Darbe.ru

Быт техника Дарби
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классификация источников бесперебойного питания

Классификация источников бесперебойного питания

Говоря о классификации ИБП, в первую очередь, выделяют топологию данных устройств. В соответствии с этим параметром различают системы бесперебойного питания трех типов:

  • Off-line;
  • Line-interactive;
  • Оn-line.

Off-line UPS

ИБП класса Off-line или Standby – это устройства резервного типа. В основе их работы лежит коммутирующее устройство, которое в нормальном режиме обеспечивает прямое подключение нагрузки к внешней электрической сети, а в случае аварии переключает ее на работу от аккумуляторных батарей. Достоинства такой схемы – простота и низкая стоимость, недостатки – наличие задержки переключения на автономный режим и быстрый износ АКБ.

LUXEON UPS-650A

Line-interactive UPS

Линейно-интерактивные ИБП (Line-interactive) оснащаются коммутирующим устройством, дополненным стабилизатором напряжения, роль которого выполняет автотрансформатор. За счет переключения обмоток последнего удается сократить количество переключений электропотребителей на батареи при колебаниях входного вольтажа в пределах определенного диапазона. Преимущество устройств данного типа заключается в экономии ресурса аккумуляторов, особенно в сетях с незначительными перепадами напряжения. Основной недостаток все тот же – ненулевое время перехода на АКБ.

LogicPower LP 650VA-PS

On-line UPS Double conversion

Оn-line источники – это аппараты, осуществляющие двойное преобразование напряжения. На первом этапе выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, а на втором – инвертор из постоянного тока вырабатывает переменный. При этом аккумулятор одновременно подключен к входу инвертора и выходу выпрямителя, питая их в автономном режиме.
Таким образом, удается достичь высокой стабильности выходного сигнала независимо от колебаний напряжения на входе, а также эффективного подавления сетевых помех. Эти ИБП считаются самыми надежными, но потребляют наибольшее количество электроэнергии и вынудят пользователя раскошелиться на более «кругленькую» сумму при покупке.

Источник бесперебойного питания Авалон резерв

Основное достоинство Оn-line бесперебойников – нулевое время переключения в автономный режим, главный недостаток – низкий КПД и большое электропотребление за счет двукратного преобразования напряжения.

On-line UPS Delta — conversion

Устранить недостатки ИБП, работающих по технологии с двойным преобразованием, были призваны ИБП с дельта-конверсией. Такие устройства построены на базе двунаправленных инверторов, соединенных с общей батареей. Каждый из них поочередно может брать на себя функции либо выпрямителя, либо инвертора – все зависит от состояния напряжения в электросети. К примеру, если напряжение в магистрали падает, первый в схеме инвертор начинает работать на выпрямление электрического тока, а второй – на выработку переменного сигнала. В случае повышения входного вольтажа первое устройство выполняет функции инвертора, а второе – выпрямителя.

On-line UPS Delta - conversion

Преимущество данной технологии – это преобразование только той части электроэнергии, которой достаточно для получения требуемых параметров питания на нагрузке. Отсюда экономия электроэнергии и оптимизация процесса выделения тепла, и это при все том же нулевом времени переключения. Из недостатков отметим сложность конструкции и дороговизну таких ИБП, а также чувствительность к резким колебаниям частоты входного тока.

Мощность

Не менее важным критерием для классификации источников автономного энергоснабжения является мощность. Общепринятым считается деление на 3 класса устройств:

  • Малой мощности – аппараты, полная мощность которых лежит в диапазоне 0,3..3 кВА.
  • Средней мощности – приборы мощностью 3..5 кВА.
  • Большой мощности – 5..5000 кВА.

Мощность ИБП

Для правильной оценки мощности ИБП, прежде всего, следует определиться с перечнем техники, для которой будет резервироваться электропитание, после чего произвести расчет ее суммарного энергопотребления. Поскольку мощность оборудования зачастую указывается в Вт, а аналогичный показатель ИБП – в ВА, данные значения необходимо привести в единую систему измерения. Для этого итоговую сумму в Вт необходимо разделить на коэффициент мощности (для рабочих станции и периферийной техники обычно он составляет 0,5. 0,6). Например, суммарная мощность нагрузки составляет 800 Вт, cosφ = 0,6. Получаем, 800/0,6 = 1333,3 ВА. В таком случае потребуется модель на 1,5 кВА.

Рекомендуемым уровнем загрузки данных устройств считается 80% от номинальной мощности, в противном случае ИБП будет испытывать постоянные перегрузки. Также рекомендуется делать 30% запас мощности, что позволит в будущем подключить дополнительную нагрузку.

Входное напряжение

При выборе UPS также стоит обращать внимание на такой показатель, как диапазон входных напряжений. Здесь можно выделить модели:

  • со стандартным диапазоном (в среднем от 140 до 260 В – однофазные агрегаты, от 300 до 430 В – трехфазные)
  • с широким диапазоном (у хороших моделей может составлять 80–305 В для однофазных ИБП и 240–480 В для трехфазных).

При выборе UPS также стоит обращать внимание на такой показатель, как диапазон входных напряжений

Для того чтобы правильно определиться с наиболее подходящей моделью бесперебойника, требуется полная оценка качества напряжения в сети. Для этого нужно определить максимальный разброс напряжения в сети в разное время суток, выявить наличие помех в магистрали, а также определить существует ли вероятность полного отключения питания и, исходя из этого, делать окончательный выбор.

Время автономной работы

К основополагающим параметрам ИБП относится также время автономной работы. Оно напрямую зависит от приложенной нагрузки и емкости АКБ. Стандартным временем резервирования для ИБП, защищающих домашние рабочие станции, является период 5-10 минут. За это время можно сохранить всю необходимую информацию закрыть все приложения, а также безопасно завершить работу ПК.

Читайте так же:
Минимальный набор для работы компьютера

Время автономной работы ИБП LUXEON_UPS-500L.jpg

Энергоемкие системы, обесточивание которых ведет к серьезным последствиям и потерям важной информации, должны обладать куда большим временем резервирования. Для этого они укомплектовываются аккумуляторами высокой емкости, которые могут устанавливаться вне корпуса ИБП в специальных батарейных отсеках. Идеальным решением в таких случаях является возможность последующей доустановки аккумуляторов. Таким образом, вы не только не переплачиваете в начале эксплуатации устройства за неиспользуемые источники электроэнергии, но и получаете возможность наращивания потенциала системы в будущем.

Коммуникационные возможности и функционал

На сегодняшний день набольшей популярностью пользуются так называемые интеллектуальные ИБП, оснащенные встроенным программным обеспечением. С его помощью можно получать информацию о текущем состоянии самого устройства, а также заряде батарей и состоянии электрической сети посредством удобного интерфейса. Также данные приборы позволяют сохранять данные о возникающих критических ситуациях (сильных перепадах или отсутствии питающего напряжения).

интеллектуальные ИБП

Выбирая ИБП, следует обратить внимание на наличие в нем функции «холодного» старта, то есть включения устройства при отсутствии питания. Ее наличие бывает очень полезным, когда требуется кратковременно запустить подключенную технику в условиях отсутствия напряжения в сети. Для резервирования питания сетевого оборудования, такого как модемы и маршрутизаторы, большую роль играет наличие в ИБП функции защиты телефонной линии.

Конструктивное исполнение

Конструктивное исполнение устройств бесперебойного питания, в первую очередь, определяется их предназначением, мощностью и обеспечиваемым временем резервирования нагрузки. По данному критерию существует следующая классификация современных ИБП:

  • мономодульные. Эти устройства имеют металлический прямоугольный корпус, а также съемные боковые или верхнюю стенку, что обеспечивает удобство монтажа и замены аккумуляторов, а также упрощает доступ к внутренним деталям в случае ремонта.
  • многомодульные. Данные ИБП состоят из нескольких законченных блоков, помещенных в единый корпус.
  • встраиваемые – это гибридные устройства, которые в большинстве случаев представляют собой электронные узлы, встраиваемые в корпус персональных компьютеров. Чаще всего выпускаются в виде PCI-карт.

интеллектуальные ИБП

Сфера применения

В зависимости от сферы применения ИБП делят на:

  • бытовые или офисные;
  • промышленные.

Приборы бытового типа предназначены для установки в офисных, жилых, либо специально отведенных для этого помещениях. Температура в таких зданиях должна соответствовать диапазону 0-40 ºС, относительная влажность не превышать 90%. Также в них должна отсутствовать пыль в большом количестве, поскольку степень защиты этих устройств – до IP21.

Промышленные ИБП размещаются в технологических помещениях с повышенными требованиями к устанавливаемому оборудованию. Эти аппараты обладают классом защиты силовых узлов до IP43, высокой виброустойчивостью и зачастую оснащаются дополнительными входами/выходами, для подключения нагрузки различного номинала напряжения и тока.

LUXEON UPS-1000LU

Тип установки

Различают 2 основных типа установки ИБП:

  • напольные (настольные);
  • стоечные (рэковые).

Напольные блоки бесперебойного питания малой и средней мощности в основном выполняются в едином корпусе с аккумуляторными батареями. При необходимости подключить дополнительные АКБ их устанавливают в аналогичный корпус.

Приборы большой мощности представляют собой шкафы, в которых размещаются инвертор, выпрямитель и система управления, а аккумуляторные батареи располагаются в отдельных модулях, типоразмеры которых могут варьироваться в зависимости от количества и емкости применяемых источников электроэнергии.

ИБП типа Rack-Mount монтируются в 19-дюймовые стойки и телекоммуникационные шкафы для серверов и активного серверного оборудования.

Типы источников бесперебойного питания (ИБП)

ИБП делятся на три основных класса: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики и соответственно различное применение.

Термины

Входное напряжение, вход – напряжение в электрической сети, розетка. Напряжение в эклектической сети подвержено различным скачкам, перепадам и пропаданием напряжения.

Нагрузка, потребитель – устройство, которое питается от источника бесперебойного питания.

Фильтр – часть схемы, блок, который сглаживает скачки и перепады напряжения электрического тока.

Инвертор – блок ИБП, который преобразует постоянное напряжение в переменное или наоборот. Необходимость данного блока состоит в том, что аккумуляторные батареи заряжаются и выдают только постоянный ток, а нагрузка питается от переменного тока в 50 Гц.

АКБ, аккумулятор, батарея – как правило, свинцово-кислотная аккумуляторная батарея или блок из нескольких батарей.

ИБП класса Off-line (Standby, back ups)

ИБП Off-line

При работе в нормальном режиме нагрузка питается входным напряжением, отфильтрованным от помех EMI/RFI Noise фильтром на входе. Батареи заряжаются от входного напряжения схемой зарядки.

Если входное напряжение пропадает, то ИБП переходит в режим работы от АКБ, включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Инвертор преобразует постоянное напряжение батарей в переменное и подает питание на нагрузку. Достаточно часто, ради удешевления конструкции в ИБП этого класса ставят инверторы прямоугольных сигналов, что дает на выходе напряжение далеко не синусоидальной формы.

  • Простота
  • Невысокая стоимость
  • Компактность
  • Высокий КПД
  • Отсутствие сетевого стабилизатора напряжения при работе от сети
  • Более высокий износ аккумуляторов
  • Ненулевое время переключения на режим работы от АКБ
Читайте так же:
Интернет видео на atom intel 3120
Применение

Для защиты домашних ПК и офисного компьютерного оборудования от кратковременного отключения электричества.

ИБП класса Line-interactive (Линейно-интерактивные, Smart-UPS)

ИБП Line interactive

Линейно-интерактивный ИБП – это источник бесперебойного питания, выполненный по схеме Off-Line и дополненной автоматическим регулятором напряжения (AVR) на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками (ступенчатым стабилизатором). Основное преимущество этого типа ИБП по сравнению с предыдущим заключается в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети без перехода в режим питания от АКБ. В итоге продлевается срок службы аккумуляторных батарей.

В ИБП данного типа применяется инверторы двух типов: с аппроксимированной синусоидой (НЧ ШИМ) и полностью синусоидальным (ВЧ ШИМ) выходным напряжением. Первые могут применяться для защиты устройств с импульсными источниками питания, включая компьютерное оборудование. Вторые подходят для защиты устройств, чувствительных к форме входного напряжения – электромоторов, насосов, газовых котлов.

  • Экономичность
  • Стабилизация входного напряжения
  • Фильтрация импульсов и помех
  • Компактность
  • Высокий КПД
  • Неполная фильтрации входного напряжения
  • Cтупенчатая (не плавная) стабилизация напряжения
  • Ненулевое время переключения на режим работы от АКБ
Применение

Для защиты компьютеров, сетевого, телекоммуникационного и другого оборудования.

ИБП класса On-Line (С двойным преобразованием, Smart-UPS Online)

ИБП Online

Поступающее на вход On-Line ИБП переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Поскольку аккумуляторные батареи всегда подключены к инвертору, нет необходимости в переключении с внешней сети на АКБ, время переключения всегда равна нулю. Схема On-Line обеспечивает идеальное выходное напряжение при любых неполадках в электросети.

К недостаткам схемы On-Line относятся ее сравнительная сложность и более высокая стоимость. За счет двойного преобразования, On-Line ИБП страдают невысоким КПД и требуют дополнительного охлаждения.

  • Мгновенное переключение на аккумуляторы
  • Постоянная стабилизация напряжения и частоты
  • Отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть
  • Сложность
  • Высокая стоимость
  • Дополнительные затраты на двойное преобразование, невысокий КПД
Применение

Серверы, рабочие станции, центры обработки данных, прочее вычислительное и телекоммуникационное оборудование, требующее качественное электропитание.

Рассмотрим, схемы бесперебойника для компьютера

ИБП

Функция, которую выполняет источник бесперебойного питания (сокращенно — ИБП, или UPS — от английского Uninterruptible Power Supply), максимально полно отражена в самом его названии. Являясь промежуточным звеном между электросетью и потребителем, ИБП должен в течение определенного времени поддерживать электропитание потребителя.

Источники бесперебойного питания незаменимы в тех случаях, когда последствия перебоев в электроснабжении могут иметь крайне неприятные последствия: для резервного питания компьютеров, систем видеонаблюдения, циркуляционных насосов систем отопления.

Подробнее про ИБП

Устройство и принцип действия

Принцип действия любого источника бесперебойного питания прост: пока напряжение питающей сети находится в заданных пределах, оно подается на выход ИБП, одновременно с этим заряд встроенного аккумулятора поддерживается от внешнего питания схемой заряда. При пропадании электропитания или его сильном отклонении от номинала выход UPS подключается к встроенному в него инвертору, преобразующему постоянный ток от аккумулятора в переменный ток питания нагрузки. Естественно, время работы ИБП ограничено емкостью аккумулятора, КПД инвертора и мощностью нагрузки.

принцип работы ИБП

Существует три конструктивных типа источников бесперебойного питания:

  • Off-line. Конструкцию ИБП такого рода наиболее полно описывает предыдущий абзац. Большинство маломощных ИБП (однофазные модели мощностью до 1,5 кВА) для персональных компьютеров используют этот принцип работы. Их достоинство — высокий КПД при работе от внешнего питания, так как поддержание заряда встроенного аккумулятора требует минимальных затрат энергии. Вместе с тем, при частых колебаниях напряжения в сети они слишком часто переходят в режим резервного питания, а релейная коммутация имеет некоторую задержку.
  • Схема ИБП типа Line-Interactive позволяет им переключать выход между питанием от сети и встроенного инвертора без задержек, а встроенный автотрансформатор позволяет расширить диапазон входных напряжений, при которых не происходит переход на резервное питание. Такие источники бесперебойного питания более эффективны при недостаточно стабильном питании, но более сложны и дороги, чем off-line ИБП.
  • Схема On-line используются в наиболее мощных ИБП (до нескольких кВА). В этом случае входное напряжение подается непосредственно на понижающий выпрямитель, который питает инвертор. Аккумулятор, осуществляющий резервное питание, включается между ними и используется только при полном отключении внешнего питания, в то время как при его наличии независимо от напряжения используется электросеть. UPS типа on-line не имеют задержек при переходе на резервное питание, так как инвертор используется постоянно, и максимально экономично расходуют заряд аккумулятора.

Предлагаем ознакомиться с устройством ИБП на примере модели APC Back-UPS RS800

Подключение

Так как в основном бесперебойные источники питания используются для резервного питания компьютеров, они часто имеют USB-выходы для подключения к ПК, что позволяет при переходе на резервное питание автоматически перевести компьютер в режим пониженного энергопотребления. Для этого достаточно соединить ИБП со свободным портом компьютера и установить драйвера с идущего в комплекте диска. Старые модели бесперебойников могут использовать для этого COM-порт, практически исчезнувший на ПК.

Читайте так же:
Игры для ноутбука со встроенной видеокартой

Нужно помнить, что мощность нагрузки в ваттах, подключаемой к источнику бесперебойного питания, должна быть минимум в полтора раза меньше, чем его номинальная мощность в вольт-амперах, умноженная на 0,7 (коэффициент мощности, определяющий потери в самом источнике), чтобы не допустить перегрузки инвертора. Например, инвертор мощностью 1 кВА сможет запитать без перегрузки нагрузку не более 470 ватт, в пике — до 700 Вт.

Пример возможной схемы подключения:

ИБП

Не подключайте к ИБП принтеры — при их включении возникает значительный скачок энергопотребления, способный вызвать переход ИБП в защитный режим. Кроме того, прерванная печать — это всего лишь один испорченный лист бумаги.
Применение сетевых фильтров для бесперебойников не требуется, так как они имеют встроенные фильтры.

Зарядка

ИБП

Поскольку встроенные в UPS аккумуляторы автоматически поддерживаются в заряженном состоянии, нет необходимости в их дополнительной зарядке. Если аккумулятор был полностью разряжен, ряд моделей бесперебойников в момент включения могут индицировать неисправность аккумулятора, однако по мере набора им заряда индикация прекратится.

Как правило, при первом включении ИБП ему нужно 5-6 часов для полной зарядки аккумулятора. Ряд нюансов эксплуатации зависят от типа применяемого аккумулятора:

  • Наиболее дешевые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM (ошибочно либо намеренно могут называться продавцами гелевыми) не рекомендуется длительно оставлять разряженными, так как это ведет к их деградации и потере емкости. Если ИБП не используется длительное время, стоит регулярно включать его вхолостую, чтобы поддержать заряд аккумулятора.
  • Настоящие гелевые аккумуляторы дороже, но без последствий переносят длительный глубокий разряд. Одновременно они более чувствительны к перезаряду, что может произойти при установке в ИБП батареи емкостью меньше, чем рассчитано.

Неисправности и ремонт

ремонт ибп

Основная неисправность источника бесперебойного питания, с которой приходится сталкиваться, связана с тем, что бесперебойник не переходит в автономный режим. Она может быть вызвана следующими причинами:

  • Изношенный аккумулятор не держит заряд и при отключении внешнего питания не может обеспечить током инвертор. Для проверки этого подключите вольтметр к клеммам аккумулятора работающего ИБП и отключите его от розетки. Если напряжение резко упало более чем на треть номинального напряжения (для полностью отказавшего аккумулятора — даже до ноля), замените аккумулятор на аналогичный по рабочему напряжению и емкости. Поскольку в приборе используются герметичные гелевые аккумуляторы, их ремонт невозможен.
  • Возможна ситуация, когда аккумулятор держит заряд, но неисправна сама цепь зарядки. Это также можно определить во время описанного выше теста: во время, когда ИБП подключен к сети, напряжение на клеммах аккумулятора должно превышать номинальное (для 12 В аккумулятора — 13,2…13,5 В). Потребуется ремонт или замена платы зарядного устройства ИБП.
  • На UPS типа off-line возможен отказ коммутирующего реле — в этом случае инвертор включается, но выход бесперебойника остается связан с сетевым входом. Проверка заключается в измерении напряжения на выходе инвертора при отключении бесперебойника от сети, а также наличия управляющего напряжения на обмотке реле.
  • Если же инвертор не выдает напряжения, он потребует ремонта. Наиболее уязвимы в нем ключи оконечного преобразователя, через которые проходит весь ток нагрузки, особенно если она превышала штатную.

При соблюдении же правил эксплуатации бесперебойника все его обслуживание сведется к своевременной замене аккумуляторов.

ИБП в стойку

Стоечные источники бесперебойного питания предназначены для обеспечения работоспособности и защиты оборудования, смонтированного в стойке 19 дюймов.

Мощность 1000 VA / 900 Вт; Башня/стойка; Line-Interactive, чистая синусоида; ЖК-дисплей

Мощность 1500 VA / 1350 Вт; Башня/стойка; Line-Interactive, чистая синусоида; ЖК-дисплей

Мощность 2000 VA / 1800 Вт; Башня/стойка; Line-Interactive, чистая синусоида; ЖК-дисплей

Мощность 2000 VA / 1800 Вт; Башня/стойка; Line-Interactive, чистая синусоида; ЖК-дисплей

1000 ВА / 700 Вт, Line-Interactive на выходе чистая синусоида, стоечный

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 700 ВА / 630 Вт, корпус башня/стойка

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 1000 ВА / 900 Вт, корпус башня/стойка

Мощность 1000 ВА / 900 Вт; 1ф/1ф; On-line с двойным преобразованием напряжения; Универсальный башня/стойка + комплект для установки в стойку

Мощность 3000 VA / 2700 Вт; Башня/стойка; Line-Interactive, чистая синусоида; ЖК-дисплей

1500 ВА / 1050 Вт, Line-Interactive на выходе чистая синусоида, стоечный

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 1500 ВА / 1350 Вт, корпус башня/стойка

Технолгия On-line; Мощность 1000 ВА (900 Вт); Стоечный

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 2000 ВА / 1800 Вт, корпус башня/стойка

Мощность 2000 ВА / 1800 Вт; 1ф/1ф; On-line с двойным преобразованием напряжения; Универсальный башня/стойка + комплект для установки в стойку

Читайте так же:
Замена hdd на ps4 pro

Технология On-line; Мощность 1500 ВА (1350 Вт); Стоечный

2200 ВА / 1980 Вт, Line-Interactive на выходе чистая синусоида, башня / стойка

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 3000 ВА / 2700 Вт, корпус башня/стойка

Технология On-line; Мощность 2000 ВА (1800 Вт); Стоечный

Мощность 3000 ВА / 2700 Вт; 1ф/1ф; On-line с двойным преобразованием напряжения; Универсальный башня/стойка + комплект для установки в стойку

Класс On-line с двойным преобразованием напряжения высшего класса защиты; Мощность 5000 ВА/4500 Вт или 5500 ВА / 4400 Вт; Количество фаз на входе/выходе ИБП 1ф/1ф; Тип Универсальный башня/стойка

Мощность: 3000 ВА/2700 Вт; Фазы на входе/выходе: 1ф/1ф; Технология: интерактивный; Установка: в стойку или на пол; Аккумуляторы: внутренние + система продления срока службы Eaton ABM; ЖК-дисплей;

Технология On-line; Мощность 3000 ВА (2700 Вт); Стоечный

Класс On-line с двойным преобразованием напряжения высшего класса защиты; Мощность 6000 ВА/5400 Вт или 7000 ВА/5600 Вт; Количество фаз на входе/выходе ИБП 1ф/1ф; Тип Универсальный башня/стойка

Номинальная мощность: 2200 ВА/1980 Вт; Конфигурация: RT2U (напольный / стоечный 2U); Тип: Line-interactive; Входные напряжение: 160-294В (настройка до 150В-294В); Выходные напряжение: 230 В (+6/-10 %); Розетки на выходе: 8 розеток IEC C13 (10 A)+1 розетка IEC C19 (16 A)

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 5000 ВА / 4000 Вт, корпус башня/стойка

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 6000 ВА / 4800 Вт, корпус башня/стойка

Класс On-line с двойным преобразованием напряжения высшего класса защиты; Мощность 10000 ВА/9000 Вт или 11000 ВА/8800 Вт; Количество фаз на входе/выходе ИБП 1ф/1ф; Тип Универсальный башня/стойка

Однофазный On-line ИБП Liebert мощностью 10 кВА / 9 кВт, корпус башня/стойка

Обзор моделей ИБП в стойку

Диапазон доступных мощностей ИБП достаточно широк. Наиболее востребованы ИБП в стойку от 1000VA до 11000VA. Как правило, это однофазные UPS, гораздо реже 3ф вход / 1ф выход. Технология On-Line в большинстве случаев, но часто используются и интерактивные бесперебойники. Салазки (рельсы) или кронштейны для установки ИБП в стойке обычно идут в стандартной комплектации для чисто стоечных моделей. Для универсальных напольно/стоечных источников бесперебойного питания могут относиться к числу аксессуаров.

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.

Читайте так же:
Микрофонный усилитель для компьютера своими руками схемы

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.

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. на выходе ups низкое напряжение

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. Форма импульсов на выходе ups

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

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

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.

Smart UPS_Сеть-батарея. форма импульсов на выходе ups

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: 2043 раз./

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector