Ибп типы – Как выбрать ИБП, часть 1

Содержание

Разновидности ИБП: мощность и топология

Частые перебои в энергосети не оставляют другого выбора, как купить ИБП для компьютера, котла отопления, офисного сервера или другой ответственной техники. Потребность защитить оборудование от поломки из-за нестабильного питания в сети целиком оправдывает такие расходы, как покупка бесперебойника. Практика показывает, что куда выгоднее приобрести источник бесперебойного питания, чем надеяться на удачу и попасть в ситуацию, когда нужно в короткий срок отремонтировать или купить новую технику.

Существующие виды ИБП включают модели различной мощности, габаритов, дополнительных опций и стоимости, потому для каждого покупателя найдется подходящий качественный бесперебойник.

Но чтобы сделать правильный выбор, который станет разумным вложением и обезопасит систему технических устройств дома, офиса, предприятия, медицинского учреждения или центра хранения данных, следует рассмотреть типы источников бесперебойного питания.

ИБП по мощности

Вы наверняка и сами интуитивно догадались о том, что бесперебойник обязательно должен соответствовать потребностям защищаемой системы по мощности. Слишком мощный агрегат покупать нет смысла: для защиты простейшего компьютера ИБП 2кВт – избыточный вариант. Такой источник никогда не будет работать с максимальным КПД при таких условиях, и вместо этого станет лишним прибором, потребляющим электроэнергию. В то же время, для офисного сервера с подключенной системой периферийных устройств вряд ли подойдет ИБП мощностью менее 1 кВА, который будет представлять собой оптимальное решение для защиты домашнего ПК. Если прибор будет иметь меньшую мощность, чем общая подключенная нагрузка, то бесперебойник выключится в связи с перегрузкой. Вслед за ним выключится и всё подключенное к нему оборудование.

В зависимости от мощности аппарата различается и вес бесперебойника, и уровень шума, производимого им, и габариты. Убедитесь, что подобранная вами модель не будет излишне мешать вашему досугу и работе, и что вам есть, где разместить такой агрегат.

Есть много категорий источников бесперебойного питания, и подбирать устройство необходимо, исходя из потребностей вашей техники. В первую очередь, рассчитайте общую максимальную нагрузку. Желательно выбирать ИБП с небольшим запасом мощности – около 20-30%. Это гарантирует безопасность оборудования, создает благоприятные условия для работы самого бесперебойника и позволяет несколько видоизменять конфигурацию защищаемой системы, добавляя или заменяя определенные ее элементы.

ИБП по топологии

Основная классификация источников бесперебойного питания затрагивает топологию их работы, или схемы построения устройства:

Резервные ИБП (off-line, back-UPS, standby) — простейшие бесперебойники, которые при помощи пассивных фильтров ликвидируют электромагнитные помехи и высоковольтные импульсы. Если напряжение пропадает или выходит за рамки нормированных значений, то нагрузка, питаемая от сети, переходит автоматически на питание от батареи ИБП.
Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) — модели бесперебойников со стабилизатором напряжения, позволяющим регулировать уровень входного напряжения. Современные производители настолько усовершенствовали линейно-интерактивный ИБП, что это устройство по сочетанию цены и надежности стало оптимальным решением для домашнего использования. При существенной нестабильности сети (частых колебаниях напряжения в диапазоне от 15-20 В) резервный бесперебойник будет постоянно переключать нагрузку на автономное питание, что негативно скажется на сроках службы батарей. Линейные ИБП больше подходят для сетей с нестабильным напряжением. Время переключения на работу от аккумулятора меньше, чем у первого типа бесперебойникв. Могут различаться по форме выходного напряжения: ИБП синусоидальный или с прямоугольным (трапецеидальным) напряжением.
ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line, double conversation) — профессиональные бесперебойники большой мощности с самым высоким уровнем надежности. ИБП с двойным преобразованием применяются для защиты серверов, ЦОД, рабочих станций, узлов связи, медицинского оборудования, критически важных приложений.

Принцип работы ИБП on-line типа заключается в следующем:

переменный ток на входе преобразуется в постоянный;
инвертор преобразует постоянный ток в переменный и подает его к нагрузке.

Таким образом, бесперебойнику удается постоянно обеспечивать нагрузку чистым и стабильным (колебания не более 1%) напряжением. Время автономной работы некоторых моделей при подключении дополнительных аккумуляторных модулей может быть продлено до нескольких десятков часов.

ИБП on-line типа в системе ЦОД

Как выбирать бесперебойник?

Различные виды бесперебойников демонстрируют свои преимущества и недостатки, и выбор должен основываться исключительно на ваших возможностях и индивидуальных потребностях вашей системы. Вычислите показатели вашего оборудования, детально рассмотрите типы ИБП, ознакомьтесь с модельным рядом различных производителей – и вы найдете подходящее устройство, которое станет надежной защитой вашей технике.

eaton-enkom.ru

Типы систем бесперебойного питания. Схемы и применение ИБП

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

1. Оффлайн ИБП

Оффлайн ИБП (off-line, Standby, back ups или резервные) – это тип источника бесперебойного питания, принцип действия которого заключается в переключении оборудования на резервный аккумулятор (является составной частью ИБП) при возникновении сбоев в питании.

Плюсы:	минусы:
простота экономичность компактность	отсутствие стабилизации входного напряжения при работе от электросети более высокий износ аккумулятора (в сравнении с другими типами)

Применение:
для защиты на короткий период домашних ПК, офисного компьютерного оборудования.

Схема ИБП с технологией оффлайн

Структурная схема ИБП с технологией Off-Line

2. Линейно-интерактивные ИБП

Линейно-интерактивные (line interactive) – это тип ИБП, который способен регулировать выходное напряжение при понижении или повышении напряжения на входе в широком диапазоне – без переключения работу от аккумуляторов. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.

Плюсы:	минусы:
компактность экономичность стабилизация входного напряжения невысокая стоимость	отсутствие корректировки формы выходного напряжения в режиме работы от электросети ступенчатое изменение выходного напряжения наличие времени переключения на питание от аккумуляторов

Применение:
д

pcm.ru

Типы ИБП. Топология источников бесперебойного питания.

Существует три основных типа источников бесперебойного питания – резервные, линейно-интерактивные и ИБП с двойным преобразованием или online (онлайн).

Типы ИБП. Резервные источники бесперебойного питания.

Резервный ИБП (Offline, Back или Standby) — самый простой тип источников бесперебойного питания, назван так, потому что в нормальном режиме работы инвертор и батареи полностью отключены от выхода источника. Переключение на работу от батарей происходит только в случае пропадания напряжения на входе ИБП либо если входное напряжение или частота выходят за допустимые пределы.

Время переключения на работу от инвертора у резервных ИБП составляет обычно сотые доли секунды. Форма выходного сигнала – простейшая аппроксимация синусоиды или меандр.

На рисунке ниже приведена структурная схема источника бесперебойного питания резервного типа.

Основными достоинствами источников бесперебойного питания резервного типа являются низкая стоимость и простота конструкции, а основными недостатками – отсутствие встроенного стабилизатора напряжения и ненулевое время переключения на работу от аккумуляторных батарей. Отсутствие стабилизатора напряжения приводит к тому, что ИБП переключается на работу от аккумуляторов при любых неполадках внешней электросети, тем самым снижается срок службы батарей. Ненулевое время переключения не позволяет использовать ИБП типа offline для защиты чувствительных нагрузок.

Как правило, ИБП резервного типа имеют небольшую номинальную мощность и применяются в основном для защиты персональных компьютеров, рабочих станций, маломощного офисного оборудования. Их использование оправдано в районах с высоким качеством электросетей.

Типы ИБП. Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания.

Линейно-интерактивный ИБП (line-interactive, lineinteractive) — более сложный тип источников бесперебойного питания, в которых к стандартной схеме ИБП с коммутирующим устройством (резервный ИБП) добавлен автоматический регулятор (стабилизатор) напряжения, выполненный на основе автотрансфоматора с переключаемыми обмотками. На рисунке ниже приведена схема линейно-интерактивного источника бесперебойного питания.

По сравнению с источниками бесперебойного питания резервного типа линейно-интерактивные ИБП обладают одним существенным преимуществом, а именно они способны обеспечивать устойчивое питание критичной нагрузки при пониженном или повышенном напряжении без перехода на работу от аккумуляторных батарей. Тем самым значительно продлевается срок службы аккумуляторов ИБП, а значит, снижаются эксплуатационные расходы. Недостаток у линейно-интерактивных аппаратов тот же, что и у резервных – ненулевое (4мс – 6мс) время переключения на работу от аккумуляторных батарей, что не позволяет подключить к источнику чувствительную нагрузку.

По форме выходного сигнала при работе в батарейном режиме линейно-интерактивные ИБП делятся на две группы: ИБП с аппроксимированной синусоидой на выходе и ИБП с чистой синусоидой на выходе. Источники первого типа более распространены и используются в основном для защиты техники с импульсными блоками питания (компьютеры и т.д.). ИБП второго типа могут решать более широкий спектр задач и в некоторых случаях могут стать достойной альтернативой online бесперебойникам. Для примера линейно-интерактивные ИБП Lanches EA210NH отлично справляются с защитой электродвигателей, а также циркуляционных насосов отопительных систем.

Можно сказать, что линейно-интерактивные источники бесперебойного питания по своей эффективности занимают промежуточное значение между простыми и дешевыми, но обеспечивающими меньший уровень защиты, резервными ИБП и дорогими, но значительно более эффективными источниками бесперебойного питания с двойным преобразованием. Чаще всего линейно-интерактивные ИБП используют для защиты оборудования с импульсными блоками питания, такого как персональные компьютеры, рабочие станции, серверное оборудование, маломощная офисная техника.

Типы ИБП. Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием (online).

ИБП с двойным преобразованием (double conversion, online, on-line). В основе работы ИБП данного типа лежит принцип двойного преобразования напряжения. Сначала переменное напряжение на входе источника бесперебойного питания преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью обратного преобразователя (инвертора) постоянное напряжение преобразуется в переменное. Аккумуляторная батарея подключается к точке соединения выпрямителя и инвертора и питает последний в случае пропадания напряжения на входе ИБП. На рисунке ниже приведена схема работы онлайн ИБП.

По сравнению с другими типами ИБП online источники обладают рядом существенных преимуществ, основное из которых это отсутствие временного промежутка между пропаданием внешнего питания и началом питания нагрузки от батарей. Характеризуя данный тип ИБП, очень часто используют выражение «Время переключения 0» или «Нулевое время переключения», что в действительности не совсем корректно, однако полностью описывает суть данного преимущества.

Еще одним достоинством ИБП с двойным преобразованием является возможность корректировать не только напряжение, но и частоту на выходе источника. По сути online источники бесперебойного питания являются самыми лучшими стабилизаторами напряжения. Выходное напряжение у ИБП данного типа всегда имеет форму чистой синусоиды.

Наряду с достоинствами online ИБП присущи и некоторые недостатки, к которым можно отнести высокую стоимость (в два, три раза дороже, чем линейно-интерактивные ИБП), низкий КПД (85% — 94%), повышенное тепловыделение и высокий уровень шума.

Не смотря на некоторые недостатки, именно онлайн ИБП обеспечивают наивысший уровень защиты по энергоснабжению критичной нагрузки. Поэтому для обеспечения бесперебойного энергоснабжения таких важных и дорогостоящих устройств, как файловые серверы, промышленное оборудование, телекоммуникационные системы и т.д., используют только источники бесперебойного питания со схемой online.

upscenter.ru

Виды и типы источников бесперебойного питания

Для обеспечения питания электроприборов при отсутствии напряжения в розетках 220V используются портативные (переносные) генераторы и ИБП (источники бесперебойного питания). Про генераторы рассказывает статья «Генератор для дома и дачи«, а в этой мы расскажем о том, какие бывают типы ИБП. Сравнение их поможет сделать правильно выбрать «ИБП для дома«.

Типы ИБП и их характеристики

Все ИБП предназначены для обеспечения работы электроприборов при исчезновении напряжения 220V. Но они отличаются по принципу работы. Сравнение источников бесперебойного питания поможет лучше защитить дом от перебоев электроэнергии.

ИБП off-line

Эти приборы чаще всего используют в качестве источников резервного питания. Время автоматического перехода на работу от аккумуляторов достигает 10 миллисекунд. Иногда этого недостаточно и компьютер успевает отключиться. Кроме этого, эти ИБП при выходе напряжения за заданные параметры переходит на работу от аккумуляторов. Поскольку аккумуляторы рассчитаны на определенное количество циклов заряд-разряд, это приводит их к преждевременному выходу из строя. И хотя ИБП этого типа стоят дешевле, но с учетом возможной замены аккумуляторов обойдутся дороже, чем ИБП других типов.

К ним также можно отнести инверторы 12-220V, рассчитанные на работу от автомобильных аккумуляторов.

Использовать их целесообразно при редких отключениях энергии и отсутствии проблем с напряжением в сети. А также ИБП типа off-line, при условии достаточной мощности аккумуляторов можно взять с собой на природу или на дачу для зарядки ноутбука или питания небольшого кипятильника и ЖК телевизора. После возвращения домой ИБП необходимо включить в розетку для заряда аккумулятора. Разряженный аккумулятор хранить не рекомендуется.

ИБП line-interactive (линейно-интерактивный)

Эти ИБП отличаются от off-line встроенным стабилизатором напряжения и меньшим временем срабатывания — 3-5 миллисекунд. При отклонении напряжения сети больше допустимых стабилизатор пытается изменить выходное напряжение без перехода на питание от аккумулятора. Это экономит его ресурс.

ИБП line-interactive предназначены для обеспечения бесперебойной работы компьютеров, аварийного освещения и маломощной бытовой техники. Конечно, можно через него подключить стиральную машину или электроотопления, а аккумуляторы использовать емкостью, позволяющей продолжать это несколько часов или дней, но стоимость многократно превзойдет стоимость портативного генератора. Подробнее о том, как выбрать портативный генератор написано в статье «Генератор для дома и дачи«.

ИБП online

Еще более сложными, дорогими, но надежными являются ИБП online, или с двойным преобразованием. В этих приборах поступающее напряжение 220V заряжает аккумулятор, после чего снова преобразовывается в переменное напряжение 220V. Эти ИБП стоят дороже, чем ИБП line-interactive, но обеспечивают стабильное напряжение и защищают от грозовых разрядов и высокочастотных помех, приходящих по сети. Благодаря тому, что происходит постоянное преобразование напряжения аккумулятора в переменное 220V, время перехода на питание от аккумулятора отсутствует, но сам аккумулятор постоянно работает в режиме заряд-разряд и изнашивается быстрее, чем в ИБП других типов.

Эти ИБП используют для защиты особоважного оборудования, например, серверов или медицинских приборов. Использовать их в быту нет необходимости.

Различие ИБП по форме синусоиды

Кроме отличия ИБП по принципу работы, они отличаются по форме синусоиды. Ее можно увидеть только на экране осциллографа.

Форма выходного напряжения инверторов ИБП: синусоидальная – а, двухступенчатая аппроксимация синусоиды – б, трехступенчатая аппроксимация синусоиды – в

Аппроксимированная синусоида

Аппроксимированная синусоида на экране осциллографа выглядит ступенчатой линией. Это не имеет значение для большинства электроприборов, но в тех случаях если в приборе стоит трансформатор, как в старых телевизорах, или есть электродвигатель, то включать их через этот ИБП нельзя. Аппроксимированная синусоида является суммой разных частот и напряжений, в то время как трансформаторы и электродвигатели рассчитываются на частоту 50Гц. В результате они теряют в мощности, греются, гудят и могут выйти из строя. Если же к аппарату подключена только аппаратура с импульсными блоками питания (практически вся современная), то она прекрасно работает с аппроксимированной синусоидой. В импульсных блоках питания входное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется в постоянное напряжение 220V, которое не зависит от формы синусоиды.

Однако встречаются приборы с трансформаторными блоками питания. Первым признаком несоответствия формы синусоиды является сильный гул, намного громче, чем при питании от сети. Лучше всего, при пробном включении ИБП с аппроксимированной синусоидой, все приборы включать поочередно и при появлении сильного гула сразу выключить. Обычно это маломощные блоки питания или аппаратура с питанием от сети 220V.

Такие ИБП или инверторы стоят дешевле устройств с чистой синусоидой, но к ним нельзя подключать насос системы отопления или холодильник.

ИБП с чистой синусоидой

Приборы высшей ценовой категории на выходе имеют чистую синусоиду. Это дает возможность подключать к ним любую аппаратуру, в том числе электродвигатели, насосы и трансформаторы, но стоят эти ИБП намного дороже, что делает их использование для обеспечения работы электроотопления или стиральной машины невыгодным. Подробнее об этом рассказано в статье «ИБП для дома«.

Аккумуляторы для ИБП

ИБП отличаются также по тому, какие аккумуляторы используются:

встроенные;

внешние;

смешанные.

Встроенные аккумуляторы обеспечивают работу подключенной аппаратуры в течение 10 минут. Этого времени достаточно для завершения работы компьютера или включения портативного генератора.

Внешние аккумуляторы обеспечивают питание электроприборов в течение нескольких часов (в зависимости от емкости). Их можно заменить при выходе из строя или добавить, если емкость оказалась недостаточной. Напряжение их может быть различным — 12, 24, 36V или любое, кратное 12.

При использовании смешанных аккумуляторов к внутренним аккумуляторам подключаются внешние, того же напряжения. В некоторых случаях в качестве внешнего аккумулятора можно использовать автомобильный, но производители не гарантируют нормальной работы устройства.

В любом случае, ИБП надежнее обеспечивает работу электрооборудования вместе с портативным генератором. О том, как его выбрать рассказывает статья «Генератор для дома и дачи»

stroymasterok.com

Типы ИБП: принцип работы и отличия

Компания «Cистемотехника» занимается производством и продажей энергетического оборудования.

Оказываем комплексные услуги по поставке, монтажу и обслуживанию систем бесперебойного электроснабжения по оптимальным ценам в Москве.

По принципу работы все ИБП принято делить на 3 вида:

ИБП Line Interactive

Основой данного типа источников бесперебойного питания является специальная линейно-интерактивная технология. Отличительной особенностью, которая позволяет добиваться большей эффективности в сравнении с off-line источниками, является присутствие трансформатора, который обеспечивает стабильное выходное напряжение даже при довольно сильно различающихся величинах входящего напряжения. То есть этот тип ИБП позволяет справляться с гораздо более сильными перепадами напряжения в сети, чем это могут сделать обычные офф-лайн источники.

Интерактивные источники способны защитить электрооборудование от кратковременного исчезновения или скачка, перепада или просадки напряжения. Данные устройства не способны контролировать форму напряжения и эффективно фильтровать помехи и выбросы. Таким образом, все помехи, которые могут быть созданы нагрузками, просто выйдут обратно в электросеть.

Вывод: Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания отлично справляются с поддержкой электрооборудования, для которого важна величина входящего напряжения, но при этом не важны спектральные параметры. В связи с этим такие источники нашли свое широкое распространение в защите сетевого оборудования (маршрутизаторы, коммутаторы и прочие устройства).

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела линейных интерактивных ИБП >>>

ИБП Online

Устройство и рабочий процесс данного вида существенно отличается от такового в двух предыдущих вариантах. Он-лайн системы используют двойное преобразование напряжения. Это позволяет выпрямить поступающее переменное напряжение и преобразовать его в постоянный ток. Затем этим напряжением питается батарея, после чего инвертор снова изменяет ток на переменный и выводит его для питания устройств. Отличительной особенностью является то, что батарея постоянно включена в сеть, а это позволяет мгновенно (без какой-либо задержки) нивелировать любые скачки напряжения.

Постоянный ток лишен недостатков, которые могут быть связаны с частотой, фазой или шумом и которые присущи переменному току. Ток поступает с жестко лимитированными параметрами, а затем преобразовывается в ток со строго заданными рамками формы, частоты и фазы.

Вывод: On-line ИБП весьма дорогостоящие, поэтому они используются только для обеспечения безопасной работы техники, которая очень требовательна. Примерами такого оборудования могут быть современные сверхпроизводительные сервера. Нарушения в их работе порой чреваты убытками в десятки тысяч долларов или угрозой сохранности важных коммерческих данных. Поэтому их высокая стоимость сполна оправдывает себя, а использование онлайн-источника бесперебойного питания позволит максимально обезопасить крупные бизнес проекты от непредвиденных сбоев.

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела онлайн ИБП >>>

ИБП Offline

Работа источника бесперебойного питания офф-лайн типа имеет довольно несложный алгоритм и структуру. Основными элементами данного вида источника являются: автоматический переключатель, автономный источник энергоснабжения (батарея) и выходы для внешнего питания. В обычном режиме положительный заряд батареи поддерживается зарядкой через внешние источники.

В обычных случаях переключатель позволяет использовать электроэнергию с внешних источников, но даже при кратковременном скачке или исчезновении питания он производит подключение автономного источника энергии (батарея). При этом на весь процесс переключения уходит приблизительно 4 миллисекунды, что никак не сказывается на работоспособности подключенного оборудования. Электрический ток выходит из батареи в форме постоянного тока, поэтому используются специальные инверторы. Они преобразовывают постоянный ток в переменный, который уже и используется для питания электрооборудования.

Батарея, входящая в структуру данного типа ИБП способна обеспечить потребности в электроэнергии на протяжении довольно небольшого отрезка времени. Поэтому данный тип подходит скорее для кратковременной страховки в случае возникновения проблем с электроснабжением из центральной сети.

Вывод: офф-лайн ИБП являются одними из самых простых, дешевых и портативных источников. Но справиться они смогут только с кратковременными перебоями в работе электросети.

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела резервных offline ИБП >>>

all-generators.ru

Off-line, Line-Interactive, On-line. Давайте разбираться

Часто приходится сталкиваться с вопросом об отличиях разных типов ИБП. Давайте подробно разберемся с вами с этими понятиями. Какие типы ИБП существуют?

Представим схемку:

Off-line ИБП или инверторы

Алгоритм работы такого ИБП простой: если есть напряжение – устройство его транслирует на потребителей, не осуществляя функцию стабилизации. При отключении центрального питания за 10-20мс происходит переключение на работу от АКБ. 20мс – это много или мало? Вы увидите, как моргнет лампочка освещения, но ПК, например, в перезагрузку не уйдет (импульсный блок питания имеет определенную емкость благодаря конденсаторам). Надо заметить, что маломощные ИБП Off-line типа рассчитаны на питание не особенно критичной нагрузки – ПК, мониторы, ноутбуки, факсы и т.п. Популярные APC Back-ups относятся именно к этому типу.

Мощные ИБП типа Off-line по-другому называют “инверторы”. Строго говоря, это не совсем корректно, т.к. инвертор – это суть преобразователь напряжения, который является лишь составной частью ИБП, в его задачу входит конвертация постоянного напряжения DC в переменной АС, либо в обратную сторону. Но, так сложилась практика, что применительно к бесперебойному питанию под инверторами подразумевают нечто более, а именно преобразователь AC-DC-AC со встроенным зарядным устройством и контроллером напряжения. Иными словами: прибор, который автоматически даёт электропитание от аккумуляторов в случае пропадании электричества, а при восстановлении его подачи переходит в режим заряда АКБ и параллельно питает нагрузку.

Схема off-line ИБП

К популярным инверторам на нашем рынке можно отнести:

При установке инверторов для целей бесперебойного питания частных домов мы рекомендуем перед инвертором устанавливать стабилизатор напряжения. Как правило все профессиональные инверторы не имеют встроенного стабилизатора.

Возникает вопрос: почему в списке нет CyberPower и инверторов ПН “Энергия” (не путайте с МАП “Энергия”)? Дело в том, что по всем признакам это не инверторы, а Line-Interactive ИБП.

Line-Interactive ИБП

Если не вдаваться в подробности электронной схемотехники – Line-Interactive это тоже самое, что Off-line только со стабилизатором напряжения и хорошим фильтром помех. Как правило, все небольшие качественные ИБП для ПК как раз относятся к этому типу (скажем APC Smart-UPS). Нужно иметь ввиду, что встроенный стабилизатор напряжения уступает по характеристикам стабилизаторам внешним. Предельная мощность подобных ИБП как правило не превышает 5кВт. Линейно-интерактивные ИБП могут иметь разную форму выходного сигнала: с апроксимированной синусоиды для ПК и приборов с импульсными блоками питания, и с чистой синусоидой для индуктивной нагрузки (например, ПН “Энергия”, Inelt Intelligent и т.д.)

Схема Line-interactive ИБП

On-line ИБП

Этот тип ИБП обеспечивает нагрузку самым качественным электропитанием благодаря системе двойного преобразования. Входящий сигнал преобразуется в постоянный ток, фильтруется от искажений и помех, и вновь генерируется переменный сигнал максимального качества.

Что в результате:

0 сек. переключение на АКБ при пропадании центрального электроснабжения, т.е. не вы, не ваше оборудование не почувствует момента отключения
Широкий диапазон стабилизации напряжения и что самое важное – стабилизация происходит не ступенчато, а в режиме on-line. Иными словами – чтобы не было на входе, на выходе всегда четко 220В (или 230В).
Любые помехи, импульсы и прочая “нечисть” осядут в недрах ИБП и никогда не попадут к вашим потребителям
Он-лайники исправляют форму сигнала, давая на выходе практически идеальную форму синусоиды.

Схема On-line ИБП

Производителей ИБП On-line типа множество в различных ценовых диапазонах. В премиум-сегменте это Eaton, APC, Liebert и прочие. Средний ценовой диапазон: East, Delta ES, Inelt, Makelsan, Helior и прочие.

Для бесперебойного питания домов существуют решения и на базе ИБП On-line типа и на базе Инверторов. В чем же разница между этими решениями кроме очевидных? Об этом в нашей статье: ИБП VS Инвертор – что лучше для бесперебойного питания дома.

tok-shop.ru

Источники бесперебойного питания: классификация, выбор, эксплуатация.

Повышение требований к качеству электроэнергии в нынешнее время является вполне закономерным процессом. Требования упомянутых стандартов обусловлены двумя составляющими. К первой можно отнести желание потребителей максимально оградить себя от последствий аварийных ситуаций в энергосистеме. Вторая составляющая связана с условиями работы нагрузки. Сюда следует отнести требования стабильной и непрерывной работы интеллектуального и силового электрооборудования, снижение потерь в питающей сети и прочее. Один из эффективных вариантов технических решений проблемы качества электроэнергии – источники бесперебойного питания (ИБП, англ. UPS).

Задачи ИБП

Основная задача ИБП – обеспечить потребителя электроэнергией в момент выхода параметров качества из регламентируемых норм (просадка, повышение напряжения, значительное искажение формы…). Выполняя эту задачу ИБП может:

отключаться от сети питания и передавать мощность нагрузке, используя собственный источник;
питать нагрузку скорректированным напряжением питающей сети.

В более дорогих ИБП может быть реализована функция улучшения качества потребляемой электроэнергии (интегрирован корректор коэффициента мощности).

Типы «бесперебойников»

Существуют три базовых типа ИБП.

Резервный ИБП (standby, offline, back-ups). Наиболее простое и дешёвое техническое решение (например, популярный APC Back-UPS CS 500). При значительно повышенном или пониженном напряжении ИБП отключается от сети 220В и переходит на режим работы от аккумулятора. Основные элементы offline ИБП: аккумуляторы (батарея), зарядное устройство, инвертор, повышающий трансформатор, система управления, фильтр (рис. 1).

а)

б)
Рис. 1 Нормальный режим работы (а) и режим работы от аккумуляторов (б)Преимуществом offline ИБП является низкая стоимость и высокий КПД при работе от сети. Недостатки: высокий уровень искажений выходного напряжения (высокий коэффициент гармоник, ≈30% в случае прямоугольного сигнала), отсутствие возможности регулировки параметров входного напряжения. Более подробно характеристики выходного напряжения будут рассмотрены ниже.).
Интерактивный ИБП (англ. line — interactive). Является промежуточным типом между дешёвым и простым offline ИБП и дорогим многофункциональным online ИБП (например, ippon back office 600). В отличие от offline ИБП интерактивный источник имеет автотрансформатор, позволяющий поддерживать уровень выходного напряжения в пределах 220В (+-10%) при просадках / повышениях сетевого напряжения (рис. 2). Как правило, число уровней напряжения автотрансформатора колеблется в пределах двух – трёх.

(а)

(б)

(в)

(г)
Рис. 2 Работа интерактивного ИБП при нормальном напряжении сети (а), при просадке напряжения сети (б), при повышенном напряжении сети (в), при исчезновении сетевого напряжения или значительном повышении (г)Регулировка выходного напряжения реализована путём переключения на соответствующую отпайку обмотки трансформатора. При глубокой просадке или значительном повышении, или полном исчезновении сетевого напряжения данный класс ИБП функционирует аналогично offline классу: отключается от сети и генерирует выходное напряжение, используя энергию аккумуляторов. Касательно формы выходного сигнала, она может быть как синусной, так и прямоугольной (или же трапецеидальной).
Преимущества line — interactive в сравнении с резервным ИБП: меньшее время переключения на автономную работу от аккумуляторов, стабилизация уровня напряжения на выходе. Недостатки: более низкий КПД при работе от сети, более высокая цена (сравнительно с offline типом), плохая фильтрация всплесков (импульсное перенапряжение).
ИБП с двойным преобразованием (англ. double-conversion UPS, online). Наиболее функциональный и дорогостоящий тип ИБП. Бесперебойник всегда включен в сеть. Входной синусный ток проходит через выпрямитель, фильтруется, затем снова инвертируется в переменный. В звене постоянного тока может быть установлен отдельный DC/DC конвертер. Поскольку инвертор всегда находится в работе, задержка на переключение в режим питания от батарей практически равна нулю. Стабилизация напряжения на выходе при просадках или провалах сетевого напряжения более качественная, в отличие от стабилизации line — interactive ИБП. КПД может находиться в пределах 85%÷95%. Напряжение на выходе зачастую имеет синусную форму (коэффициент гармоник <5%).

Рис. 3 Функциональная схема одного из вариантов online ИБПНа рис. 3 представлена структурная схема варианта online ИБП. Сетевое напряжение здесь выпрямляется полууправляемым выпрямителем. Импульсное напряжение фильтруется и затем инвертируется. В схемах online ИБП может присутствовать один или несколько так называемых байпасов (обходных коммутаторов). Функция такого коммутатора аналогична функции реле: переключение нагрузки для питания от батареи или напрямую от сети.
На основе структуры online создают не только маломощные однофазные, но и промышленные трёхфазные ИБП. Непрерывность электропитания крупных файловых серверов, медицинской техники, телекоммуникаций осуществляется исключительно на основе online структуры ИБП.
Особые типы ИБП. Используются и другие специфические типы ИБП. К примеру, феррорезонансный источник бесперебойного питания. В данном ИБП специальный трансформатор накапливает заряд энергии, которого должно хватить на время переключения питания от сети на аккумуляторы. Также в качестве источника энергии некоторые ИБП используют механическую энергию супермаховика.

Основные характеристики ИБП.

Мощность. Единицы измерения мощности: вольт-ампер (ВА), ватт (Вт), вольт-ампер реактивный (ВАр). Напомним, что существует полная S, активная Р и реактивная Q мощности. Уравнение, связывающее мощности
S2=P2+Q2
Активная мощность (Вт) расходуется на полезную работу, реактивная (ВАр) – не выполняет полезной работы. Соответственно, полная мощность по определению – максимальная мощность, которой должен обладать источник для обеспечения нагрузки необходимой энергией. Отношение активной мощности к полной показывает качество использования электроэнергии и называется коэффициентом мощности (англ. Power Factor, PF):
PF=P/S
Активная нагрузка (лампы накаливания, обогреватели) имеет PF=1, полная мощность равна активной. ПК, микроволновые печи, кондиционеры имеютПример расчёта.
Рассчитать источник бесперебойного питания для компьютера (два ПК + два монитора). Мощность ПК легко оценить, зная на какую мощность рассчитан блок питания. Пускай в ПК установлены блоки питания 450 Вт (активная мощность). При неизвестном PF для ПК с блоком питания без PFC (англ. Power Factor Corrector, корректор коэффициента мощности) PF можно принимать равным 0,65. Аналогично PF монитора принимаем равным 0,65. Активная мощность монитора 50 Вт. В результате, общая активная мощность потребителя (два рабочих места)
Р=450+50+450+50=1000 Вт
Полная мощность (из формулы 2):
S= Р/PF=1000/0.65=1538 (ВА).
Если в блоках питания (БП) ПК и монитора установлен корректор коэффициента мощности (PF=1), то полная мощность S равна активной.
S=P=1000 (ВА)
Для нагрузки в виде ПК можно рассчитывать ИБП без запаса по мощности, исходя из следующих фактов:

Компьютерные блоки питания имеют защиту от перегрузки. Иными словами, ПК не сможет потреблять мощность, большую, чем заявленная мощность БП.
Мощность блока питания – максимальная мощность. По факту в ненагруженном режиме (сразу после запуска) ПК потребляют около 50% своей мощности.

Результат.
Итак, необходимые минимальные параметры ИБП:

для ПК с блоками питания без PFC – 1кВт / 1540 ВА.
для ПК с блоками питания с PFC – 1кВт/ 1кВА.

Для первого варианта подойдёт источник бесперебойного питания apc Smart-UPS C 2000VA (линейно – интерактивный ИБП 2кВА / 1.3 кВт). Для второго — ИБП Ippon Smart Winner 1500 (1.35 кВт) или Eaton 5SC 1500 ВА (1.05 кВт).
При расчёте важно учесть кратковременное повышение мощности для такой нагрузки, как электродвигатели. В моменты пуска ток Iпуск в пять, семь раз выше номинального Iн:
Iпуск=(5÷7)*Iн

Время работы от батареи. Рассчитать время автономной работы бесперебойника можно по следующей формуле:
Т=(Uбат*Ih)/P
где Т – время автономной работы, Ih – ёмкость (миллиампер * час).
Пример расчёта.
Для источника бесперебойного питания Powercom BNT-2000AP (2 кВА, 1.2 кВт) и упомянутого потребителя (2 ПК + 2 монитора с корректорами коэффициента мощности) рассчитать максимальное время работы. Паспортная ёмкость батареи 9 А*час. Если напряжение аккумулятора ИБП не указано можно принять его равным 12 В.
Подставляя значения в формулу (4) получим:
Т=(12*9)/1000=0,108 часа или почти 7 минут.
Результат. Время работы ИБП на упомянутую нагрузку составляет примерно 7 минут. С учётом реальной неполной загруженности ПК это время будет немного больше.
Время переключения на автономный режим. Для упомянутого линейно-интерактивного ИБП Powercom время переключения на питание от аккумуляторов равно 2 ÷ 4 мс.
Диапазон сетевого напряжения. Иными словами, минимально и максимально допустимые напряжения, при которых ИБП будет работать от электросети. Для Powercom BNT-2000AP это значение находится в диапазоне 155÷275 В. Напомним, что для более дешёвых offline ИБП этот диапазон меньше. Например offline ИБП APC Back-UPS CS 350 переключается на автономный режим питания при 180 В.
Уровень искажений выходного напряжения. Идеальным вариантом напряжения на выходе ИБП является синус 50 Гц (коэффициент гармоник = 0%). ИБП с двойным преобразованием энергии имеют более сложный инвертор и достаточно качественный выходной сигнал напряжения с коэффициентом гармоник не больше 5%. Линейно-интерактивные ИБП могут иметь как сложный, так и более простой инвертор, генерирующий аппроксимированную (ступенчатую) синусоиду или же прямоугольник. Offline ИБП имеют наиболее простой инвертор и, соответственно, прямоугольный или ступенчатый вид выходного сигнала с коэффициентом гармоник ~30% (для прямоугольника).
Для питания нагрузки с импульсными источниками питания (ПК, TV) можно без вреда для нагрузки использовать прямоугольную форму сигнала напряжения (рис. 4). Для питания электродвигателей (например, для циркуляционного насоса или привода насоса отопления) настоятельно рекомендуется использовать синусную форму сигнала напряжения.

(а)

(б)
Рис. 4 Синусная (а) и прямоугольная (б) формы выходного напряжения.

Особенности применения.

Источники бесперебойного питания для котла отопления, а также источники бесперебойного питания для газовых котлов имеют особенность, связанную с режимами работы нулевого проводника. Зачастую автоматика котла требует подключение нейтрали сети. Дело в том, что цепь контроля пламени горелки подключена к заземлению и в четырёхпроводной сети 220В нулевой проводник и заземление котла в конечном счёте замыкаются через физическую землю. Однако, при обрыве нейтрали или при механическом отключении нуля потребителя от нуля сети питания (автономная работа offline ИБП) цепь контроля пламени оказывается разорванной. Для устранения этой проблемы возможны следующие решения:

Использовать источник бесперебойного питания для газового котла со «сквозным нулём». В line-interactive и online ИБП нейтраль сети может быть соединена с одним из выводов выходных клемм. Наличие в ИБП специальной схемы с разделительным трансформатором является более предпочтительным, но и более дорогим решением. В случае простого соединения нейтрали сети с выходом ИБП необходимо правильно включить вилку ИБП в розетку. Важно, чтоб именно нейтраль сети, а не фаза, оказалась проходящей через ИБП. В противном случае цепь контроля пламени окажется разорванной. Проверить наличие сквозной нейтрали в ИБП можно с помощью индикатора фазы. Если индикатор реагирует на обе фазы (оба выхода розетки) – то нейтраль на выходе ИБП отсутствует. Если есть реакция только на одну фазу – нейтраль подключена.
Для offline ИБП внутри самого устройства необходимо замкнуть одну из фаз (рис. 5). Затем необходимо правильно включить ИБП в сеть (смотри предыдущий пункт).

Рис. 5 Создание сквозной нейтрали в offline ИБП.

Выводы

Начальный пункт выбора источника бесперебойного питания – определение характера нагрузки (ИБП для компьютера, для котлов отопления…). Для ответственных потребителей и устройств, содержащих электродвигатели переменного тока, следует выбирать дорогие и функциональные online ИБП. Для ПК и офисной аппаратура подойдут более дешёвые line-interactive или back ИПБ. Следующий пункт выбора – вычисление мощности и времени работы от батарей ИБП. Также следует предусмотреть возможность использования «сквозного» нуля. При формировании конечного решение следует учитывать популярность брендов на рынке: лидеру APC принадлежит около 50% всех продаж, далее со значительным отрывом следуют Ippon, Eaton Powerware, Powercom.

electry.ru