Основные типы ИБП по принципу их построения, степени защиты оборудования и сферам применения
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
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: для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.
Схема линейно-интерактивного ИБП
3. С двойным преобразованием или онлайн ИБП
Двойного преобразования (онлайн, online) — это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды — входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.
| Плюсы: | Минусы: |
| постоянная стабилизация напряжения и частоты полная фильтрация импульсов и высокочастотных помех основной электросети отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть мгновенное переключение на аккумуляторы в случае сбоев | сложность конструкции и более высокая стоимость в режиме двойного преобразования дополнительные затраты электроэнергии |
Применение: Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.
Схема ИБП с технологией онлайн
Типы источников бесперебойного питания
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:
Простота, экономичность, компактность.
МИНУСЫ:
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
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:
Компактность, экономичность, стабилизация входного напряжения, невысокая стоимость.
МИНУСЫ:
Отсутствие стабилизации входного напряжения при работе от электросети, более высокий износ аккумулятора (в сравнении с другими типами).
ПРИМЕНЕНИЕ:
Для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.
Схема линейно-интерактивного ИБП
3. С ДВОЙНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ИЛИ ОНЛАЙН ИБП
Двойного преобразования (онлайн, online) – это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды – входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.
ПЛЮСЫ:
Постоянная стабилизация напряжения и частоты, полная фильтрация импульсов и высокочастотных помех основной электросети, отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть, мгновенное переключение на аккумуляторы в случае сбоев.
МИНУСЫ:
Сложность конструкции и более высокая стоимость, в режиме двойного преобразования дополнительные затраты электроэнергии.
ПРИМЕНЕНИЕ:
Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.
Схема ИБП с технологией онлайн
Модульные ибп: типы и виды
Источники бесперебойного питания подразделяются на модульные и моноблочные модели. В этой статье мы расскажем о первой категории оборудования. Что такое модульные ИБП, каковы их основные типы и виды и в чем заключаются их преимущества – обо всем этом читайте ниже.
Основные технические особенности
Источник бесперебойного питания модульной конструкции – это относительно новый вид оборудования в системах электропитания. Его главная особенность – наличие 2-х отдельных рабочих групп, размещенных в отдельных шкафах, но работающих при этом сообща.
То есть, если в моноблочном ИБП есть только 1 силовой модуль, скажем, на 60 кВА, то в модульный источник можно добавить несколько дополнительных модулей, нарастив, таким образом, мощность работы устройства. Именно так работают модульные источники серии ИДП-4 нашего производства, компании РУСЭЛТ. Обращаем ваше внимание на то, что рассказывать о типах и особенностях данного оборудования мы будем именно на примере нашей продукции.
Модульный ИБП 160 кВА серии ИДП-4-3/3-160-8-380-А1 на 8 рабочих модулей
Какие существуют типы модульных ИБП?
Почему мы берем в качестве примера именно наши приборы? Дело в том, что модульный источник бесперебойного питания делится на разные типы в зависимости от производителя и технических характеристик. Что касается модульной конструкции, то это уже сам по себе один из признаков типизации этого вида оборудования – по масштабируемости.
Наряду с этим есть ещё 3 критерия классификации:
- Схема внутреннего строения
- Мощность
- Длительность работы от аккумуляторных батарей
Модульный ИБП 100 кВА серии ИДП-4-3/3-100-5-380-А1 на 5 рабочих модулей
Какие модульные ИБП лучше?
Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Дело в том, что по состоянию на 2018-19 годы, источники модульного типа все ещё относительно новый товар на рынке. Тем не менее, его активно покупают для серверных комнат. Если рассматривать такой аргумент, как стремление быть «в тренде», используя новые виды электрооборудования, то оно также может стать причиной для покупки.
В любом случае, сначала стоит изучить характеристики всех устройств и решить, какие из них подойдут для ваших задач.
Технические характеристики
Источники бесперебойного питания рассчитаны на разное количество рабочих модулей, за счет которых осуществляется наращивание мощностей. Например, у нас на сайте представлены модульные ИБП серии ИДП-4 у которых 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 и 10 модулей.
Это один из ключевых факторов выбора. Иногда кому-то достаточно приобрести моноблочный бесперебойник на 100 или 120 кВА. Причина – заказчик точно знает, что последующее наращивание мощности ему точно не потребуется.
Входные и выходные параметры номинального напряжения у источников ИДП-4 следующие:
- Входное 380 / 400 / 415 (межфазное) +/-25%
- Выходное 380 / 400 / 415 (межфазное)
Что касается длительности автономной работы, то её продолжительность зависит от количества модулей аккумуляторных батарей.
Помимо технических характеристик ИБП, всегда стоит иметь в виду и конкретного производителя. Мы, разумеется, не будем говорить о чужих брендах, а приведем аргументы в пользу своей продукции. Наши источники:
- Удостоены звания 100 лучших товаров России
- Имеют различные виды исполнения и степени защиты, подходящие под большинство задач
- Наличие в продаже модульных устройств как вертикальной, так и горизонтальной конструкции
Решение о том, покупать или не покупать ИБП модульного типа, можно принять на основе технологических преимуществ этого вида оборудования. Поэтому ниже мы перечислили 4 основных преимущества, по которым стоит сделать выбор в пользу нашей продукции.
Основные преимущества модульных ИБП от РУСЭЛТ
- Масштабируемость и гибкость
Так как ИБП состоят из 2-х групп (1 для повышения мощности автономной работы, 2 – для увеличения её продолжительности), то можно добавлять новые силовые и батарейные модули, увеличивая мощность. То есть, текущие потребности сегодня могут диктовать необходимость в небольших мощностях, примерно, 20 кВА, то никто не исключает, что завтра их потребуется гораздо больше. И именно тут приходят на помощь модульные источники бесперебойного питания, мощность работы которых можно увеличить до нужного максимума.
- Двойное преобразование напряжения (On-line)
Сегодня это наиболее эффективный и востребованный отраслевой стандарт. Он защищает нагрузку от любых сетевых неполадок. Обеспечивает нулевое время перехода из сетевого в автономный режим и обратно. Устройства именно с таким типом преобразования используют для защиты серверов, оборудования ЦОД, узлов связи, медоборудования и т.д.
- Эффективность в эксплуатации
Модульные источники обеспечивают нулевое время простое, менять и добавлять новые силовые модули можно «на горячую», не отключая нагрузку. Также предусмотрена система мониторинга, дистанционно передающая данные о состоянии системы через интернет.
- Снижение капиталовложений
За счет наивысшего входного коэффициента мощности к ИБП можно подключать оборудование с нагрузкой большей мощности, использовать оборудование при низком напряжении при минимальной нагрузке тока на проводку. Все это поможет сократить потребление электроэнергии. Также сэкономить поможет и хорошая масштабируемость оборудования.
Таким образом, на основе этих преимуществ можно утверждать, что источники модульной конструкции хороши везде, где необходимо обеспечить высокую надежность электросети и где в дальнейшем потребуется наращивать мощность с минимальными финансовыми и трудозатратами.
Особенности ИБП для промышленных объектов / Delta Electronics corporate blog / Habr
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:
- 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.
- 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.
- 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.
Как выбрать ИБП. Основные типы и сферы применения.
Как выбрать ИБП. Основные типы и сферы применения.
Источник бесперебойного питания (ИБП) — это электротехническое устройство, которое преобразует постоянный ток от аккумуляторных батарей в переменный ток с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
ИБП применяется для питания бытовой техники в случае прекращения снабжения от стационарной линии электропередач. В случае отсутствия напряжения в сети он автоматически подключает аккумулятор. В момент появления электроснабжения в сети работа от батареи прекращается, питание для техники подаётся от сети. При этом осуществляется заряд аккумуляторов, если необходимо. Все источники питания в автоматическом режиме поддерживают необходимый заряд аккумуляторов, периодически подзаряжая их, также они не допускают глубокого разряда батарей во время работы в автономном режиме. При остаточной ёмкости, равной 20 %, нагрузка автоматически отключается. Питание возобновляется при восстановлении электроснабжения от магистрального кабеля.
Существует два основных типа ИБП, которые применяют для электропитания бытовой техники, котлов отопления, циркуляционных насосов, систем видеонаблюдения, сигнализации и освещения. Первый тип — линейно-интерактивные устройства (line-interactive). Они недорогие, в их состав входит инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумуляторов в переменный ток; зарядное устройство; ступенчатый автотрансформатор, выполняющий роль стабилизатора и автоматическое устройство по управлению работой аппарата. Особенность работы этого класса ИБП — стабилизация сетевого напряжения происходит ступенчато. Шаг одной ступени может составлять 15–20 В и более.
Если в сети есть проблемы с напряжением, оно повышенное, пониженное либо постоянно изменяется, и нужно подвести питание к котлу отопления, то лучше реализовать схему, описанную ниже. Сначала следует подключить качественный отечественный стабилизатор, работающий на симисторах (например, «Штиль» серии ST или SPT), а к стабилизатору подсоединить источник резервного электропитания без встроенного стабилизатора (например, ИБП online, либо инверторного типа), непосредственно к ИБП — газовый котёл. Стабилизатор контролирует и стабилизирует напряжение с небольшой погрешностью до 220 В, когда оно есть. Система автономного электроснабжения линейно-интерактивного типа обеспечивает электропитанием котёл, когда подача переменного тока в стационарной сети прекращается. Для циркуляционных насосов, холодильников, глубинных насосов и другой техники стабилизатор можно не применять (но лишним он не будет).
Аккумуляторы у линейно-интерактивных устройств подключаются с небольшой задержкой в 4–10 мс (напомним, 1 с = 1000 мс). Если котёл сам не включается после пропадания и возобновления электроснабжения, то такой тип ИБП не подходит. Линейно-интерактивные системы не видят ток от электрических генераторов. Если вы планируете использовать в качестве резервного электропитания бензиновый или дизельный генератор, следует учесть, что он имеет на выходе пилообразную форму напряжения с определённым отклонением от нормы. Такой переменный ток линейно-интерактивные устройства не видят и продолжают работать от батарей, поэтому зарядить аккумуляторы от генератора не удастся. Линейно-интерактивные аппараты идеально подходят для автономного электроснабжения насосов твёрдотопливных котлов, питания холодильников, насосов, телевизоров. Основные модели, относящиеся к line-interactive ИБП: аппараты серий Intelligent и Intelligent II от компании Inelt (Россия), Stark (Германия) и др.
Особенность ИБП Stark серии «Инвертор» является возможность работы с альтернативными источниками энергии, а также возможность работы в одной линии со стабилизаторами напряжения. Для их работы требуется минимальное количество внешних аккумуляторных батарей.
Еще один большой класс систем резервного электроснабжения переменным током — аппараты типа on-line. Они превосходят по функциональным возможностям линейно-интерактивные системы. Их функционирование осуществляется по принципу двойного преобразования: переменный ток с помощью выпрямителя переходит в постоянный, который затем превращается обратно в переменный. Часто такие системы называют ИБП с двойным преобразованием. Такой принцип работы обеспечивает на выходе после источника питания напряжение в форме волны (чистого синуса), величиной 220 В и с частотой 50 Гц. Время переключения электропитания от сети на аккумуляторные батареи у аппаратов составляет 0 мс, то есть аккумуляторы всегда подключены параллельно и включаются в работу мгновенно. За счёт двойного преобразования on-line системы отлично стабилизируют напряжение от стационарной сети, когда работа осуществляется от сетевого кабеля. Многие модели могут работать с параметрами сетевого напряжения от 130 В до 300 В. Дополнительно устанавливать стабилизатор напряжения при работе от оn-line аппаратов даже для котлов отопления не нужно.
Бытовая техника, подключенная к ИБП, защищена от высокочастотных импульсов и помех. Вся работа источников питания происходит в автоматическом режиме: в случае прекращения электроснабжения мгновенно подключается аккумуляторная батарея. При возобновлении электроснабжения она начинает заряжаться, а бытовая техника питается от стационарной сети переменным током высокого качества, прошедшим двойное преобразование. Как и в линейно-интерактивных системах автоматика ИБП не допустит глубокого разряда батарей, нагрузка отключится при значении остаточной ёмкости аккумуляторов, равной 20 %, питание возобновится, когда в сети появится переменный ток, электроснабжение техники и заряд батарей будут идти параллельно. On-line ИБП может работать и с пилообразным током от электрических генераторов. За счёт двойного преобразования они не только «видят» ток от генератора, но и преобразуют его на выходе в форму в виде чистой синусоиды. При этом напряжение стабилизируется до 220 В с определённой погрешностью. Этот ИБП можно использовать в качестве стабилизатора напряжения от генератора. Обыкновенные стационарные стабилизаторы нельзя устанавливать после генераторов, они поломаются, так как работают только от стационарной сети (они только стабилизируют сетевое напряжение до 220 В, а не меняют его форму). Исключение составляет российский стабилизатор СДП-1/1-3-220Н, он сделан по той же технологии, что и оn-line системы, но без батарей.
Если рассматривать какой тип ИБП лучше, то ответ будет однозначным: оn-line источники. Это идеальные стабилизаторы напряжения, преобразователи формы напряжения, которые переключают питание от сети на аккумуляторы без прерываний. Основная область применения данного типа устройств — защита от некачественного электроснабжения и автономное питание газовых котлов, автоматики и горелки котлов, работающих на дизельном топливе, циркуляционных насосов, систем видеонаблюдения, систем охранной и пожарной сигнализации. Часто устройства автономного электроснабжения применяют для защиты дорогой аудио- и видеотехники, питания серверов, коммуникационного, сетевого оборудования, защиты дорогой медицинской техники.
На производстве on-line устройств специализируется российская компания «Тэнси», которая производит оборудование под торговыми марками ДПК и ДПТ, немецкая компания Stark, российско-итальянская компания N-Power, а также российская фирма Inelt, выпускающая серию устройств Monolith.
Мощность on-line ИБП устройств начинается от 1000 ВА, агрегатов с меньшими параметрами нет. Минимальная мощность линейно-интерактивных аппаратов составляет 500 ВА. Для увеличения срока службы аккумуляторов не нужно выключать ИБП, когда есть напряжение в сети. Батареи для источников питания предназначены для постоянной работы. Включая и выключая источники питания, вы ненамного продлите срок службы аккумуляторов, а лишь получите массу неудобств в виде постоянных переключений техники. Аккумуляторы для ИБП служат от 5 до 12 лет, в зависимости от производителя и серии, подключены они или просто установлены в цепь. Более того, не подключённая батарея теряет заряд примерно на 20 % от ёмкости ежегодно. Лучше, чтобы ИБП работал постоянно, автоматическая система контролирует процессы, производящие в аккумуляторах, отслеживает и, в случае необходимости, корректирует параметры переменного тока в сети. В качестве дополнительной опции на аппараты ДПК можно установить устройство, которое отправит смс о начале работы ИБП от аккумуляторов. Аппараты всех фирм снабжены коммутационными портами, позволяющими подключить источник бесперебойной работы к компьютеру. Можно также установить сетевые карты в устройства.
Почему нельзя использовать ИБП для компьютеров в качестве источников питания котлов отопления, насосов и бытовой техники?
Во-первых, многие устройства данного типа имеют на выходе аппроксимацию синусоиды (форму напряжения в виде прямоугольников), а для автоматических систем в котлах отопления, циркуляционных насосах, глубинных насосах и другой бытовой технике требуется синусоидальное напряжение на выходе, как в линиях электроснабжения.
Во-вторых, компьютерные источники автономного питания не имеют чётко выраженную фазу и нейтраль, за счёт чего могут перестать функционировать датчики горелки. Особенно это касается газовых и дизельных котлов.
И в третьих, ИБП покупают для обеспечения длительного периода автономного электроснабжения, а компьютерные UPS работают до 15 минут, после чего отключаются. Они имеют внутренние аккумуляторы с маленькой ёмкостью и предназначены для корректного завершения работы на ПК, а не для длительных циклов работы. С компьютерными источниками автономного электроснабжения трудно настроить систему на большую мощность и длительный период работы, к тому же цена такого агрегата будет намного выше.
Вывод: компьютерные ИБП нужно устанавливать для питания системных блоков, ноутбуков и серверов, а для бытовой техники, котлов отопления и насосов нужно применять специальные ИБП.
Существует два типа ИБП: с встроенными и внешними аккумуляторами. Системы питания с внутренними аккумуляторами востребованы в RM и RT- исполнениях для монтажа в 19-тидюймовую стойку для питания серверов, сетевого и телекоммуникационного оборудования. Также популярны ИБП с внутренними батареями оn-line типа в качестве стабилизатора напряжения от генераторов, для питания газовых котлов и котлов, работающих на дизтопливе, а также для медицинской и специализированной техники. Источники оn-line типа защищают технику значительно лучше, чем стабилизаторы, но для их работы требуются аккумуляторы. Поэтому рационально для защиты техники от некачественного электропитания лучше применять ИБП с внутренними аккумуляторами. Один недостаток: эти аппараты не могут обеспечить длительный период автономной работы, внешние аккумуляторы подключить к системе нельзя. Срок работы можно увеличить примерно на 15 минут за счёт подключения дополнительного аккумуляторного модуля. Аппараты с внешними батареями предназначены для автономного питания нагрузки сроком до нескольких суток. Более точно оценить время можно, зная мощность подключённой техники, количество и ёмкость аккумуляторов.
Выбор мощности аппарата
Как и в стабилизаторах напряжения, в источниках питания цифры в обозначении модели выражают полную мощность в вольт-амперах. Формула для расчета мощности: произведение силы тока на напряжение. Для перевода вольт-ампер в привычные ватты, следует цифры, написанные на ИБП, умножить на коэффициент 0,7. У аппаратов моделей Pro Vision Black M от компании N-Power этот коэффициент равен 0,8.
Чтобы выбрать аппарат необходимой мощности, следует сложить мощности всех агрегатов, которые будут работать от ИБП. При этом, как и при выборе мощности стабилизатора напряжения, нельзя забывать о факторе пусковых токов, которые даёт техника с электрическим двигателем, насосом или компрессором. Номинальная мощность холодильника равна 200–300 Вт, при пуске компрессора он потребляет до 1 кВт. Еще один прибор с высоким значением пускового тока — глубинный или погружной насос для подачи воды. При номинальной мощности 500–800 Вт величина пускового тока может доходить до 4 кВт. Холодильник можно подключать к Stark Country 1200 INV, а глубинный насос — к Stark Country 3000. Мощность газового котла отопления с внутренним циркуляционным насосом обычно составляет 110–300 Вт. Идеальный вариант — подключить к нему on-line ИБП с 3 аккумуляторами по 100 А·ч. Этого набора хватит на 10–12 ч автономной работы.
Выбор ёмкости внешних аккумуляторов
Как показывает опыт, время автономного электроснабжения от ИБП обычно составляет 8–12 часов (время отсутствия дома или время сна). Ночью электрический генератор редко запускают, так как он является источником шума.
Есть мнение, что если в доме установлен генератор с системой автоматического запуска (AVR или ATS), то можно купить ИБП оn-line типа с батареями небольшой ёмкости (45–55 А·ч), чтобы его мощности хватило на несколько часов работы ИБП. Но, во-первых, стоимость комплекта источника питания и батареи с емкостью 100 А·ч не сильно отличается от стоимости комплекта с батареями меньшей ёмкости, а время автономной работы увеличится до 10–12 часов при среднем потреблении 100–150 Вт. Во-вторых, генератор с воздушным охлаждением нельзя эксплуатировать больше 5 часов. Если вас нет дома, и напряжение в сети отсутствует, то генератор может проработать до тех пор, пока не закончится топливо, при этом он будет вырабатывать свою максимальную мощность, а ИБП обеспечивает такую мощность, какая нужна для потребления подключённой техники.
Немаловажно, что система автозапуска может запускать генератор в работу не каждый раз, когда это требуется (особенно в зимний период). Помимо всего вышеперечисленного, источники автономного электроснабжения на аккумуляторных батареях не выделяют выхлопных газов, не требуют заправки и отдельного помещения. И главное — вероятность поломки у качественного источника электроснабжения намного меньше, чем у генератора. Электрогенератор больше рассчитан на автономное питание нагрузки большой мощности, и надёжнее всего его запускать в ручном режиме.
Чтобы рассчитать ёмкость аккумуляторных батарей, необходимых для подключения к ИБП, можно воспользоваться следующей формулой: время автономной работы в часах = произведение напряжения постоянного тока источника на ёмкость батарей, разделенное на мощность подключаемого электрического оборудования в вольт-амперах. Ватты можно перевести в вольт-амперы, разделив количество на 0,7 либо на 0,8, в зависимости от того, чему равен угол сдвига между напряжением и силой тока. Как правило, этот показатель указан в паспорте агрегата, и чаще всего он равен 0,7, исключение составляют аппараты N-Power модельного ряда Pro-Vision Black, у них этот коэффициент равен 0,8.
При параллельном соединении аккумуляторов («+» к «+», «-» к «-») увеличивается суммарная ёмкость батарей, напряжение не изменяется. При последовательном соединение («-» к «+») величины напряжения следует суммировать, ёмкость аккумуляторов при этом не увеличивается.
Как определить количество аккумуляторов, которое следует подключить к ИБП? Аппараты с индексами LT и M в обозначении модели предназначены для работы с внешними аккумуляторными батареями. Чтобы узнать, сколько требуется подключить аккумуляторов к источнику автономного электропитания, нужно рассмотреть значение цепи постоянного тока. Если ИБП (Stark Country 600, Inelt Intelligent 500 LT2) работает от источника напряжения в 12 В, то требуется подключить минимум одну батарею или параллельно включить 2, 3 или 4 батареи (“+» к «+», «-» к «-»). При этом суммируется значение ёмкости, увеличивается время работы, напряжение остаётся равным 12 В. Если ИБП (N-Power Pro Vision Black M, Inelt Intelligent 1000 LT2, Stark Country 3000) функционирует от 24 В, то нужно подключить последовательно минимум 2 батареи («+» к «-»), При этом суммируется напряжение (12 + 12 = 24 В), а ёмкость аккумуляторов не увеличивается. Можно также подключить 4 или 6 аккумуляторов последовательно параллельно. Если значение напряжения равно 36 В, то требуется соединить минимум 3 аккумулятора последовательно, как, например у ДПК-1/1-1-220 М, увеличивая напряжение до 36 В (12 + 12 + 12). При этом ёмкость не будет суммироваться. Например, вы последовательно соединили 3 аккумулятора по 100 А·ч, напряжение цепочки будет равно 36 В, суммарная ёмкость — 100 А·ч.
При подсчёте мощности ИБП следует учесть влияние пусковых токов. Если насос обладает функцией плавного пуска, как у некоторых моделей, выпущенных датской компанией Grundfos, то пусковые токи будут в два раза превышать номинальное значение. Насосы других фирм обычно не снабжают опцией плавного пуска, пусковые токи, особенно у глубинных насосов могут достигать 5-6-кратной перегрузки. Холодильник также даёт большие пусковые токи (до 1 кВт) в момент начала работы компрессора.
Типы аккумуляторов, устанавливаемых к источникам бесперебойного питания
Существует три основных типа аккумуляторных батарей.
1. Самые простые и дешёвые АКБ работают в автомобилях. Электролит между электродами в жидком состоянии, и при вертикальном размещении батареи электролит будет вытекать, кроме того, в процессе работы может выделяться водород. Поэтому такой вид АКБ для работы с ИБП не используется.
2. Ко второму типу АКБ относят гелиевые батареи. В электролит добавляют загуститель, раствор серной кислоты при этом превращается в гелеобразную массу. Их применяют для работы электромашин, электрических погрузчиков. Они не боятся глубокого разряда, но имеют высокое внутреннее сопротивление, потому тоже не годятся для работы с источниками бесперебойного питания.
3. Третий тип батарей, выпущенных по технологии AGM, обладает преимуществами 1-ых двух видов АКБ, но исключает их недостатки. В батареях между положительно и отрицательно заряженными пластинами находится губчатый материал, пропитанный разбавленной серной кислотой. За счёт этого у аккумуляторов низкое электрическое сопротивление, им не страшен глубокий разряд, и они полностью герметизированы. Даже при вертикальном размещении батарей электролит из них не может вытечь, так как корпус герметично запаян, а электролит абсорбирован в губке. Водород в процессе работы не выделяется. Аккумуляторные батареи предназначены для работы в помещении, они полностью безопасны и не представляют угрозы для жизни человека.
Автомобильные аккумуляторные батареи нельзя установить с источниками питания, особенно это касается on-line ИБП. Такие батареи предназначены для кратковременной работы при запуске стартера авто, аккумулятор сразу теряет большую ёмкость, после начала работы двигателя АКБ отключается и начинает заряжаться от генератора. Цикл работы автомобильной аккумуляторной батареи короткий. При работе с ИБП она должна функционировать в другом цикле: равномерный длительный разряд (до нескольких суток), потом плавный цикл заряда. Помимо того, что автомобильный аккумулятор и батарея для ИБП имеют разные циклы, предназначение и конструкцию сепараторов, автоматика ориентирована на работу со специализированными аккумуляторами. Устанавливая автомобильный аккумулятор к ИБП, вы рискуете преждевременно вывести аппарат из строя. При этом система автономного питания перестанет быть надёжной, срок службы таких аккумуляторов с ИБП в лучшем случае составляет не больше года. Читайте об этом подробно в статье «Почему нельзя использовать автомобильные батареи с ИБП».
При работе все источники питания создают определённый шум, идущий от вентиляторов, а в линейно интерактивных системах — еще и от работы ступенчатого автотрансформатора. ИБП крайне не рекомендуется устанавливать в комнатах, предназначенных для отдыха и сна. Самое лучшее место для установки — техническое помещение. Если электрические потребители и техпомещение находятся далеко, то можно проложить от ИБП к бытовым приборам электрический кабель. Также можно устанавливать системы питания в шкафах с вентиляционными отверстиями на кухне.
Из линейно интерактивных ИБП самый низкий уровень шума отмечается у аппарата Stark Country 600. Оn-line системы работают «громче», поскольку скорость вращения лопастей вентилятора выше. Когда есть ток в сети, в случае работы исключительно от батарей, вращение происходит медленнее. Это связано с тем, что при работе от сети происходит двойное преобразование: функционируют выпрямитель и инвертор, а при работе от аккумулятора отмечается одно преобразование — постоянный ток превращается в переменный, работает только инвертор.
Залог долгой и полноценной работы ИБП — правильно выбранный тип аппарата. От ёмкости батарей зависит время автономной работы. Мощность, определяющая количество подключаемой техники, должна соответствовать нагрузке. Следует исключить перегрузки в системе и использовать специализированные аккумуляторы.
Источник бесперебойного питания (англ. Uninterruptible Power Supply, UPS) — источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы (напряжение 220 В +- 10 %; частота 50 Гц +- 1 Гц; коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно)).
 Источник бесперебойного питания компании АРС
Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до одного часа) время продолжить работу. Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрам электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами. ИБП способен корректировать параметры (напряжение, частоту) выходной сети. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором).
Основные функции ИБП:
Характеристики ИБП:
Типы ИБП off-line(резервные) – эти ИБП(схема 1) служат для резервирования источника основного электроснабжения (электросети) на случай аварии (отключения или понижения/повышения напряжения выше установленной величины). Если это происходит, срабатывает переключатель, и нагрузка переходит на резервное питание от инвертора, питающегося от батарей. В штатном режиме питание нагрузки осуществляется напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр. Другие названия резервных ИБП: stand-by, backup, in-line. Достоинства резервных ИБП: простота и, следовательно, дешевизна; высокий КПД и, следовательно, низкие эксплуатационные расходы. Недостатки резервных ИБП: отсутствие стабилизации напряжения и частоты в штатном режиме; большое время переключения на питание от батарей (несколько мсек) и, следовательно, кратковременного пропадания или выброса напряжения на нагрузке; потеря фазы при переключении. В целом ИБП этого класса можно характеризовать как компромисс между приемлемым уровнем защиты от неполадок в электросети и ценой. Мощность выпускаемых устройств колеблется от 220 до 2000 VA (ВА).  Схема 1. Резервный ИБП line-interactive (линейно-интерактивные ИБП)(схема 2) – в штатном режиме снабжают нагрузку напряжением от основной электросети, в некоторой степени регулируя напряжение (автотрансформатор), а при аварии в основной электросети нагрузка синхронно переключается на инвертор. По принципу работы линейно-интерактивные ИБП схожи с резервными ИБП: они также служат для резервирования основного источника электроснабжения, «туша» небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи. Вместе с тем они обладают рядом существенных различий. Так, инвертор ИБП включен параллельно электросети и работает в двустороннем режиме: осуществляет мониторинг линии электропитания и в определенных пределах обеспечивает регулирование и стабилизацию выходного напряжения ИБП, а также производит заряд батарей. Кроме этого, многие производители устанавливают в ИБП этого класса дополнительные узлы (феррорезонансные трансформаторы или автотрансформаторы), позволяющие расширить диапазон входного напряжения, при котором напряжение на выходе поддерживается на приемлемом уровне без перехода на питание от батарей. Достоинства линейно-интерактивных ИБП: достаточно высокий КПД и более надежная по сравнению с резервными ИБП защита электропитания подключенной нагрузки. Недостатки линейно-интерактивных ИБП: нестабильность выходного напряжения в штатном режиме, зависящая от диапазона входного напряжения; отсутствие стабилизации частоты в штатном режиме; отсутствие изоляции нагрузки от электросети; неэффективность при работе на нагрузку с высокой степенью нелинейности; проникновение импульсов и шумов из основной сети на нагрузку; низкая информационная безопасность (возможность несанкционированного доступа к оборудованию по питающим линиям). Отдельно стоит сказать о технологии, известной как «дельта-преобразование напряжения»(delta conversion). Благодаря усовершенствованной обратной связи напряжение на нагрузке регулируется плавно, а не ступенчато, как в обычных линейно-интерактивных ИБП, становится возможной стабилизация частоты выходного напряжения. Эта технология позволяет обеспечить высокий КПД и более надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети. В целом линейно-интерактивные ИБП обеспечивают приемлемый уровень защиты электропитания и служат дешевой альтернативой более сложным системам, предназначенным для работы с чувствительной к неполадкам в электросети нагрузкой. Как правило, мощность выпускаемых устройств составляет от 250 до 10000 VA (ВА). Схема 2. Линейно-интерактивный ИБП
on-line (постоянно включенные ИБП, с двойным преобразованием)(схема 3) – обеспечивают нагрузку электропитанием без потери фазы. Принцип работы ИБП данного класса заключается в следующем: входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем инвертором – обратно в переменное. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным стабилизированным напряжением (как правило, отклонения амплитуды выходного напряжения не превышают 5% устанавливаемого пользователем номинального значения даже при работе на нелинейную нагрузку). Основная отличительная черта ИБП этого класса: инвертор включен последовательно с источником основного электроснабжения и находится всегда во включенном состоянии. При пропадании входного напряжения он переходит на питание от батарей. Благодаря используемой схеме такое понятие как время переключения на резервное питание от батарей для ИБП данного класса просто отсутствует. Достоинства ИБП с двойным преобразованием: постоянная стабилизация напряжения и частоты; непрерывность фазы выходного напряжения в любых режимах; отсутствие влияние нагрузки на основную сеть; полная фильтрация импульсов и шумов основной сети; высокая информационная безопасность. Недостатки ИБП с двойным преобразованием: сложность конструкции и, следовательно, высокая цена; относительно невысокий КПД и, следовательно, высокие эксплуатационные расходы (расход электроэнергии, утилизация выделяемого тепла). ИБП данного класса обеспечивают самую надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети, что компенсирует затраты на его приобретение и установку. Диапазон мощностей выпускаемых устройств очень широк – от 600 VA (ВА) до нескольких сотен киловольт-ампер. По конструктивному исполнению ИБП можно разделить на настольные (как правило розеточные), напольные и стоечные (19″). Один или несколько ИБП с комплексом дополнительного коммутирующего оборудования и кабелей образуют систему бесперебойного питания (СБП).  Схема 3. ИБП с двойным преобразованием
Для сведения: согласно результатам исследования, проведенного компаниями Bell Labs и IBM, каждый ПК ежемесячно подвергается воздействию около 120 нештатных ситуаций, связанных с проблемами электропитания. Использование ИБП продлит срок эксплуатации вашего ПК и защитит Вас от неприятных ситуаций, связанных с выходом из строя компонентов компьютера и потерей информации при отключении электроэнергии и др. нештатных проблем электросети.
По материалам интернет ресурсов.
|