которые отвечают за работу программ:

системный блок с подключенной клавиатурой;

монитор, отображающий происходящие процессы.

Остальные периферийные устройства: сканеры, принтеры, акустические колонки и другое оборудование от UPS не запитывают. Иначе они при аварийном завершении программ будут забирать на себя часть энергии, накопленной в аккумуляторах.

Варианты построения рабочих схем ИБП

Компьютерные и промышленные UPS изготавливают по трем основным вариантам:

двойного преобразования электроэнергии.

При первом методе резервной схемы, обозначаемым английскими терминами «Standby» или «Off-Line» напряжение поступает из сети к компьютеру через ИБП, в котором электромагнитные помехи устраняются встроенными фильтрами. Здесь же установлен аккумулятор, емкость которого поддерживается током заряда, регулируемым контроллером.

Когда пропадает или выходит за установленные нормативы внешнее питание, то контроллер направляет энергию АКБ на питание потребителей. Для преобразования постоянного тока в переменный подключается простой инвертор.

Преимущества UPS Standby

Источники бесперебойного питания схемы Off-Line обладают высоким КПД, при поданном на них напряжении, тихо работают, мало выделяют тепла и относительно дешевы.

Недостатки

UPS Standby выделяются:

долгим переходом на питание от аккумулятора 4÷13 мс;

искаженной формой выходного сигнала, выдаваемого инвертором в виде меандра, а не гармоничной синусоиды;

отсутствием корректировки напряжения и частоты.

Такие устройства наиболее распространены на персональных компьютерах.

ИБП интерактивной схемы

Их обозначают английским термином ««Line-Interactive». Они выполняются по предыдущей, но более усложненной схеме за счет включения стабилизатора напряжения, использующего автотрансформатор со ступенчатым регулированием.

Это обеспечивает корректировку величины выходного напряжения, но управлять частотой сигнала они не способны.

Фильтрация помех в нормальном режиме и переход на инверторное питание при авариях происходит по алгоритмам UPS Standby.

Добавлением стабилизатора напряжения различных моделей с методиками управления им позволило создавать инверторы с формой сигнала не только меандра, но и синусоиды. Однако, небольшое количество ступеней регулирования на основе релейных переключений не позволяет реализовать функции полной стабилизации.

Особенно это характерно для дешевых моделей, которые при переходе на питание от аккумулятора не только завышают частоту выше номинальной, но и искажают форму синусоиды. Помехи вносит встроенный трансформатор, в сердечнике которого происходят процессы гистерезиса.

В дорогих моделях работают инверторы на полупроводниковых ключах. UPS Line-Interactive имеют большее быстродействие при переходе на питание от АКБ, чем у ИБП Off-Line. Оно обеспечивается работой алгоритмов синхронизации между входящим напряжением с выдаваемыми сигналами. Но при этом происходит некоторое занижение КПД.

ИБП Line-Interactive нельзя использовать для питания асинхронных двигателей, которые массово установлены на всей бытовой технике, включая системы отопления. Их используют для работы устройств с импульсными блоками, где питание фильтруется и выпрямляется одновременно: компьютеров и бытовой электроники.

ИБП двойного преобразования

Эта схема UPS получила название по английскому словосочетанию On-line» и работает на оборудовании, требующем высококачественного питания. В ней производится двойная конверсия электроэнергии, когда синусоидальные гармоники переменного тока постоянно преобразуются выпрямителем в постоянную величину, пропускаемую через инвертор для создания повторной синусоиды на выходе.

Здесь АКБ постоянно подключен в схему, что исключает необходимость его коммутаций. Этим способом практически исключается период подготовки источника бесперебойного питания на переключения.

Работу ИБП On-line по состоянию аккумулятора можно разделить на три этапа:

разряд на работу компьютера.

Период заряда

Цепи входа и выхода синусоиды разорваны внутренним переключателем UPS.

Подключенный к выпрямителю аккумулятор получает энергию заряда до тех пор, пока его емкость не восстановится до оптимальных значений.

Читайте также:  Применение светодиодной ленты для подсветки рабочей зоны на кухне: устройство лед-гарнитуры и её монтаж

Период готовности

После окончания заряда АКБ автоматика источника бесперебойного питания замыкает внутренний переключатель.

Аккумулятор поддерживает состояние готовности к работе в буферном режиме.

Период разряда

АКБ автоматически переводится на питание компьютерной станции.

У источников бесперебойного питания, работающих по методике двойного преобразования электроэнергии, КПД в режиме питания от линии ниже, чем у других моделей из-за расхода энергии на выделение тепла и шума. Но в сложных конструкциях применяются методики, позволяющие увеличить КПД.

UPS On-line споосбны выправлять не только величину напряжения, но и его частоту колебаний. Это выгодно отличает их от предыдущих моделей и позволяет использовать для питания различных сложных устройств с асинхронными двигателями. Однако, стоимость таких устройств значительно выше предыдущих моделей.

Состав ИБП

В зависимости от вида рабочей схемы в комплект источника бесперебойного питания входят:

аккумуляторы для накопления электроэнергии;

зарядное устройство, обеспечивающее поддержание работоспособности АКБ;

инвертор для формирования синусоиды,

схема управления процессами;

Для удаленного доступа к устройству может использоваться локальная сеть, а повысить надежность схемы можно за счет ее резервирования.

В отдельных источниках бесперебойного питания используется режим «Байпас», когда нагрузка запитывается отфильтрованным напряжением сети без работы основной схемы устройства.

Часть UPS имеет ступенчатый регулятор напряжения «Бустер», управляемый от автоматики.

В зависимости от необходимости выполнять сложные технические решения источники бесперебойного питания могут оснащаться еще дополнительными специальными функциями.

Читайте также по этой теме: Как выбрать ИБП для котла

Помощь в выборе ИБП

Всем привет! При подборе источника бесперебойного питания, необходимо быть подготовленным, знать и понимать несколько важных моментов, на которые стоит обращать внимание. Обо всем этом и не только, пойдет речь в данном материале.

Источник бесперебойного питания – это устройство со встроенным(и) аккумулятором(ами) для резервного питания различных приборов во время отключения электроэнергии.

На практике ИБП применяют на предприятиях, в различных учреждениях, реже в быту. Через источник бесперебойного питания запускают не только персональные компьютеры, но и сетевое – коммуникационное оборудование. Например, благодаря ИБП, можно успеть безопасно завершить работу персонального компьютера с предварительным сохранением всех документов.

Для того чтобы правильно подобрать источник бесперебойного питания, определитесь с несколькими параметрами:

1) Где и для чего будет использоваться ИБП (здесь мы выбираем тип устройства)?

2) Суммарная мощность подключаемых устройств, необходимое количество и вид розеток.

3) Как долго должен работать ИБП без электроэнергии?

Пожалуй, это самые основные параметры при выборе. Разберем каждый более подробно.

Типы ИБП

Резервный

Из-за невысокой стоимости, данный тип ИБП доступен массовому потребителю. Как только электроэнергия пропадает, либо «переваливает» за установленные нормы, ИБП переводит питание нагрузки в автономный режим, т.е. от аккумулятора. Как только питание в сети нормализуется, устройство переходит в штатный режим и заряжает «подсевшие» аккумуляторные батареи. Конструкция и схемотехника устройств проста, а время перехода на питание от АКБ варьируется от 4 до 15 мс. Такие ИБП подойдут тем, кому другие типы ИБП будут не по карману.

Линейно – интерактивный

Линейно-интерактивный тип ИБП отличается более сложной схематехникой. Здесь присутствует ступенчатый стабилизатор напряжения (AVR). Он поддерживает стабильное выходное напряжение при существенных отклонениях входного, когда резервный ИБП при скачках напряжения будет постоянно переходить в автономный режим. Именно поэтому такие ИБП служат намного дольше. Время переключения на АКБ составляет в данном случае 4-7 мс.

Линейно-интерактивные ИБП на сегодняшний день являются распространенным типом, сфера применения в данном случае чуть шире чем у резервных. К такому ИБП можно подключить несколько компьютеров, сетевое и телекоммуникационное оборудование, использовать не только дома, но и на производствах и предприятиях.

ИБП с двойным преобразованием

Принцип работы намного сложнее: переменное напряжение сети благодаря выпрямителю преобразуется в постоянное, затем, инвертор вновь преобразует напряжение в переменное. Поэтому данный тип и называется “с двойным преобразованием” или “on-line”. Благодаря такому подходу, любые изменения во внешней сети не страшны, и никак не отражаются на функционировании запитанного оборудования от ИБП.

ИБП с двойным преобразованием больше подходят для установки в серверных или производственных помещениях, где качество питания – это один из важных параметров при работе всего оборудования (сервера, шлюзы, сетевое и коммуникационное оборудование, аудио-видеоаппаратура).

В данном случае у ИБП все аккумуляторные батареи всегда подключены к установленному инвертору, поэтому при потере питания в электрической сети, все потребители автоматически начинают питаться от аккумуляторных батарей.

ИБП с двойным преобразованием обладают большой мощностью, из-за этого у многих ИБП данного типа высокий уровень шума и повышенное тепловыделение, к тому же очень дорого стоят.

Мощность ИБП

Основным параметром при выборе ИБП является его выходная мощность, которую производители указывают в вольт-амперах VA. Как понять какая мощность нужна?

1. Выясняем мощность вашего оборудования, которое вы собираетесь подключить к ИБП. Посмотреть потребляемую мощность можно в паспорте/инструкции или на корпусе любого электроприбора.

3. Т.к. мощность ИБП полная и указана в вольт-амперах (ВА, VA), а мощность приборов указана в ваттах (Вт, W), нужно нашу суммарную мощность перевести так же в ВА. Для этого делим полученную суммарную мощность на коэффициент мощности, который равен 0,6.

4. Накидываем сверху 20% для запаса, чтобы ИБП не работал постоянно на пределе.

Для большей наглядности приведу примеры расчета:

Пример №1. Типовой бюджетный ПК

Блок питания ПК – 300 W; Монитор диагональю 21,5” – 25 W; Колонки – 5 W; Струйный принтер – 10 W.

Суммируя мощность каждого устройства, получаем, что общая мощность составит 340 W.

Далее переводим мощность из ватт в вольт-ампер. Пользуемся формулой Pva = Pw/0,6. В нашем случае, получается, что 340 / 0,6 *1,2 = 680 VA. Откуда взялся параметр 1,2 спросите вы? Все очень просто, мощность ИБП должна быть всегда больше суммарной мощности как минимум на 20%. Учитывая все параметры, получается, что для данного примера необходим источник бесперебойного питания мощностью минимум 680 VA, для этого вполне подойдет ИБП резервного типа который способен проработать не больше 10 минут под нагрузкой. Этого времени вполне хватит для успешного завершения работы и выключения ПК.

Пример №2. Игровой ПК

Блок питания ПК – 700 W; 2 Монитора диагональю 27” – 60 W; Акустика – 40 W; Игровая периферия и прочие устройства – 50 W;

Суммируя мощность снова, получаем, что общая мощность равна 850 Вт. Следуя приведенному примеру выше, производим расчеты: 850 / 0,6 * 1,2 = 1700 VA. Для данного примера необходим источник бесперебойного питания мощностью как минимум 1700 VA, прекрасно подойдет ИБП линейно-интерактивного типа. Такие ИБП прекрасно поддерживают автономную работу на протяжении 15-30 минут при полной нагрузке.

Виды разъемов и интерфейсы

В момент выбора ИБП необходимо заранее подумать о том сколько приборов будет подключено к ИБП, и какие типы разъемов нужны?

К ИБП подключают не только ПК, но и зачастую прочую периферийную технику. Самое главное, чтобы число разъемов било с количеством подключаемого оборудования, лучше выбирать всегда с запасом в 1-2 разъема.

У ИБП, как правило, встречаются разъёмы двух типов:

– CEE 7 Schuko (вилка под «евророзетку»);

– IEC 320 C13 (компьютерная вилка);

Важно, чтобы все разъемы соответствовали типу разъемов подключаемой техники. Например, если у оборудования разъёмы типа – CEE 7 Schuko, а у ИБП лишь пару разъемов типа IEC 320 C13, то вы просто не сможете подключить к нему нужное устройство. Придется купить дополнительный переходник под такой разъем, а это лишняя трата денег. Чтобы не попасть в просак, внимательно смотрите на типы разъемов приобретаемого ИБП.

В зависимости от модели ИБП количество разъемов варьируется от 1 до 10, однако количество которые осуществляют бесперебойное питание везде разное, их увеличение ведет к удорожанию прибора. Лучше подбирать модели, у которых есть в наличии несколько выходных разъемов прямого питания (SURGE ONLY), так как через разъемы UPS (невысокой мощности) можно питать не все электроприборы. Таким образом, ИБП также будет являться неким “тройником-удлинителем” для подключения техники “напрямую”.

Некоторые типы ИБП имеют в конструкции дополнительные разъемы для подключения телефонной и локальной линии. На корпусе устройств располагаются как входные, так и выходные разъемы RJ-11 и RJ-45 для защиты от импульсов паразитного напряжения и помех.

Служебные разъемы USB-В или RS-232 предназначены для конфигурирования ИБП, с помощью специального ПО можно управлять режимами работы ИБП, осуществлять мониторинг или настройку автоматического завершения ИБП при определенной тактике работы.

В последнее время актуальны ИБП для дома, у которых есть в наличии разъемы типа USB-А, с их помощью можно заряжать различные устройства (смартфоны, планшеты, мр3-плеер и прочие девайсы).

Время автономной работы

Время автономной работы ИБП напрямую зависит от емкости используемых аккумуляторных батарей. Чтобы не приобрести излишек «свинца», заранее подумайте какое количество времени вам нужно для выполнения задач при отключении электроэнергии. Производители в своих технических характеристиках устройств приводят примеры продолжительности работы ИБП от аккумуляторных батарей. Однако это время, как правило, указано при задействованной максимальной нагрузке, на практике такое редко когда бывает, и данное время существенно выше. Например, если ИБП с мощностью в 700 VA, имеет выходную мощность 405 W, то время работы ИБП под нагрузкой 405 W составит 4 минуты, но если через такой ИБП запущен системный блок и монитор общей мощностью в 320W, то естественно время реальной работы от АКБ будет чуть больше. За 10 минут такой работы можно спокойно сохранить все документы, проекты и выключить ПК.

Чтобы ИБП поддерживало постоянную и бесперебойную работу подключенного оборудования, нужно делать выбор в сторону ИБП с возможностью подключения дополнительных аккумуляторных батарей. Это может быть либо отдельные корпуса, либо прямое подключение аккумуляторов с помощью специальных проводов. В таком случае купите нужное количество дополнительных аккумуляторных батарей.

Некоторые объекты, на которых установлены дорогие источники бесперебойного питания с дополнительными аккумуляторными модулями, нельзя отключать даже для технического обслуживания. Поэтому столь важно чтобы у таких ИБП была обеспечена возможность горячей замены аккумуляторных батарей, без выключения оборудования.

Дисплей, охлаждение и уровень шума

Источник бесперебойного питания оснащен кнопками управления? Тогда стоит обратить внимание на наличие дисплея, ведь с его помощью легче пользоваться устройством. На ЖК-дисплее отображается вся полезная информация: входное-выходное напряжение, процент заряда батареи, время работы от батареи, мощность и частота.

У источников питания резервного типа, уровень шума низкий, как и его тепловыделение, чего не скажешь о ИБП с двойным преобразованием и некоторых моделей линейно-интерактивного типа. Такие устройства оснащаются дополнительными вентиляторами, которые способствуют охлаждению. Именно поэтому у них высокий уровень шума и тепловыделение.

Критерии выбора

Имея четкое представление о том, что вы будете подключать к ИБП и где его расположите, можно остановится на конкретных моделях и выбрать подходящую для себя.

Для тех, у кого нет средств на покупку дорогостоящей техники, подойдут [url=”http://www.dns-shop.ru/catalog/17a8963b16404e77/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/?order=1&stock=2&f=1999-3000]ИБП резервного типа до 3000 рублей. К такому устройству можно будет подключить слабенький ПК и монитор.

Для офисного ПК, с пару мониторами, не стоит покупать дорогой ИБП, [url=”http://www.dns-shop.ru/catalog/17a8963b16404e77/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/?order=1&stock=2&f=g3l&f=600-3000&f=2-3]достаточно выбрать резервный с 2-3 разъемами и мощностью выше 600 VA.

Для игровых станций подойдут [url=”http://www.dns-shop.ru/catalog/17a8963b16404e77/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/?order=1&stock=2&f=g3n&f=1500-3000]ИБП линейно-интерактивного типа, мощностью от 1500 VA. Стоимость подобного оборудования варьируется в диапазоне от 5000 до 100 000 рублей. В данном случае встречаются модели с дисплеем, возможностью управления и конфигурирования с помощью специального ПО.

Если стоит задача резервирования питания для большого количества приборов, тогда необходим [url=”http://www.dns-shop.ru/catalog/17a8963b16404e77/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/?order=1&stock=2&f=2000-3000&f=7-9]ИБП с максимальным количеством UPS розеток и мощностью от 2000 VA.

Для серверного, сетевого или телекоммуникационного оборудования подойдут ИБП мощностью от 1500 VA и выше. Например, [url=”http://www.dns-shop.ru/catalog/17a8963b16404e77/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/?order=1&stock=2&f=1999-34000&f=g3n&f=1500-3000&f=gfq&f=gi7]ИБП линейно-интерактивного типа подешевле, либо [url=”http://www.dns-shop.ru/catalog/17a8963b16404e77/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/?order=1&stock=2&f=g3m&f=1500-3000&f=gfy]ИБП с двойным преобразованием чуть подороже. Для защиты серверного и сетевого оборудования, монтированного в шкафах, лучше рассматривать ИБП для установки в стойку, с обязательной возможностью подключения [url=”http://www.dns-shop.ru/catalog/17a8963b16404e77/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/?order=1&stock=2&f=g3n-g3m&f=gfy]дополнительных аккумуляторных батарей. Если место позволяет, можно рассматривать ИБП напольного исполнения, но это не всегда удобно, так как подобные ИБП занимают много места.

*Важно учитывать, что дополнительные батарейные модули и аккумуляторы, всегда приобретаются отдельно!

Назначение источников бесперебойного питания

Изначально бесперебойные источники питания применялись в системах жизнеобеспечения и вычислительных центрах. Сейчас к ним подключают разные виды электрооборудования для защиты аппаратуры от негативных последствий, возникающих при экстренных перепадах напряжения в электросети.

Что такое источник бесперебойного питания

Устройство с одним или несколькими встроенными аккумуляторами, которое обеспечивает питание приборов в случае незапланированного отключения электроэнергии, называется источником бесперебойного питания (ИБП).

Когда пропадает напряжение в электросети, ИБП автоматически переключает оборудование на питание от встроенных в него батарей.

Кроме названия ИБП, встречаются и такие аббревиатуры как УПС или ЮПС, от английского UPS (Uninterruptible Power Supply). Бесперебойники необходимы в тех случаях, когда отключение напряжения может вызвать необратимые последствия.

Приборы, которые к ним подключают:

  • компьютеры и серверы;
  • устройства связи;
  • роутеры;
  • системы отопления;
  • устройства, не перезапускающиеся автоматически после возобновления подачи электроэнергии.

ИБП используются не только на предприятиях или в учреждениях. Защитив таким способом персональный компьютер, можно успеть сохранить все документы, с которыми работал пользователь, а так же предотвратить поломку жесткого диска или материнской платы, грозящие при аварийном прекращении электропитания.

Читайте также:  Альтернативные источники энергии: нетрадиционные виды питания для дома

Задачи ИБП

Назначение УПС – обеспечить подачу напряжения на подключенное оборудование, если оно отсутствует в основной электросети.

Бесперебойники не относятся к источникам резервного питания. Дизельные генераторы, источники, работающие на энергии солнца и ветра, другие электросети могут заменить основную линию на длительное время.

Использовать с этой же целью ИБП непрактично, так как потребуется задействовать аккумуляторы слишком большой емкости. Их задача – обеспечение электроэнергией аппаратуры только на то время, за которое пользователь успеет сохранить данные на компьютере или корректно завершить работу оборудования.

Для использования в домашних условиях достаточно UPS, который действует 5-10 минут, в сетевых коммуникациях предприятий и учреждений применяются устройства, рассчитанные на более длительное время работы.

Виды ИБП

Производители предлагают разные типы УПС, отличающиеся по многим параметрам. К ним относятся:

  • принцип работы;
  • время перехода на автономное питание после отключения электроэнергии;
  • способ регулировки напряжения;
  • возможность ликвидации сетевых помех;
  • время работы, зависящее от емкости аккумуляторных батарей.

По принципу действия такие приборы подразделяют на линейно-интерактивные, он- и офлайновые.

Back UPS

Другие названия: блок резервного типа, offline, standby. Когда напряжение сети находится в предусмотренном техническими параметрами УПС диапазоне, то оно подается к подключенной аппаратуре напрямую. Одновременно с этим производится зарядка батареи.

Регулирование питания в таком ИБП не предусмотрено. Пассивные фильтры почти не очищают сеть от шумов и помех.

Когда напряжение отключается, техника автоматически переводится на подпитку от батарей. Постоянный ток, который производит аккумулятор, преобразуется в переменный простым инвертором, поэтому его форма не является синусоидой правильной формы.

Автономное питание offline-источник подключает в тех случаях, когда уровень напряжения в основной сети отклоняется выше или ниже пороговых величин

Для разных моделей бесперебойников их значения могут отличаться. Реле переключения на автономную работу срабатывает через 5-20 мс, что удовлетворительно не для всех видов оборудования. Большая задержка срабатывания ИБП обусловлена тем, что синхронизация между фазами напряжения в аккумуляторе и сети отсутствует.

К достоинствам back UPS можно отнести бесшумность, высокий КПД и низкую стоимость.

К недостаткам – невозможность регулировать напряжение и частоту при питании от электросети, длительное время перехода на работу от аккумуляторных блоков, частые переключения, зависящие даже от незначительных перепадов напряжения.

Smart UPS

Такое название относится к линейно-интерактивным (line-interactive) УПС. Smart-устройство состоит не только из батареи.

В него входит модуль AVR, который автоматически регулирует напряжение, подающееся на вход, но стабилизировать этот параметр плавно не может, поэтому форма кривой напряжения на выходе – аппроксимированная синусоида.

В нормальных условиях частота входящего тока не корректируется, но работают пассивные фильтры и заряжается батарея.

В период отсутствия электроэнергии бесперебойник может поддерживать нагрузку от 1 до 1,5 часов. Переход на питание от батарей зависит от загруженности ИБП. Так, при низкой загрузке даже сильно пониженное напряжение продолжает поддерживаться AVR-трансформатором.

Форма сигнала на выходе у некоторых устройств – неправильная синусоида, другие же оснащены инверторами для ее сглаживания. Включение автономного питания происходит быстрее, чем у резервных УПС за счет совпадения кривых напряжения в сети и аккумуляторе, и составляет 4-8 мс.

Плюсы – автоматическая регулировка значения и формы входящего сигнала, более быстрое переключение, приемлемая цена.

Online UPS

Это устройства, которые производят двойное преобразование напряжения – сначала с переменного в постоянное, а затем снова в переменное. При работе от сети ИБП непрерывно фильтрует и стабилизирует напряжение.

Блок оснащен выпрямителем переменного тока, после него сигнал распределяется между инвертором и батареей. В то же время происходит сглаживание частоты и формы кривой сигнала.

После преобразования инвертором постоянного тока в переменный, на выходе получается сигнал с напряжением и частотой в форме правильной синусоиды, избавленный от всех помех и шумов.

Поскольку online UPS постоянно задействован в системе, то переключение на электропитание от батареи происходит мгновенно. В момент сильного падения или полного прекращения подачи напряжения, инвертор начинает работать не от выпрямителя, а от аккумулятора.

Другой режим работы ИБП такого типа – байпас. Он осуществляется через резервную линию, соединяющую вход и выход устройства напрямую, и позволяет его использовать при возникновении некоторых аварийных ситуаций. Например, в момент перегрузки сети стартовыми токами или поломки инвертора.

Постоянную работу онлайнового ИБП сопровождает повышенная теплоотдача, поэтому ему требуется дополнительное охлаждение. Чаще всего оно обеспечивается встроенным вентилятором, что делает этот бесперебойник не таким бесшумным, как другие типы подобных устройств.

К недостаткам online УПС можно так же отнести низкий КПД и высокую стоимость.

Основные характеристики ИБП

Чтобы обеспечить эффективную защиту оборудования при разумных затратах, необходимо учесть следующие параметры УПС:

  • Мощность на выходе. Полная измеряется в вольт-амперах (ВА, VA), активная – в ваттах (Вт, W).
  • Диапазон входного сигнала. Определяет те значения напряжения, при которых происходит переключение рабочих режимов.
  • Время работы в автономном режиме (в минутах). Зависит от мощности подключенной техники и емкости батарей.
  • Время, необходимое для перехода от сетевого электропитания на автономное. Измеряется в миллисекундах.
  • Срок эксплуатации. Может быть 5 или 10 лет, это зависит от технических характеристик аккумуляторов.

Устройства могут быть напольной и универсальной конфигурации или устанавливаться в стойку. Батареи размещаются снаружи или внутри корпуса.

Как выбрать ИБП

УПС могут использоваться для защиты бытовой и офисной техники, ПК, промышленного оборудования. Сферой применения определяется и выбор модели ИБП, а чтобы сделать его правильно, нужно знать потребляемую техникой мощность.

Ее номинальная величина в ваттах указана в технической документации или на наклейке с задней панели каждого устройства. Так как бесперебойники характеризуются ее значением в ВА, то в расчетах необходимо использовать формулу P(VA)=P(W)/0,7.

Номинальная мощность бесперебойника должна быть выше расчетной на 20-30%. Например, работу оборудования мощностью 750 ВА обеспечит ИБП с номинальным ее значением не ниже 1 кВА. Кроме того, нужно учитывать резкое увеличение нагрузки во время пуска приборов с электродвигателем (компрессоры, насосы), поэтому производителями ИБП разработаны специальные программы для расчета их требуемой мощности.

Время автономной работы УПС подбирается в зависимости от задач, которые будут выполняться. Для защиты компьютеров, мониторов, аудио- и видеоаппаратуры подойдут недорогие устройства offline или smart типа. Если в сети наблюдаются частые перепады напряжения, то лучше взять бесперебойник с функцией AVR.

Для того, чтобы была возможность увеличить время работы ИБП в автономном режиме, выбирают модели с внешним размещением батарей – емкость такого устройства легко увеличивается дополнительными аккумуляторами, которые подсоединяются параллельно.

Лазерные принтеры, инструменты и бытовые приборы с электродвигателями, а также другое оборудование, чувствительное к качеству подаваемого напряжения (требующее правильной синусоиды), обеспечивается питанием только через блоки online типа.

При выборе модели ИБП следует обратить внимание на количество и виды разъемов, которыми она оснащена. Они должны соответствовать подключаемой технике по количеству (желательно с запасом) и типу.

Распространенные модели ИБП

Маркировка UPS начинается с названия компания производителя, далее следует название модельного ряда, число, указывающее мощность в VA и буквенные обозначения конструктивных особенностей устройства.

EX указывает на конфигурацию со встроенным аккумулятором и возможность подсоединения дополнительной батареи. К таким бесперебойникам относится распространенная модель N-Power Smart-Vision 1500 EX. Модификации с буквами LT имеют навесной батарейный блок, вариант RM указывает на конструкцию в стойке, а RT – на универсальное исполнение.

К лучшим моделям резервного типа относятся EATON Ellipse ECO EL650 и Powercom WOW-850 U. Хорошие модели интерактивных ИБП: Ippo Back Basic 650, Powercom Imperial IMP-825AP и APC Smart-UPS 1000VA USB & Serial 230V.

Модели УПС с двойным преобразованием: Ippon Innova RT 1000, Powercom VANGUARD VGS-2000XL. Пользуются спросом модельные ряды бесперебойников всех типов от производителей N-Power, Chloride, Libert, Inelt.

Особенности ИБП для промышленных объектов

Бесперебойное энергоснабжение важно как для отдельного станка на промышленном предприятии, так и для крупного производственного комплекса в целом. Современные энергетические системы достаточно сложные и надежные, но они не всегда справляются с этой задачей. Какие типы ИБП используются для промышленных объектов? Каким требованиям они должны отвечать? И есть ли особые условия эксплуатации такого оборудования?

Требования к промышленным ИБП

Учитывая назначение, можно выделить основные характеристики, которые должны быть у источников бесперебойного питания для промышленных объектов:

  • Высокий показатель выходной мощности. Он определяется мощностью оборудования, используемого на предприятиях.
  • Максимальная надежность. Она закладывается еще на этапе разработки конструкции источников. При их изготовлении используются компоненты, которые позволяют многократно повысить надежность устройств. Это, конечно, повышает стоимость ИБП, но одновременно увеличивает срок службы как самих источников, так и оборудования, которое они обеспечивают электроэнергией.
  • Продуманная конструкция, облегчающая диагностику, обслуживание и ремонт источников бесперебойного питания. Такой подход обеспечивает свободный доступ ко всем блокам системы и минимизирует время, необходимое для разборки или замены компонентов ИБП.
  • Возможность масштабирования и плавного наращивания мощности. Это необходимо при увеличении потребности в электропитании.

Виды промышленных ИБП

Для промышленных целей используются три основных типа источников бесперебойного питания:

  1. Резервные (по-другому Off-Line или Standby). Такие источники оснащаются автоматическими коммутаторами, которые при нарушении электроснабжения переключают нагрузку на аккумуляторные батареи. Это простые и недорогие системы, но они не комплектуются сетевыми стабилизаторами напряжения (а значит, батареи изнашиваются быстрее) и требуют определенного времени для переключения питания на аккумуляторы (около 4 мс). Подобные ИБП справляются только с кратковременными перебоями в электропитании и применяются для обслуживания неответственного производственного оборудования.
  2. Линейно-интерактивные (Line-interactive). Такие источники комплектуются трансформаторами для стабилизации выходного напряжения. В результате сокращается количество переключений питания нагрузки на аккумуляторы и обеспечивается экономия ресурса батарей. При этом ИБП не предназначены для фильтрации помех и контроля формы напряжения. Они оптимальны для бесперебойного электроснабжения оборудования, для которого важна только величина входного напряжения.
  3. Онлайн (On-Line). В таких источниках происходит двойное преобразование напряжения. Сначала из переменного в постоянное (оно подается на аккумуляторы), а затем вновь в переменное, которое используется для электропитания промышленного оборудования. При этом четко контролируется не только величина напряжения, но и фаза, частота и амплитуда переменного тока. Некоторые производители вместо двойного преобразования применяют двунаправленные инверторы, которые поочередно выполняют функции выпрямителя или инвертора. Онлайн-ИБП экономят электроэнергию и отличаются повышенным КПД. Такие источники подходят для защиты мощного и чувствительного к параметрам сети оборудования.

Помимо этого, промышленные ИБП можно разбить на две группы в зависимости от вида питаемой нагрузки:

  • К первой относятся источники бесперебойного питания, которые используются для защиты от перебоев в электроснабжении производственных процессов и рабочего оборудования. Для этой цели могут применяться ИБП резервного или линейно-интерактивного типа.
  • Ко второй – ИБП, которые используются для бесперебойного электроснабжения IT-инфраструктуры: систем хранения данных или серверов. Для этого подходят источники On-Line типа.

Условия эксплуатации промышленных ИБП

Предприятия разных отраслей промышленности имеют свою специфику, а значит и к источникам бесперебойного питания предъявляются разные требования. По сути, каждый такой проект уникален и нуждается в оптимизации оборудования под свои условия. Приведем лишь несколько примеров производственной специфики:

  • ИБП, задействованные на нефтеперерабатывающих заводах для обеспечения безопасной работы ректификационных колонн, используются для аварийного электропитания не только систем контроля, но и исполнительных механизмов. Соответственно, они должны обладать высокой мощностью.
  • На станциях по производству геотермальной энергии выделяется побочный продукт: газообразный диоксид серы. При контактах с атмосферной влагой он образует пары серной кислоты. Она способна быстро разрушить материалы, которые используются для изготовления источников бесперебойного питания.
  • На морских нефтедобывающих платформах другая опасность – повышенная влажность, соль и возможность горизонтальных или вертикальных перемещений основания, на котором установлены ИБП.
  • На металлургических комбинатах присутствуют сильные электромагнитные поля, которые могут вызывать помехи и приводить к срабатыванию автоматических выключателей источников.

Приведенный список можно пополнить десятками других примеров. При этом, независимо от специфики промышленного предприятия, от источников бесперебойного питания требуется надежная работа на протяжении 15–25 лет. Мы можем выделить два основных фактора, влияющих на функционирование ИБП:

    Размещение. Источники категорически не рекомендуется размещать рядом с потребителями энергии. Они должны быть защищены от влияния высокой температуры, загрязненного воздуха или механических воздействий. Для ИБП оптимальной является температура 20–25 °С, но они продолжают исправно работать при температуре до 45 °С. Дальнейшее ее повышение сокращает срок службы батарей, потому что все химические процессы в них ускоряются.

Запыленный воздух тоже вреден. Мелкодисперсная пыль играет роль абразива и приводит к изнашиванию рабочих поверхностей вентиляторов и выходу из строя их подшипников. Можно попробовать использовать ИБП без вентиляторов, но значительно надежней изначально оградить их от подобных воздействий. Для этого оборудование необходимо размещать в отдельном помещении с поддерживаемым температурным режимом и чистым воздухом.

  • Рекуперация электроэнергии. Сама идея возвращения части электроэнергии в сеть и ее повторное использование, безусловно, полезна. Она позволяет снизить энергозатраты. Системы рекуперации активно применяются, например, на железнодорожном транспорте, но для источников бесперебойного питания они вредны. При использовании обратной энергии возрастает напряжение на шине постоянного тока. В результате срабатывает защита и ИБП переходит в режим байпаса. Полностью исключить последствия рекуперации нельзя. Их можно только минимизировать, используя трансформаторные источники бесперебойного питания.
  • Добавить комментарий