Источники бесперебойного питания

Об источниках бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания (ИБП) – устройство, предназначенное для аварийного электроснабжения потребителей в случае отключения или ухудшения качества электроэнергии сети.

Источники бесперебойного питания могут использоваться для устранения прерываний, провалов выбросов, флуктуаций, длительных чрезмерных повышений и понижений напряжения; в случае импульсных и осцилляционных помех, шумов.

ИБП требуется для различных устройств, сбой в работе которых может привести к серьезным последствиям. Это может быть компьютерная техника, дорогостоящие электронные приборы, медицинское и технологическое оборудование, системы пожарной и охранной сигнализации и т.д.

В частных домах продолжительное отключение электропитания может привести к фатальным последствиям, особенно в зимнее время года. Например, может пострадать система отопления. ИБП с аккумуляторами способен продержать работу циркуляционного насоса и отопительного котла в течение нескольких часов, причем стоить такой ИБП будет намного дешевле, чем электрогенератор.

Важным элементом ИБП является аккумуляторная батарея (АКБ). Мощные ИБП оснащаются комплектом аккумуляторных батарей. В процессе работы от сети в АКБ накапливается электроэнергия. При отключении электроснабжения сети АКБ обеспечивает электроэнергией нагрузку в течении определенного времени (времени резервирования, времени автономной работы). Оно в свою очередь может быть от нескольких минут до нескольких суток в зависимости от мощности нагрузки и емкости батарейного комплекта. Как правило, офисные недорогие ИБП могут обеспечить питанием 1–2 потребителя в течение 1–15 минут. Этого вполне достаточно для того, чтобы корректно завершить работу на компьютере, не потеряв при этом данные.

Дополнительно к своей основной функции бытовой ИБП может стабилизировать напряжение, т.е. вместе с защитой от перебоев электроснабжения работать как стабилизатор.

Виды источников бесперебойного питания

Прежде чем купить ИБП, следует определиться, какой тип оборудования вам нужен. По конструктивному исполнению ИБП подразделяются на три типа: резервные ИБП, линейно-интерактивные ИБП и ИБП с двойным преобразованием.

Резервный ИБП

Резервный ИБП имеет наиболее простую конструкцию. Высоковольтные импульсы и электромагнитные помехи ИБП фильтрует пассивными фильтрами. Электроника источника следит за уровнем входного напряжения, и, при его выходе за установленные пределы (обычно ±10% от номинала), переключается на питание от аккумулятора.

Достоинства:

• КПД около 99%;
• невысокая стоимость ИБП в целом.

Недостатки:

• относительно долгое время переключения (порядка 3...10 мс) на питание от батарей;
• невозможно корректировать ни напряжение, ни частоту.

Чаще всего ИБП, построенные по такой схеме, используются для питания энергозависимых бытовых газовых котлов, персональных компьютеров и других устройств, для которых не критично своевременное отключение в случае неполадок в сети. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по данной схеме.

Линейно-интерактивный ИБП

Линейно-интерактивный ИБП – это устройство аналогичное резервному ИБП, во входной цепи которого дополнительно присутствует ступенчатый стабилизатор. Стабилизация напряжения осуществляется автотрансформатором, эта функция стабилизации называется «AVR».

При изменении входного напряжения в определенных пределах срабатывает автоматический регулятор напряжения AVR, который стабилизирует выходное напряжение. При выходе входного напряжения за пределы, ИБП переключается на питание от аккумулятора.

Модели линейно-интерактивных ИБП, в зависимости от класса, выдают напряжение как прямоугольной или трапецеидальной формы, так и синусоидальной формы. Время переключения меньше, чем у резервных ИБП. КПД такой же высокий, как и у резервных.

Из недостатков можно отметить следующее: в режиме работы от сети ИБП не выполняет функцию фильтрации пиков, и обеспечивает только достаточно примитивную стабилизацию напряжения (обычно 2–3 ступени автотрансформатора, переключаемые релейно).

По сути, от такого ИБП можно питать только приборы, нетребовательные к качеству питания, то есть, например, все приборы с импульсными блоками питания, где питающее напряжение немедленно выпрямляется и фильтруется. К таким приборам относятся компьютеры и значительная часть современной бытовой электроники. Также такими ИБП можно питать осветительные и обогревательные приборы.

ИБП с двойным преобразованием

ИБП с двойным преобразованием обеспечивают наилучшее качество электропитания. У ИБП этого вида аккумулятор включен в цепь питания постоянно, поэтому время переключения напряжения на питание ИБП от аккумулятора и наоборот отсутствует (или равно нулю).

Принцип работы состоит в двойном преобразовании рода тока. Сначала входной переменный ток преобразуется в постоянный, его напряжение понижается до напряжения аккумулятора, после чего обратный преобразователь (инвертор) преобразует его обратно в переменный ток 220В.

Это наиболее качественный вид бесперебойников, так как при переходе с питания от электросети на резерв подключенная техника не испытывает бросков напряжения и сбоев в работе. Такие ИБП стоят заметно дороже остальных видов, они выдают стабильную частоту, напряжение и форму синусоиды при любых помехах на входной линии питания.

Достоинства:

• отсутствие времени переключения на питание от батарей;
• синусоидальная форма выходного напряжения.
• возможность корректировать напряжение и частоту.

Недостатки:

• Низкий КПД* (80–94%), повышенная шумность и тепловыделение. Практически всегда прибор содержит вентилятор компьютерного типа.
• Высокая стоимость. Примерно вдвое-втрое выше, чем линейно-интерактивный ИБП.

* У современных ИБП средних и высоких мощностей ведущих производителей предусмотрены разнообразные интеллектуальные режимы, позволяющие автоматически подстраивать режим работы для повышения КПД вплоть до 99%.

Характеристики источников бесперебойного питания

Рассмотрим наиболее важные характеристики ИБП.

Выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (ВА) или ваттах (Вт) определяет максимальную мощность подключенных к нему электроприборов. Стоит обратить внимание, что техника, содержащая мощные электродвигатели (например, холодильники, погружные насосы) и др., имеет так называемые «пусковые токи», в несколько раз превышающие номинальный ток потребления. Т.е. в момент пуска устройство кратковременно потребляет мощность, в несколько раз превышающую паспортную. ИБП должен выбираться с учетом этого факта. То же касается и лазерных принтеров, которые обычно вообще запрещают подключать к ИБП.

Выходное напряжение, измеряется в вольтах, В.

Время переключения – это время переключения ИБП на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, мс).

Время автономной работы, определяется емкостью батарей и мощностью подключенного к ИБП оборудования (измеряется в минутах, мин). Производителем обычно указывается продолжительность автономной работы при определенной мощности нагрузки. У большинства офисных ИБП время автономной работы равняется 4–15 минутам.

Диапазон входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, В).

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

Срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами), сильно зависит от качества, а значит, и цены ИБП.

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

Наличие интерфейса, по которому ИБП может «сообщить» работающему на ПК оператору о величине входного напряжения, об отключении напряжения, а также другие параметры.

Байпас (англ. bypass – обход) является одним из режимов работы ИБП. Его особенность в том, что электроснабжение подключенных приборов осуществляется в обход основной схемы ИБП, то есть напрямую от внешней электросети.

Основная функция байпаса – поддержание работоспособности нагрузки при нештатных ситуациях в работе ИБП (поломка, перегрев, перегрузка), а также при проведении его настройки, обслуживания или ремонта. Переключение в режим Bypass выполняется автоматически или вручную (ручное включение предусматривается на случай проведения профилактического обслуживания ИБП или замены его узлов без отключения нагрузки).

Определив нужные для решения ваших задач характеристики стабилизатора, вы можете выбрать его самостоятельно. Если же у вас есть вопросы или сомнения в своих силах и компетентности в данном вопросе, вы можете обратиться к нашим специалистам.