Меню

Устройства бесперебойного электропитания переменного тока

ЧТО ТАКОЕ БЕСПЕРЕБОЙНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Бесперебойное электроснабжение

Основным критерием электроснабжения объектов и предприятий, является надежность. С учетом параметров потребителя вопросы надежности решаются на стадии проектирования объекта.

Даже внутри объекта могут быть потребители различных категорий, требующие разного подхода к системе энергообеспечения.

По виду надежности электроснабжения, оно может подразделяться на:

  • гарантированное;
  • бесперебойное.

Гарантированное электроснабжение по своей сути представляет комплекс мероприятий, позволяющих гарантированно получать электроэнергию необходимого качества.

Недостатком такого вида является то, что при прекращении подачи электроэнергии от основного источника, требуется время для переключения на резервную линию.

Бесперебойное электроснабжение позволяет осуществлять подачу электроэнергии потребителю постоянно. Это происходит в случае аварии на основном источнике, без перерывов при переходе в резервную систему электроснабжения.

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО СНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ

Для обеспечения надежности на объектах требующих постоянного электропитания, как правило, применяют два независимых источника электроснабжения. При наличии особой группы потребителей, устанавливают ещё и резервный источник электроэнергии — электрогенератор.

В зависимости от периодов отключения электроэнергии, выстраивается и бесперебойная система электроснабжения.

Периоды отключения от электроснабжения условно делятся на:

  • микро отключения – продолжительностью от нескольких секунд до 5 минут;
  • краткосрочные – локальные аварии, на устранение которых уходит не более 12 часов;
  • среднесрочные – аварии на высоковольтных ЛЭП, с продолжительностью устранения 10 — 24 часов;
  • длительные – повреждения вследствие стихийных бедствий, на ликвидацию которых уходит от 2 до 4 недель.

Реализация системы бесперебойного электроснабжения состоит в установке устройств, которые будут обеспечивать незаметный (плавный) переход с основного на резервный источник и обратно. При этом качество подаваемой электроэнергии не должно изменяться.

Для этого в систему устанавливают источник бесперебойного питания или ИБП. Это приспособление позволит в период отключения электроэнергии выполнить качественный переход на линию резервного питания.

По принципу действия бесперебойники делятся на три основных типа:

  • резервные (off-line) – применяются для защиты компьютеров или иного подобного оборудования, обеспечивают переход на резервную линию питания;
  • линейно-интерактивные (line-interactive) – используется при защите более значительного оборудования (серверных центров начального уровня), выполняют стабилизацию напряжения на выходе в необходимых диапазонах, однако не подходят для защиты чувствительных элементов и приборов, которые используются в технологических процессах непрерывного цикла, медицинского оборудования;
  • с двойным преобразованием (on-line) – самая совершенная бесперебойная система, где энергия преобразуется дважды. Сначала из переменного тока в постоянный ток, и потом обратно в переменный. Обеспечивает за счет этого высокое качество выходной электроэнергии. Период времени для перехода на питание от аккумуляторов в онлайн ИБП равен нулю.

Обычно мощность ИБП указывается в вольт-амперах (ВА) или ваттах (Вт). Как правило, полезная выходная мощность составляет 60 % от показателя в ВА, так при 1000 ВА мощность будет составлять 600 Вт.

КАТЕГОРИИ ОБЪЕКТОВ С БЕСПЕРЕБОЙНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

Все объекты разделены на три категории:

1-ая категория – очень важные.

Остановка этих потребителей приводит к жертвам среди населения, разрыву важных технологических цепочек и срыву процессов, нанесению значительного материального ущерба, безопасности государства. На объектах этой категории гарантировано обеспечение бесперебойного электроснабжения потребителям.

Подача электроэнергии осуществляется от двух независимых источников. Не допускается для потребителей разрыва в электроснабжении. Для переключения с основной линии на резервную линию используется устройство АВР (автоматическое включение резерва).

2-ая категория – важные потребители.

Прекращение поставок электроэнергии для этой категории приводит к общему недовыпуску товаров, неудовлетворительному качеству продукции, ненормированному простою рабочих, прерыванию технологических процессов предприятий.

Получает электроэнергию предприятие также от двух независимых источников. Включение резервного источника производится вручную.

3-я категория – остальные потребители, не входящие в 1-ую и 2-ую категории.

Снабжение этой категории происходит по одной линии. Отрезок времени в подаче электроэнергии не должен превышать 24 часов.

К потребителям, где обеспечивается бесперебойное электроснабжение объектов, относятся особо важные потребители. На объектах этой категории может находиться особая группа потребителей. Эта группа обеспечивается безостановочной поставкой электроэнергии в силу недопущения возникновения ситуаций опасных для жизнедеятельности.

К очень важным потребителям можно отнести:

  • больницы;
  • центральные ПС мощностью 10 МВт и выше;
  • диспетчерские централизованной охраны;
  • контрольные пункты ЖКХ обеспечивающие электроснабжение и освещение городов;
  • музеи государственного значения;
  • крупные гостиницы и государственные структуры;
  • финансовые и банковские структуры;
  • школы, ВУЗы, профтехучилища, техникумы;
  • электрощитовые жилых комплексов с высотой более 16 этажей;
  • крупные торговые центры, рестораны;
  • ИВЦ и серверы, занятые обслуживанием токоприемников первой категории;
  • городские насосные станции;
  • подстанции горэлектротранспорта;
  • ДК, спорткомплексы;
  • котельные 2-ой категории.

АВАРИЙНО РЕЗЕРВНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЧАСТНОГО ДОМА

Реализация бесперебойного электрообеспечения частного дома происходит в том же порядке, что и на предприятиях.

В зависимости от решаемых задач, эта система может быть:

  • инверторно-аккумуляторная;
  • иверторно-аккумуляторная с резервным источником.

В качестве резервного источника может выступать бензиновый, дизельный или газовый генератор. Можно также использовать солнечные батареи или ветрогенератор.

Решение о построении той или иной системы зависит от частоты и продолжительности отключений.

Бесперебойное электроснабжение частного дома может выглядеть следующим образом: при отключении электроэнергии питание дома осуществляется через инвертор от аккумуляторов. В этот промежуток времени можно перевести электропитание дома на резервный источник – любой из генераторов.

Если весь процесс автоматический, то через устройство АВР запуск резервного питания происходит без участия человека.

Для реализации бесперебойного электроснабжения дома понадобится:

  • аккумуляторные батареи – их мощность должна покрывать потребности потребителей, для которых отключение нежелательно;
  • инвертор – преобразует постоянный ток батарей в переменный ток;
  • генератор – топливный либо экологический (солнечные батареи, ветрогенератор);
  • АВР – устройство автоматического включения резерва.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник

Как выбрать источник бесперебойного питания

Как выбрать источник бесперебойного питания

Аватар пользователя

Сколь бы надежен не был ваш поставщик электропитания, броски напряжения иногда случаются на любых линиях. Каждый пользователь ПК хоть раз, да сталкивался с внезапной перезагрузкой или отключением компьютера из-за неполадок на питающей линии. И компьютеры – не единственный вид техники, требующий бесперебойного электропитания.

Продолжительное отключение электропитания может привести к заморозке системы отопления частного дома. ИБП с подключаемыми аккумуляторами способен «продержать на плаву» циркуляционный насос и электронику котла в течение нескольких часов, и стоить такой ИБП будет намного дешевле, чем генератор с автозапуском.

Роутер, подключенный к ИБП, позволит оставаться «онлайн» и при отсутствии электропитания. Потребляет роутер совсем немного и емкости аккумулятора даже недорогого «бесперебойника» хватит на пару-тройку часов его работы.

Серверам и внешним дисковым накопителям бесперебойное питание совершенно необходимо – внезапное отключение электричества может привести к потере данных.

И вообще, наличия ИБП требует любая автоматика, сбой в работе которой может привести к серьезным последствиям – медицинское и технологическое оборудование, системы пожарной и охранной сигнализации и т.д. Но параметры электропитания у разных видов техники разные, поэтому и ИБП для них потребуется с различными характеристиками.

Характеристики источников бесперебойного питания.

Вид устройства.

Резервный ИБП имеет наиболее простую конструкцию. Электроника источника следит за уровнем входного напряжения, и, при его выходе за установленные рамки (обычно +10% от номинала), переключается на питание от аккумулятора.

Конструкция проста и надежна, но в некоторых ситуациях от такого ИБП будет больше вреда, чем пользы. Например, если он имеет минимальное входное напряжение 180 В и используется для защиты компьютера с блоком питания, работающим от 110 до 240 В. Без ИБП компьютер бы спокойно работал, а ИБП при падении напряжения ниже входного (180 В) перейдет на аккумулятор и после его разряда выключит питание компьютера. Поэтому для этого вида ИБП следует обеспечить соответствие минимального и максимального напряжений «бесперебойника» и потребителя – лучше всего, если диапазон напряжений ИБП будет незначительно (5-10В) уже диапазона напряжений электроприбора. Например, для диапазона рабочих напряжений потребителя 180-240 В, диапазон ИБП должен быть примерно 190-230 — это позволит перейти на питание от аккумулятора до того, как напряжение станет неприемлемым для защищаемого прибора.

Кроме того, переключение на аккумулятор занимает некоторое время, что может быть критичным для некоторых видов техники. Например, для импульсных блоков питания с активным корректором мощности (APFC), которым оснащено большинство таких БП мощностью более 400 Вт. При подборе ИБП для компьютеров, специальной аппаратуры, аудио- и видеотехники с подобными блоками питания следует оставлять большой запас по мощности, либо выбирать ИБП другого вида.

Линейно-интерактивный ИБП, фактически, состоит из резервного ИБП и стабилизатора. При наличии в сети пониженного или повышенного напряжения, автоматический регулятор напряжения (AVR) стабилизирует его, а на аккумулятор ИБП переключается только при настолько большом отклонении напряжения от нормального, что стабилизировать его уже невозможно.

Линейно-интерактивные ИБП немного дороже резервных, но для бытового применения именно этот вид является оптимальным. Единственный случай, когда ему следует предпочесть резервный – когда в вашей сети стабильно пониженное напряжение, подходящее, однако, для защищаемого электроприбора. Резервный ИБП просто пропустит это напряжение в компьютер, а линейно-интерактивный будет его повышать до нормального. Но продолжительная работа в таком режиме может сильно сократить ресурс AVR (особенно на недорогих «бесперебойниках»).

Недостаток, связанный с кратковременным отсутствием питания во время переключения на аккумулятор у линейно-интерактивных ИБП также присутствует.

Устройства с двойным преобразованием (on-line) обеспечивают наилучшее качество электропитания. У ИБП этого вида аккумулятор подключен к цепи питания постоянно, поэтому провалы напряжения в момент перехода на автономное питание отсутствуют. Входной ток выпрямляется, его напряжение понижается до напряжения аккумулятора, после чего инвертор преобразует его в переменный 230 В /50 Гц.

Такие ИБП стоят заметно дороже остальных видов, зато выдают стабильную частоту, напряжение и форму синусоиды при любых помехах на входной линии питания.

Выходная мощность (ВА) стабилизатора определяет максимальную суммарную полную мощность подключенных к нему электроприборов. Однако следует иметь в виду, что приведенное в паспорте на электроприбор значение в Ваттах – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.

Многие подключаемые к ИБП электроприборы создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку, и полная выходная мощность ИБП должна подбираться с её учётом. Для определения полной мощности электроприбора следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:

Поскольку чаще всего ИБП используется для защиты ПК, часто возникает вопрос: какую мощность имеет компьютер? Самый точный способ определения мощности – расчет на основе замера потребляемого им тока. Проще и безопаснее всего это сделать с помощью токовых клещей и самодельного удлинителя с раздельными проводниками.

Читайте также:  Таблица токов для электриков

Измерение тока с помощью мультиметра связано с опасностью поражения электрическим током и делать это, не обладая соответствующими навыками, небезопасно.

Измерение следует производить, дав на процессор и видеокарту максимальную нагрузку – это можно сделать с помощью требовательной к ресурсам игры или с помощью специальных программ (например, OCCT в режиме power supply). Измеренное значение умножается на величину напряжения в сети – это и будет искомая полная мощность (ВА) компьютера.

Простой, но грубый способ – взять максимальную мощность блока питания (в Ваттах), обычно приведенную на корпусе БП и поделить на коэффициент мощности. Реальная мощность компьютера, скорее всего, будет ниже, но уж точно не выше.

К примеру, для защиты компьютера с блоком питания без PFC мощностью 300 Вт и монитором мощностью 50 Вт потребуется ИБП с входной мощностью (ВА) 300/0,65+50/0,8 = 524 ВА. Поскольку реальная мощность системного блока, скорее всего, ниже 300 Вт, ИБП на 500 ВА могло бы и хватить для этого компьютера. Однако с учетом того, что пусковые токи (неизбежные при переключении на аккумулятор) могут превышать номинальные вдвое, выбор ИБП на 750 или 1000 ВА представляется более оправданным.

Следует также отметить, что недорогие ИБП часто характеризуются слабой перегрузочной способностью и не могут выдерживать высокие токи даже очень непродолжительное время (менее 100 мс). Поэтому при покупке недорогого ИБП необходимо следить, чтобы пиковая мощность нагрузки не превышала выходную мощность «бесперебойника».

Если определение полной выходной мощности (ВА) представляется слишком сложным, можно подобрать ИБП по активной выходной мощности (Вт) – обычно этот параметр тоже приводится в паспорте ИБП.

Однако большинство производителей при указании активной выходной мощности ориентируются на cos(φ) = 0,6-0,7, подходящий только при использовании ИБП для защиты компьютеров с блоками питания без PFC.

Коэффициент мощности многой другой техники выше, и, подбирая ИБП по активной мощности в ваттах, вы рискуете переплатить, выбрав ИБП более мощный, чем вам действительно необходимо.

Тип формы напряжения может быть важен для некоторых видов техники. В электродвигателях, трансформаторах, катушках индуктивности «ступенчатая» форма питающего тока приводит к дополнительным нагрузкам – это может проявляться изменением звука работы, увеличенным нагревом обмоток и ускоренным износом. Проблемы могут возникнуть с некоторыми моделями аудио- и видеотехники, измерительными приборами и медицинской техникой.

Импульсные блоки питания к форме напряжения невосприимчивы – ступенчатая аппроксимация синусоиды подходит для любых компьютеров. Проблемы, возникающие на современных блоках питания с активным корректором мощности (APFC) чаще всего связаны не с формой сигнала, а с недостатком запаса по мощности и низкой перегрузочной способностью ИБП. При переключении на аккумулятор и падении входного напряжения, APFC резко увеличивает потребляемый ток, при этом нарастание потребления происходит так быстро, что ИБП часто отключается защитным автоматом (токовым реле), при том, что контроллер даже не успевает «заметить» перегрузку.

Однако, некоторые блоки питания с APFC плохо работают при ступенчатой синусоиде – корректор успевает среагировать на горизонтальную «ступеньку» как на пониженное напряжение, увеличивает ток потребления и перегружает ИБП, приводя к срабатыванию его защиты и отключению. И, хотя многие БП с APFC прекрасно «уживаются» со ступенчатой синусоидой, чтобы не оказаться в ситуации, когда ПК откажется работать с «бесперебойником», следует либо убедиться в их совместимости перед покупкой, либо выбирать ИБП подороже: с «чистой» синусоидой и запасом по мощности, либо ориентироваться на устройство с двойным преобразованием. В последнем случае чрезмерный запас по мощности не нужен, а синусоида у таких устройств и так «чистая».

Тип выходных разъемов питания на современных ИБП может быть различным. Старые ИБП все имели выходные разъемы стандарта IEC 320 C13 («компьютерные») для подключения питающих кабелей системного блока и монитора.

Но роутеры, внешние жесткие диски и многие современные мониторы для подключения к сети используют обычную «евро» вилку. Поэтому сегодня уместнее выбирать ИБП с выходными разъемами типа CEE 7/* — «евророзетками». Обратите внимание, чтобы количество розеток соответствовало количеству потребителей.

Некоторые специализированные ИБП, предназначенные для создания линий бесперебойного электропитания, оснащаются клеммами для удобства прямого подключения линейных проводов.

Удобно, если ИБП имеет какой-нибудь интерфейс, по которому он может «сообщить» работающему на ПК приложению о пропадании напряжения. Это позволит сохранить все открытые документы, записать на диск данные из буфера и корректно завершить работу компьютера в автоматическом режиме, даже если оператора поблизости нет. Особенно это важно для серверов: сбой сервера – вещь неприятная, но она может стать еще неприятнее, если «испортятся» хранящиеся на нём данные из-за некорректного завершения работы. ИБП с интерфейсом USB или RS-232 подключается интерфейсным кабелем непосредственно к защищаемому компьютеру, на котором должно быть запущено соответствующее ПО.

Совсем другое назначение имеют разъмы RJ-11/RJ-45 расположенные парой IN/OUT — это защита телефонных и компьютерных сетей от импульсных помех (часто возникающих, например, во время грозы). Входную (уличную) линию следует подключать к разъему IN, а к разъему OUT — локальную телефонную или компьютерную сеть, которая, таким образом, будет защищена от приходящих «извне» помех.

Функция «холодного старта» позволяет осуществить запуск подключенных к ИБП электроприборов при отсутствии питающего напряжения. Холодный старт позволяет использовать ИБП как автономный источник питания для маломощной нагрузки.

Время автономной работы зависит от емкости установленных аккумуляторов и суммарной мощности подключенных потребителей. Производителем обычно указывается продолжительность автономной работы при определенной мощности нагрузки. Но зачастую мощность нагрузки сильно отличается от приведенной производителем. В этом случае следует иметь в виду, что емкость аккумулятора сильно зависит от тока разряда. При быстрой разрядке (5-10 минут) аккумулятор выдает всего 20-30% от номинальной емкости.

Так, если производителем приводится время автономной нагрузки в 5 минут при нагрузке 200 Вт, то при вдесятеро меньшей нагрузке (20 Вт) время автономной работы будет не 50 минут, а около двух часов, потому что емкость при разряде такой продолжительности будет примерно вдвое больше. Максимальная (100%) емкость аккумуляторной батареи достигается при продолжительности разряда в 20 часов и более, это следует учитывать, если предполагается длительная работа оборудования от ИБП.

«Бесперебойники», рассчитанные на продолжительную автономную работу, часто имеют возможность подключения дополнительных батарей. Это позволяет набрать емкость, необходимую для поддержания работы потребителей в течение необходимого времени.

Имейте в виду, что аккумуляторная батарея имеет ограниченный ресурс и через некоторое время (0,5-5 лет в зависимости от качества батареи и частоты циклов заряда/разряда) она потребует замены. В этом случае возможность замены батарей будет совсем нелишней. Оборудование, которое должно работать непрерывно, следует защищать с помощью ИБП с возможностью горячей замены батарей — т.е., без отключения ИБП от сети.

Варианты выбора источников бесперебойного питания.

Для защиты от кратковременных падений напряжения маломощных потребителей (роутеров, модемов, точек доступа) предназначены ИБП с «евророзетками» мощностью до 400 ВА.

ИБП мощностью 500-1000 ВА сможет «поддержать на плаву» простой офисный компьютер в течение времени, достаточного для сохранения всех открытых документов.

ИБП с «холодным стартом» способен обеспечить автономное питание электроприборов в условиях полного отсутствия питающей сети.

Если вам важно стабильное электропитание на выходе «бесперебойника» по минимальной цене, выбирайте среди линейно-интерактивных ИБП.

ИБП с двойным преобразованием гарантируют высокое качество питающего напряжения и обеспечивают полное отсутствие переходных процессов при пропадании внешнего питания.

Источник

Блок бесперебойного питания: назначение и специфика работы бытового ИБП

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

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

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

Схемы ИБП переменного тока

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

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

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

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

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

Резервная схема ИБП

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

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

Интерактивная схема ИБП

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

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

Онлайн схема ИБП

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

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

Наиболее важные параметры

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

Основные технические характеристики

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

Читайте также:  Курсовая работа измерение тока

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

Амперметр с розеткой

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

Если нет амперметра, то нужно выполнить следующие действия:

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

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

P = 100 * (60 / t)

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

Зависимость автономной работы от нагрузки

Отсюда следует два вывода:

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

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

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

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

Интерфейс и выполнение настройки

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

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

Система индикаторов у ИБП

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

Существует три основных вида интерфейса:

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

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

Программное обеспечение ИБП

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

Качество выдаваемого тока

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

Сетевые помехи и защита

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

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

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

Система подавления импульсов и шумов

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

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

Низкое и высокое напряжение

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

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

Профессиональный мультиметр с функцией записи

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

Чистота выходящего сигнала

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

Тип сигнала после ИБП

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

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

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

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

Подключение бытовых приборов

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

Блок питания на полу

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

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

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

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

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

Блок питания для системы отопления

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

Резервное и дополнительное электропитание

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

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

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

Стабилизация пониженного напряжения

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

Решение проблемы пониженного напряжения

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

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

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

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

Бесперебойное питания потребителей постоянного тока

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

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

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

Питание линии видеонаблюдения

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

  • систем видеонаблюдения и охраны;
  • всевозможных датчиков (протечки, дыма, огня, движения и др.);
  • систем освещения;
  • телекоммуникационных приборов;
  • систем связи;
  • компонентов системы управления “умный дом”.
Читайте также:  Выпрямитель тока вд 306

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

Выводы и полезное видео по теме

Кратко об основных характеристиках бытовых ИБП:

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

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

Источник



Разновидности источников бесперебойного питания

Оглавление статьи: Разновидности источников бесперебойного питания

  • Что такое источник бесперебойного питания
  • Разновидности
  • Резервные
  • Устройство и принцип работы
  • Линейно-интерактивные
  • Принцип работы
  • Онлайн (On line) ИБП
  • Принцип работы
  • ИБП постоянного тока и переменного
  • Классификация по мощности
  • Выбор ИБП
  • Задачи
  • Заключение
  • Видео по теме

Потребителей электрической энергии с каждым днем становится все больше. В ней нуждаются разнообразные устройства — бытовая техника, приборы, компьютеры, серверы, промышленное оборудование и так далее. Вместе с этим, электрические сети во многих домах и коммерческих зданиях нашей страны проложены еще в советские времена и с тех пор капитально не модернизировались. Рост нагрузки иногда приводит даже к вынужденным отключениям электропитания объектов из-за перегруженности линий. Но работающие в этот момент бытовые устройства способны выйти из строя или потерять важные данные из-за внезапной потери тока. Например, набираемый на компьютере текст или иная обрабатываема информация не сохранятся.

Избежать негативных последствий помогает источник бесперебойного питания (или ИБП) — устройство, позволяющее некоторое время поддерживать работоспособность подключенных к нему потребителей. С ИБП можно безопасно сохранить данные, завершить работу прибора или дождаться восстановления централизованного энергоснабжения.

ИБП

Что такое источник бесперебойного питания

Понять, что такое ИБП, можно из самого названия данного класса аппаратуры. Бесперебойный источник питания предназначен для поддержания электроснабжения соединенной с ним нагрузки. В общем случае он состоит из батареи, преобразователя питания и управляющей режимами работы логической микросхемы.

В английском языке принята аббревиатура UPS — Uninterruptable Power Supply.

Принцип функционирования исходит из самого названия «бесперебойный» — на выходе ток есть всегда (пока сохраняется заряд в аккумуляторе). На вход ИБП подается напряжение из общей электросети, часть его идет на подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ), а другая — непосредственно на выход.

Схема

Существуют различные виды источников, каждый из которых служит своим задачам и обладает определенным функционалом. Рассмотрим их подробнее.

Разновидности

Выше было рассмотрено, что такое UPS. Но эта категория аппаратуры не однородна и делится на группы. Можно выделить следующие типы ИБП по принципу устройства и функционирования.

Резервные

Это самый популярный вариант. В обиходе встречается также англоязычное название таких ИБП Off line, или Standby. Преимущества таких устройств:

  • малое тепловыделение;
  • доступная стоимость;
  • высокий КПД источника.

Из недостатков выделим:

  • медленное переключение на питание от аккумулятора при аварийном отключении энергии;
  • плохая система фильтрации входных и выходных помех;
  • высокий процент ложных срабатываний, ведущих к циклу перехода на АКБ и обратно при небольших перепадах в сети.

Последний недостаток сильно изнашивает батарею и релейные контакты, ведя со временем к необходимости их замены.

Устройство и принцип работы

Резервные блоки управляются автоматическим коммутатором. В штатном режиме с питанием на входе коммутационное устройство соединяет нагрузку непосредственно с внешней сетью, а в автономном запитывает клиентов от батареи.

Нормальный режим

Принцип работы ИБП в Standby:

Принцип работы ИБП

Мощность резервного блока, как правило, невелика. Эти устройства применяются в обеспечении работы отдельных компьютеров и рабочих станций, оргтехники и прочих относительно маломощных потребителей в условиях качественных электросетей.

резервный блок

Линейно-интерактивные

Line-Interactive версии быстро переключаются на АКБ и обратно. Кроме того, такие источники оснащаются автоматическим регулированием сетевого напряжения, благодаря чему они способны выполнять роль стабилизатора. Это снижает число ложных срабатываний: система переходит на питание от батареи только в крайних случаях. Таким образом увеличивается срок службы линейно-интерактивных UPS, хотя вместе с этим растет и стоимость.

Принцип работы

Здесь стандартное для Off line прибора коммутационное устройство дополнено ступенчатым стабилизатором и автоматической системой регуляции напряжения. Главное преимущество такого подхода — гарантированный нормальный ток на выходе даже при небольших бросках в сети. Как говорилось выше, это позволяет прибору не переключаться в автономный режим без надобности.

Но из этого следует и недостаток: хотя переключение в случае реальной пропажи тока извне происходит быстро, но все же не мгновенно (хотя и быстрее резервных). Кроме того, в сравнении с более продвинутыми онлайн блоками линейно-интерактивный стабилизирует напряжение относительно грубо.

Функционирование в нормальном режиме:

Функционирование в нормальном режиме

После переключения в автономный:

После переключения в автономный

Линейный ИПБ достаточно прост, надежен и имеет высокий КПД. Приборы подобного типа тоже применяют для защиты компьютеров, серверов, оргтехники и так далее. Они отлично подходят для работы в связке с любым оборудованием на импульсных источниках питания. Кроме того, существует еще два подвида по методике генерации выходного напряжения в автономном состоянии:

  • с аппроксимированной синусоидой;
  • с чистым синусоидальным током.

Второй подтип способен конкурировать с «онлайновыми» источниками и применяется, кроме прочего, для организации защиты электродвигателей, насосов отопительных систем и газовых котлов.

Линейный ИПБ

Онлайн (On line) ИБП

Это самая дорогая категория, представители которой называются также «ИБП с двойным преобразованием напряжения». Они действуют крайне быстро, практически без задержек. Подобные источники применяют на производствах и объектах с высокой критичностью поступления электропитания.

Принцип работы

Поступающий на вход прибора переменный ток попадает в выпрямитель и преобразуется в постоянный. Далее он попадает в инвертор, который снова делает его переменным. Батарея расположена в точке связи инвертора и выпрямителя, и в аварийном режиме питание с нее идет на первый. Некоторые конфигурации включают отдельный модуль зарядного устройства, а в других подзарядка аккумулятора идет непосредственно через выпрямитель.

Как работает прибор в нормальном режиме:

в нормальном режиме

В аварийном

На рисунках виден так называемый байпас. Это обязательный элемент UPS высокой и средней мощности. Его назначение — служить обходным устройством, пускающим ток мимо инвертора с выпрямителем. Это позволяет производить сервисное обслуживание блока питания без его отключения и отсоединения потребителей, с сохранением параметров выходного напряжения. Полезен байпас и в случаях выхода из строя компонентов основной цепи.

Такая схема обеспечивает стабильное напряжение на выходе вне зависимости от ситуации на входе. Кроме того, время переключения состояний нулевое.

ИБП постоянного тока и переменного

Большинство бесперебойников относятся к моделям переменного тока благодаря наличию инвертора. Но существуют также ИБП постоянного тока, отличающиеся отсутствующим инвертором. Самая простая схема подобного устройства:

ИБП постоянного тока и переменного

От ИБП постоянного тока запитываются телекоммуникационные узлы, сигнализации, радиостанции и прочее электронное оборудование.

Классификация по мощности

Основная характеристика любого ИБП — мощность. Она измеряется в вольт-амперах, и для перевода ее в привычные ватты цифру следует умножить на 0.6. Для обычного ПК ИБП должен иметь мощность от 500 ВА и выше.

Выделяют следующие виды ИБП:

  • компактные бесперебойники — до 1000 ВА;
  • средние — 1–5 кВА;
  • мощные — от 5 кВА и выше.

Этот рейтинг мощности помогает определиться с выбором. В домах, квартирах и офисах обычно используют первые два типа, а для обеспечения питания серверов и производственного оборудования применяют третий вид.

ИБП

Выбор ИБП

Выбирая подходящий вариант, следует ориентироваться на то, для чего нужен ИБП, и учитывать ряд дополнительных параметров:

  • характеристики запитываемых от системы бесперебойного питания устройств;
  • желаемую мощность;
  • качество электросетей;
  • бюджет.

Разумеется, идеальным решением для любой ситуации станет On line блок, но для некритичных задач вполне подойдут резервные или линейно-интерактивные.

Ключевые характеристики ИБП для выбора:

  • форма и технология генерации выходного напряжения (ИБП постоянного тока или переменного);
  • заявленная и требуемая мощность;
  • тип;
  • время автономной работы от батареи.

Обычно последнее составляет 5–7 минут, чего вполне достаточно для штатного завершения работы. Более продвинутые предоставляют до 20 минут, а самые энергоемкие способны питать нагрузку до получаса. Их используют, например, в больницах и других критически важных объектах.

Интересно: помимо ИБП, такие жизненно важные комплексы обычно обеспечиваются системами автономного питания на базе бензиновых и дизельных генераторов. А сегодня распространяются и методы аккумулирования природной энергии с помощью ветряков и солнечных батарей.

солнечные батареи

Также следует обращать внимание на дополнительные интерфейсы, возможность программного и удаленного мониторинга и управления, простоту замены аккумуляторов и доступность подключения дополнительных АКБ для увеличения периода автономности.

Задачи

Необходимо определиться, для чего нужен бесперебойник. При частых отключениях электричества дома или в офисе пригодится простой резервный, который поможет сохранить работу и корректно выключить ПК. Но следует учитывать, что стабилизатор в источниках этой разновидности отсутствует, поэтому при возможности желательно выбирать модель подороже, с качественной элементной базой.

При частых скачках напряжения желательно озаботиться наличием стабилизатора, и для этого целесообразно приобретения линейно-интерактивного. А если нет ограничений по финансам, а обеспечиваемые бесперебойным питанием потребители мощные, то оптимальным выбором станет On Line UPS. Он гарантирует мгновенное переключение и отсутствие скачков.

«Золотой серединой» можно назвать line-interactive образцы. Они обладают разумным соотношением цена-качество и предоставляют хороший уровень защиты.

On Line UPS

Производители ИБП (APC, Powercom, IPPON, отечественный ШТИЛЬ и прочие) выпускают различные версии — от простых и маломощных на 450–600 ВА до серьезных стоечных и промышленных агрегатов на десятки киловатт. Важно понимать, что обычные «гражданские» модели не годятся для работы в связке, например, с газовыми котлами и высокомощным промышленным оборудованием; для них существуют специализированные варианты.

ИБП

Заключение

Выше мы рассмотрели основные типы и разновидности источников бесперебойного питания, а также для чего нужен ИБП. Выбор правильного в каждой конкретной ситуации зависит от:

  • совокупной мощности, которую потребуется питать;
  • качества электросетей;
  • бюджета;
  • требований к дополнительным функциям и возможностям.

В домашних/офисных условиях с хорошими сетями можно рекомендовать простой резервный ИБП. Там, где качество электроснабжения хуже, стоит обратить внимание на Line Interactive образцы, именно они лидируют в пользовательском рейтинге популярности. Для высокомощной техники и оборудования с критичностью к аптайму (безостановочной работе) выбор должен пасть на полноценные On-Line версии с байпасом и двойным преобразованием. А определенные категории электроники нуждаются в ИБП постоянного тока.

Видео по теме

Источник