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.
