Edcomp.ru

Советы по настройке и оптимизации компьютера
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое источник бесперебойного питания (ИБП)?

Что такое ИБП и зачем он нужен

Что такое ИБП и зачем он нужен

Несмотря на надежность современных технологий, электрооборудование остается в зоне риска выхода из строя по причине перегрузки в сети, перебоев с питанием или короткого замыкания. Нередки случаи, когда пусковые токи, намного превышающие норму, способствуют поломке прибора. Бывает, что от плановых отключений электричества нарушается работа компьютера, стиральной машины, холодильника. Неважно, где это происходит, в Москве или на даче, результат расстраивает одинаково. Поэтому, чтобы защитить технику, дом или офис, устройства подключают к центральной сети через источники бесперебойного питания (ИБП, англ. UPS – Uninterruptible Power Supply). Тем более что сейчас имеется обширный выбор моделей, с разными характеристиками, от бытовых до промышленных.

Что такое ИБП

ИБП что это

ИБП – это оборудование, оснащенное преобразователем постоянного тока в переменный и встроенной аккумуляторной батареей. Особенность подобных агрегатов заключается в том, что они имеют как минимум два ввода от первичных источников питания и способны переключаться между ними. Кроме того, по мере прохождения по проводникам ток выравнивается до приемлемых значений, что очень важно для «капризной» домашней или офисной техники. Большинство ИБП обладает несколькими выводами – от двух до шести, для подключения нескольких устройств одновременно.

Для чего нужен ИБП

Нормальной работе домашней или бытовой технике чаще всего мешают именно кратковременные перерывы в подаче электроэнергии, когда счет идет на доли секунды. В таких случаях требуется мгновенное подключение альтернативного источника питания. Вот для чего нужен бесперебойник. Но у него имеются и другие функции:

выравнивание входного/выходного напряжения;

фильтрация подаваемого тока, снижение помех;

защита от короткого замыкания или перегрузки.

Следует отметить, что мощность батареи ограничена компактными размерами устройства, поэтому срок автономной работы не превышает 4-15 минут (в зависимости от модели, мощности агрегата).

Конструкция и характеристики

Бытовые ИБП выглядят как небольшой пластиковый короб. На нем размещаются кнопки питания (у продвинутых моделей это может быть полноценная панель управления с жидкокристаллическим дисплеем), индикаторы, вентиляционные решетки и несколько штепсельных розеток. На корпусе также могут находится интерфейсы для подключения сторонних устройств. Промышленные агрегаты-бесперебойники имеют большие габариты, могут оснащаться металлическим корпусом, выносным блоком управления. Внутри оборудования обычно находятся:

Электронакопитель. Это могут быть свинцово-кислотные, никелево-кадмиевые (или менее распространенные никелево-металлогидридные) литий-ионные батареи. Эффективность бесперебойника на 30% зависит от характеристик АКБ – емкости, самопотери заряда, количество циклов, глубины разряда, диапазона рабочих температур.

Инвертор – для преобразования постоянного напряжения в переменное и наоборот.

Изолирующие трансформаторы. Обычно их два – входной/выходной, для обеспечения гальванической развязки между входом и выходом ИБП.

Стабилизатор для выравнивания показателей переменного напряжения.

В некоторых случаях в ИБП устанавливают THD-фильтры для уменьшения влияния на напряжение в сети питания, особенно если коэффициент нелинейных искажений свыше 3-5%. Также могут монтировать блок байпаса для питания «очищенным» напряжением, без затрагивания главной схемы бесперебойника.

При выборе стоит обратить внимание на следующие ключевые характеристики ИБП:

Выходная мощность. Основной критерий, измеряется в ваттах или вольт-амперах и показывает допустимую максимальную нагрузку. Должна с запасом покрывать потребляемую мощность подключенных устройств.

Время переключения на АКБ. Единица измерения – миллисекунды. Показатель варьируется от 0 до 15 с.

Время автономной работы. Определяется в минутах и в среднем составляет 4-20 мин. Для промышленного оборудования срок увеличивается до 30-45 мин. Дополнительный плюс некоторых моделей – возможность установки батарей с увеличенной емкостью.

Входное напряжение. Чем больше диапазон – тем меньше переходов с сети на батарею + дольше срок службы устройства.

Преобразование выходного напряжения при колебаниях входного. Каким бы не было входящее напряжение, на выходе оно должно быть в пределах нормы. Повышенный или пониженный вольтаж одинаково опасен для подключенных приборов.

Действия при перегрузках. Когда бесперебойник работает на АКБ и происходит скачок напряжения, прибор должен автоматически выключаться. Желательно наличие световой или звуковой индикации.

Фазность. Встречаются одно- и трехфазные модели.

Регулировка частоты. Параметр актуальный для онлайн ИБП. Частота питающего напряжения имеет большое значение для аудиоустройств, лабораторного или медицинского оборудования.

Возможность холодного старта. Полезная функция, позволяющая запустить ИБП даже при обесточенной сети, для кратковременных действий с подключенными устройствами.

Срок службы. Зависит от типа АКБ, качества материалов, сборки. Минимальный показатель (для изделий со свинцовыми батареями) – 2-3 года, в среднем – 5-10 лет.

Некоторые параметры зависят от исполнения корпуса ИБП – настольный, напольный, в стойку или универсальный, а также от размещения АКБ – внешнее или внутреннее.

Виды источников бесперебойного питания

Существует несколько классификаций ИБП – по конструкции, емкости, мощности. Но самым распространенным является разделение по типу используемых схем (а значит и принципу действия). Сюда можно отнести три основных вида устройств:

Резервные (Standby, Off-Line)

standby UPS

Бюджетный вариант, плюсы которого заключаются в высоком КПД (до 99%), низком шум-факторе, минимальном нагревании. Питание подключенных устройств происходит напрямую от центральной сети, ИБП лишь отфильтровывает напряжение. Если показатели выходят за пределы нормы, бесперебойник автоматически перенаправляет питание от встроенного аккумулятора. К недостаткам системы относят малую мощность, долгий переход на автономную работу и невозможность регулировки частоты или напряжения тока. Тем не менее такие приборы подходят для совместного использования с компьютерами, локальными сетями, бытовыми газовыми котлами.

Интерактивные (Line-Interactive)

line enteractive UPS

Главное отличие от предыдущей схемы – наличие ступенчатого стабилизатора на входе, который отвечает за регулировку напряжения. Преимущество системы – меньшее время переключения на резервный источник питания. Из минусов – невозможность применения для питания устройств с асинхронными двигателями, а это подавляющая часть бытовой техники. Зато их можно использовать для мини-АТС, серверов, телекоммуникационного оборудования, а также для осветительных и обогревательных приборов.

С режимом двойного преобразования (Double-Conversion, Online)

double conversion UPS

Принцип работы ИБП основан на преобразовании входного тока в постоянный, а затем с помощью инвертора – в переменный. Такой подход позволяет получить качественную синусоиду, подходящую для питания даже самого капризного оборудования. Так как АКБ перманентно подключены к цепи, то при пропадании напряжения в сети время переключения на батареи равно 0. Дополнительное преимущество – возможность коррекции частоты и напряжения тока. Но есть и недостатки, например, скромный КПД (80-96%), повышенный уровень шума, значительное тепловыделение.

Читайте так же:
Подключение проектора к компьютеру или ноутбуку

Расчет требуемой мощности ИПБ

В первую очередь при выборе обращают внимание на выходную мощность источника бесперебойного питания. Агрегат, рассчитанный на несколько бытовых приборов, не подойдет для ресурсозатратного промышленного или медицинского оборудования. Для определения необходимого показателя мало суммировать общую нагрузку подключаемых устройств. Дело в том, что пусковые токи для некоторых приборов в несколько раз превышают норму, поэтому для них существуют специальные коэффициенты. Например, потребляемая мощность бойлера и насоса составляет по 200 Вт, а их пиковые пороги при пуске больше в 3,4 и в 3,5 раза соответственно. То есть максимальное значение энергопотребления для котла будет равна 680 Вт, а для насоса – 700 Вт. Их суммарная мощность составит 1380 Вт.

Но если выбирать источник бесперебойного питания с выходной мощностью 1400 Вт, то при первом же включении случится перегруз и прибор автоматически отключится или просто сломается. Загвоздка в том, что при работе ИБП (преобразовании напряжения) неизбежны потери мощности в трансформаторах или резисторах. Поэтому для расчета требуемой мощности бесперебойника необходимо разделить полученную суммарную нагрузку, в данном случае – 1380 Вт, на коэффициент потерь 0,7. Итоговая цифра – 1971 Вт и есть искомая величина, показывающая, какой должна быть выходная мощность ИПБ для обеспечения стабильной работы двух подключенных устройств – бойлера и насоса.

Источники бесперебойного питания Legrand

Если говорить о производителях, то одним из мировых лидеров в сфере электрики является французская компания Legrand. Бренд выпускает ИБП для дома и промышленных целей, а также обширный ассортимент сопутствующих товаров (батареи, батарейные шкафы, силовые модули, интерфейсы). Немалое внимание уделяется внешнему виду устройств, компактные корпуса выглядят стильно и лаконично. Бытовые приборы на базе линейно-интерактивной схемы обладают мощностью от 360 Вт, яркий представитель бюджетного сегмента – Keor SPX 800 BA IEC C13. Для офиса подойдет модель помощнее – NikyS 3кВа IEC USB/RS232 с активной мощностью до 1800 Вт, с жидкокристаллическим дисплеем, индикацией и возможностью дистанционного управления.

Промышленные образцы типа Online (работающие по принципу двойного преобразования) имеют крупные габариты, выполняются в горизонтальных или вертикальных корпусах, многие модели снабжаются транспортировочными роликами, как, например, Keor S мощностью до 10 кВА. Многие модели имеют возможность подключения блоков аккумуляторных батарей. Уточнить детали или подобрать ИБП по нужным параметрам можно на сайте официального дилера компании e-legrand.ru.

Разумеется, есть и другие способы обезопасить технику от перебоев сети, но назначение ИБП заключается не только в этом. Стабилизируя напряжение и выравнивая его перепады, агрегат продлевает срок эксплуатации домашней техники или промышленного оборудования, и дает возможность приборам работать, даже когда электричество отключено. Зачем подвергать электроустройства риску, ведь можно просто купить бесперебойник.

Разновидности источников бесперебойного питания

Оглавление статьи: Разновидности источников бесперебойного питания

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.

Читайте так же:
Как безопасно путешествовать в Интернете

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.

В каждом отдельном случае применения возможны определенные нюансы, которые необходимо учесть, например, когда вы выбираете источник бесперебойного питания для видеонаблюдения или для целого дома. Например, необходимо учесть пусковые токи, если вы выбираете бесперебойник для холодильника.

«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.

Читайте так же:
Как исправить ошибки 1606 при установке AutoCAD

ИБП — что это такое, принцип работы, характеристики

chto-takoe-ipb

Блоки питания

Виды ИБП их преимущества и недостки

Аварийные ситуации в сети электропитания, работа самодельного сварочного оборудования, непогода с сильным ветром. Все это может привести к выходу из строя высокотехнологичного оборудования, применяемого в быту, офисах и производстве. Для защиты от таких неприятностей существует ИБП. Что такое ИПБ разберем ниже

1. ИБП — расшифровка, краткое описание устройства

ИБП – это Источник Бесперебойного Питания. Это прибор, который обеспечивает бесперебойную подачу напряжения в случае аварий с электропитанием. Он накапливает энергию и при аварии с питанием подменяет основной источник подачи электроэнергии и дает возможность корректно выключить компьютер или дождаться восстановления подачи электроэнергии. Бесперебойник срабатывает как при падении напряжения ниже определенного значения, так и при повышении выше определенной заранее заданной величины.

2. Основная функция

Основная функция – защитить потребитель электроэнергии (компьютер или другое высокотехнологичное оборудование) от отключения напряжения посредством использования аккумуляторной батареи (АКБ). Но если это узел связи, хирургическая операционная, промышленное предприятие непрерывного цикла или еще какой-нибудь объект, требующий беспрерывной работы, то используется целый комплекс мер. В первый момент включается аккумуляторная батарея. Она дает время включиться альтернативному источнику – дизель-генератору.

2.1. Зачем он нужен

ИПБ защищает потребителя от электрических помех в сети обеспечивая на выходе чистый синусоидальный сигнал соответствующего напряжения и силы тока. Вот для чего нужен ИПБ.

2.2. Срок службы ИБП

Срок службы источника бесперебойного питания ограничен сроком службы АКБ. Длительность работы зависит от частоты включения и от качества и схемотехники зарядной части. Если они не очень качественные, то приблизительно на 2 – 2,5 года. Если качественные, то можно надеяться и на 5-6 лет.

что-такое-ипб

3. Типы источников бесперебойного питания, принцип действия

Стандарт IEC 62040-3 имеет классифицирует все ИБП для питания бытовой высокотехнологичной техники по схеме построения:

  • Резервные;
  • Линейно-интерактивные;
  • Двойного преобразования.

В зависимости от напряжения нагрузки ИБП бывают:

  • Однофазными;
  • Трехфазными;
  • Однофазные в трехфазных групповых сетях.

3.1. Резервный

Резервный ИБП (другие названия Off-line, Back UPS, Standby) – это электронный прибор, переключающий питание оборудования на резервный аккумулятор (находится в составе устройства) при сбоях питания.

Недорогие бесперебойники предназначенные для защиты не очень важных рабочих станций. Устройство передает входное напряжение непосредственно на нагрузку. Контролируется качество подачи напряжения и при сбоях питания переводится на питание от батареи через инвертор. Время переключения с внешнего питания на АКБ приблизительно 0.01 сек.

3.2. Линейно-интерактивный

ИБП данного вида обеспечивают питание через ступенчатый стабилизатор. Данный узел устройства корректирует напряжение на входе (повышенное и пониженное) и фильтрует помехи. При сбое питания включается батарея и через инвертор питает нагрузку. Время переключения с внешнего питания на АКБ приблизительно 0.01 сек.

3.3. ИБП двойного преобразования

ИБП такого вида являются самыми сложными и самыми надежными. Принцип работы заключается в преобразовании входного переменного тока в постоянный. Постоянный ток заряжает аккумулятор и инвертируется в переменный. Даже если напряжение на входе очень низкое или очень высокое все равно на выходе устройства «чистая» синусоида нормальной частоты и амплитуды. В случае полного пропадания напряжения инвертор начинает питаться от батареи. Никаких перепадов на выходе бесперебойника при переключении питания на аккумулятор не происходит.

4. Схема ИБП (электрическая)

Как работает ИПБ.

Блок схема данного резервного ИБП выглядит так:

схема-работы-ипб

В основном режиме происходит подача напряжения на нагрузку и через контроллер на АКБ. Если батарея требует подзарядки, то она подзаряжается. Входное напряжение не корректируется. Только фильтруется через простейшие фильтры.

При выходе напряжения за установленные пределы включается резервный режим. Питание от АКБ через инвертор поступает на нагрузку.

ИБП интерактивного типа имеют блок-схему следующего вида:

ипб-схема-работы

Здесь уже существует встроенный стабилизатор напряжения. Он существенно расширяет диапазон входного напряжения и только при пропадании напряжения начинает питать нагрузку от АКБ.

ИБП двойного преобразования выглядят так:

схема работы ипб

Он полностью отделяет нагрузку от входа осуществляя гальваническую развязку. Такая конструкция не позволит помехам, а главное коротким, высоковольтным импульсам, наведенным от реактивной нагрузки в электрической сети разрушать электронику нагрузки.

5. Правила подбора ИБП

ИБП подбираются по нескольким параметрам. Это:

  • Время работы;
  • Характеристики нагрузки;
  • По рекомендациям производителей;
  • По специальным формулам.

Бесперебойник должен дать пользователю время для корректного закрытия приложений открытых на его компьютере. Это время зависит от мощности потребляемой нагрузки, от вида нагрузки. Ведь в качестве нагрузки может быть не только бытовой компьютер, но и сервер, на котором хранятся очень важные данные, или газовый котел, электроника которого должна быть защищена, но не так критична по требованиям.

5.1. Как рассчитать время работы ИБП

На каждом ИБП имеется маркировка, сообщающая о параметрах устройства. Простой расчет возможен по мощности, которую обеспечивает бесперебойник и мощности потребителя. Мощность нагрузки (самое простое: можно увидеть мощность блока питания компьютера на маркировке) не должна быть выше мощности объявленной производителем источника бесперебойного питания. Тогда у Вас гарантировано будет время (приблизительно 15-20 минут) для корректного выключения компьютера.

5.2. Факторы, влияющие на время работы

Как уже было сказано это:

  • Потребляемая мощность и характер потребления;
  • Емкость батарей и их техническое состояние;
  • Сила тока зарядного устройства ИБП.

Нагрузка может иметь различный характер. Соответственно учитываются потери при передаче энергии от АКБ до нагрузки. Для этого используют различные коэффициенты. Для компьютера обычно выбирают коэффициент 0,85.

Аккумуляторы имеют емкость (измеряются в ампер-часах), и напряжение заряда. Со временем их емкость снижается. На скорость выхода из строя влияют:

  • Потребляемая мощность – должен быть запас по мощности;
  • Условия и частота включения – количество циклов заряда/разряда ограничены;
  • Глубина разряда – нельзя чтобы АКБ разряжалась до 0%;
  • Рабочая температура АКБ – при температуре выше 40 градусов батарея разряжается быстрее.

5.3. По рекомендации производителя

Как выбрать ИПБ

Производитель ИБП с большой точностью может прогнозировать время автономной работы так как перед началом выпуска в продажу тщательно тестирует свою продукцию. Поэтому на его рекомендации всегда можно опереться при подборе бесперебойника.

Читайте так же:
Как протестировать видеокарту с помощью MSI Kombustor

5.4. По формулам

Для расчета времени работы есть усредненный расчет времени автономной работы:

Емкость аккумулятора (Ампер-час) * напряжение аккумуляторов (вольт)/ постоянную нагрузку (Ватт)

То есть если емкость АКБ – 50 Ампер-часов, напряжение – 12 В, мощность нагрузки -600 Вт, то 50*12/600 = 1 час. Это и будет время автономной нагрузки.

Есть уточненная формула:

tибп = Uакб * Сакб * N * K * Кгр * Кде/ Рнагр

tибп — время автономной работы ИБП при отключении сети, ч;
Uакб — напряжение одной аккумуляторной батареи, В;
Сакб емкость аккумуляторной батареи, А* ч;
N — количество аккумуляторов в батарее;
K — КПД преобразователя (h=0,75-0,8);
Кгр — коэффициент глубины разряда 0,8 –0,9 (80%-90%);
Кде — коэффициент доступной емкости 0,7 – 1,0 (зависит от режима разряда и температуры);
Рнагр — мощность нагрузки.

6. Дополнительные функции

Кроме основной функции ИБП – обеспечение питания аппаратуры электроэнергией при сбоях в подаче электроэнергии все источники бесперебойного питания имеют в своем составе фильтры ограничивающие импульсные помехи. Более серьезные еще регулируют напряжение на входе. Бесперебойник с двойным преобразованием обеспечивают гальваническую развязку входа и выхода надежно защищая от всяких «энергетических катаклизмов».

6.1. Синхронизация с ПК

В комплект поставки входит специальная программа, позволяющая подключить ИБП к компьютеру и контролировать ситуацию с электропитанием. Подключение производится через USB-, RS-232- или RJ-45 разъем.

6.2. Холодный старт

Это возможность включить компьютер с ИБП при отсутствии внешнего электропитания и последующей работы. Например, срочная отправка или прием почты.

6.3. Розетка

Выход ИБП может оборудован несколькими розетками различного типа.

  • Обычная евророзетка (CEE 7/4);
  • Компьютерная (IEC 320 C13 или IEC 320 C19);

ипб-что-это

7. Что лучше ИБП или стабилизатор

ИБП и стабилизатор, не смотря на свою похожесть выполняют разные функции.

7.1. Сравнительная характеристика

Стабилизатор работает постоянно и выравнивает напряжение на входе. На выходе выдается постоянный уровень напряжения, требуемый для устройства нагрузки. В случае аварии по питанию (на входе 0 напряжения) стабилизатор просто отключится.

ИБП также стабилизирует напряжение на выходе, но при отключении внешнего напряжения еще продолжает некоторое время поддерживать уровень напряжения питания нагрузки.

Как выбрать ИБП, часть 1

Как выбрать ИБП, часть 1

ИБП расшифровывается как «источник бесперебойного питания». Аббревиатура на английском — UPS ( Uninterruptible Power Supply) , поэтому распространены также названия УПС, ЮПС, упсник.

Основная функция источника бесперебойного питания — обеспечить подачу электроэнергии на подключенную к нему технику на время отключений в основной сети. Но, в зависимости от типа оборудования, параметры такого автономного питания могут требоваться кардинально разные. Соответственно, рынок ИБП предлагает разные типы устройств, которые отличаются массой параметров:

  • принципом работы: оффлайновые, линейно-интерактивные, онлайновые;
  • типом автоматической регулировки напряжения;
  • качеством фильтрации помех сети;
  • емкостью (количество ампер-часов, или другими словами – на какое время автономной работы его хватит);
  • временем переключения на батареи при отключении электроэнергии;
  • возможностью подключения дополнительных внешних батарей;
  • различными дополнительными функциями (фильтрующие розетки, розетки для телефонного и сетевого кабеля, LCD-дисплей, синхронизация с ПК) и т. д.
    • Три основные типа ИБП:
      • Off-line (Back-UPS, резервный, Standby) источник бесперебойного питания.
      • Линейно-интерактивные ИБП.
      • ИБП двойного преобразования (on-line).
      • Синхронизация с ПК.
      • Холодный старт.
      • Розетки Schuko.
      • Розетки для фильтрации помех, телефонной линии, витой пары.

      Три основные типа ИБП

      Off-line (Back-UPS, резервный, Standby) источник бесперебойного питания

      Резервный ИБП

      Принцип действия бесперебойника такого типа очень простой:

      Пока в сети есть электроэнергия в пределах установленных значений, ИБП подает на подключенные устройства напряжение напрямую от сети, одновременно подзаряжая батарею. Питание, проходящее через UPS, при этом не регулируется, фильтрация импульсов и помех происходит на самом простом уровне, с помощью пассивных фильтров. Форма сигнала соответствует сигналу сети, т. е. синусоиде.

      Как только напряжение в сети пропадает, ИБП переходит на питание от батарей. Инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумулятора в переменный ток на выходе, в UPS этого типа установлен один из самых простых, поэтому форма сигнала не соответствует правильной синусоиде. Максимум, что предпринимают производители — несколько приближают ее к синусоиде, делая ступенчатой.

      На автономное питание off-line УПС переходит также в том случае, если уровень напряжения в сети падает ниже или поднимается выше пороговых значений, они могут быть разными в зависимости от марки бесперебойника.

      Время переключения на аккумуляторы в различных моделях составляет от 5 до 20 мс. Это сравнительно много, и для некоторых моделей оборудования такая долгая задержка может неблагоприятно сказаться на работе . Длительное срабатывание реле связано с тем, что устройству необходимо, чтобы в момент включения автономного питания фазы напряжений сети и батарей совпадали, а поскольку они не синхронизированы, на это уходит некоторое время.

      Схема работы оффлайн UPS

      Схема работы источника бесперебойного питания резервного типа.

      Плюсы Standby UPS:

          • недорогая цена,
          • высокий КПД,
          • бесшумная работа.

          Недостатки:

              • долгое переключение на работу от батареи (от 5 до 20 мс);
              • форма выходного сигнала — не синусоида;
              • фильтрация помех, шумов и импульсов на линии довольно грубая;
              • нет регулировки напряжения и частоты при работе от сети.

              Линейно-интерактивные ИБП

              Линейно-интерактивный ИБП

              Пример линейно-интерактивного ИБП: модель AEG Protect ALPHA 1200

              Этот тип источников бесперебойного питания покупатели выбирают чаще всего, так как он оптимально сочетает функциональность и цену.

              В принципиальную схему работы линейно-интерактивных UPS включен AVR — модуль автоматической регулировки входящего напряжения сети. То есть, в отличие от UPS резервного типа, он не просто пропускает сквозь себя питание, но и стабилизирует его, правда не плавно, а ступенчато.

              При работе от сети при нормальном уровне напряжения линейно-интерактивный источник бесперебойного питания пропускает входящий сигнал через пассивные фильтры помех и шумов, одновременно заряжается батарея.

              Схема работы линейного ИБП от сети

              При повышении или понижении напряжения в сети, линейно-интерактивный ИБП производит его ступенчатую корректировку. При достижении напряжением определенного порога, AVR понижает или понижает его на фиксированную величину (или процент). Таких порогов-ступеней в схеме работы AVR может быть прописано несколько, также для работы с пониженным и повышенным уровнем может быть предназначено разное количество ступеней корректировки (например, 2 — для повышения, и 1 — для понижения).

              Схема работы линейного ИБП при повышенном напряжении

              Схема работы линейного источника бесперебойного питания при пониженном напряжении

              Если напряжение в сети падает или поднимается до значений, которые лежат вне доступного входного диапазона бесперебойника, устройство переходит на работу от батарей, так же как и в случае полного отключения электроэнергии. Эти минимумы и максимумы могут различаться в зависимости от загруженности ИБП. К примеру, если UPS загружен на 70%, а вольтметр показывает 160В в сети, бесперебойник переключается на аккумуляторы. А при загрузке на 30% и напряжении в 150В он все еще производит регулировку при помощи AVR-трансформатора.

              Схема работы линейного ИБП при отключении электроэнергии

              Часть линейно-интерактивных моделей ничем не отличаются по форме выходного сигнала от бесперебойников резервного типа: у них ступенчатая синусоида. Некоторые производители, особенно с ростом спроса ИБП для котлов, оснащают свои бесперебойники инверторами, выдающими правильную синусоиду.

              Время переключения на работу от аккумуляторов в линейно-интерактивных ИБП с чистой синусоидой меньше, чем у его резервных собратьев. Причина в том, в УПС-ах этого типа совпадают формы кривой напряжения (и от сети, и от батареи это синусоида), что ускоряет синхронизацию фаз и, соответственно, запуска автономного питания.

              Плюсы line-interactive ИБП:

                  • разумная цена,
                  • бесшумная работа,
                  • автоматическая регулировка входящего напряжения,
                  • в некоторых моделях — чистая синусоида на выходе,
                  • время переключения меньше, чем в резервных (в среднем 4-8 мс, в некоторых моделях 2-4 мс).

                  Недостатки:

                      • отсутствует регулировка частоты,
                      • недостаточно полная фильтрация помех, шумов и импульсов сети,
                      • регулировка напряжения не плавная, а ступенчатая,
                      • КПД ниже, чем в off-line источнике бесперебойного питания.

                      ИБП двойного преобразования (on-line)

                      ИБП онлайн (двойное преобразование)

                      Пример ИБП с двойным преобразованием: модель EATON PW9130 1500VA.

                      Это самый дорогой, но и самый лучший вид ИБП. Он оптимально подходит для дорогого капризного оборудования, для которого важно не только постоянное напряжение, но и частота, а также эффективная фильтрация шумов, сигнал в форме чистой синусоиды и отсутствие задержек при переключении на работу от батарей.

                      Фактически, такой источник бесперебойного питания работает постоянно, стабилизируя, фильтруя входящий сигнал, выравнивая частоту и форму выходного сигнала.

                      В режиме работы от сети, поступающее переменное напряжение стабилизируется и превращается в постоянное выпрямителем и распределяется между батареей (для подзарядки, если необходимо) и инвертором. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, выдавая на выходе сигнал в форме чистой синусоиды, правильной частоты, правильного напряжения. Помехи и шумы полностью отсутствуют — их просто не остается после двойного преобразования.

                      Такое постоянное «включение» бесперебойника в сеть дает одно из его весомых преимуществ: мгновенное переключение на работу от батарей. Собственно, это даже сложно назвать «переключением», так как питание проходит через выпрямитель, батарею (во время зарядки) и инвертор постоянно. В момент падения напряжения в сети ниже пороговых значений или полного отключения электроэнергии инвертор просто начинает забирать часть энергии от батареи, а не от выпрямителя. Это происходит мгновенно.

                      Схема работы онлайн ИБП

                      ИБП с двойным преобразованием обычно имеют еще один режим работы: байпас. Это резервная линия, которая идет напрямую от входа к выходу UPS, в обход выпрямителя, батареи и инвертора. Она позволяет в критические для ИБП моменты: перегрузка (например, стартовыми токами), выход из строя инвертора и другие — пустить электроэнергию к подключенным устройствам напрямую, избежав выхода из строя элементов устройства.

                      Схема работы онлайн ИБП в режиме байпас

                      Постоянная работа ИБП имеет определенный недостаток: повышенное теплоотделение, которое требует эффективного охлаждения. Поэтому UPS online чаще всего оснащены вентиляторами, что делает их эксплуатацию в жилых помещениях не такой комфортной, как бесшумных бесперебойников других типов.

                      Плюсы онлайн ИБП:

                          • постоянная стабилизация напряжения,
                          • постоянная стабилизация частоты,
                          • чистая синусоида на выходе,
                          • эффективная фильтрация шумов, импульсов и помех,
                          • мгновенное переключение на батареи.

                          Недостатки:

                              • высокая цена,
                              • повышенный уровень шума,
                              • наиболее низкий КПД среди всех типов ИБП.

                              Выбирая бесперебойник, нужно учитывать, что существуют и исключения. Некоторые линейно-интерактивные ИБП могут стоить дороже, чем онлайн-модели другого производителя, время переключения на работу от батарей в резервном UPS может быть не больше, а даже меньше, чем в каком-нибудь линейно-интерактивном UPS и т. д. Поэтому в любом случае необходимо читать характеристики конкретной модели.

                              Дополнительный функционал ИБП

                              Помимо определения типа источника бесперебойного питания, который вам нужен, при выборе ИБП также стоит обратить внимание — какой функционал в него в ключен. UPS может иметь различные дополнительные функции и конструктивные особенности:

                              Синхронизация с ПК. Эта функция присутствует в не самых дешевых моделях, однако она очень удобна. С помощью специального программного обеспечения ИБП передает данные в реальном режиме на компьютер о состоянии электролинии, уровне заряда батарей. Помимо чисто информационной составляющей, есть также такие возможности, как например, автономное выключение компьютера с сохранением данных во всех приложениях при отключении электроэнергии.

                              Холодный старт. Источник бесперебойного питания, оснащенный такой функцией, можно включить при отсутствии электроэнергии в сети. К примеру, погас свет, вы сохранили документы, выключили компьютер и UPS, но спустя некоторое время появилась срочная необходимость скопировать документ на флешку. ИБП с поддержкой холодного старта можно включить, даже если электроэнергии в сети все еще нет, и сделать работу.

                              Розетки Schuko.

                              Раньше разъемы для подключения устройств в бесперебойнике выглядели, в основном, так:

                              Розетки IEC 320

                              Этот разъем стандарта IEC 320 отлично подходит для подключения различной компьютерной техники. Однако оборудование с обычным шнуром питания, тот же WiFi роутер, в него не подключишь. Для этих целей можно использовать сетевой фильтр с аналогичным разъемом, который подсоединяется к ИБП, а уже в него включать различное оборудование. Но это не всегда удобно.

                              Поэтому сейчас многие модели стали просто дополнять розетками типа Schuko (у нас их часто называют евророзетками), чтобы технику можно было включить напрямую:

                              Розетки Schuko

                              Розетки для фильтрации помех. ИБП может быть оснащен розеткой или несколькими для чувствительного оборудования, которые не обеспечивают поддержку питания во время отключения электроэнергии, но защищают подключенное оборудование от помех электросети.

                              Розетки для телефонной линии, витой пары. Высоковольтные импульсы могут передаваться не только непосредственно по электрическому силовому кабелю, но и в случае различных аварий и поломок — и по телефонному кабелю, и по витой паре. Для защиты телефонного, сетевого и компьютерного оборудования некоторые производители предусматривают специальные разъемы, (вход/выход), куда можно подсоединить телефонную или интернет-линию.

                              голоса
                              Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию