Что такое ибп в электрике

Источники бесперебойного питания – разновидности и принципы

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

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

Зачем нужен UPS (ИБП)

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

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

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

Для бытовых вещей это прежде всего компьютеры и системы отопления.

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

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

Виды источников бесперебойного питания

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

Итак, три основных вида ИБП:

Back UPS

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

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

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

Smart UPS

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

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

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

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

Online UPS

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

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

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

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

Исследование ИБП с помощью осциллографа

А теперь – самое интересное.

Напряжение на выходе Back UPS

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

Back UPS. Осциллограмма при переходе с сети на батарею.

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

Back UPS. Напряжение на выходе при питании от батарей.

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

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

Подробнее об измерении среднеквадратического несинусоидального напряжения – на видео:

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

Back UPS. Выход, длительность 2 секунды

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

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

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

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

Параметры Back UPS – задняя панель

Напряжение на выходе Smart UPS

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

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

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

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

Скачать

Информация по теме – статья про конструкцию и ремонт Источников Бесперебойного питания:

• APC_Smart-UPS_450-1500_Back-UPS_250-600 / Устройство и ремонт ИБП. Пособие по ремонту. Схемы и их обзор., pdf, 1.93 MB, скачан: 1762 раз./

Что такое источник бесперебойного питания (ИБП), для чего нужен бесперебойник, как выбрать, сколько стоит

Не секрет, что одна из основных причин поломок электрического оборудования – сбои и помехи в электросетях. В настоящее время во многих регионах России существуют проблемы с качеством и количеством электроэнергии, доходящей до конечного потребителя. Это и плановые отключения, и перебои, вызванные как перегрузками, так и разного рода авариями. Чтобы избежать поломок электрооборудования от различных сбоев и помех нужно подключить к ним источник бесперебойного питания.

Источник бесперебойного питания или ИБП – это прибор, позволяющий вашему оборудованию, например, котлу отопления или компьютеру в течение определенного времени работать от аккумуляторных батарей. Таким образом, в случае отключения или выхода за пределы нормальных показателей, электрической сети, бесперебойник будет выдавать на выходе питание, которое полностью соответствует всем стандартам, что поможет избежать поломки котла и прочих неприятных последствий проблем с электроэнергией.

Источники бесперебойного питания (uninterruptible power supply – UPS), когда-то устанавливались только в вычислительных центрах или системах жизнеобеспечения. Сейчас ИБП являются сравнительно недорогим дополнением к любому электрическому оборудованию, которое легко окупает себя, продлевая срок службы этого электрооборудования.

Вы можете приобрести ИБП ELTENA у наших дилеров. Выбрать нужный источник бесперебойного питания, найти дилера в своем городе, уточнить цены на все ИБП или узнать, сколько стоит конкретное оборудование, вы можете на нашем официальном сайте ELTENA – eltena.com.
С 2002 по 2018 года ИБП ELTENA поставлялись под брендом INELT. Новый международный бренд ELTENA ориентирован на развитие продаж в России и за ее пределами, олицетворяет динамичное развитие и подчеркивает высокое качество оборудования.

Модельный ряд источников бесперебойного питания ELTENA

Модельный ряд ИБП ELTENA

Мощность

Применение источников бесперебойного питания

Компьютер, кассовый аппарат, периферийная техника, телефонная станция

Компьютер, сервер, периферийная техника, сетевое оборудование, группа рабочих станций, офисная АТС

Компьютер, бытовая техника, телекоммуникационное оборудование, инженерные системы,
котел отопления, циркуляционный насос, группа рабочих станций, офисная АТС, в стойку 19”,
серверное оборудование, оборудование в уличном антивандальном шкафу, системы безопасности

Сервер, группа серверов, ЦОД, телекоммуникационный узел, АСУ ТП, котел отопления, небольшой офис, инженерные системы, система «Умный дом», система жизнеобеспечения зданий, осветительное оборудование, промышленное оборудование, отопительное оборудование (котлы и насосы), медицинское оборудование

Содержание:

Все источники бесперебойного питания по своей структурной схеме подразделяются на 3 основных типа:

ИБП резервного типа (Off-Line или Standby)

ИБП резервного типа ИБП офлайн

Недорогие источники бесперебойного питания, предназначенные в основном для защиты не очень критичных рабочих станций. Бесперебойник этого типа передает на нагрузку напряжение непосредственно от входной сети, фильтруя импульсные помехи. При выходе напряжения за допустимые пределы ИБП переводит оборудование на питание от батарей через простейший инвертор, дающий на выходе ступенчатую аппроксимацию синусоиды.

Линейно-интерактивный (Line-Interactive) ИБП

Линейно-интерактивный ибп ИБП Линейно-интерактивный

ИБП этого типа обеспечивает питание нагрузки через ступенчатый стабилизатор, корректирующий пониженное или повышенное входное напряжение, фильтруя импульсные помехи. При выходе входного напряжения за пределы диапазона регулировки бесперебойник переводит оборудование на питание от батарей через инвертор (ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)). Рекомендуется использовать такие ИБП для серверов, рабочих станций, групп рабочих станций, мини-АТС и другой офисной техники, а также сетевого и телекоммуникационного оборудования.

По форме напряжения инвертора линейно-интерактивные модели ИБП делятся на 2 класса:
1) Со ступенчатой аппроксимацией синусоиды на выходе (ELTENA Smart Station). Такие бесперебойники пригодны только для защиты оборудования с импульсными блоками питания.
2) C синусоидальным выходным напряжением (ELTENA Intelligent).

ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line — Онлайн)

онлайн ибп

Эта схема построения источника бесперебойного питания обеспечивает качественно иной уровень защиты нагрузки. Поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Таким образом, на выходе ИБП формируется качественная синусоида c постоянной амплитудой независимо от наличия и формы входного напряжения. Аккумуляторная батарея непрерывно включена в цепь постоянного напряжения, что обеспечивает нулевое время перехода на батареи. При перегрузке или выходе ИБП из строя нагрузка продолжает получать питание через обходную цепь байпас.

К этому типу относятся все модификации ELTENA Monolith. ИБП, построенные по такой схеме, можно использовать для защиты практически любого оборудования, вплоть до самого критичного. Для достижения максимальной надежности и/или увеличения мощности системы бесперебойного питания ИБП с двойным преобразованием напряжения могут объединяться в параллельные системы. В случае системы с резервированием N+1 (добавляется один дополнительный бесперебойник к системе, рассчитанной на нагрузку: N*мощность одного ИБП) выход одного бесперебойника из строя никак не сказывается на работе подключенного к системе оборудования. Заметим, что строить параллельные системы без резервирования не рекомендуется, так как это снижает надежность системы в целом: выход из строя любого из ИБП приводит к перегрузке.

Основные характеристики ИБП

  • выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (VA или ВА) или ваттах (W или Вт);
  • время переключения бесперебойника (UPS) на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);
  • время автономной работы, определяется емкостью батарей и мощностью подключенного к ИБП (UPS) оборудования (измеряется в минутах, мин.);
  • ширина диапазона входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП (UPS) в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V или В);
  • срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно 5 и 10 лет);
  • исполнение ИБП: напольное, для размещения в стойку и универсальное;
  • размещение аккумуляторных батарей (внутреннее или внешнее);
  • фазность источников бесперебойного питания (однофазный или трехфазный).

Как выбрать ИБП

Источники бесперебойного питания доступны самому широкому кругу потребителей, могут применяться как дома или на даче, так и в офисе или в промышленности; они позволяют поддерживать и защищать оборудование от отдельно стоящего компьютера или сервера до дата-центра, от локальной инженерной системы до целого офисного или промышленного здания.

Расчет мощности источника бесперебойного питания

При подборе источника бесперебойного питания необходимо определиться с его мощностью. Поскольку ИБП пригодный для обеспечения работы домашнего компьютера, будет совершенно бесполезен для мощного медицинского оборудования. Чтобы определить мощность источника бесперебойного питания, нужно сначала учесть суммарную нагрузку. Необходимо сложить значения мощности всего оборудования, подключаемого к ИБП. Например, нужно подключить к источнику бесперебойного питания котел отопления (мощность — 200 Вт) и циркуляционный насос (мощность – 200 Вт). Сумма потребления общая составит 400 Вт. Однако дело заключается в том, что при запуске токи оборудования довольно значительно превышают номинал, поэтому потребляемая мощность увеличивается в разы. Когда для питания нагрузки, равной четырем ста ватт мы выбираем бесперебойник таких же значений мощности, может возникнуть перегрузка, и техника отключится. Чтобы этого избежать, надо учитывать коэффициент токов пуска. Каждому виду техники присущ свой показатель пусковых токов: для котлов отопления — 3.4, для циркуляционных насосов — 3.5.

Подсчитываем:
Котел — 200*3.4 = 680 Вт
Насос — 200*3.5 = 700 Вт
Значения складываем, получаем 1 380 Вт

Это суммарная мощность оборудования, измеряемая ваттами. Мощность бесперебойника определяется вольт-амперами, то есть это полная мощность, произведенная для питания нагрузки. Для вычисления показателя необходимой произведенной полной мощности ИБП, нужно мощность полезную разделить на коэффициент 0,7.

1380 Вт/0,7 = 1 971 Вт.

Видно, что конечное значение мощности превосходит суммарную мощность, потребляемую оборудованием. Объясняется это тем, что частично мощность теряется с образованием магнитных полей, либо в резисторах и трансформаторах, и бесперебойник на выходе не выдает полный объем мощности. Получается, для эффективного функционирования ИБП с подключенным оборудованием, в данном случае, мощность его не должна быть менее 1971 Вт.

Расчет времени автономной работы

Для большинства обычных офисных ИБП (UPS) небольшой мощности время работы от батареи при максимальной нагрузке составляет 4-15 минут. Если нагрузка источника бесперебойного питания меньше максимальной, то время работы от батареи увеличивается. Из-за нелинейности разрядной кривой аккумуляторной батареи это увеличение не пропорционально уменьшению нагрузки. Если нагрузка уменьшилась вдвое, то время работы может увеличиться в 2.5-5 раз, если втрое, то время увеличивается в 4-9 раз и т.д. Бесперебойник большой мощности и некоторые ИБП малой мощности имеют возможность увеличения времени автономной работы за счет замены батареи на батарею большей емкости или установки дополнительной батареи. Батарея большей емкости может устанавливаться в том же корпусе или может устанавливаться дополнительный корпус для батареи.

Выберите подходящий Вам источник бесперебойного питания, используя сервис «Подбор оборудования»

Назначение источников бесперебойного питания

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

Что такое источник бесперебойного питания

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

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

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

Приборы, которые к ним подключают:

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

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

Задачи ИБП

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

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

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

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

Виды ИБП

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

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

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

Back UPS

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

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

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

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

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

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

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

Smart UPS

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

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

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

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

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

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

Online UPS

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

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

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

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

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

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

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

Основные характеристики ИБП

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

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

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

Как выбрать ИБП

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

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

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

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

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

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

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

Распространенные модели ИБП

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

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

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

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

Как устроены и работают источники бесперебойного питания (ИБП)

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

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

полные отключения электричества на неопределенное время;

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

всплески и снижения напряжения с различной продолжительностью;

накладки высокочастотных шумов;

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

Содержание статьи

Назначение и виды источников бесперебойного питания

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

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

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

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

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

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

Компьютерные источники бесперебойного питания бывают:

встроенными в корпус устройства;

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

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

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

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

системный блок с подключенной клавиатурой;

монитор, отображающий происходящие процессы.

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

Варианты построения рабочих схем ИБП

Компьютерные и промышленные UPS изготавливают по трем основным вариантам:

двойного преобразования электроэнергии.

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

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

Преимущества UPS Standby

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

Недостатки

UPS Standby выделяются:

долгим переходом на питание от аккумулятора 4÷13 мс;

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

отсутствием корректировки напряжения и частоты.

Такие устройства наиболее распространены на персональных компьютерах.

ИБП интерактивной схемы

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

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

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

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

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

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

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

ИБП двойного преобразования

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

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

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

разряд на работу компьютера.

Период заряда

Цепи входа и выхода синусоиды разорваны внутренним переключателем UPS.

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

Период готовности

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

Аккумулятор поддерживает состояние готовности к работе в буферном режиме.

Период разряда

АКБ автоматически переводится на питание компьютерной станции.

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

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

Состав ИБП

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

аккумуляторы для накопления электроэнергии;

зарядное устройство, обеспечивающее поддержание работоспособности АКБ;

инвертор для формирования синусоиды,

схема управления процессами;

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

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

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

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

Читайте также по этой теме: Как выбрать ИБП для котла

Как выбрать источник бесперебойного питания?

Содержание:

  1. 1. Основные виды бесперебойников
  2. 2. Алгоритм расчета мощности
  3. 3. На что еще обратить внимание при покупке?

Каждый из нас хоть раз в жизни сталкивался с проблемами, вызванными отключением электропитания дома или на рабочем месте. Невозможность использовать технику во время отсутствия питания – это не самое страшное, что может случиться. Гораздо хуже, если отключения в электросети происходят, когда Вы работаете, например, за компьютером. Некорректное завершение работы может привести к потере несохраненных данных, нарушению работы программ, а также серьезным поломкам рабочих компонентов системного блока. Наиболее негативное воздействие внезапных отключений питания оказывается на высокочувствительную аппаратуру (медицинскую, научную, системы безопасности, серверные станции и т.д.).

По статистике в 90% случаев отключения электроэнергии с работающей до этого момента техникой ничего не случается, и после возобновления подачи питания она продолжает работать. Но в остальных 10% случаев пользователь вынужден везти ее в ремонт. Вероятность поломок, конечно, невелика, но лучше зря не рисковать и защитить аппаратуру, установив источник бесперебойного питания.

Бесперебойник (ИБП, UPS) представляет собой устройство, к которому подключается один или несколько электропотребителей, сам же ИБП включают в электросеть. Во время работы техники при нормальной подаче питания ИБП лишь накапливает энергию в аккумуляторе, но не питает технику (она продолжает работать от сети). Как только пропадает подача тока от центральной электросети, устройство переводит нагрузку на работу от аккумулятора. Переключение происходит практически мгновенно, поэтому функционирование потребителей не прерывается. Аккумулятор бесперебойника способен снабжать электропитанием технику еще несколько минут, поэтому пользователь сможет сохранить все необходимые данные и корректно завершить работу компьютера.

Это общий принцип действия всех ИБП, но есть различия и особенности работы, которые определяют сферу применения устройств. Поэтому, прежде чем покупать источник бесперебойного питания, нужно определиться с требованиями к нему. Одно дело – просто защита оборудования, а другое – возможность продолжать работу в течение некоторого времени. Поговорим об этом подробнее, чтобы Вы могли понять, какой ибп выбрать для компьютера или другой аппаратуры.

Основные виды бесперебойников

Самым простым вариантом для бытового использования является резервный ИБП. Он реагирует на колебания напряжения в электросети и при резком снижении его значения переводит подключенную технику на работу от собственной аккумуляторной батареи. Данный прибор обладает высоким КПД (до 99%) и при этом отличается доступной стоимостью. Недостатком же является то, что техника переводится на питание от аккумулятора не только при отключении энергии, но и при пониженном напряжении, что значительно увеличивает износ батареи.

Более надежным устройством считается линейно-интерактивный ИБП. В отличие от резервного, такой прибор выравнивает сильные колебания в электросети. Поэтому перевод техники на питание от аккумулятора осуществляется только при отключении электроэнергии. Такой способ работы будет наиболее оптимален, если для электропроводки здания характерны частые скачки напряжения. Еще более совершенными являются ИБП с двойным преобразованием, которые используются для высокочувствительной аппаратуры. Особенностью данного оборудования является то, что переход на резервное питание происходит меньше, чем за 1 миллисекунду, а при выравнивании колебаний напряжения достигаются практически идеальные характеристики тока – погрешность не превышает 1%. Таким образом, обеспечивается эффективная защита от поломок подключенной к ибп дорогостоящей аппаратуры.

При покупке источника бесперебойного питания обратите внимание на емкость аккумулятора. Чем она больше, тем дольше будет время автономной работы оборудования при отключении электроэнергии. В быту достаточно будет не более 5 минут, чтобы успеть сохранить данные и выключить компьютер. Если же Вы приобретаете ИБП для серверной станции, то нужно больше времени, чтобы успеть корректно завершить работу всех единиц техники.

Чтобы Вам было легче сделать выбор ибп, воспользуйтесь данной таблицей:

Вид ИБП Время срабатывания, миллисекунд Время автономной работы, мин. Подключаемая аппаратура
Резервный (офф-лайн) 4 – 10 5 – 10 Персональные компьютеры, офисная техника и небольшие локальные сети
Линейно-интерактивный 2 – 4 10 – 15 Электронно-вычислительные машины, отопительные котлы,
С двойным преобразованием (он-лайн) 0 15 – 20 Медицинское оборудование, научная аппаратура, серверные станции.

Когда Вы решите, какой по принципу работы источник бесперебойного питания подойдет наилучшим образом, нужно определиться с его мощностью. Ведь устройство, предназначенное для обслуживания одного персонального компьютера, не потянет, например, мощное медицинское оборудование. На самом деле, расчет мощности ибп довольно прост, нужно только действовать по определенной схеме.

Алгоритм расчета мощности

Чтобы определить необходимую мощность ИБП, надо сначала подсчитать суммарную нагрузку. Складываем значения мощности всех подключаемых к источнику бесперебойного питания потребителей.

К примеру, Вам нужно подключить к ИБП сервер и компьютеры (суммарная мощность 4500 Вт) и кондиционер (мощность 3000 Вт): 4500 + 3000 = 7500 (Вт) – это суммарная потребляемая мощность оборудования.

Но, как известно, в момент включения пусковые токи оборудования значительно превышают номинальное значение, поэтому мощность в разы увеличивается. Если для питания нагрузки в 7500 ВА мы установим бесперебойник такой же мощности, может произойти перегрузка, и оборудование отключится. Чтобы этого не произошло, нужно учесть коэффициент пусковых токов. Для каждого вида техники он индивидуален, мы же возьмем усредненные значения: для современных серверов и ПК – 1,5, для оборудования с электродвигателем (кондиционер) – 2.

  • Для сервера и ПК: 4500*1,5 = 6750 (Вт)
  • Для кондиционера: 3000*2 = 6000 (Вт)
  • Складываем эти значения: 6750 + 6000 = 12 750 Вт.

Мы получили суммарную полезную мощность оборудования, которая измеряется в ваттах. А мощность ИБП измеряется в вольт-амперах, то есть, это полная произведенная мощность для питания нагрузки. Чтобы вычислить показатель требуемой полной произведенной мощности бесперебойника, нужно полезную мощность оборудования разделить на коэффициент 0,7.

12750 Вт/0,7 = 18 214 (ВА).

Как видно, конечное значение мощности превышает суммарную потребляемую мощность оборудования. Это объясняется тем, что часть мощности теряется при образовании магнитных полей или в трансформаторах и резисторах, и на выходе бесперебойник выдает не полную мощность. Получается, что для эффективной работы источника бесперебойного питания с данным оборудованием, его мощность должна быть не менее 18214 (ВА).

Если Вы приобретаете бесперебойник для домашнего использования и планируете подключать к нему один компьютер, то сложный алгоритм подсчета можно не применять. Достаточно добавить 20 – 30 % запаса по мощности. Это необходимо для того, чтобы не перегружать устройство и исключить вероятность его поломки. Кроме того, данный резерв позволит со временем добавить еще потребителей или, к примеру, усовершенствовать компьютер, поменяв внутренние составляющие на более современные (жесткие диски, платы оперативной памяти, видеокарту и т.д.).

На что еще обратить внимание при покупке?

Приобретая бесперебойник питания, как выбрать такой, который будет функционален и удобен в использовании? Нужно учесть не только технические характеристики, но и наличие различных дополнений. Вот список наиболее распространенных:

  • Защита от короткого замыкания предусмотрена практически у всех современных моделей ИБП для предотвращения поломок, вызванных замыканием источника энергии на малом электрическом сопротивлении.
  • Электронный дисплей позволит контролировать рабочие параметры устройства, отслеживать значение напряжения, перегрузку, состояние заряда аккумулятора и т.д.
  • Наличие различных разъемов будет полезным, если Вы планируете подключать к бесперебойнику, например, факс, модем или принтер.
  • Система принудительного охлаждения обычно присутствует в ибп, рассчитанных на продолжительное автономное энергоснабжение техники.
  • Функция «Холодный старт» позволяет запустить бесперебойник при отсутствии напряжения на входе, то есть, при отключенном электропитании.

Конечно, наличие всех перечисленных дополнений не обязательно, ведь некоторые из них Вам не понадобятся, да и стоить оборудование с таким набором преимуществ будет недешево. Лучше решить для себя, какие из них будут действительно необходимы и полезны при эксплуатации бесперебойника, и искать подходящую под Ваши запросы модель.

Теперь, когда Вы знаете, как выбрать источник бесперебойного питания, можете купить его в нашем интернет-магазине. Мы предлагаем продукцию таких известных брендов как Huter, N-Power, Ресанта, Штиль. Чтобы оформить заказ, заполните электронную форму на сайте или позвоните менеджеру по телефону.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий