На какие основные типы подразделяются источники бесперебойного питания: Типы ибп: резервные, линейно-интерактивные, онлайн

Содержание

Принцип работы источника бесперебойного питания | Voltmarket

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 18-02-2022

Выбирать электрооборудование всегда было нелегко из-за разнообразия доступных на рынке моделей. А вот выбирать устройство для защиты этого оборудования — еще труднее. Источники бесперебойного питания очень разнообразны и подбирать их следует исходя из требований, предъявляемых самим потребителем.

Чтобы найти наиболее подходящую модель, следует рассмотреть принцип работы источника бесперебойного питания. Поняв основные отличия и особенности различных типов бесперебойников, Вы легко сможете выбрать то, что Вам нужно.

Зачем нужен ИБП

Как часто у Вас случаются ситуации, когда обесточивание центральной сети застает врасплох? Например, отключается компьютер с важными несохраненными данными, или какой-либо процесс останавливается задолго до его завершения. Учитывая, что многие жители Украины используют в домах и квартирах газовые котлы, запросто можно остаться без отопления и горячего водоснабжения. Для кого-то отсутствие электричества делает невозможной работу.

Как бы там ни было, отключение электроэнергии не несет ничего хорошего. ИБП в той или иной мере решает эту проблему, позволяя оборудованию работать без отключений или, как минимум давая возможность закончить работу и корректно выключить оборудование. Помимо автономной работы, любой ИБП обеспечивает защиту от перепадов напряжения, так как переход на питание от АКБ осуществляется не только когда сеть обесточена, но и когда напряжение в ней имеет опасное для электрооборудования значение.

Разумеется, постоянный ток АКБ не подходит для питания бытовой техники и электроники, нуждаясь в преобразовании. Это преобразование осуществляет инвертор.

Таким образом, ИБП является полезным устройством, обеспечивающим многоуровневую защиту электрооборудования от любых неисправностей в питающей сети. Очень важно правильно выбрать модель. Если Вы возьмете модель с недостаточными характеристиками, она не будет корректно работать, а топовый бесперебойник потребует значительную переплату за ненужные характеристики. Поэтому перейдем к принципу работы различных видов ИБП, чтобы Вы могли подобрать наиболее подходящий из них.

Разновидности ИБП

Источники бесперебойного питания, если абстрагироваться от таких параметров, как мощность, автономность и т.д., делятся на три большие группы: линейно-интерактивные, off-line и on-line. Стоит понимать, что для каждого из типа есть как более дорогие, так и более доступные модели, однако этот вопрос мы затронем позже.

Line-interactive

Источники бесперебойного питания данного типа пользуются, возможно, наибольшим спросом в быту благодаря доступности большинства моделей. Схема таких ИБП очень проста: есть основная и резервная цепь. Основная цепь обычно включает в себя простенький ступенчатый стабилизатор напряжения, а резервная — блок аккумуляторов и инвертор. Таким образом, принцип работы выглядит примерно следующим образом: до тех пор, пока колебания сетевого напряжения не превышают определенные рамки, активна основная цепь со стабилизатором, выдающая на выход 220В с некоторым допустимым отклонением. Как только амплитуда колебаний приобретает опасное значение (или напряжение в сети вовсе пропадает), бесперебойник максимально быстро переключает нагрузку на резервную цепь, питаемую аккумуляторными батареями. Обратная коммутация на основную цепь произойдет только когда параметры сети будут соответствовать норме.

Off-line

Нет смысла много рассказывать о данном типе ИБП, если ранее уже был рассмотрен принцип работы линейно-интерактивных бесперебойников. Дело в том, что технология off-line идентична за одним исключением: в схеме источника бесперебойного питания нет стабилизатора. То есть в максимально упрощенном варианте это “мозги”, которые переключают потребителя на резервную цепь и обратно, в зависимости от параметров сетевого напряжения.

On-line

Самым интересным, разумеется, является принцип работы ИБП с двойным преобразованием. Бесперебойники on-line отличаются тем, что на выходе выдают идеальный по качеству электрический сигнал вне зависимости от состояния питающей сети. Именно для такого результата и применяется двойное преобразование.

У нас есть три основных функциональных элемента, собранные в одну схему: выпрямитель, блок аккумуляторов и инвертор. Сперва выпрямитель преобразует нестабильный входной сигнал в постоянный ток и фильтрует его, чтобы получить эталонный сигнал. Далее этот постоянный ток, добираясь до инвертора, параллельно подзаряжает АКБ. После этого сигнал постоянного тока преобразуется в идеальный по своему качеству сигнал переменного тока 220В. Если напряжение в сети пропадет, для инвертора ничего не изменится: он будет получать постоянный ток не от выпрямителя, а от АКБ.

Достичь идеально стабильного выхода путем регулировки нестабильного сетевого напряжения никак не получится. Двойное преобразование запросто решает эту проблему.

Какой ИБП выбрать

Мы рассмотрели принцип работы различных типов источников бесперебойного питания, но вряд ли стали ближе к ответу на вопрос, какой же выбрать. Для ответа надо кое что уточнить.

Одним из важнейших ценообразующих факторов является качество инвертора, а если конкретно — форма выдаваемой синусоиды. Инвертор может выдавать как ступенчатую аппроксимацию, так и чистый сигнал. Второй вариант, разумеется, значительно дороже. Но, как оказывается, не всегда лучше то, что дороже.

Возьмем, к примеру, компьютер. На его входе установлен импульсный блок питания, преобразующий поступающий переменный ток в постоянный для подачи на комплектующие. Подача на блок питания аппроксимированной синусоиды абсолютно безвредна, посему платить за дорогой ИБП с правильной синусоидой на выходе нет никакого смысла. Именно поэтому понятие “компьютерный ИБП” ассоциируется с самыми бюджетными моделями. Здесь наиболее популярны простейшие линейно-интерактивные бесперебойники.

Если же речь идет о более чувствительной бытовой технике (газовый котел), требуется ИБП с правильной синусоидой на выходе. В таком случае можно отдать предпочтение бесперебойникам класса off-line. В большинстве случаев они дороже линейно-интерактивных аналогов, несмотря на, казалось бы, упрощение в виде отсутствия стабилизатора. Это связано как раз с инвертором, который в off-line ИБП обычно имеет очень высокое качество и выдает правильную синусоиду.

А вот ИБП on-line — это исключительно профессиональная техника, оборудованная множеством сетевых интерфейсов и функциональных возможностей. Их сфера — это серверы, контроллеры и прочее оборудование.

Классы ИБП или как правильно выбрать источник бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания (сокращенно ИБП или UPS) – устройства, позволяющие обеспечить автономную работу электронного оборудования в случае возникновения проблем с питающим напряжением, вплоть до его полного пропадания.

Необходимость использования ИБП очевидна и не требует доказательств. Работаете ли вы с документами на компьютере или смотрите фильм через проектор, не говоря уж о медицинских приборах – внезапное прекращение работы вашего оборудования может привести к очень неприятным и даже непоправимым последствиям.

Но купить ИБП не сложно, а вот выбрать нужный среди большого разнообразия моделей, присутствующих на рынке, – не так уж и просто, особенно когда не знаешь, чем все они отличаются между собой.

Классы (типы) источников бесперебойного питания переменного тока

Источники бесперебойного питания традиционно делятся на 3 основных класса:

  • Высший класс защиты: On-Line (Double Conversion) UPS – ИБП с двойным преобразованием напряжения
  • Средний класс защиты: Line-interactive UPS – ИБП линейно-интерактивного типа
  • Начальный уровень защиты: Off-Line (Standby) UPS -ИБП резевного типа

On-Line (Double-Conversion) UPS – ИБП высшего класса защиты с двойным преобразованием напряжения

Принцип работы источников бесперебойного питания с двойным преобразованием напряжения заключается в последовательном преобразовании входящего переменного напряжения через выпрямитель в постоянное с последующим обратным преобразованием через инвертор в переменное. Благодаря тому, что стабильное напряжение постоянного тока можно получить из переменного тока плохого качества, на выходе ИБП всегда синусоида требуемого качества. 

В источниках бесперебойного питания с двойным преобразованием аккумуляторные батареи постоянно подключены между выпрямителем и инвертором. Это обеспечивает нулевое время переключения ИБП на питание от аккумуляторов.

On-Line ИБП обеспечивают 100% защиту нагрузки от всех помех и проблем в электросети. Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием позволяют получить наилучшее качество электропитания нагрузки и наиболее надежны, в том числе, и из-за наличия байпаса – специальной линий, позволяющей подавать на выход ИБП входящее напряжение. Переключатель для работы через байпас выполнен без использования движущихся элементов.

ИБП класса On-line применяются для защиты критичной ответственной нагрузки, особенно если электрическая сеть имеет серьезные помехи.

Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием малой и средней мощности предназначены для защиты ответственных рабочих станций, медицинского оборудования, оборудования, установленного в серверную стойку, контроллеров, систем АСУ ТП, видеонаблюдения и др.

Источники бесперебойного питания класса On-line большой мощности предназначены для комплексной защиты банков, медицинских учреждений, ЦОДов, промышленных, торговых объектов и др.

Line-Interactive UPS – ИБП среднего класса защиты линейно-интерактивного типа

В составе линейно-интерактивных ИБП присутствует встроенный автотрансформатор с дополнительными отводами, способный, в том числе, подавить пики внешнего напряжения и обеспечить более стабильное питание по сравнению с ИБП типа Off-Line. В то же время, линейно-интерактивные ИБП не контролируют форму напряжения, не обеспечивают высокой степени фильтрации помех и выбросов, пропускают обратно в сеть помехи, сгенерированные нагрузкой.

Важным недостатком в работе интерактивных ИБП является разрыв на несколько миллисекунд электропитания в момент переключения на работу от батареи и обратно вследствие использование механического переключателя.

Основная сфера применения линейно-интерактивных ИБП – защита некритичной нагрузки, подключенной к сети без серьезных помех со стабильной частотой и незначительными колебаниями напряжения.

Для защиты оборудования, установленного в стойку, производятся линейно-интерактивные ИБП стоечного типа.

Passive Standby UPS или Off-Line UPS – ИБП начального уровня защиты резервного типа

Самый простой класс источников бесперебойного питания. ИБП не стабилизирует напряжение, на выход источника бесперебойного питания в штатном режиме подается напряжение внешней сети и производится заряд аккумуляторной батареи. При выходе входящего напряжения за пределы допустимых параметров или при его пропадании ИБП переключает питание нагрузки на питание от встроенной батареи в течение 5-7 минут.

К основным недостаткам источников бесперебойного питания класса Off-line относятся:

  • отсутствие стабилизации и хорошей фильтрации напряжения;
  • при незначительных падениях и бросках напряжения ИБП переходит в режим работы от встроенных аккумуляторов;
  • время перехода на аккумуляторы и обратно составляет 4—15 мсек, вероятность сбоя работы оборудования в этот момент очень велика;
  • большинство моделей даже при работе от аккумуляторов не обеспечивают на выходе ИБП напряжение синусоидальной формы.

Основная сфера применение источников бесперебойного питания класса Off-line – защита некритичной нагрузки от отключение напряжения при отсутствии в сети серьзных помех.

Источники бесперебойного питания. Решения компании APC

При деловом применении компьютерной техники (ПК, серверов, дисковых массивов) возможный размер убытков от потери данных или простоя при проблемах с электроэнергией может многократно превысить стоимость ИБП. Поэтому все больше компаний и частных пользователей приходят к обязательному использованию источников бесперебойного питания.

Рассмотрим возможные проблемы сети электропитания:

  • Пониженное/повышенное напряжение
  • Отсутствие напряжения
  • Отклонение частоты питающего напряжения
  • Импульсные помехи

По данным компании

Bell Labs соотношение по числу инцидентов примерно следующее:

Это данные для электросетей США однако для нашей страны соотношение по мнению экспертов компании APC примерно такое же.

Все источники бесперебойного питания (ИБП) делятся на две основные группы, характеризующие их архитектуру и методы работы:

ИБП типа Off-line имеют более простую конструкцию, доступную цену и широкую сферу применения. По оценкам компании ITResearch они составляют до 70% российского парка источников бесперебойного питания.

Независимо от архитектуры в любом ИБП присутствуют 3 обязательных компонента: Выпрямитель переменного тока, аккумуляторная батарея и инвертор.

В ИБП архитектуры Off-line инвертор активен только при работе от батареи (инвертор преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи в переменный выходной ток). В ИБП архитектуры On-line инвертор работает постоянно. Зачем, мы рассмотрим ниже.

В архитектуре Off-line существует 2 топологии построения ИБП: Stand-By и Line-Interactive:

  1. Топология Stand-By (модели APC Back-UPS CS/ES/HS)

    ИБП топологии stand-by (резервные ИБП) в нормальном режиме подает электроэнергию на выход источника прямо с входа (через сетевой фильтр) и только в случае сбоя сетевого электропитания задействует инвертор и батарею.

    Основное достоинство ИБП топологии stand-by самая низкая стоимость и высокий КПД, однако время переключения на батарею при пропадании напряжения в сети самое большое из всех типов ИБП. Впрочем, этого обычно достаточно для обычных рабочих ПК. Также к числу недостатков относится ступенчатая форма выходного сигнала при работе от батареи (ступенчатая аппроксимация синусоиды).

  2. Топология Line-Interactive (модели APC Back-UPS RS, Smart-UPS, Smart-UPS XL)

    ИБП технологии Stand-by не осуществляет коррекции входного напряжения (за исключением погашения импульсных помех), а лишь переключается на работу от батареи если напряжение «выходит» из рабочего диапазона. Этого недостатка лишены ИБП топологии Line-Interactive, т.к. там добавлен еще один важный компонент – стабилизатор напряжения. Форма выходного сигнала у Line-Interactive почти чистая синусоида при работе от батареи.

  3. Архитектура On-Line, топология Double Conversion (двойное преобразование, модели Smart-UPS RT/VT)

    При данной архитектуре инвертор работает постоянно. Это и обеспечивает главные преимущества архитектуры On-Line: нулевое время переключения на питание от батареи и отличная стабилизация выходного напряжения и формы сигнала (чистая синусоида на выходе).

    Однако данная конструкция обуславливает гораздо более высокую стоимость ИБП, чем в ИБП класса Off-Line. Постоянно работающие инвертор и батарея выделяют тепло, что приводит к необходимости принудительного охлаждения узлов ИБП и несколько более низкому КПД по сравнению с off-line моделями.

Невелика была бы полезность источников бесперебойного питания, если бы они не имели обратной связи с оборудованием, которое защищают. Для взаимодействия между ПК, серверами и ИБП APC служит программное обеспечение APC PowerChute. Подключение осуществляется по интерфейсам RS-232, USB и LAN. В зависимости от модели ИБП программное обеспечение бывает одной из 3-х версий:

PowerChute Personal EditionPowerChute Business EditionPowerChute Network Shutdown
Корректное завершение работы системы Корректное завершение работы системы Надежная схема организации корректного завершения работы множественных систем, функционирующая на базе компьютерной сети
Автоматическое оповещение пользователя Автоматическое оповещение системного администратора
Управление системой Управление ИБП и корректное завершение работы серверов и рабочих станций
Связь через USB (работает только с Back-UPS CS, RS, ES) Поддержка ОС: Mac OS X, Windows 2000, Windows 2003, Windows XP. Связь через Сom Port, USB (Smart-UPS, XL, RT, Matrix) Работает с Back-UPS CS, RS, ES только через Соm Поддержка ОС: Linux, Novell, Solaris, WinNT, Windows 2000, Windows 2003, Windows XP. Связь через LAN (Smart-UPS c 750 Ва, XL, RT, VT, Symmetra, Silcon) Поддержка ОС: AIX, HP/UX, Linux, Mac OS X, Novell, Solaris, WinNT, Windows 2000, Windows 2003, Windows XP.

Приведем небольшой глоссарий по технологиям используемым в ИБП производства APC – мирового лидера этих устройств:

Горячая замена батареи – возможность заменить аккумуляторную батарею в ИБП без отключения его от нагрузки

«Холодный старт» – возможность включения оборудования (ПК, сервера) на работу от батареи при отсутствии напряжения в сети

SmartSlot – внутренний разъем в ИБП APC для установки дополнительных аксессуаров, расширяющих функционал устройства

Режимы SmartBoost и SmartTrim – коррекция входного напряжения до оптимального диапазона

WEB-карта – аксессуар наделяющий ИБП APC собственным сетевым интерфейсом (MAC-адресом и IP), что позволяет удаленно управлять ИБП

Позиционирование ИБП APC:

Back-UPS

  • Защита питания для ПК и рабочих станций

Smart-UPS

  • Защита питания для рабочих станций, серверов, сетей голосовой связи и передачи данных. 5 мин — 100% нагрузка

Smart-UPS XL

  • Защита питания с масштабированием по времени работы от аккумуляторов для серверов, сетей голосовой связи и передачи данных. > 5 мин – 100% нагрузка

Smart-UPS RT

  • Высококачественная защита питания с возможностью масштабирования по времени работы от аккумуляторов для компьютерных залов, испытывающих дефицит пространства, сетей голосовой связи и передачи данных
  • Защита оборудования в регионах с плохим качеством электропитания
  • Работа с дизель-генератором
  • Защита оборудования, требующего точные параметры электропитания
  • Специальные требования в тендерах

Smart-UPS VT

  • Качественная Защита трехфазного электропитания с наращиваемым временем работы от батарей для небольших центров обработки данных (ЦОД), производственных линий, систем АСУ ТП
  • Медицинское оборудование

Таким образом при выборе ИБП необходимо учитывать предстоящий объем нагрузки (Вт), возможность наращивания мощности (масштабирование), характер подключамого оборудования (требования по качеству питания).

Для того чтобы выбрать конкретную модель ИБП наиболее точно отвечающую задачам можно воспользовавшись удобным пошаговым мастером на сайте компании APC, a также обратиться к менеджерам нашей компании по многоканальному телефону (495) 258-0071.

При подготовке раздела использовались маркетинговые материалы компании APC

ИБП — источник бесперебойного питания обзор, сравнение, лучшие продукты, внедрения, поставщики.

Как правильно выбрать ИБП?

Подбор источника бесперебойного питания необходимо осуществлять исходя из стоящих перед ним задач. Ответ на вопрос, как рассчитать ИБП, какую мощность выбрать достаточно прост. Необходимо суммировать мощность всех потребителей, указанную в технических характеристиках. Либо в единицах активной мощности (Вт), либо полной (ВА), в зависимости от того, что указано в паспорте. Затем нужно выбрать модель ИБП, с максимальной выходной мощностью в Вт либо в ВА (мы указываем обе величины) заведомо выше (примерно на 20%) суммарной мощности нагрузки. Для расчета времени автономной работы аккумуляторного комплекта можно воспользоваться батарейным калькулятором.

Важные замечания:

  • Если нагрузка имеет пусковые токи, то их также необходимо принимать в расчет.
  • При выборе трехфазного ИБП помните, что максимальная нагрузка на каждую фазу составляет 1/3 от номинальной.
  • Пересчет активной мощности (Вт) в полную (ВА) можно осуществлять с помощью коэффициента 0.7 для компьютерной нагрузки и 0.8 для смешанной . Причем активная меньше полной (Вт < ВА).
  • При возникновении сомнений лучше отдать предпочтение модели с большей мощностью. Балансировать на ее предельно допустимом значении не рекомендуется.
  • При выборе ИБП для применения на промышленном предприятии или заводе иногда оценка мощности происходит более сложным образом: учитывается рекуперативная способность нагрузки, КНИ тока, наличие индуктивной составляющей и др.
  • Лучше всего обратиться к нашим специалистам за консультацией.

Какие существуют средства дистанционного мониторинга ИБП?

Дистанционный мониторинг ИБП через локальную сеть или интернет осуществляется с помощью программно-аппаратных средств.

Управление источником бесперебойного питания производится через интерфейс RS232, соединяющий ИБП с компьютером или внешним SNMP/HTTP-адаптером, которые в свою очередь подключены к локальной вычислительной сети. Причем, SNMP/HTTP-адаптеры могут быть как внешние, так и внутренние. Также существуют GSM-модемы для управления ИБП через сотовые сети.

Данные средства позволяют производить автоматическую «свертку» операционной системы компьютера при пропадании сетевого электропитания с предварительным сохранением открытых файлов. А также мониторинг основных параметров входного и выходного напряжения, в том числе напряжения, частоты, нагрузки, емкости батарей и температуры внутри корпуса (не для всех моделей) и др. MODBUS-адаптеры и адаптеры с другими протоколами связи позволяют осуществлять интеграцию ИБП с различными системами диспетчеризации здания (SCADA).

При каких неисправностях ИБП подлежит списанию?

Неисправности ИБП для списания:

  • Серьезные механические повреждения, например, вызванные падением с большой высоты.
  • Повреждение устройства огнем во время пожара.
  • Попадание воды внутрь агрегата во время аварий водопровода или иных протечек и подтоплений.
  • При сроке эксплуатации прибора свыше 10–15 лет. Срок службы определяется в основном живучестью электролитических конденсаторов устройства.
  • Любые другие неустранимые повреждения или если стоимость восстановительного ремонта превышает стоимость покупки нового аналогичного блока бесперебойного питания. В этом случае целесообразно купить новый ИБП, например, один из этих: трехфазные ИБП. Данные модели отличаются эффективностью, экономичность и хорошо зарекомендовали себя в работе.
  • Вышедший из строя ИБП давно снят с производства и нет поставок требуемых запчастей.

Какие наиболее распространенные неисправности ИБП?

Запыление, загрязнение внутренних поверхностей прибора при его эксплуатации в помещении во время строительных работ. При многолетней эксплуатации: выработка батареями своего срока службы, высыхание смазки вентиляторов охлаждения, высыхание электролитических конденсаторов.

Наиболее частой поломкой является выход из строя инвертора, вызванный регулярными перегрузками устройства, длительной работой в тяжелом режиме, в том числе с неисправными батареями, крайне плохим качеством входной электросети, высоковольтными бросками напряжения.

Сколько лет служат блоки бесперебойного питания?

Срок службы источника бесперебойного питания может составить 10–20 лет и более. Главным фактором старения всех электронных схем, является высыхание электролитических конденсаторов. Но это не единственная проблема, которая может возникнуть.

Поэтому для поддержания ИБП большой мощности в работоспособном состоянии и его безаварийной эксплуатации на всем протяжении срока службы требуется регулярное сервисное обслуживание.

Другим узким местом системы бесперебойного питания является срок службы аккумуляторных батарей. Он зависит от их типа, а также условий эксплуатации (температура в помещении, достигнутое количество циклов глубокого разряда–заряда). Срок службы АКБ может составлять 5–8 лет или даже 10–15 для некоторых типов. Специалисты компании N-Power относят их к расходным материалам. На протяжении срока эксплуатации ИБП может потребоваться замена батарей несколько раз. При этом меняется весь батарейный комплект целиком. Замена отдельных батарей не допускается, т.к. совместная работа в единой линейке старых и новых АКБ приводит к быстрой деградации последних.

Каков порядок утилизации отслуживших свой срок ИБП?

Утилизация ИБП состоит из утилизации электронного модуля и утилизации батарей.

Аккумуляторные батареи содержат свинец, являющийся тяжелым металлом и представляющим угрозу для окружающей среды и здоровья человека. Он подлежит извлечению и вторичной переработке. Выбрасывать АКБ в мусоросборные контейнеры для твердых бытовых отходов категорические запрещается. Cдать аккумуляторы ИБП можно в любую специализированную организацию (с лицензией), занимающуюся сбором, утилизацией и переработкой батарей.

Старые и отслужившие свой срок электронные модули ИБП также подлежат правильной утилизации. Они содержат такие полезные для вторичной переработки материалы как черные металлы (корпус, шасси), цветные металлы: медь, латунь (трансформаторы), драгоценные металлы (электронные компоненты, контакты), пластик и др.

ИБП или стабилизатор? Может ли работать ИБП со стабилизатором?

В принципе, ИБП ─ это более сложное и дорогое устройство, обеспечивающее всестороннюю защиту нагрузки от любых неполадок сетевого напряжения, вплоть до полного его пропадания (blackout).

Кроме того, любой блок бесперебойного питания (за исключением примитивных Off-Line) имеет встроенный стабилизатор напряжения:

  • Любой линейно-интерактивный (Line-Interactive) ИБП оснащен встроенным автоматическим регулятором напряжения (AVR), т.е. ступенчатым релейным стабилизатором.
  • Каждый On-Line ИБП оснащен встроенным плавным стабилизатором, функцию которого выполняют последовательно выпрямитель, батарейный преобразователь (если он есть) и инвертор. В сетевом режиме стабилизацию обеспечивают выпрямитель и инвертор.

Модельный ряд ИБП переменного тока Связь инжиниринг

Для защиты электропитания ответственного оборудования от всех видов нарушений работы электросети компания «Связь инжиниринг» производит широкий модельный ряд ИБП двойного преобразования или онлайн. Продукция охватывает большой диапазон мощностей для однофазных и трехфазных электросетей и представлена в различных исполнениях для установки в 19-ти дюймовую стандартизированную стойку или на пол.

ИБП подразделяются на модели с однофазным выходом серии СИПБ мощностью от 1 до 20 кВА, и  трехфазные серии СИП380 мощностью от 10 кВА и выше в различных конструктивных исполнениях. На рисунке ниже приведена классификация ИБП серии СИПБ.


 

Трехфазные ИБП представлены высокочастотными ИБП серии СИП380А в модульном и моноблочном исполнении для ИТ-техники или трансформаторными ИБП серии СИП380Б для промышленного и медицинского оборудования. Для небольших мощностей нагрузки доступны исполнения с однофазным выходом.


 

В зависимости от потребностей заказчика ИБП могут комплектоваться картами управления и мониторинга, внешними блоками аккумуляторов для увеличения времени автономной работы системы, монтажными комплектами и прочими дополнительными опциями. Вместе с программным обеспечением по управлению электропитанием ИБП образует программно-аппаратный комплекс с большим выбором возможностей контроля системы.

Наименования моделей ИБП содержат информацию о серийном выпуске, номинальной мощности, исполнению корпуса, наличии встроенных аккумуляторных батарей, выходном коэффициенте мощности и фазам на входе и выходе. Таким образом, пользуясь расшифровкой модели, приведенной на рисунке ниже, можно получить информацию об основных характеристиках ИБП.

ИБП «Связь инжиниринг» могут поставляться в составе комплектов, включающих все необходимое для размещения и эксплуатации оборудования как 19-ти дюймовые монтажные шкафы, панели распределения электропитания, монтажные полки и рельсы, вводные и выводные кабели и другое. Возможна разработка комплексных решений, полностью собранных и протестированных на заводе-изготовителе, в соответствии с техническим заданием заказчика.

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.

Типы систем бесперебойного питания (ИБП)

Чтобы снизить риск искажения электропитания, система ИБП часто включается в электрические сети (ИБП означает источник бесперебойного питания). Помехи в электроснабжении могут проявляться в различных формах, таких как провалы и скачки напряжения, гармоники или скачки напряжения. Эти сбои могут нанести серьезный ущерб чувствительному электрическому оборудованию, особенно на критических стадиях обработки или производства.Производители электронных источников питания обеспечивают надежный, высококачественный поток энергии для чувствительного оборудования с электрической нагрузкой и обычно используются в промышленных приложениях, медицинских учреждениях, аварийном оборудовании, телекоммуникациях и компьютеризированных системах данных. Система ИБП может быть полезным инструментом для обеспечения надлежащей работы источника питания.

Различные типы ИБП

Ниже приведен краткий обзор различных доступных типов ИБП.

Для использования в промышленных/производственных условиях, таких как заводы и фабрики.

Медицинские ИБП, используемые в больницах и медицинских центрах, невероятно важны, поскольку они поддерживают системы жизнеобеспечения и другое критически важное оборудование.

Находящиеся на фермах серверов и сайтах веб-хостинга, а также в телефонных компаниях, компьютерные/коммуникационные ИБП, вероятно, наиболее известны среднему человеку, но они варьируются от тех, которые предназначены для домашнего офиса, до тех, которые

Качество систем ИБП

Miliary сертифицировано по стандарту MIL-SPEC.Они используются в военных операциях по всему миру.

Как следует из названия, эти системы особенно подходят для работы в условиях высоких температур.

Рабочие характеристики ИБП

— особенности блока питания

Системы ИБП

могут быть необходимы в ситуациях, когда часто происходят колебания или перебои в подаче электроэнергии, потому что они могут обеспечить схему резервного питания, которая поддерживает работу жизненно важных систем в случае отключения электропитания. В условиях, связанных с кратковременными колебаниями или сбоями напряжения, ИБП может поддерживать постоянную мощность для поддержания работы нагрузки, а в случае сбоя электропитания он активирует резервное питание для поддержания работы систем до тех пор, пока их можно будет безопасно отключить.Кроме того, эти системы ИБП часто также могут снизить риск, связанный с гармоническими нарушениями и переходными процессами в сети. Эффективный ИБП обычно включает в себя несколько из следующих функций: 

  • Регулируемое выходное напряжение с низким уровнем гармонических искажений, не зависящее от входного напряжения или изменений нагрузки
  • Входной ток с уменьшенным гармоническим искажением
  • Низкая степень электромагнитных помех и акустических шумов
  • Минимальное время перехода между обычными и резервными операциями
  • Высокий уровень надежности и эффективности
  • Относительно низкие требования к стоимости, весу и размеру

Хотя большинство отдельных систем электропитания не могут обеспечить все эти функции одновременно, обычно можно найти ИБП с характеристиками, соответствующими потребностям приложения.Управление научной и технической информации Министерства энергетики предоставляет дополнительную информацию об измерениях гармоник.

Резервный ИБП

Резервный ИБП

, также известный как автономный или предпочтительнейший ИБП, обычно состоит из инвертора переменного/постоянного и постоянного/переменного тока, аккумулятора, статического переключателя, фильтра нижних частот для снижения частоты коммутации выходного напряжения и ограничитель перенапряжения. Резервная система работает с переключателем, устанавливающим вход переменного тока в качестве основного источника питания и чередующимся с батареей и инвертором в качестве резервных источников в случае сбоя основного питания.Инвертор обычно остается в режиме ожидания, активируясь только при сбое питания, а автоматический переключатель автоматически переключает электрическую нагрузку на резервные блоки. Этот тип системы ИБП обеспечивает высокую степень эффективности, небольшой размер и относительно низкую стоимость, что делает его распространенным вариантом для персональных компьютеров.

Резервный ИБП Ferro

В резервном ИБП Ferro используется специальный насыщающий трансформатор с несколькими силовыми разъемами. Первичная мощность поступает от входа переменного тока, проходит через трансформатор и поступает на выход.В случае сбоя питания безобрывной переключатель активирует инвертор, чтобы подобрать выходную нагрузку. Как и в обычных резервных системах ИБП, инвертор остается в режиме ожидания, но специальный ферротрансформатор может в некоторой степени регулировать напряжение и контролировать форму выходного сигнала. Системы Standby-Ferro полезны своей надежностью и характеристиками фильтрации линии, однако их эффективность снижается при сочетании с определенными типами генераторов или компьютеров, а сам трансформатор Ferro несет риск искажения напряжения и перегрева.

Линейно-интерактивный ИБП

В линейном интерактивном дизайне батарея и инвертор переменного тока постоянно подключены к выходу ИБП, и аккумулятор можно заряжать, управляя инвертором в обратном направлении, когда мощность переменного тока установлена ​​на нормальном уровне. В случае сбоя питания автоматический переключатель может переключить электрический ток с аккумулятора на выход системы. Поскольку инвертор постоянно подключен к выходу, ИБП обеспечивает дополнительную фильтрацию и снижает риск коммутационных переходных процессов.Трансформатор с переключением ответвлений иногда включается в линейно-интерактивный ИБП, что позволяет ему обеспечивать регулирование напряжения, предотвращающее преждевременное переключение ИБП на питание от батарей. Высокий уровень эффективности и надежности интерактивного дизайна линии, а также ее относительно небольшой размер и низкая стоимость делают ее подходящей для целого ряда источников бесперебойного питания.

Двойное преобразование

Системы ИБП с двойным преобразованием обычно используются для приложений с более высоким напряжением, и они имеют конфигурацию, аналогичную конфигурации резервных блоков, но с основным путем питания, ориентированным на инвертор, а не на сеть переменного тока.Этот тип системы ИБП практически не требует времени для переключения между режимами, поскольку сбой входного переменного тока не приводит к срабатыванию переключателя. Вместо этого входной переменный ток заряжает резервную батарею, которая, в свою очередь, питает выходной инвертор. Эта конфигурация приводит к высокоэффективным характеристикам электроэнергии, но может привести к долговременному износу компонентов и иногда может создавать помехи для силовой проводки или резервных генераторов.

ИБП Delta Conversion

Delta Conversion является относительно недавним дополнением к источникам бесперебойного питания и был введен для устранения некоторых недостатков, присущих системам двойного преобразования.Как и в конструкции с двойным преобразованием, в ИБП с дельта-преобразованием имеется инвертор, непрерывно питающий напряжение нагрузки, однако он также подает питание на выход инвертора. При сбое питания или электрических искажениях этот ИБП действует аналогично блоку двойного преобразования, но обеспечивает более эффективное энергопотребление за счет преобразования входной мощности в выходную, а не циклического переключения между питанием и аккумуляторными источниками. Он более совместим с генераторными системами и меньше нагревается и изнашивает компоненты.

Прочие электрические изделия

Прочие «Типы» изделий

Другие материалы от Electrical & Power Generation

Каковы основные компоненты системы ИБП?

В любой онлайн-системе бесперебойного питания с двойным преобразованием (ИБП) есть четыре основных компонента: Выпрямитель ; Батареи ИБП ; Инвертор ; и Переключатель статического байпаса .

 

Выпрямитель

Выпрямитель выполняет несколько основных функций.Во-первых, это преобразование входной мощности из переменного тока (переменного тока) в постоянный ток (постоянный ток). Его вторая основная роль заключается в перезарядке батарей, в то время как мощность постоянного тока также направляется на инвертор.

В зависимости от размера ИБП модуль выпрямителя может включать в себя зарядное устройство. В небольших системах бесперебойного питания (т. е. ниже 3 кВА) выпрямитель и зарядное устройство нередко являются отдельными компонентами.

Выпрямители ИБП

могут выдерживать большие колебания входного напряжения, что означает, что система может выдерживать перегрузки или скачки напряжения без включения батарей.

 

Аккумуляторы ИБП

Аккумуляторы в системе ИБП обеспечивают аварийное питание при сбое сетевого питания. Либо выпрямитель, либо отдельное зарядное устройство обеспечивают постоянную зарядку аккумуляторов.

Батарейные системы ИБП

имеют по крайней мере одну группу батарей, при этом необходимое количество батарей зависит от напряжения постоянного тока ИБП. Батареи в цепочке соединены последовательно, поэтому, если выходит из строя одна батарея, выходит из строя и вся цепочка.

В небольших системах ИБП батареи часто находятся внутри устройства. В то время как в более крупных решениях батареи ИБП часто размещаются в отдельных автономных шкафах.

 

Инвертор 

Этот компонент выполняет вторую половину двойного преобразования, переключая постоянное напряжение с выпрямителя или батареи обратно на выход переменного тока, который питает критическую нагрузку.

Этот процесс преобразования (переменного тока в постоянный и переменный) и фильтрация сглаживают такие события, как всплески, провалы, выбросы и электрические шумы, гарантируя, что окончательный выходной сигнал будет чистой синусоидальной формой.

 

Переключатель статического байпаса

Этот компонент обеспечивает защиту на случай сбоя в системе ИБП. В случае неисправности ИБП переключатель статического байпаса автоматически подключает нагрузку к сети, минуя выпрямитель, батареи и инвертор.

Необходимость переключения на питание от сети не идеальна, так как мощность не будет фильтроваться или кондиционироваться, как обычно в онлайн-ИБП с двойным преобразованием, но это позволяет оборудованию продолжать работу, пока ИБП ремонтируется или заменяется.

 

Другие компоненты ИБП

В зависимости от размера и типа ИБП могут быть включены несколько других общих компонентов, например вентиляторы или конденсаторы.

Кроме того, имеются такие компоненты, как внешний сервисный байпас , который позволяет снимать и/или заменять ИБП без прерывания нагрузки, ограничители перенапряжений (TVSS) и простой протокол управления сетью (SNMP). )-совместимые приложения для мониторинга и связи.

 

Узнайте больше о том, как работают системы бесперебойного питания, из этого полезного видео «Основы ИБП»: 

 

Дальнейшее чтение:

Какие существуют типы ИБП? — Блог APC UPS

Источник бесперебойного питания или ИБП обеспечивает временное резервное питание на случай отключения основного источника питания. В настоящее время на рынке представлены три основных типа систем ИБП. Это резервная система ИБП, линейно-интерактивная система ИБП и онлайн-система ИБП с двойным преобразованием.

Резервная система ИБП

Система резервного ИБП обычно используется для домашних персональных компьютеров. Это самая простая система ИБП, и она дешевле по сравнению с другими типами систем ИБП. Его также обычно называют автономным ИБП. Он состоит из батареи, статического длинного переключателя, фильтра нижних частот и инвертора переменного/постоянного и постоянного/переменного тока. Эта система будет автоматически переключаться на питание от батареи после отключения основного источника питания.

Линейно-интерактивная система ИБП

ИБП Line Interactive в основном используется для малых предприятий, центров обработки данных и серверов.Аккумулятор и инвертор этих систем постоянно подключены к его выходу. Эти системы оснащены регулятором напряжения, который автоматически регулирует напряжение основного источника питания в условиях низкого напряжения. Это важно, поскольку системы ИБП обычно переключаются в режим работы от батарей в условиях низкого напряжения. На сегодняшний день система ИБП Line Interactive считается самой эффективной системой ИБП на рынке.

Онлайн-система ИБП двойного преобразования

ИБП

с двойным преобразованием обычно используются в тех случаях, когда требуется более высокое напряжение.Хотя конструкция этих систем аналогична системе резервного ИБП, первичный источник питания проходит через инвертор, прежде чем подается на устройства, подключенные к системе. В этой конструкции не будет прерывания питания в случае выхода из строя основного источника питания, поскольку он служит только в качестве резервного источника. Но следует отметить, что, поскольку вся мощность нагрузки преобразуется как инвертором, так и зарядным устройством, эффективность может снизиться и может генерироваться больше тепла.

Каталожные номера:

http://www.upssystems.co.uk/резервное питание-продукты/источник бесперебойного питания-ups/ups-technology/

http://www.apc.com/us/en/faqs/FA157448/

http://www.webopedia.com/TERM/U/UPS.html

http://powershield.com.au/what-types-of-ups-uninterruptible-power-supply-are-there/

http://www.howtogeek.com/161479/how-to-select-a-battery-backup-for-your-computer/

Система бесперебойного питания – обзор

6.4 Выпуск автомобильных аккумуляторов AGM

В течение многих лет аккумуляторы AGM использовались в стационарных условиях, например, в телекоммуникациях и системах бесперебойного питания.Учитывая их успешный опыт эксплуатации, использование технологии в дорожных транспортных средствах рассматривалось еще в 1990-х годах [7]. В одном из первых приложений комбинация двух свинцово-кислотных аккумуляторов оказалась наиболее перспективной. Одна серия автомобилей, родстер от ведущего немецкого производителя, была оснащена двумя батареями вместо одной, соединенными выключателем. Одна небольшая литая батарея специальной конструкции использовалась исключительно для запуска двигателя, а другая батарея (AGM) покрывала все циклические приложения.В случае глубокой разрядки основной батареи по какой-либо причине небольшая стартерная батарея была способна самостоятельно запустить автомобиль [3,8]. Основной движущей силой этой системы с двумя батареями было ожидаемое сезонное использование автомобиля, что могло привести к глубокой разрядке батареи. Специальная отдельная стартерная батарея позволила избежать проблем с запуском двигателя.

Еще одним стимулом для автомобильных аккумуляторов AGM было их использование в качестве обходного пути, когда были созданы сети для подключения компьютеров по всему миру. Аналогичным образом было решено подключить все электронные устройства и блоки управления в автомобилях.Первые полностью подключенные автомобили оказались катастрофой. Когда они не используются, все устройства обычно переходят в спящий режим, чтобы свести к минимуму потребление энергии. К сожалению, в некоторых случаях система режимов пробуждения и сна не работала удовлетворительно при подключении через систему шин. Следовательно, (залитая) батарея иногда полностью разряжалась после короткого периода выключения зажигания. Даже если после этого автомобиль все еще мог заводиться, циклическая нагрузка на аккумуляторы была огромной. Замена стандартных заливных аккумуляторов аналогами AGM помогла свести к минимуму отказы, вызванные неоптимизированной электрической системой автомобиля.Сегодня автомобильные сетевые системы технически совершенны.

Такси, машины скорой помощи и другие автомобили скорой помощи являются другими важными примерами, где аккумуляторы AGM служат долговечной заменой обычных аккумуляторов с заливкой. В такси многие устройства работают даже при выключенном двигателе, например, вентиляция, радио и освещение (внутри салона, а также габаритные огни). Залитые батареи часто имеют короткий срок службы, всего 6 месяцев в таких суровых условиях эксплуатации.В отличие от этого, батареи AGM способны выдерживать нагрузку до 3 лет и позволяют владельцам автопарков оправдывать высокую цену за батареи.

Еще одна причина для замены обычных залитых стартерных аккумуляторов — более высокая способность аккумуляторов AGM к запуску в холодном состоянии. В конструкции батареи AGM не требуется резервуар для раствора электролита, поэтому высота пластины больше, чем у залитых конструкций. Следовательно, производительность при высоких скоростях повышается за счет большей площади поверхности электродов.Эту концепцию также называют «уменьшением размеров», так как она позволяет использовать батареи меньшего размера с той же высокой производительностью, например, для автомобилей с большим объемом двигателя, но ограниченным пространством для стартерной батареи.

Источник бесперебойного питания (ИБП): обзор и руководство по покупке

<------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------>


ЧТО ТАКОЕ ИБП?

Источник бесперебойного питания (ИБП) — это электронное устройство с батарейным питанием, которое может продолжать подавать питание на нагрузку в течение определенного периода времени во время сбоя в сети или когда напряжение в сети выходит за пределы нормы.Его типичное применение — резервное питание для ПК и домашней сети Wi-Fi. Большие постоянно подключенные устройства можно использовать для питания серверов и другого оборудования или даже части вашего дома. Помимо резервного питания, большинство моделей также обеспечивают защиту от перенапряжения и стабилизацию напряжения. Общий стандарт для систем резервного электропитания ИБП — серия IEC 62040. Излишне говорить, что даже кратковременное отключение электроэнергии может привести к потере несохраненных данных на работающем настольном компьютере или сбросу модема. Вот почему ИБП просто необходим дома и в офисе.С технической точки зрения, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение, вам понадобится резервная батарея для хранения энергии, зарядное устройство переменного тока в постоянный и преобразователь постоянного тока в переменный.

ТИПЫ ИБП

. Существует три основных типа ИБП: резервный (автономный), линейно-интерактивный и оперативный. Каждый из этих типов поставляет энергию от батареи при сбое сети, но в нормальных условиях они перерабатывают энергию по-разному. Обратите внимание, что в отличие от домашних генераторов ни один из них не имеет движущихся частей.

A Резервный ИБП (SPS) переключает нагрузку на инвертор с батарейным питанием, когда первичный переменный ток падает или выходит за пределы допустимого диапазона.Он включает реле передачи, которое выполняет эту задачу. Типичное время переключения составляет от 2 мс до 10 мс в зависимости от времени, необходимого для обнаружения потери сетевого напряжения и включения инвертора. В это время подача тока в нагрузку на мгновение прерывается. Вот почему перечисление таких устройств как «бесперебойных» несколько вводит в заблуждение. Современные ПК включают в себя внутренний блок питания с переключением режимов, который по своей сути обеспечивает определенное время задержки («пробега»). Для справки, блоки питания SMPS для персональных компьютеров должны обеспечивать время удержания не менее 16 мс при номинальной нагрузке (это число соответствует одному циклу входной частоты 60 Гц).Поскольку это время больше, чем обычное время переключения ИБП, на большинство ПК не влияет переход от сети к ИБП. Однако устройствам, питаемым от настенного адаптера (например, модемам или маршрутизаторам), может не хватать времени задержки для работы во время передачи. С положительной стороны, поскольку инвертор SPS работает в режиме ожидания и запускается только при отказе источника питания, он имеет наименьшее энергопотребление, а также самый высокий КПД (95-98%) и надежность. Поскольку это также самый дешевый источник питания ИБП (менее 0 долларов США).10 на номинальный вольт-ампер), это наиболее распространенный резервный продукт, используемый в домах и офисах. Обратите внимание, что в некоторых старых системах инвертор генерировал выходной сигнал прямоугольной формы, а не синусоидальной, что могло вызвать проблемы с некоторым чувствительным оборудованием.
Примером популярной резервной модели с хорошими отзывами пользователей является CyberPower CP750LCD. Они заявляют, что типичное время передачи составляет 4 мс. Это неплохо, но все же может вызвать перезагрузку некоторых устройств.

Устаревший резервный ИБП феррорезонансного типа имеет дополнительный феррорезонансный трансформатор, который формирует выходное напряжение и сохраняет часть энергии для более плавной передачи.Его основной недостаток — неустойчивость при нагрузке ИИП с входным каскадом ККМ. По этой причине такие системы больше не используются.

A ИБП Line Interactive в нормальных условиях сглаживает и в некоторой степени регулирует входное переменное напряжение с помощью фильтра и переключающего трансформатора.

Его двунаправленный инвертор/зарядное устройство всегда подключен к выходу и использует часть мощности переменного тока для поддержания заряда аккумулятора. Когда источник входного сигнала выходит из строя, автоматический переключатель отключает вход переменного тока, и батарея/инвертор питает нагрузку.Типичный КПД этого типа составляет 90-96%. В настоящее время это наиболее распространенная конструкция в диапазоне мощностей 0,5–5 кВА. Примером типа Line Interactive с хорошими пользовательскими оценками является Tripp Lite AVR550U.

Онлайн-ИБП всегда отдает всю или хотя бы часть выходной мощности через свой инвертор даже при нормальных условиях сети. Таким образом, это единственный тип, который обеспечивает действительно бесперебойное питание с временем переключения 0 мс. Примером онлайн-типа является CyberPower OL1000RTXL2U. Этот вид более дорогой.Его основные области применения — небольшие серверы и сети, но в настоящее время он используется и дома. Существует два основных подтипа сетевых ИБП: двойное преобразование и дельта-преобразование.

Онлайн-ИБП с двойным преобразованием непрерывно обрабатывает всю мощность через последовательно соединенные выпрямитель/зарядное устройство переменного/постоянного тока и инвертор постоянного/переменного тока. Дополнительный переключатель байпаса позволяет вам поддерживать нагрузку напрямую от источника переменного тока при некоторых неисправностях (например, отказе инвертора). Хотя такой тип обеспечивает коррекцию коэффициента мощности и лучшее качество выходного напряжения, чем другие конструкции, двойная обработка энергии приводит к снижению эффективности (обычно 80–90 %).Этот тип является общим для критических приложений.

Онлайн-ИБП Delta Conversion включает в себя дополнительный «дельта-преобразователь», который подает часть энергии непосредственно на нагрузку и обеспечивает коррекцию коэффициента мощности. Такое частичное шунтирование ступеней выпрямителя/инвертора при нормальной работе приводит к более высокому КПД (до 97%).

Для большинства настольных приложений достаточно типа SPS. Однако, если вы хотите избежать даже коротких перебоев в подаче электроэнергии, ищите линейный интерактивный тип.Среди основных отечественных поставщиков Tripp Lite, пожалуй, единственный, кто четко указывает типы своих моделей. Различные требования к характеристикам и испытаниям, такие как пределы амплитуды и длительности отклонения выходного напряжения, допустимые для нагрузки импульсного режима (SMPS) БП, определены стандартом IEC 62040-3. Обратите внимание, что производители мелкосерийных ИБП для ПК обычно рекламируют свои системы по номиналу в вольт-амперах (ВА). Типичная максимальная реальная мощность в ваттах такого резервного источника питания составляет всего 60% от паспортной мощности ВА.Такое соотношение между ваттами и ВА по умолчанию основано на старом компьютерном блоке питания без PFC, который раньше имел коэффициент мощности от 0,6 до 0,7. Итак, когда вы покупаете блок питания ИБП, убедитесь, что полезная мощность ваших нагрузок не превышает 60% от его номинальной мощности ВА. Чтобы найти требуемую мощность, добавьте номинальные токи всех устройств, которые вы хотите создать резервную копию, и умножьте результат на 120. Обратите внимание, что технически это даст вам вольт-амперы, а не ватты. Однако сегодняшняя электроника имеет коэффициент мощности, близкий к единице.Таким образом, ваши ватты будут почти одинаковыми. Например, если ваша система потребляет 2,5 А, то она потребляет до 2,5×120=300 Вт. В этом случае необходимо выбрать резервное устройство мощностью не менее 300/0,6=500 ВА.

Хотя источники ИБП, как правило, дешевы, малы и удобны, они подходят не для всех приложений. Общим их недостатком является относительно короткое время работы. Вот почему в большинстве спецификаций указано при половинной загрузке . Для небольших потребительских устройств время работы при половинной нагрузке обычно составляет 15-20 минут.Обратите внимание, что эта характеристика не является линейной. При полной нагрузке вы можете получить только 1/3 срока службы при половинной нагрузке. Если вы ищете более длительное резервное копирование, подумайте о дополнительном электрогенераторе.

Источник бесперебойного питания (ИБП) — Infineon Technologies

Растущая осведомленность и приверженность сокращению выбросов углерода во всем мире относительно приводит к более строгому соответствию, что впоследствии увеличивает угрозу более высоких затрат на электроэнергию, стимулирует рынок более высокоэффективных ИБП.На рынке также наблюдается тенденция к тому, что клиентам требуются ИБП меньшего размера, обеспечивающие такой же уровень защиты. Тенденция определяется ценой пространства и стоимостью владения. Чем меньше площадь ИБП, тем легче он становится, тем дешевле его эксплуатация и тем больше места доступно для основного бизнеса или процесса. Сочетание сильных сторон силовых модулей Easy, которые являются эталоном низкой паразитной индуктивности, с мощностью микросхемы Infineon 1200 В CoolSiC™ MOSFET позволяет нашим клиентам не только значительно снизить системные и эксплуатационные расходы, но и помогает использовать невиданные ранее уровни КПД и удельной мощности.

Технические тренды:

Для таких приложений, как серверы, центры обработки данных и промышленная автоматизация, требуется топология ИБП с двойным преобразованием. Системы ИБП подают питание на подключенное оборудование в рамках двухэтапного процесса . Сначала они преобразуют входящую мощность переменного тока в мощность постоянного тока, а затем преобразуют мощность постоянного тока в кондиционированную мощность переменного тока с чистой синусоидой. Во время сбоя системы ИБП преобразуют накопленную энергию батареи постоянного тока в мощность переменного тока. Кроме того, они автоматически обходят внутренние компоненты и подают питание непосредственно на подключенное оборудование в случае внутренней неисправности или перегрузки.

Система DC-AC преобразует постоянное напряжение в кондиционированное переменное чистое синусоидальное напряжение. На этом этапе предпочтительнее уровня 2 или уровня 3 NPC 1/NPC 2 с топологией . В частности, уровень 3 NPC 1/NPC 2 широко используется из-за его более высокой эффективности. Уровень 3 NPC 1 позволяет использовать устройства 600 В и оптимальную топологию для работы с частотой коммутации более 20 кГц , а также для модели ИБП с высоким выходным напряжением. Уровень 3 NPC 2 использует устройства 600 В и 1200 В , наиболее подходящую топологию для работы с частотой коммутации менее 20 кГц , а также для модели ИБП с низким выходным напряжением.

Infineon  1200 В CoolSiC™ Технология MOSFET открывает новую возможность для разработчиков инверторов использовать простую двухуровневую топологию, чтобы получить еще большую эффективность и удельную мощность, чем сложная трехуровневая топология.

Узнать больше:

Как работают системы ИБП — критически важные источники питания

Компания Critical Power Supplies с удовольствием представляет вам это руководство о том, как работают системы ИБП

устройство, обеспечивающее аварийное питание нагрузки при выходе из строя входного источника питания, как правило, электросети.

ИБП отличается от системы вспомогательного или аварийного питания или резервного генератора тем, что он обеспечивает мгновенную или почти мгновенную защиту от перебоев в подаче питания с помощью одной или нескольких присоединенных батарей и соответствующих электронных схем для маломощных пользователей и/или посредством средства генераторов и маховиков для мощных пользователей. Время работы от батареи большинства источников бесперебойного питания относительно невелико — 5–15 минут типично для небольших устройств, — но этого достаточно, чтобы дать время подключить вспомогательный источник питания или правильно отключить защищаемое оборудование.

Хотя ИБП не ограничивается защитой какого-либо конкретного типа оборудования, он обычно используется для защиты компьютеров, центров обработки данных, телекоммуникационного оборудования или другого электрического оборудования, где неожиданное отключение питания может привести к травмам, смертельным исходам, серьезному нарушению работы и/или потере данных. . Размер ИБП варьируется от блоков, предназначенных для защиты одного компьютера без видеомонитора (номинальной мощностью около 200 ВА), до крупных блоков, питающих целые центры обработки данных (> 1 МВА), здания (> 300 кВА) или производственные процессы.

Существуют три основные категории современных систем ИБП: онлайн, линейно-интерактивные или резервные/автономные.

Резервная/автономная система ИБП, нагрузка питается напрямую от входной мощности, а схема резервного питания активируется только при сбое сетевого питания. Большинство ИБП мощностью менее 1 кВА являются линейно-интерактивными или резервными, которые обычно менее дороги.

Линейно-интерактивный ИБП поддерживает инвертор в рабочем состоянии и перенаправляет цепь постоянного тока батареи с нормального режима зарядки на подачу тока при отключении питания.

Онлайн-ИБП использует метод «двойного преобразования», при котором входной переменный ток преобразуется в постоянный для прохождения через перезаряжаемую батарею (или группы батарей), а затем снова инвертируется в переменное напряжение 120 В/240 В для питания защищаемого оборудования.

Для крупных энергоблоков иногда применяют динамические источники бесперебойного питания. Синхронный двигатель/генератор переменного тока подключается к сети через дроссель. Энергия хранится в маховике. При сбое сетевого питания вихретоковая стабилизация поддерживает питание нагрузки.DUPS иногда комбинируются или интегрируются с дизель-генератором [необходимо уточнение], образуя дизельный роторный источник бесперебойного питания или DRUPS.

В последние годы был разработан ИБП на топливных элементах, использующий водород и топливный элемент в качестве источника питания, что потенциально обеспечивает длительное время работы в небольшом пространстве.

Система резервного/автономного ИБП (SPS) предлагает только самые основные функции, включая защиту от перенапряжения и резервное питание от батареи. В этом типе ИБП пользовательское оборудование обычно подключается непосредственно к входящей электросети с помощью тех же ограничителей переходных процессов напряжения, которые используются в общей вилке с защитой от перенапряжения, подключенной к линии электропередачи.Когда входное напряжение сети падает ниже заданного уровня, SPS включает свою внутреннюю схему инвертора постоянного тока в переменный, которая питается от внутренней аккумуляторной батареи. Затем SPS механически переключает подключенное оборудование на выход инвертора постоянного тока в переменный. Время переключения может составлять до 25 миллисекунд в зависимости от времени, которое требуется резервному ИБП для обнаружения потери сетевого напряжения. Вообще говоря, в зависимости от размера нагрузки, подключенной к ИБП, и чувствительности подключенного оборудования к колебаниям напряжения, ИБП будет спроектирован и/или предложен (в соответствии со спецификациями) для покрытия определенных диапазонов оборудования, т.е.е. Персональный компьютер без каких-либо явных провалов или отключений на этом устройстве.

Этот тип ИБП способен выдерживать непрерывные провалы напряжения и скачки напряжения, не потребляя при этом ограниченную резервную мощность батареи. Вместо этого он компенсирует автоматический выбор различных ответвлений мощности на автотрансформаторе. Изменение отвода автотрансформатора может привести к очень кратковременному отключению выходной мощности, поэтому ИБП может на мгновение чирикать, так как он ненадолго переключается на батарею перед изменением выбранного отвода питания.

Это стало популярным даже в самых дешевых ИБП, потому что оно использует преимущества уже включенных компонентов. Основной трансформатор 50/60 Гц, используемый для преобразования линейного напряжения в напряжение батареи, должен обеспечивать два немного разных коэффициента трансформации: один для преобразования выходного напряжения батареи (обычно кратный 12 В) в линейное напряжение, а второй — для преобразования напряжение сети на несколько более высокое напряжение зарядки аккумулятора (например, кратное 14 В). Кроме того, легче выполнить переключение на стороне сетевого напряжения трансформатора из-за меньших токов на этой стороне.

Для использования функции повышения/понижения все, что требуется, — это два отдельных переключателя, чтобы вход переменного тока мог быть подключен к одному из двух первичных ответвлений, а нагрузка подключена к другому, таким образом, используя первичные обмотки главного трансформатора. как автотрансформатор. Обратите внимание, что батарея все еще может быть заряжена при «снижении» повышенного напряжения, но при «повышении» пониженного напряжения выходная мощность трансформатора слишком мала для зарядки батарей.

Автотрансформаторы могут быть спроектированы так, чтобы охватить широкий диапазон различных входных напряжений, но это требует большего количества ответвлений и увеличивает сложность и стоимость ИБП.Обычно автотрансформатор охватывает диапазон от 90 В до 140 В для питания 120 В, а затем переключается на батарею, если напряжение становится намного выше или ниже этого диапазона.

В условиях низкого напряжения ИБП будет потреблять больше тока, чем обычно, поэтому ему может потребоваться цепь с более высоким током, чем обычному устройству. Например, для питания устройства мощностью 1000 Вт при напряжении 120 вольт ИБП потребляет 8,32 ампера. Если происходит отключение питания и напряжение падает до 100 вольт, ИБП потребляет 10 ампер для компенсации.Это также работает в обратном направлении, так что в условиях перенапряжения ИБП потребуется меньший ток.

Онлайн-ИБП идеально подходит для сред, где необходима электрическая изоляция, или для оборудования, очень чувствительного к колебаниям напряжения. Хотя ранее он предназначался для очень больших установок мощностью 10 кВт и более, достижения в области технологий позволили теперь использовать его в качестве обычного потребительского устройства с мощностью 500 Вт или меньше. Онлайн-ИБП, как правило, дороже, но может быть необходим, когда энергосистема является «шумной», например, в промышленных условиях, для больших нагрузок оборудования, таких как центры обработки данных, или когда необходима работа от резервного генератора с увеличенным временем работы.

Базовая технология сетевого ИБП такая же, как у резервного или линейно-интерактивного ИБП. Однако, как правило, он стоит намного дороже из-за того, что он имеет зарядное устройство / выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный с гораздо большим током, а также выпрямитель и инвертор, предназначенные для непрерывной работы с улучшенными системами охлаждения. Он называется ИБП с двойным преобразованием из-за того, что выпрямитель напрямую управляет инвертором, даже при питании от обычного переменного тока.

В онлайн-ИБП батареи всегда подключены к инвертору, поэтому нет необходимости в переключателях ввода резерва.Когда происходит потеря мощности, выпрямитель просто отключается от цепи, а батареи поддерживают постоянную и неизменную мощность. Когда питание восстанавливается, выпрямитель возобновляет работу с большей частью нагрузки и начинает заряжать аккумуляторы, хотя зарядный ток может быть ограничен, чтобы предотвратить перегрев аккумуляторов мощным выпрямителем и выкипание электролита.

Основным преимуществом ИБП, работающего в режиме онлайн, является его способность обеспечивать электрический брандмауэр между входящим питанием от электросети и чувствительным электронным оборудованием.В то время как резервный и линейно-интерактивный ИБП просто фильтруют входную электроэнергию, ИБП с двойным преобразованием обеспечивает слой изоляции от проблем с качеством электроэнергии. Он позволяет контролировать выходное напряжение и частоту независимо от входного напряжения и частоты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.