Ибп что это такое
Ибп что это такое
Что такое источник бесперебойного питания (ИБП), для чего нужен бесперебойник, как выбрать, сколько стоит
Не секрет, что одна из основных причин поломок электрического оборудования – сбои и помехи в электросетях. В настоящее время во многих регионах России существуют проблемы с качеством и количеством электроэнергии, доходящей до конечного потребителя. Это и плановые отключения, и перебои, вызванные как перегрузками, так и разного рода авариями. Чтобы избежать поломок электрооборудования от различных сбоев и помех нужно подключить к ним источник бесперебойного питания.
Источник бесперебойного питания или ИБП – это прибор, позволяющий вашему оборудованию, например, котлу отопления или компьютеру в течение определенного времени работать от аккумуляторных батарей. Таким образом, в случае отключения или выхода за пределы нормальных показателей, электрической сети, бесперебойник будет выдавать на выходе питание, которое полностью соответствует всем стандартам, что поможет избежать поломки котла и прочих неприятных последствий проблем с электроэнергией.
Источники бесперебойного питания (uninterruptible power supply – UPS), когда-то устанавливались только в вычислительных центрах или системах жизнеобеспечения. Сейчас ИБП являются сравнительно недорогим дополнением к любому электрическому оборудованию, которое легко окупает себя, продлевая срок службы этого электрооборудования.
Вы можете приобрести ИБП ELTENA у наших дилеров. Выбрать нужный источник бесперебойного питания, найти дилера в своем городе, уточнить цены на все ИБП или узнать, сколько стоит конкретное оборудование, вы можете на нашем официальном сайте ELTENA – eltena.com.
С 2002 по 2018 года ИБП ELTENA поставлялись под брендом INELT. Новый международный бренд ELTENA ориентирован на развитие продаж в России и за ее пределами, олицетворяет динамичное развитие и подчеркивает высокое качество оборудования.
Модельный ряд источников бесперебойного питания ELTENA
Модельный ряд ИБП ELTENA
Мощность
Применение источников бесперебойного питания
Компьютер, кассовый аппарат, периферийная техника, телефонная станция
Компьютер, сервер, периферийная техника, сетевое оборудование, группа рабочих станций, офисная АТС
Компьютер, бытовая техника, телекоммуникационное оборудование, инженерные системы,
котел отопления, циркуляционный насос, группа рабочих станций, офисная АТС, в стойку 19”,
серверное оборудование, оборудование в уличном антивандальном шкафу, системы безопасности
Сервер, группа серверов, ЦОД, телекоммуникационный узел, АСУ ТП, котел отопления, небольшой офис, инженерные системы, система «Умный дом», система жизнеобеспечения зданий, осветительное оборудование, промышленное оборудование, отопительное оборудование (котлы и насосы), медицинское оборудование
Содержание:
Все источники бесперебойного питания по своей структурной схеме подразделяются на 3 основных типа:
ИБП резервного типа (Off-Line или Standby)
Недорогие источники бесперебойного питания, предназначенные в основном для защиты не очень критичных рабочих станций. Бесперебойник этого типа передает на нагрузку напряжение непосредственно от входной сети, фильтруя импульсные помехи. При выходе напряжения за допустимые пределы ИБП переводит оборудование на питание от батарей через простейший инвертор, дающий на выходе ступенчатую аппроксимацию синусоиды.
Линейно-интерактивный (Line-Interactive) ИБП
ИБП этого типа обеспечивает питание нагрузки через ступенчатый стабилизатор, корректирующий пониженное или повышенное входное напряжение, фильтруя импульсные помехи. При выходе входного напряжения за пределы диапазона регулировки бесперебойник переводит оборудование на питание от батарей через инвертор (ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)). Рекомендуется использовать такие ИБП для серверов, рабочих станций, групп рабочих станций, мини-АТС и другой офисной техники, а также сетевого и телекоммуникационного оборудования.
По форме напряжения инвертора линейно-интерактивные модели ИБП делятся на 2 класса:
1) Со ступенчатой аппроксимацией синусоиды на выходе (ELTENA Smart Station). Такие бесперебойники пригодны только для защиты оборудования с импульсными блоками питания.
2) C синусоидальным выходным напряжением (ELTENA Intelligent).
ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line — Онлайн)
Эта схема построения источника бесперебойного питания обеспечивает качественно иной уровень защиты нагрузки. Поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Таким образом, на выходе ИБП формируется качественная синусоида c постоянной амплитудой независимо от наличия и формы входного напряжения. Аккумуляторная батарея непрерывно включена в цепь постоянного напряжения, что обеспечивает нулевое время перехода на батареи. При перегрузке или выходе ИБП из строя нагрузка продолжает получать питание через обходную цепь байпас.
К этому типу относятся все модификации ELTENA Monolith. ИБП, построенные по такой схеме, можно использовать для защиты практически любого оборудования, вплоть до самого критичного. Для достижения максимальной надежности и/или увеличения мощности системы бесперебойного питания ИБП с двойным преобразованием напряжения могут объединяться в параллельные системы. В случае системы с резервированием N+1 (добавляется один дополнительный бесперебойник к системе, рассчитанной на нагрузку: N*мощность одного ИБП) выход одного бесперебойника из строя никак не сказывается на работе подключенного к системе оборудования. Заметим, что строить параллельные системы без резервирования не рекомендуется, так как это снижает надежность системы в целом: выход из строя любого из ИБП приводит к перегрузке.
Основные характеристики ИБП
Источники бесперебойного питания доступны самому широкому кругу потребителей, могут применяться как дома или на даче, так и в офисе или в промышленности; они позволяют поддерживать и защищать оборудование от отдельно стоящего компьютера или сервера до дата-центра, от локальной инженерной системы до целого офисного или промышленного здания.
Расчет мощности источника бесперебойного питания
При подборе источника бесперебойного питания необходимо определиться с его мощностью. Поскольку ИБП пригодный для обеспечения работы домашнего компьютера, будет совершенно бесполезен для мощного медицинского оборудования. Чтобы определить мощность источника бесперебойного питания, нужно сначала учесть суммарную нагрузку. Необходимо сложить значения мощности всего оборудования, подключаемого к ИБП. Например, нужно подключить к источнику бесперебойного питания котел отопления (мощность — 200 Вт) и циркуляционный насос (мощность – 200 Вт). Сумма потребления общая составит 400 Вт. Однако дело заключается в том, что при запуске токи оборудования довольно значительно превышают номинал, поэтому потребляемая мощность увеличивается в разы. Когда для питания нагрузки, равной четырем ста ватт мы выбираем бесперебойник таких же значений мощности, может возникнуть перегрузка, и техника отключится. Чтобы этого избежать, надо учитывать коэффициент токов пуска. Каждому виду техники присущ свой показатель пусковых токов: для котлов отопления — 3.4, для циркуляционных насосов — 3.5.
Подсчитываем:
Котел — 200*3.4 = 680 Вт
Насос — 200*3.5 = 700 Вт
Значения складываем, получаем 1 380 Вт
Это суммарная мощность оборудования, измеряемая ваттами. Мощность бесперебойника определяется вольт-амперами, то есть это полная мощность, произведенная для питания нагрузки. Для вычисления показателя необходимой произведенной полной мощности ИБП, нужно мощность полезную разделить на коэффициент 0,7.
1380 Вт/0,7 = 1 971 Вт.
Видно, что конечное значение мощности превосходит суммарную мощность, потребляемую оборудованием. Объясняется это тем, что частично мощность теряется с образованием магнитных полей, либо в резисторах и трансформаторах, и бесперебойник на выходе не выдает полный объем мощности. Получается, для эффективного функционирования ИБП с подключенным оборудованием, в данном случае, мощность его не должна быть менее 1971 Вт.
Расчет времени автономной работы
Для большинства обычных офисных ИБП (UPS) небольшой мощности время работы от батареи при максимальной нагрузке составляет 4-15 минут. Если нагрузка источника бесперебойного питания меньше максимальной, то время работы от батареи увеличивается. Из-за нелинейности разрядной кривой аккумуляторной батареи это увеличение не пропорционально уменьшению нагрузки. Если нагрузка уменьшилась вдвое, то время работы может увеличиться в 2.5-5 раз, если втрое, то время увеличивается в 4-9 раз и т.д. Бесперебойник большой мощности и некоторые ИБП малой мощности имеют возможность увеличения времени автономной работы за счет замены батареи на батарею большей емкости или установки дополнительной батареи. Батарея большей емкости может устанавливаться в том же корпусе или может устанавливаться дополнительный корпус для батареи.
Выберите подходящий Вам источник бесперебойного питания, используя сервис «Подбор оборудования»
Электропитание без перебоев
С увеличением зависимости бизнеса от ИТ и повышением требований информационных систем к электропитанию необходимость в системах бесперебойного питания становится все очевиднее.
Для защиты ИТ-оборудования от перебоев в электросети и некачественного электропитания широко применяются источники бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply, UPS) — ИБП. Это дополнительное оборудование, предназначенное для электропитания ИТ-систем или других устройств при кратковременном (до нескольких десятков минут) отключении основного электропитания, а также для защиты от помех и бросков в электросети и поддержания параметров питания в допустимых пределах. То есть ИБП также могут использоваться для улучшения качества электропитания.
По конструктивному исполнению ИБП можно разделить на настольные, напольные и стоечные (19″). Основное назначение любого ИБП — защита нагрузки от возможных проблем в цепях электропитания. По статистике, каждый ПК ежемесячно подвергается воздействию около 120 нештатных ситуаций, связанных с проблемами электропитания. В их числе:
| Всплески напряжения | Повышения напряжения более чем на 10% в течение более 20 мс. |
| Высоковольтные броски питания | Кратковременные импульсы напряжением до 6000 В и длительностью до 10 мс. |
| Провалы питания | Кратковременное снижение напряжения до уровня менее 80-85% от номинального. |
| Высокочастотные помехи | Помехи электромагнитного или другого происхождения. |
| Выбег частоты | Уход частоты на величину более 3 Гц от номинала (50 Гц). |
| Подсадка напряжения | Падение напряжения в сети на длительное время. |
| Пропадание напряжения | Отсутствие напряжения в электросети в течение более 40 мс. |
Таким образом, ИБП сглаживают небольшие и кpатковpеменные броски питания, фильтpуют питающее напpяжение, но их главная задача — питать нагpузку в течение некотоpого вpемени после пpопадания напpяжения в сети. Многие модели с помощью пpогpаммного обеспечения могут автоматически завершать работу ИТ-оборудования пpи пpодолжительном отсутствии напpяжения в питающей сети, а также пеpезапускать его пpи восстановлении сетевого питания или по таймеру. Некоторые ИБП предусматривают функции монитоpинга и записи параметров источника питания (таких как темпеpатуpа, уpовень заpяда батаpей и дpугие показатели), отобpажение параметров напpяжения и частоты тока, выходного напpяжения и мощности, пpедупpеждение об аварийных ситуациях и пр. При пропадании напряжения в электросети любые ИБП переключают нагрузку на питание от батареи, но есть важные отличия.
Батареи: альтернатива свинцово-кислотным аккумуляторам
Сегодня 95% всех источников бесперебойного питания производятся с использованием свинцово-кислотных батарей в качестве источника постоянного тока.
Тем временем некоторые вендоры уже объявили о начале перевода нескольких моделей устройств бесперебойного питания со свинцово-кислотных аккумуляторов на литий-ионные. Их начальная стоимость пока что выше свинцово-кислотных, однако за последние несколько лет разрыв в ценах существенно сократился.
По данным Schneider Electric, в зависимости от сферы применения литий-ионных аккумуляторов в общей стоимости владения в течение срока их службы можно добиться экономии в 10-40% по сравнению с традиционными аккумуляторами.
Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) накапливают гораздо больше энергии в меньшем объеме. Так, в сравнении со свинцово-кислотными аккумуляторами с клапанным регулированием (VRLA) равной мощности они занимают втрое меньше места. А благодаря длительному сроку службы существенно сокращаются объемы работ и расходов по их замене.
Между тем подавляющее большинство ИБП по-прежнему комплектуется свинцово-кислотными батареями, известными своей надежностью, высоким качеством и оптимальными ценовыми характеристиками.
Классы ИБП
По принципу действия ИБП делятся на три основных класса: резервные ИБП (off-line), линейно-интерактивные (line-interactive) и ИБП с двойным преобразованием (on-line). Тип ИБП определяется соотношением параметров на входе и выходе устройства. У первых частота и напряжение на выходе определяются частотой и напряжением на входе; вторые стабилизируют напряжение на выходе при совпадении частот, а ИБП с двойным преобразованием преобразуют переменное напряжение в постоянное и вновь генерируют на выходе переменное (синусоидальное) напряжение, характеристики которого не зависят от параметров на входе ИБП.
В резервных (или пассивных) ИБП нагрузка питается напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр. При отказе электросети нагрузка переключается на резервное питание от инвертора, питающегося от батарей. Такие ИБП просты и недороги, имеют высокий КПД, но не стабилизируют напряжение и частоту электросети, а переключение на питание от батарей происходит за несколько миллисекунд. Их мощность обычно невелика — от 220 до 2000 ВА.
Резервные ИБП:
| Достоинства | Недостатки |
| — Компактность, малый вес, экономичность, относительная дешевизна. | — Отсутствует стабилизация выходного напряжения; — Неполная фильтрация сетевого напряжения от помех и выбросов; помехи, генерируемые нагрузкой пропускаются обратно в сеть; — Скачкообразное изменение напряжения, частоты и формы выходного напряжения при переходе на питание от батареи (время переключения >5 мс); — Прямоугольная форма выходного напряжения вместо синусоидальной. |
Типовая область применения резервных ИБП — защита ПК или вспомогательного оборудования, где значимость хранимой информации или выполняемых операций сравнительно невелика. Эта топология не подходит в случае частых отключений или при некачественном электропитании.
Схема работы простейшего резервного ИБП показана ниже.
ИБП резервного типа: нормальный режим работы (rectifier — выпрямитель, inverter — инвертор, SPD — фильтр питания, bypass — байпас).
Для защиты более важного оборудования, например, серверов начального уровня, сетевого и телекоммуникационного оборудования, лучше использовать линейно-интерактивные ИБП. Они обеспечивают стабилизацию напряжения питания в заданном диапазоне и снижают влияние переходных процессов на работоспособность защищаемого оборудования.
Линейно-интерактивные ИБП поддерживают параметры питающего напряжения и синхронно переключают нагрузку на инвертор при его пропадании. В них инвертор включен параллельно электросети, он регулирует и стабилизирует выходное напряжение, одновременно заряжая батареи. Иногда ИБП дополняют автотрансформаторами, что позволяет расширить диапазон регулирования напряжения без перехода на батарею.
Преимущества данной технологии — стабилизация напряжения, меньшее время переключения на батареи и хорошо аппроксимированная синусоидальная форма напряжения на выходе ИБП. Существуют и более дешевые разновидности линейно-интерактивных ИБП со «ступенчатой» синусоидой.
Линейно-интерактивный ИБП: нормальная работа.
Линейно-интерактивный ИБП: аварийный режим.
Линейно-интерактивные ИБП:
| Достоинства | Недостатки |
| — Компактность, экономичность; — Ступенчатая стабилизация входного напряжения; — Почти синусоидальная форма выходного напряжения; | — Они дороже, чем резервные; — Отсутствие реальной изоляции нагрузки от сети распределения питания; — Отсутствие регулировки и стабилизации входной частоты; — Сравнительно слабая стабилизация выходного напряжения, особенно при переходных процессах или в случае пошагового изменения нагрузки; — Низкая эффективность при питании нелинейных нагрузок. |
Линейно-интерактивные ИБП можно использовать для защиты профессиональных рабочих станций, серверов среднего уровня, коммутаторов, маршрутизаторов и другого сетевого оборудования, но они не подходят для защиты сложного и дорогостоящего оборудования, чувствительного к электромагнитным помехам, колебаниям напряжения питания и нестабильности частоты питания, например, медицинского.
Линейно-интерактивные ИБП не годятся и для защиты непрерывных технологических процессов, а также для построения централизованных систем гарантированного электропитания, где важно обеспечить полную независимость электрических параметров на выходе ИБП от параметров на входе.
Разновидность линейно-интерактивных систем — ИБП с дельта-преобразованием напряжения. Благодаря усовершенствованной обратной связи напряжение на нагрузке у них регулируется плавно, а не ступенчато, обеспечивается стабилизация частоты выходного напряжения.
ИБП с дельта-преобразованием в штатном и автономном режимах.
Главное достоинство ИБП с дельта-преобразованием — высокий КПД. Однако достигается он, когда параметры напряжения сети соответствуют номинальным значениям, входной импеданс нагрузки имеет только активную составляющую, а сам ИБП нагружен на полную мощность. В противном случае повышается нагрузка на основной и дельта-инвертор, или снижается эффективность использования входного трансформатора, что ухудшает КПД. К тому же эффекту приводит расширение диапазона входных напряжений для нормального режима работы. В итоге, имея преимущество по КПД (2-3%) в идеальных условиях, ИБП с дельта-преобразованием проигрывают линейно-интерактивным в условиях реальных.
ИБП с дельта-преобразованием:
| Достоинства | Недостатки |
| — Высокий КПД (при идеальных параметрах входного напряжения); — Высокий коэффициент мощности по входу (не требуется применение корректирующих фильтров). | — Повышенная сложность из-за применения двунаправленных инверторов и, соответственно, меньшая надежность; — Меньшая степень защиты нагрузки в нормальном режиме работы от резких изменений входного напряжения вследствие инерционности схемы обратной связи; — Отсутствие защиты нагрузки в нормальном режиме работы от отклонений частоты входного напряжения; — Отсутствие встроенной гальванической развязки между входом и выходом. |
Линейно-интерактивный ИБП APC BR1000G дает на выходе не совсем чистую синусоиду, но такой аппроксимации достаточно для большинства устройств.
Самый технически совершенный класс источников бесперебойного питания — системы с двойным преобразованием — гарантируют выходные электрические характеристики, близкие к идеальным, как по напряжению, так и по частоте. За это приходится платить усложнением и удорожанием конструкции.
Системы с двойным преобразованием обеспечивают очень малое время переключения на работу от батарей и имеют высокие выходные электрические характеристики. Такие ИБП подходят для критически важных приложений, защиты мощных серверов и кластеров, телекоммуникационного оборудования и локальных сетей. Они имеют высокий КПД в режиме двойного преобразования (95-96%) и синусоидальную форму выходного напряжения.
На российском рынке присутствует более двух десятков моделей ИБП с двойным преобразованием. Примерно половина этих устройств предназначена для монтажа в стойку. Технология двойного преобразования позволяет гарантировать максимальную защиту от перебоев в электросети.
В таких ИБП входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем инвертором — обратно в переменное. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП питает нагрузку чистым синусоидальным стабилизированным напряжением. Инвертор включен последовательно с основным источником электроснабжения и всегда находится во включенном состоянии. При пропадании входного напряжения он переходит на питание от батарей.
В обычном режиме при питании от сети электроэнергия поступает через выпрямитель и инвертор, одновременно подзаряжая батареи. В случае пропадания или сбоя питания на входе ИБП инвертер запитывается от аккумуляторных батарей. Переключение происходит без использования статического переключателя, поэтому переход на работу от батарей мгновенен. Статический ключ в данной схеме используется только для перехода на режим автоматического байпаса для питания нагрузки в случае существенного сбоя в работе ИБП.
ИБП с двойным преобразованием отличает надежная защита нагрузки по электропитанию.
ИБП с двойным преобразованием: аварийный режим, питание от батареи.
В ИБП с двойным преобразованием поддерживается точная регулировка напряжения и частоты на выходе ИБП, бесперебойно осуществляется переход в байпас. Ручной байпас можно использовать для обслуживания и «горячей» замены батарей и самого ИБП.
Такие ИБП отличают постоянная стабилизация напряжения и частоты, непрерывность фазы выходного напряжения, отсутствие влияние нагрузки на сеть, полная фильтрация питания. Но есть и отрицательные стороны — сложность конструкции и высокая цена, относительно невысокий КПД. Диапазон мощностей выпускаемых устройств очень широк — от 600 ВА до нескольких сотен кВА.
ИБП с двойным преобразованием:
| Достоинства | Недостатки |
| — Максимальная фильтрация сетевого напряжения от помех и выбросов; помехи, генерируемые нагрузкой, не пропускаются обратно в сеть; — Питание нагрузки «чистым» синусоидальным электропитанием, стабилизированным по величине, частоте и форме напряжения, при работе от сети и от батарей; — Переключение на батареи происходит мгновенно, при этом любые переходные процессы отсутствуют. | — Относительная сложность и более высокая стоимость; — Дополнительные энергозатраты на двойное преобразование напряжения, снижающие КПД; — Невысокий коэффициент мощности по входу (для его повышения требуется дополнительный элемент — THD-фильтр). |
Краткое сравнение ИБП разных классов
| Резервные | Линейно-интерактивные | С двойным преобразованием | |
| Мощность ИБП | менее 1,5 кВА | менее 4 кВА | не ограничена |
| Режим работы от сети | |||
| Стабилизация напряжения | нет | ступенчатая | полная |
| Стабилизация частоты | нет | Нет | есть |
| Фильтрация помех | слабая | средняя | максимальная |
| Батарейный режим | |||
| Частота переходов | частая | средняя | редкая |
| Время перехода на батареи | 5-15 мс | 2-6 мс | нет |
| Форма синусоиды | часто трапецеидальная | синусоидальная | синусоидальная |
| режим «байпас» | нет | нет | есть |
| гальваническая развязка | Нет | нет | возможна |
Между тем отрасль давно нуждалась в более точной классификации ИБП. Согласно стандарту IEC 32040, введены три буквенных обозначения: VFI, VI и VFD.
Второй символ характеризует колебания выходного напряжения при 100% изменении линейной нагрузки. Тестирование проводится в нормальном и автономном режимах, выбирается наихудший показатель. Третий символ характеризует колебания выходного напряжения при 100% изменении нелинейной нагрузки. Конечно, ИБП имеют и другие характеристики, и их немало.
Характеристики ИБП
Перечислим кратко главные характеристики ИБП^
| Диапазон изменения входного напряжения, при котором ИБП не переключаются на батареи. | Чем он больше, тем меньше количество переходов на батарею, что увеличивает срок ее службы. Это особенно актуально для электросетей в российских регионах, где нередки «просадки» напряжения. |
| Изменение выходного напряжения при изменении входного. | ИБП должен обеспечивать выходное напряжение для нормальной работы оборудование. Выход за допустимый диапазон может вызвать сбои в работе оборудования или даже вывести его из строя. |
| Параметры выходного напряжения при работе от батареи. | Эти параметры определяют качество питания, обеспечиваемое ИБП. |
| Процесс переключения ИБП на батарею и обратно. | Для защищаемого оборудования все переходные процессы должны быть «незаметны», выполняться быстро и корректно. |
| Поведение ИБП при перегрузке. | При перегрузке в режиме работы от батарей ИБП выключается, то есть при пропадании напряжения в сети оборудование будет обесточено. Некоторые ИБП обеспечивают индикацию (в том числе звуковую) перегрузки и/или защиту от перегрузки. |
| Наличие «холодного» старта. | Возможность включить ИБП при отсутствии напряжения в сети может пригодиться, например, если во время длительного пропадания питания нужно на короткое время включить компьютер, или требуется протестировать систему. |
| Стабилизация частоты питания. | Некоторые виды оборудования требуют стабильной частоты питающего напряжения. |
| Поддержка программного обеспечения и наличие интерфейса для подключения к ПК. | «Интеллектуальные» ИБП поддерживают программируемое отключение наименее критичных нагрузок в моменты перегрузки. Многие современные ИБП поставляются также со специальными программами, позволяющими сохранять файлы статистики работы устройства. |
| Выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (ВА) или ваттах (Вт). | Мощность считается одной из основных характеристик. Если суммарная мощность нагрузки будет превышать мощность ИБП, то это может привести к выходу последнего из строя, или постоянным перезагрузкам. Нужно знать, какую мощность потребляет ПК и все подключаемые к нему устройства. Активная мощность ИБП должна быть как минимум на 10-15% больше суммы мощностей блока питания ПК и монитора. |
| Время автономной работы при питании нагрузки. | Оно определяется емкостью батарей и мощностью подключенного к ИБП оборудования. У большинства офисных ИБП равняется 4-15 минутам. |
| Срок службы аккумуляторных батарей. | Обычно свинцовые аккумуляторные батареи значительно теряют свою емкость уже через 3-4 года. Срок их эксплуатации зависит от цепи зарядки батареи. В современных ИБП применяются технические решения, продлевающие жизнь батареи и допускающие ее замену. Появляются ИБП малой мощности с десятилетними аккумуляторными батареями емкостью 9–18 А*ч (которые в реальности работают пять-семь лет) вместо пятилетних (которые реально служат три года). |
| Количество разъемов питания (розеток). | Нужно подсчитать, сколько устройств требуют защиты по питанию. Наряду с разъемами бесперебойного питания в ИБП часто имеются дополнительные розетки просто с защитой от скачков напряжения. Учитывайте тип розеток — евро (CEE 7/4) или компьютерные (C-13 или C-14). |
| Индикация режима работы. | ИБП способны не только подавать звуковые сигналы в случае переключения режима, но и выдавать информацию с помощью светодиодов или выводить ее на ЖК-экран, где могут отображаться до 20 различных состояний, а также дополняются средствами управления (например, через SNMP). Некоторые модели способны информировать о необходимости замены батареи. |
| Форма напряжения на выходе. | Форма выходного напряжения может быть синусоидальной или аппроксимированной. Блоки питания ПК с активным PFC «плохо дружат» с ИБП, у которых ступенчатая аппроксимация синусоиды. С другой стороны, инвертор синусоидального сигнала более сложен, имеет более низкий КПД. |
| AVR | ИБП с хорошей работой автоматического регулятора напряжения (AVR) нужны тем, у кого напряжение в сети нестабильно. |
| Фильтр питания. | Правильный фильтр питания состоит из четырех конденсаторов и двух дросселей, в фильтре попроще дроссели заменяются на резистор или специальные перемычки. В некоторых ИБП нет фильтра — они снабжаются только варисторным ограничителем. Хотя для современной техники фильтр не является необходимостью, если его нет, то стоит внимательнее присмотреться выбираемой модели. Возможно, производитель экономит не только на фильтре. |
| Акустический шум. | Все ИБП издают шум при работе от батареи, но некоторые еще и при зарядке батарей. В общем случае лучше выбрать ИБП без вентилятора, если он не будет устанавливаться в серверной комнате. |
| Зарядка батареи. | Зарядная схема ИБП должна обеспечить оптимально быструю зарядку батареи до нужного напряжения. Однако слишком быстрая зарядка, как и зарядка до повышенного напряжения приводит к преждевременному износу батареи, а медленная не обеспечивает своевременной повторной готовности ИБП. |
Некоторые блоки питания ПК используют функцию активной коррекции коэффициента мощности (PFC) и не всегда корректно работают с приближенной, не «чистой» синусоидой питания. Это может приводить к периодической перезагрузке системы.
Мощность ИБП может указываться в вольт-амперах (ВА) или в ваттах (Вт). ВА представляет максимальную теоретическую мощность на выходе ИБП, однако доступная мощность в Вт меньше — 60% от номинала в ВА. То есть ИБП на 1000 ВА соответствует ИБП на 600 Вт.
Не стоит перегружать ИБП. Например, для защиты нагрузки в 300 Вт лучше применять ИБП на 400-600 Вт. Такой вариант надежнее и обеспечивает большее время автономной работы. Учтите также, что емкость батареи со временем падает. И не подключайте к ИБП оборудование с пиковым потреблением мощности, способное вызвать перегрузку источника питания, такое как лазерные принтеры. Некоторые ИБП имеют защиту от перегрузки.
Задача электропитания при длительном отсутствии напряжения обычно решается с помощью установки бензиновых или дизельных генераторов. Но зачастую шум, выхлопные газы, необходимость периодического обслуживания, а также высокие требования к качеству электропитания делают использование генератора неприемлемым. В таких случаях рекомендуется применение специализированных ИБП с внешним батарейным комплектом большой емкости.
Под защитой ИБП
Перебои в работе информационных систем нередко ведут к большим финансовым убыткам, поэтому приходится принимать во внимание угрозу некачественного электроснабжения, возможные перебои и даже долговременное отключение электропитания.
В мире более 40% проданных систем бесперебойного питания используется для защиты серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования. Около 60% потребления ИБП приходится на локальные сети, телекоммуникации и ЦОД, значительное количество применяется в промышленности, поскольку многие производственные процессы требуют качественного энергообеспечения.
Около четверти мировых продаж ИБП приходится на устройства мощностью менее 1 кВА, и примерно половина продаж — на устройства мощностью до 5 кВА. Обычно их используют для защиты ПК и серверов начального уровня. В России свои ПК с помощью ИБП защищают не более 15% пользователей — большинство довольствуются сетевым фильтром.
Увеличение популярности ноутбуков также спросу на ИБП не способствует, однако серверы любого класса и сетевое оборудование, учрежденческие АТС все же нуждаются в подобной защите.
В отличие от мощных ИБП (свыше 20 кВА), жизненный цикл которых достигает 20 лет, маломощные источники питания рассчитаны на пятилетний срок службы, однако сменный блок аккумуляторов (самой недолговечной части устройства) позволяет продлить их эксплуатацию.
В небольших офисах обычно используются резервные или линейно-интерактивные ИБП. Последние относительно недороги, обладают приемлемой функциональностью и достаточным классом защиты. Более половины производителей выпускают ИБП малой и даже средней мощности в Юго-Восточной Азии по OEM-контрактам.
Для недорогих «простых» ИБП тенденцией развития стало приближение их по функциональности и эффективности (таким как ремонтный байпас для «горячей» замены или ремонта оборудования, управляемые розетки и расширенная комплектация) к «большим» ИБП.
При выборе ИБП нужно учитывать сроки гарантии на само устройство и его компоненты, например, аккумуляторы. Отдавайте предпочтение известным производителям, которые специализируются на изготовлении подобного оборудования. Определитесь с максимальным количеством и типом розеток для подключаемых устройств. В тех случаях, когда помимо периодического отключения электричества существуют проблемы параметрами электропитания, необходимо устанавливать линейно-интерактивные устройства.
В общем случае не следует гнаться за временем работы от АКБ, оно составляет обычно до 5 минут при 100% нагрузке. Лучше выбрать модель с дополнительными батарейными модулями или купить генератор. Это дешевле, чем тратится на герметичные необслуживаемые АКБ.
Источники бесперебойного питания берегут компьютерную технику от сбоев в электрической сети. Хороший ИБП надежно защитит электронные устройства от перегрузок, позволит сохранить все данные и корректно завершить работу системы при аварии в электросети. Лучше не экономить на цене устройства, и купить как минимум линейно-интерактивный ИБП, а для защиты критичных систем использовать ИБП с двойным преобразованием.
ИБП в ЦОД
Перебои в работе ЦОД наносят серьезный урон их клиентам и имиджу самих компаний. Поэтому владельцам важно находить эффективные решения для повышения надежности электропитания своих дата-центров. Мировые производители систем бесперебойного питания для дата-центров предлагают свои варианты реализации ИБП.
Какие основные требования предъявляются к «ИБП для ЦОД»? Это высокая надежность (с учетом времени восстановления системы, т.е. важен не параметр MTBF, а коэффициент готовности); высокий КПД при неполной нагрузке (50-80%), что непосредственно отражается на тепловыделении и экономичности оборудования; поддержку параллельной работы с наращиванием мощности или повышением степени резервирования; масштабируемость; высокий входной и выходной коэффициент мощности и малый коэффициент гармонических искажений входного тока, что особенно важно при организации резервного питания от ДГУ.
Другие важные факторы — компактность систем, поддержка параллельной работы, низкое тепловыделение, интеллектуальная система управления зарядом АКБ, простое техническое обслуживание и поддержка, усовершенствованные возможности выключения серверов (есть версии ПО, позволяющие осуществлять корректное завершение работы виртуальных машин), средства управления/мониторинга, в том числе дистанционного, возможность простого и интуитивно понятного переключения на внешний байпас с защитой от неверных действий персонала, хорошая поддержка со стороны производителя оборудования.
При отсутствии системы резервного электропитания от ДГУ увеличить время автономной работы можно за счет внешних аккумуляторных шкафов. В числе обязательных функций ИБП старшего класса — интеллектуальные системы управления зарядом АКБ, средства оповещения оборудования о низком заряде аккумуляторных батарей. Применение в ЦОД энергоэффективных ИБП помогает снизить потребление электроэнергии, при этом мощность и надежность источников бесперебойного питания остаются неизменными.
ИБП с двойным преобразованием обеспечивают наивысшую степень защиты от различных сбоев в электросети, так как ИТ-системы полностью ограждены от воздействия электросети и запитываются от ИБП напрямую. При использовании такого ИБП оборудование защищено от проблем, связанных с перепадами напряжения, исчезновения питания и другими возможными сбоями электросети. По этой причине ИБП с двойным преобразованием используются для обеспечения питания серверов, чувствительного к состоянию сети оборудования и других критичных устройств, от которых зависит функционирование ЦОД. Кроме того, ИБП с двойным преобразованием имеют большой арсенал функций, а также гибкие возможности масштабируемости.
FSP Group уже некоторое время назад уловила тренды растущего рынка ЦОД и начала выпуск специализированного оборудования, которое призвано снабдить провайдеров телеком-услуг необходимыми источниками энергии. Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием серии CUSTOS 9X компании FSP перекрывают диапазон мощностей от 1K до 10K.
ИБП с двойным преобразованием FSP Custos 9X+ 10K.
Например, ИБП Custos 9X+ 10K имеет следующие особенности конструкции:
ИБП с двойным преобразователем напряжения серии FSP Custos 9X+ могут быть использованы в комплекте с дополнительными батарейными блоками, есть возможность горячей замены источников питания.
Именно эти ИБП применяет для обеспечения бесперебойной работы оборудования в своем ЦОД хостинг-провайдер RUVDS. Его система бесперебойного гарантированного электропитания построена по классической схеме. Энергоснабжение ЦОД обеспечивают две подстанции, которые питают дата-центр по двум независимым линиям. На объекте установлен комплекс ИБП и ДГУ (схема резервирования — N+1).
Каждый физический сервер подключен к источнику бесперебойного питания. Если эти составляющие вдруг не справятся, то в работу включатся дизель-генераторы, которые обеспечат дата-центр электричеством до решения проблем с подстанцией. Это важная составляющая высокой надежности VPS-хостинга.
Что такое источник бесперебойного питания (ИБП), для чего нужен бесперебойник, как выбрать, цена
Содержание:
Не секрет, что одна из основных причин поломок электрического оборудования – сбои и помехи в электросетях. В настоящее время во многих регионах России существуют проблемы с качеством и количеством электроэнергии, доходящей до конечного потребителя. Это и плановые отключения, и перебои, вызванные как перегрузками, так и разного рода авариями. Чтобы избежать поломок электрооборудования от различных сбоев и помех нужно подключить к ним источник бесперебойного питания.
Источник бесперебойного питания или ИБП – это прибор, позволяющий вашему оборудованию, например, котлу отопления или компьютеру в течение определенного времени работать от аккумуляторных батарей. Таким образом, в случае отключения или выхода за пределы нормальных показателей, электрической сети, бесперебойник будет выдавать на выходе питание, которое полностью соответствует всем стандартам, что поможет избежать поломки котла и прочих неприятных последствий проблем с электроэнергией.
Источники бесперебойного питания (uninterruptible power supply – UPS), когда-то устанавливались только в вычислительных центрах или системах жизнеобеспечения. Сейчас ИБП являются сравнительно недорогим дополнением к любому электрическому оборудованию, которое легко окупает себя, продлевая срок службы этого электрооборудования.
Вы можете приобрести ИБП ELTENA у наших дилеров. Выбрать нужный источник бесперебойного питания, найти дилера в своем городе, уточнить цены на все ИБП или узнать, сколько стоит конкретное оборудование, вы можете на нашем официальном сайте ELTENA – eltena.com.
С 2002 по 2018 года ИБП ELTENA поставлялись под брендом INELT. Новый международный бренд ELTENA ориентирован на развитие продаж в России и за ее пределами, олицетворяет динамичное развитие и подчеркивает высокое качество оборудования.
Модельный ряд источников бесперебойного питания ELTENA
Модельный ряд ИБП ELTENA
Мощность
Применение источников бесперебойного питания
Компьютер, кассовый аппарат, периферийная техника, телефонная станция
Компьютер, сервер, периферийная техника, сетевое оборудование, группа рабочих станций, офисная АТС
Компьютер, бытовая техника, телекоммуникационное оборудование, инженерные системы,
котел отопления, циркуляционный насос, группа рабочих станций, офисная АТС, в стойку 19”,
серверное оборудование, оборудование в уличном антивандальном шкафу, системы безопасности
Сервер, группа серверов, ЦОД, телекоммуникационный узел, АСУ ТП, котел отопления, небольшой офис, инженерные системы, система «Умный дом», система жизнеобеспечения зданий, осветительное оборудование, промышленное оборудование, отопительное оборудование (котлы и насосы), медицинское оборудование
Какие бывают источники бесперебойного питания
Все источники бесперебойного питания по своей структурной схеме подразделяются на 3 основных типа:
ИБП резервного типа (Off-Line или Standby)
Недорогие источники бесперебойного питания, предназначенные в основном для защиты не очень критичных рабочих станций. Бесперебойник этого типа передает на нагрузку напряжение непосредственно от входной сети, фильтруя импульсные помехи. При выходе напряжения за допустимые пределы ИБП переводит оборудование на питание от батарей через простейший инвертор, дающий на выходе ступенчатую аппроксимацию синусоиды.
Линейно-интерактивный (Line-Interactive) ИБП
ИБП этого типа обеспечивает питание нагрузки через ступенчатый стабилизатор, корректирующий пониженное или повышенное входное напряжение, фильтруя импульсные помехи. При выходе входного напряжения за пределы диапазона регулировки бесперебойник переводит оборудование на питание от батарей через инвертор (ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)). Рекомендуется использовать такие ИБП для серверов, рабочих станций, групп рабочих станций, мини-АТС и другой офисной техники, а также сетевого и телекоммуникационного оборудования.
По форме напряжения инвертора линейно-интерактивные модели ИБП делятся на 2 класса:
1) Со ступенчатой аппроксимацией синусоиды на выходе (ELTENA Smart Station). Такие бесперебойники пригодны только для защиты оборудования с импульсными блоками питания.
2) C синусоидальным выходным напряжением (ELTENA Intelligent).
Эта схема построения источника бесперебойного питания обеспечивает качественно иной уровень защиты нагрузки. Поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Таким образом, на выходе ИБП формируется качественная синусоида c постоянной амплитудой независимо от наличия и формы входного напряжения. Аккумуляторная батарея непрерывно включена в цепь постоянного напряжения, что обеспечивает нулевое время перехода на батареи. При перегрузке или выходе ИБП из строя нагрузка продолжает получать питание через обходную цепь байпас.
К этому типу относятся все модификации ELTENA Monolith. ИБП, построенные по такой схеме, можно использовать для защиты практически любого оборудования, вплоть до самого критичного. Для достижения максимальной надежности и/или увеличения мощности системы бесперебойного питания ИБП с двойным преобразованием напряжения могут объединяться в параллельные системы. В случае системы с резервированием N+1 (добавляется один дополнительный бесперебойник к системе, рассчитанной на нагрузку: N*мощность одного ИБП) выход одного бесперебойника из строя никак не сказывается на работе подключенного к системе оборудования. Заметим, что строить параллельные системы без резервирования не рекомендуется, так как это снижает надежность системы в целом: выход из строя любого из ИБП приводит к перегрузке.
Основные характеристики ИБП
Как выбрать ИБП
Источники бесперебойного питания доступны самому широкому кругу потребителей, могут применяться как дома или на даче, так и в офисе или в промышленности; они позволяют поддерживать и защищать оборудование от отдельно стоящего компьютера или сервера до дата-центра, от локальной инженерной системы до целого офисного или промышленного здания.
Расчет мощности источника бесперебойного питания
При подборе источника бесперебойного питания необходимо определиться с его мощностью. Поскольку ИБП пригодный для обеспечения работы домашнего компьютера, будет совершенно бесполезен для мощного медицинского оборудования. Чтобы определить мощность источника бесперебойного питания, нужно сначала учесть суммарную нагрузку. Необходимо сложить значения мощности всего оборудования, подключаемого к ИБП. Например, нужно подключить к источнику бесперебойного питания котел отопления (мощность — 200 Вт) и циркуляционный насос (мощность – 200 Вт). Сумма потребления общая составит 400 Вт. Однако дело заключается в том, что при запуске токи оборудования довольно значительно превышают номинал, поэтому потребляемая мощность увеличивается в разы. Когда для питания нагрузки, равной четырем ста ватт мы выбираем бесперебойник таких же значений мощности, может возникнуть перегрузка, и техника отключится. Чтобы этого избежать, надо учитывать коэффициент токов пуска. Каждому виду техники присущ свой показатель пусковых токов: для котлов отопления — 3.4, для циркуляционных насосов — 3.5.
Это суммарная мощность оборудования, измеряемая ваттами. Мощность бесперебойника определяется вольт-амперами, то есть это полная мощность, произведенная для питания нагрузки. Для вычисления показателя необходимой произведенной полной мощности ИБП, нужно мощность полезную разделить на коэффициент 0,7.
1380 Вт/0,7 = 1 971 Вт.
Видно, что конечное значение мощности превосходит суммарную мощность, потребляемую оборудованием. Объясняется это тем, что частично мощность теряется с образованием магнитных полей, либо в резисторах и трансформаторах, и бесперебойник на выходе не выдает полный объем мощности. Получается, для эффективного функционирования ИБП с подключенным оборудованием, в данном случае, мощность его не должна быть менее 1971 Вт.
Расчет времени автономной работы
Для большинства обычных офисных ИБП (UPS) небольшой мощности время работы от батареи при максимальной нагрузке составляет 4-15 минут. Если нагрузка источника бесперебойного питания меньше максимальной, то время работы от батареи увеличивается. Из-за нелинейности разрядной кривой аккумуляторной батареи это увеличение не пропорционально уменьшению нагрузки. Если нагрузка уменьшилась вдвое, то время работы может увеличиться в 2.5-5 раз, если втрое, то время увеличивается в 4-9 раз и т.д. Бесперебойник большой мощности и некоторые ИБП малой мощности имеют возможность увеличения времени автономной работы за счет замены батареи на батарею большей емкости или установки дополнительной батареи. Батарея большей емкости может устанавливаться в том же корпусе или может устанавливаться дополнительный корпус для батареи.
Выберите подходящий Вам источник бесперебойного питания, используя сервис «Подбор оборудования»
Источник бесперебойного питания
ГОСТ 13109-97 (взамен ГОСТ 13109-87) определяет следующие нормы в электропитающей сети: напряжение 220 В ± 5% (предельные значения ± 10%); частота 50 Гц ± 0,2 Гц (предельные значения ± 0,4 Гц); коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно).
Неполадками в питающей сети считаются:
Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до одного часа) время продолжить работу. Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрами электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами. ИБП способен корректировать параметры (напряжение, частоту) выходной сети. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором).
Важными показателями, обуславливающими выбор схемы построения ИБП, являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время работы от аккумуляторной батареи.
Ноутбукам и прочим устройствам, имеющим встроенную аккумуляторную батарею, ИБП не нужен — аккумулятор со встроенными схемами переключения сам является таковым.
Содержание
Схемы построения ИБП
Существует три схемы построения ИБП:
Резервная
Итог: Чаще всего ИБП, построенные по такой схеме, используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных сетей начального уровня, для которых не критично своевременное отключение в случае неполадки в сети. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по данной схеме.
Интерактивная
Интерактивная схема (англ. Line-Interactive ) — устройство аналогично предыдущей схеме; дополнительно на входе присутствует ступенчатый стабилизатор напряжения на основе автотрансформатора, позволяя получить регулируемое выходное напряжение. (VI по классификации МЭК). При работе в нормальном режиме такие ИБП не корректируют частоту, пассивные фильтры фильтруют входящее переменное напряжение. При пропадании напряжения ИБП переходит на питание от инвертора, аналогично предыдущему.
Инверторы некоторых моделей линейно-интерактивных ИБП выдают напряжение как прямоугольной или трапецеидальной формы, как у предыдущего варианта, так и синусоидальной формы. Время переключения меньше, чем в предыдущем варианте так как осуществляется синхронизация инвертора с входным напряжением. КПД ниже, чем у резервных.
Двойное преобразование
Выбрать ИБП и не разочароваться
Исходные условия для выбора ИБП
Первым делом нужно сформулировать требования: чего всё-таки мы ждём от системы бесперебойного электропитания. Это может быть просто удержание «на плаву» в течение 1 – 2 минут нескольких офисных компьютеров, чтобы успеть закрыть все приложения. Но может быть и 1 – 2 часа работы сервера, чтобы за это время решить проблему с питанием.
После того как вы посчитаете мощность всех своих устройств, которые планируете подключать к ИБП, и определитесь с продолжительностью бесперебойной работы, нужно ответить и ещё на несколько важных вопросов, касающихся параметров вашей электросети.
Как часто отключают электричество? На какой временной промежуток?
Каково входное напряжение в сети? Бывают ли у него провалы/скачки? Какова величина этих отклонений?
Важно также определить критичность ваших приборов по отношению к форме сигнала.
Компьютеры, нагреватели и всё, что имеет импульсные источники питания, не чувствительны к этому. Но если вы намерены подключить электродвигатель, котел отопления, циркуляционный или погружной насос, компрессор и другое оборудование, имеющее трансформаторные источники питания или чувствительное к электрическим помехам в сети, то вам нужен сигнал в виде чистого синуса. И этот фактор необходимо строго учитывать.
Вся эта информация также необходима вам для правильного выбора ИБП.
Чем отличаются друг от друга основные типы ИБП
Как известно, распространены три основных типа ИБП:
— резервные, они же off-line, standby или Back-UPS,
— линейно-интерактивные, они же line-interactive или Smart-UPS,
— с двойным преобразованием, они же on-line.
Резервный ИБП смело можно ставить там, где в сети нет серьёзных скачков напряжения (оно стабильно держится в коридоре от 200 до 230 вольт) и подключается офисная техника типа компьютера, дисплея или маршрутизатора.
В данном случае у вас не будет возможности изменения выходного напряжения и его стабилизации, зато это самое недорогое решение. К тому же резервные ИБП практически не шумят и имеют очень высокий КПД при работе от сети.
В отличие от резервного в схему линейно-интерактивного ИБП входит стабилизатор напряжения, который позволяет приводить к нормальному значению пониженное или повышенное напряжение в сети, например, если напряжение в сети «скачет» от 170 до 250 вольт.
Кроме того, стабилизатор экономит расход батарей: при его использовании они прослужат более долгое время.
И ещё один момент: линейно-интерактивный ИБП гораздо быстрее переключается на работу с батареей, чем резервный. Если же говорить про сигнал от батареи, то в зависимости от конструкции инвертора линейно-интерактивный ИБП может выдавать либо аппроксимированную его форму, либо чистую синусоиду.
Сегодня в моделях линейно-интерактивных ИБП часто используется активное охлаждение. Из-за этого возрастает уровень шума. Но в любом случае такой тип ИБП неплохо подойдёт для серверной комнаты. Особенно если учесть, что линейно-интерактивные ИБП часто выпускаются в форм-факторе для стоек.
По цене линейно-интерактивный ИБП обходится несколько дороже резервного. Однако и здесь есть выход. В качестве хорошего примера можно рассмотреть новые универсальные ИБП среднего ценового сегмента APC Easy UPS On-Line серии SRV.
Наиболее дорогой вид ИБП – устройства с двойным преобразованием входящего тока.
Такие ИБП следует использовать при подключении оборудования, очень чувствительного к качеству электроэнергии. ИБП с двойным преобразованием на выходе дают хороший сигнал синусоидальной формы. В отличие от линейно-интерактивных они позволяют регулировать не только напряжение, но и частоту.
Ко всему прочему ИБП с двойным преобразованием абсолютно синхронно и незаметно для пользователя могут подключаться к аккумуляторным батареям, когда пропадает внешнее напряжение.
Рассчитываем мощность
Самая популярная ошибка при расчёте необходимой мощности ИБП – это простое сложение мощностей подключаемых устройств плюс 20 – 30%-ный запас. Насчет запаса можно не спорить, но вот посмотреть, откуда берутся цифры по мощности, однозначно стоит.
Обычно эти данные берут из технического описания устройства, выбирая при этом верхнее, пиковое значение. Однако реальная потребляемая мощность как правило, в несколько раз ниже.
Вторым параметром для расчёта необходимой мощности ИБП является время, которое он должен выдержать после отключения питания. Информацию о времени автономной работы ИБП при различных нагрузках можно найти на официальном сайте производителя или позвонив в службу клиентской поддержки.
Выбираем количество ИБП
Сэкономить деньги можно в том случае, если установить один мощный ИБП, а не несколько более слабых. В частности, один ИБП на 1000 Вт будет стоить дешевле двух ИБП по 500 Вт со схожими характеристиками. При условии, что модели производителя достаточно надежны, это не приведёт к увеличению рисков.
При этом необходимо посчитать, сколько нужно выходных разъемов для подключения бесперебойного питания. Нужно учитывать, что не все выходы с ИБП его поддерживают. Обычно разъемы с бесперебойным питанием маркируются специальным текстом или цветом.
Программное обеспечение ИБП
«Интернет вещей», который активно применяют в своих продуктах ведущие производители, существенно облегчает управление ИБП. Поэтому стоит обсудить возможности и особенности ПО для ИБП. Рассмотрим варианты версий ПО от компании Schneider Electric, которые предоставляются бесплатно вместе с оборудованием.
PowerChute Personal Edition
Эта версия позволяет рассчитывать стоимость электроэнергии, потребляемой защищенным оборудованием, создавать отчеты о проблемах с электропитанием (например, об отключениях и электрических помехах) за определенный период времени.
Есть режим регулярной самодиагностики батарей, который позволяет своевременно обнаружить батарею, подлежащую замене.
В случае продолжительного отключения электропитания будет автоматически выполнена процедура корректного завершения работы ОС с сохранением всех файлов.
Данную версию ПО поддерживают ИБП серии Back-UPS.
PowerChute Business Edition
Эта версия поможет определить точное время и последовательность событий, ставших причиной инцидента. Информация о состоянии оборудования будет доступна системе управления предприятием за счет направления SNMP-трапов (событий) через SNMPv1, SNMPv2 и SNMPv3 с помощью PowerNet MIB.
Имеется возможность назначить пароль, что предотвратит несанкционированный доступ по протоколу LDAP и к серверам Active Directory.
Через программный интерфейс пользователя можно посмотреть дату замены батареи и номер картриджа запасной батареи (Replacement Battery Cartridge — RBC), а также получить ссылку на заказ нужного картриджа через интернет.
Есть интерфейс для запуска командного файла – последовательность отключения и последовательность запуска.
Можно оценить стоимость электроэнергии, потребляемой защищенным оборудованием.
Для ИБП с коммутируемыми группами розеток предусмотрена возможность включения/выключения, перезагрузки или отключения отдельных групп розеток, чтобы не посылать технических специалистов на удаленные объекты.
Можно настроить график отключения и перезагрузки присоединенного оборудования и ИБП.
Данную версию ПО поддерживают ИБП серии Smart-UPS.
PowerChute Network Shutdown
Кроме всех функциональных возможностей, предоставляемых в PowerChute Personal Edition и PowerChute Business Edition, данная версия имеет дополнительный функционал.
Это, в частности, возможность переноса виртуальных машин на доступные серверы в том же кластере данной площадки или на удаленную площадку. При этом можно определить место переноса конкретных виртуальных машин, указав сервер назначения в том же или в другом кластере. Есть также управление последовательностями переноса, включения и выключения виртуальных машин путем их распределения по группам высокого, среднего и низкого приоритета.
PowerChute Personal Shutdown дает возможность развертывания ПО PowerChute в виде виртуального модуля для удобства установки. Может обнаруживать компьютеры с установленным ПО PowerChute и управлять ими путем получения и задания настроек PowerChute с использованием протокола SNMPv1 или SNMPv3. Для критичных событий с ИБП выдаются данные о SNMP-прерываниях, что обеспечивает оперативность распространения информации.
Поддерживает до четырех ИБП в конфигурации с резервированием.
Данную версию ПО поддерживают ИБП серии Smart-UPS с установленной платой SmartSlot.
Кейс об удаленном управлении ИБП
Есть в Мытищах сеть пельменных, занимающих отдельное здание. Вся торговля ведётся через веб и мобильное приложение. Соответственно в этом здании находится серверная, в которой расположены два сервера и один продвинутый ИПБ со встроенной картой управления. Один сервер занимается обслуживанием клиентов (CRM+ поддержка мобильного приложения), второй используется для внутренних нужд.
Ситуация: в воскресенье случился мощный шторм с градом, поваливший столб линии электропередачи. В итоге серверная обесточивается и включается ИБП.
Резерв работы ИБП на поддержку двух серверов – чуть более часа. Коммунальщики обещали восстановить подачу электроэнергии в течение двух часов.
Если вырубить серверы, то в течение часа не будут работать клиентские приложения на компьютерах и мобильных устройствах, люди не смогут заказать пельмени и уйдут к конкурентам (возможно, даже снесут приложение, оставив в интернете шлейф нелестных отзывов).
Ситуация усугубляется тем, что единственный человек в фирме, кто понимает в управлении серверной, находится в отпуске, загорая на белоснежных пляжах Гоа.
Директор пельменных принимает единственно правильное решение: звонит по месседжеру на Гоа и просит администратора отключить сервер, который используется для внутренних нужд. Не выпуская из рук смартфона, отпускник с помощью специализированного приложения отключает один сервер, обеспечивая работу второго на два с половиной часа.
Инновации в ИБП: литий-ион
На сегодняшний день самым распространенным типом батарей, используемых в ИБП, являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Однако в этом году впервые на рынке появились однофазные устройства с технологией литий-ионных батарей. И хотя такие ИБП пока значительно дороже своих свинцово-кислотных собратьев, если вы рассчитываете, что ваш бизнес не закроется на этапе стартапа, а просуществует как минимум лет 10, стоит задуматься именно о Li-Ion.
Преимущества литий-ионных батарей в следующем: они имеют меньший размер и меньшую массу, скорость их зарядки около 4-х раз выше, у них вдвое больший срок службы, доходящий до 10 лет. Кроме того, они могут спокойно работать при повышенной температуре до +40 °C без падения эксплуатационных параметров. А это существенная экономия на электроэнергии для систем охлаждения в машинном зале.
В итоге суммарная стоимость затрат на обслуживание при использовании литий-ионных батарей снижается на 35%. Так что стоит задуматься, если речь идёт о долгосрочной перспективе. Кстати, обращаем внимание на возможности новых моделей ИБП, выполненных на основе данной технологии и построенных по схеме On-Line с двойным преобразованием: APC Smart-UPS SRLT1000RMXLI и APC Smart-UPS SRLT1500RMXLI.
Как создать систему из ИБП самостоятельно
Данная статья, наверное, не даст вам окончательного ответа в виде готовой конфигурации системы ИБП для вашего предприятия. Особенно если у вас есть сложное либо уникальное оборудование или вы предъявляете особые требования к его функционированию. Но вы можете попробовать сделать свой проект самостоятельно. Для этого предлагаем воспользоваться Конфигуратором.
Этот сервис предназначен не только для домашних пользователей, но и для предпринимателей, самостоятельно обслуживающих ИТ-инфраструктуру своего бизнеса. Конфигуратор работает в двух режимах: упрощенном и для «продвинутых» инженеров и администраторов.
В режиме упрощённого поиска пользователю достаточно указать устройства, которые нужно подключить к ИБП, а программа сама определит их приблизительную совместную выходную мощность и предложит список из подходящих источников питания.
Для продвинутых возможностей больше. Можно задать ряд параметров, которым должно удовлетворять подходящее для него устройство. В частности, указать требуемое время работы при полной и частичной нагрузках, тип выходного и входного разъёмов, наличие на ИБП интерфейсов USB и Ethernet. Сервис может также производить поиск только по некоторым характеристикам, имеющим решающее значение. В данном случае перечень подходящего оборудования будет значительно шире и позволит сделать выбор по каким-либо неформализуемым критериям.
Самую полную информацию о выбранных устройствах можно получить на сайте Schneider Electric, где имеются все актуальные сведения о новинках техники. Это позволит принять решение, опираясь на больший набор данных.
Одна их ключевых особенностей Конфигуратора — встроенная система подсказок. Например, если пользователь не может вспомнить, что такое CEE 7 Schuko или IEC 320 C13, то, нажав на вопросительный знак, он узнает, что речь идёт об обычных евро- и специальных компьютерных розетках.
На чём можно сэкономить
Есть линейки продукции, предлагаемые производителем, абсолютно равные по качеству «железа», но существенно различающиеся по стоимости. Разница может составлять 30 – 40%.
В этом случае более продвинутая линейка обладает дополнительным функционалом. Допустим, можно автоматически рассчитывать дату замены батареи или запускать перенос виртуальных машин на доступные серверы. Тут стоит проанализировать ситуацию и понять, достаточно ли вам основных функций, предоставляемых в недорогом варианте.
Второй момент, над которым имеет смысл подумать, – это приобретение дополнительных гарантий. За счет их покупки можно уменьшить совокупную стоимость владения ИБП в долгосрочной перспективе, особенно при использовании старших моделей мощностью от 5 кВт и выше.
ИБП — что это такое, принцип работы, характеристики
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.
3. Типы источников бесперебойного питания, принцип действия
Стандарт IEC 62040-3 имеет классифицирует все ИБП для питания бытовой высокотехнологичной техники по схеме построения:
В зависимости от напряжения нагрузки ИБП бывают:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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.
5.4. По формулам
Для расчета времени работы есть усредненный расчет времени автономной работы:
Емкость аккумулятора (Ампер-час) * напряжение аккумуляторов (вольт)/ постоянную нагрузку (Ватт)
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.
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.
7.2. Преимущества
Не работает без внешнего питания.
Думай о минутах, или как выбрать источник бесперебойного питания
В отличие от ноутбука, у ПК нет собственного аккумулятора. Даже секундное отключение питания или скачок напряжения могут привести к перезагрузке и, как следствие, потере всех несохраненных изменений.
Чтобы этого избежать, следует подключить его к источнику бесперебойного питания (ИБП). Он даст около 2–10 минут для сохранения важной информации и корректного завершения работы, но только в том случае, если подобран правильно. Так что рассказываем, как выбирать.
Какими бывают ИБП
Есть три основных типа.
Резервный источник (back). По сути — простой аккумулятор, который запитывает устройства при отключении основного питания. Стабилизация напряжения здесь не предусмотрена. Источник реагирует не только на отключение, но и на незначительное падение напряжения. Контроллер считает, что просадка связана с отключением питания, и переходит в автономный режим.
Бесперебойный источник питания не вмешивается, пока не пропадет питание от розетки
Линейно-интерактивные источники (line-interactive). В основе резервный источник, но перед ним установлен стабилизатор напряжения. Он справляется со скачками, поэтому на незначительные изменения напряжения ИБП уже не реагирует, аккумулятор не подключается. Но при потере внешнего питания всё так же требуются миллисекунды для перехода на питание от батареи.
При значительных перепадах линейно-интерактивные источники начинают отдавать энергию
К линейно-интерактивным источникам есть смысл подключать не только компоненты компьютера, но и бытовую технику: ей вредна не столько потеря питания, сколько перепады напряжения. От сильных продолжительных скачков могут сгореть телевизор, холодильник, стиральная машина и другое оборудование. Для защиты от подобных инцидентов предусмотрены отдельные разъемы с сетевой фильтрацией, без резервного питания.
При небольших перепадах линейно-интерактивный источник стабилизирует напряжение
Устройства с двойным преобразованием (online). Самый совершенный тип, принцип работы которого отображен в названии. На входе устройства стоит выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный. К ветке постоянного тока подключен аккумулятор. Перед выходом установлен инвертор, преобразующий постоянный ток обратно в переменный.
Устройства с двойным преобразованием пропускают ток через себя во время зарядки или при скачках. При серьезных нарушениях питания они тут же начинают отдавать заряд
В результате аккумулятор подключен к цепи постоянно. То есть запитанные устройства гарантированно получают нужное напряжение без всяких скачков, а задержка при переключении на аккумулятор полностью отсутствует. Именно поэтому такой тип ИБП используют для работы с медицинским и серверным оборудованием.
Как рассчитать мощность ИБП
Теперь о самом главном. При отсутствии питания ИБП должен «тянуть» всю технику, которая к нему подключена, поэтому выбирать модель нужно исходя из мощности подключаемых устройств.
Самый верный способ — посмотреть в характеристиках. Если это системный блок, то отталкиваемся от мощности блока питания, прибавляем сюда потребление монитора и других необходимых вам устройств: роутера, резервного диска и так далее.
Рассчитаем на примере рабочего места. Офисный компьютер вместе с монитором потребляет 400 Вт, еще добавим роутер на 11 Вт и лампу на 10 Вт. Вместе получим 421 Вт. Добавляем процентов 20 в качестве запаса, итого 505 Вт. Значит, нам нужен ИБП с активной мощностью не ниже этого значения, так как если мощности не хватит, то защита выключит бесперебойник.
Мощность, на которую рассчитан бесперебойник, напрямую влияет на его стоимость. Это тот случай, когда работает принцип «больше — не меньше». Но закладывая слишком большой запас, вы заметно переплачиваете: за 500 Ватт вы отдадите более 5 тысяч рублей, а за 600 Ватт придется заплатить не менее 7 тысяч.
А что с выходными розетками?
Как только определились с типом и мощностью, смотрим на подключаемые устройства. Для дома подойдет ИБП с европейскими розетками, в офис чаще покупают IEC320, так как подключение происходит в обход внешних блоков питания.
Не забудьте заранее рассчитать количество подключений в режиме резервного питания и количество приборов, которые нуждаются в сетевой фильтрации.
Сколько прослужит ИБП
В любом источнике бесперебойного питания со временем изнашивается аккумулятор. Но скорость износа сильно зависит от типа ИБП. Например, в устройствах с двойным преобразованием батарея подключена постоянно, поэтому и износ максимальный. Но это не мешает устройству работать 3–4 года.
В резервных источниках, где батарея работает при скачках напряжения, производители заявляют о 3–5 годах работы.
А вот в линейно-интерактивных скачки сглаживает фильтр, так что аккумулятор изнашивается только при отключении питания, поэтому срок службы такого ИБП доходит до 10 лет.
В некоторых моделях аккумулятор заменить возможно, что обойдется заметно дешевле покупки нового ИБП. Однако не исключено, что без визита в сервис вы этого не сделаете.
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 – 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)
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)
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)
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.
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.
Другие статьи
Импульсное реле для управления освещением
Контакторы: для чего нужны и как работают
Электрический щит: советы по сборке и монтажу
Накладные розетки и выключатели: обзор, подключение
Маркировка электрических кабелей для квартирной проводки
Как и где правильно использовать розетки и выключатели
Что такое датчик движения и зачем он нужен
Устройство защитного отключения:принцип действия как выбрать
Как отличить оригинальные розетки и выключатели Legrand от подделки
Продажа контрафактной продукции известных брендов в России – явление распространенное. На сегодняшний день рынок электроники предлагает огромное количество выключателей от разных брендов и, к сожалению, нередки случаи поддельной продукции.
Что нужно знать об источниках бесперебойного питания (ИБП)
Исто́чник бесперебо́йного пита́ния, (ИБП) (англ. UPS-Uninterruptible Power Supply) – автоматическое устройство, позволяющее подключенному оборудованию некоторое (как правило, непродолжительное) время работать от аккумуляторов ИБП при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы. Кроме того, оно способно корректировать параметры (напряжение, частоту) электропитания. Часто применяется для обеспечения бесперебойной работы компьютеров. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии.
Существует три схемы построения ИБП:
Часть 1 (вводная)
Некачественное электропитание крайне отрицательно воздействует на технику: сильные всплески напряжения способны вывести из строя блоки питания и микросхемы, а систематические проблемы с электроэнергией вызывают преждевременное старение аппаратуры. Согласно исследованиям американской консалтинговой компании Contingency Planning, причиной потери данных в 45% случаях является некачественное электропитание. Избежать таких неприятностей поможет источник бесперебойного питания (ИБП).
Итак, применение источника бесперебойного питания необходимо для предотвращения повреждений оборудования и сбоев в работе систем. Первоочередной задачей ИБП прежде всего считается обеспечение нормального, корректного завершения работы при неожиданном отключении электроэнергии. Однако, в идеале, ИБП должен защитить технику от всех типов перебоев в электрических сетях, основные из которых приведены ниже.
Для сведения: согласно результатам исследования, проведенного компаниями Bell Labs и IBM, каждый ПК ежемесячно подвергается воздействию около 120 нештатных ситуаций, связанных с проблемами электропитания.
Основные функции ИБП:
По своему принципу действия ИБП делятся на три основных типа:
Резервные ИБП (off-line) – эти ИБП служат для резервирования источника основного электроснабжения (электросети) на случай аварии (отключения или понижения/повышения напряжения выше установленной величины). Если это происходит, срабатывает переключатель, и нагрузка переходит на резервное питание от инвертора, питающегося от батарей. В штатном режиме питание нагрузки осуществляется напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр. Другие названия резервных ИБП: stand-by, backup, in-line.
Достоинства резервных ИБП: простота и, следовательно, дешевизна; высокий КПД и, следовательно, низкие эксплуатационные расходы. Недостатки резервных ИБП: отсутствие стабилизации напряжения и частоты в штатном режиме; большое время переключения на питание от батарей (несколько мсек) и, следовательно, кратковременного пропадания или выброса напряжения на нагрузке; потеря фазы при переключении.
В целом ИБП этого класса можно характеризовать как компромисс между приемлемым уровнем защиты от неполадок в электросети и ценой. Мощность выпускаемых устройств колеблется от 220 до 2000 VA (ВА).
Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) – в штатном режиме снабжают нагрузку напряжением от основной электросети, в некоторой степени регулируя напряжение (автотрансформатор), а при аварии в основной электросети нагрузка синхронно переключается на инвертор.
По принципу работы линейно-интерактивные ИБП схожи с резервными ИБП: они также служат для резервирования основного источника электроснабжения, «туша» небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи. Вместе с тем они обладают рядом существенных различий. Так, инвертор ИБП включен параллельно электросети и работает в двустороннем режиме: осуществляет мониторинг линии электропитания и в определенных пределах обеспечивает регулирование и стабилизацию выходного напряжения ИБП, а также производит заряд батарей. Кроме этого, многие производители устанавливают в ИБП этого класса дополнительные узлы (феррорезонансные трансформаторы или автотрансформаторы), позволяющие расширить диапазон входного напряжения, при котором напряжение на выходе поддерживается на приемлемом уровне без перехода на питание от батарей.
Достоинства линейно-интерактивных ИБП: достаточно высокий КПД и более надежная по сравнению с резервными ИБП защита электропитания подключенной нагрузки.
Недостатки линейно-интерактивных ИБП: нестабильность выходного напряжения в штатном режиме, зависящая от диапазона входного напряжения; отсутствие стабилизации частоты в штатном режиме; отсутствие изоляции нагрузки от электросети; неэффективность при работе на нагрузку с высокой степенью нелинейности; проникновение импульсов и шумов из основной сети на нагрузку; низкая информационная безопасность (возможность несанкционированного доступа к оборудованию по питающим линиям).
 Линейно-интерактивный ИБП SVEN Pro+ 400 |
 Линейно-интерактивный ИБП SVEN Pro+ 800 |
Отдельно стоит сказать о технологии, известной как «дельта-преобразование напряжения». Благодаря усовершенствованной обратной связи напряжение на нагрузке регулируется плавно, а не ступенчато, как в обычных линейно-интерактивных ИБП, становится возможной стабилизация частоты выходного напряжения. Эта технология позволяет обеспечить высокий КПД и более надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети.
 Линейно-интерактивный ИБП SVEN Reserve Home-1000 с длительным временем резервирования |
В целом линейно-интерактивные ИБП обеспечивают приемлемый уровень защиты электропитания и служат дешевой альтернативой более сложным системам, предназначенным для работы с чувствительной к неполадкам в электросети нагрузкой. Как правило, мощность выпускаемых устройств составляет от 250 до 10000 VA (ВА).
Постоянно включенные ИБП или ИБП с двойным преобразованием (on-line, double-conversion) – обеспечивают нагрузку электропитанием без потери фазы. Принцип работы ИБП данного класса заключается в следующем: входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем инвертором – обратно в переменное. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным стабилизированным напряжением (как правило, отклонения амплитуды выходного напряжения не превышают 5% устанавливаемого пользователем номинального значения даже при работе на нелинейную нагрузку).
Основная отличительная черта ИБП этого класса: инвертор включен последовательно с источником основного электроснабжения и находится всегда во включенном состоянии. При пропадании входного напряжения он переходит на питание от батарей. Благодаря используемой схеме такое понятие как время переключения на резервное питание от батарей для ИБП данного класса просто отсутствует.
Достоинства ИБП с двойным преобразованием: постоянная стабилизация напряжения и частоты; непрерывность фазы выходного напряжения в любых режимах; отсутствие влияние нагрузки на основную сеть; полная фильтрация импульсов и шумов основной сети; высокая информационная безопасность.
Недостатки ИБП с двойным преобразованием: сложность конструкции и, следовательно, высокая цена; относительно невысокий КПД и, следовательно, высокие эксплуатационные расходы (расход электроэнергии, утилизация выделяемого тепла).
ИБП данного класса обеспечивают самую надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети, что компенсирует затраты на его приобретение и установку. Диапазон мощностей выпускаемых устройств очень широк – от 600 VA (ВА) до нескольких сотен киловольт-ампер.
По конструктивному исполнению ИБП можно разделить на настольные (как правило розеточные), напольные и стоечные (19″). Один или несколько ИБП с комплексом дополнительного коммутирующего оборудования и кабелей образуют систему бесперебойного питания (СБП).
Часть 2 (практическая)
В этой статье мы остановимся на теме выбора источника бесперебойного питания.
Итак, вы решились приобрести ИБП. Прежде всего, необходимо четко уяснить, какие из перечисленных проблем электропитания (описанных в 1 части статьи) затрагивают вас непосредственно, чтобы выбрать подходящую во всех отношениях модель ИБП.
Для дома и малого офиса. Если вы проживаете в новых районах больших городов, сеть в ваших домах достаточно стабильна и вы не отлучаетесь от включенного компьютера надолго, лучшим выбором станет простейший Off-line ИБП достаточной мощности.
Стандартный ПК весьма «лоялен» к трапециевидному напряжению, и нет смысла тратить лишние деньги на ненужные для вас функции. Можно выбрать модель без удаленного управления и даже без мониторинга (звука встроенного бипера в условиях малогабаритных помещений вполне достаточно для того, чтобы решить, какие меры надо применять). Хорошим дополнением к простейшему ИБП может быть обычный сетевой фильтр. Только запомните: ни в коем случае нельзя подключать сетевые фильтры к выходам ИБП, это существенно искажает характеристики и так не очень синусоидальной волны.
Для офисов и локальных сетей. Здесь существует как минимум три решения проблемы электропитания. Первое и самое простое – защитить сервер и хранить на нем большинство информации. Для этого подойдет Line Interactive ИБП средней и большой мощности или, если у вас очень ценная информация, On-line ИБП. Здесь не стоит мелочиться, поддержка мониторинга и другие полезные возможности программного обеспечения практически обязательны.
Второе решение: вдобавок к защите сервера защитить рабочие станции простенькими ИБП, такими же, как для домашнего пользования. Есть неплохая возможность сэкономить – запитать близко расположенные компьютеры на один ИБП. Помните только о максимальной мощности и не пользуйтесь мониторами с большой диагональю.
Третье решение, самое оптимальное, но и самое дорогое: запитать всю электросеть через On-line ИБП большой мощности. Применение этих систем оправдывается только в случаях очень ценной информации и при наличии постоянного наблюдателя, способного в отведенное время корректно обесточить все включенные агрегаты электросети или перевести их на альтернативное питание (аварийный генератор).
Основной характеристикой источников бесперебойного питания является мощность. В случае c ИБП она измеряется в вольт-амперах (сокращенно VA). В большинстве случаев для того, чтобы перевести вольт-амперы в более привычные ватты, необходимо мощность в VA разделить на 1,4 или умножить на 0,7.
Мощность, потребляемая нагрузкой, определяется как произведение выходной мощности ИБП (в вольт-амперах, VA) на коэффициент мощности нагрузки (Power Factor, PF).
Следует выбирать такой ИБП, для которого выполняется следующее условие:
- P – выходная мощность ИБП (VA),
Wн – мощность, потребляемая нагрузкой (VA),
PF – коэффициент мощности, который для персональных компьютеров принимается равным 0,7.
Для расчета суммарной потребляемой мощности сложите мощности всех устройств. Выберите из линейки моделей ИБП такую, чтобы полученная суммарная мощность составляла не более 80% от выходной мощности ИБП. Некоторые специалисты рекомендуют выбирать ИБП с мощностью как минимум в 1,5 раза превосходящей суммарную нагрузку. В этом случае можно говорить о нормальной работе источника бесперебойного питания.
Обычно, величина потребляемой мощности указана на наклейке, расположенной на задней крышке устройств. Для примера, типичная потребляемая мощность для системного блока ATX составляет 250–350 VA (180–250 Вт), для мониторов 15–17″ – 140–170 VA (100–122 Вт). Таким образом, для персонального компьютера в стандартной домашней конфигурации (мультимедийная станция с монитором диагональю 15») достаточно ИБП на 500-600 VA.
Одним из важных критериев также является время автономной работы компьютера от батареи ИБП – это время, в течение которого источник может поддерживать нормальное питание компьютера при отсутствии напряжения в домашней электросети. Данное время напрямую зависит от энергетической емкости аккумуляторной батареи ИБП. Оптимальное время автономной работы ПК дома должно составлять порядка 10–15 минут – этого вполне достаточно для завершения работы и сохранения любого документа.
Очень полезная дополнительная особенность – «холодный старт», т. е. возможность включения подсоединенного к ИБП оборудования в отсутствие напряжения во внешней электросети. Это бывает необходимо, например, когда нужно срочно принять или отправить письмо по электронной почте.
Во время покупки следует обратить внимание и на средний срок службы аккумуляторов в конкретном ИБП – стоимость замены батареи может доходить до трети от общей цены источника бесперебойного питания. В принципе, типичный срок службы аккумуляторов составляет от 3 до 5 лет, хотя, конечно, этот показатель очень сильно зависит от частоты их использования.
Подключение источника бесперебойного питания ненамного сложнее подключения электроудлинителя. У ИБП имеется несколько одинаковых разъемов для подключения кабелей электропитания. Единственное «но»: ПК и источник нельзя соединить компьютерным кабелем, заканчивающимся обычной вилкой: она просто не подойдет к разъему ИБП. Поэтому если в комплекте ИБП нет специальных кабелей, то их придется приобрести отдельно. В мощных ИБП подключение осуществляется с помощью специальных клеммных колодок.
Такие устройства, как лазерные принтеры или копировальные аппараты подключать к выходу ИБП не рекомендуется, поскольку при работе они в отдельные моменты потребляют большую пиковую мощность, что может привести к перегрузке инвертора и отключению нагрузки. Поэтому многие производители устанавливают на выходе ИБП дополнительные розетки, обеспечивающие защиту только от перенапряжения и помех. В основном это относится к маломощным устройствам.
После первого включения ИБП в электросеть требуется обычно от четырех до шести часов для полной зарядки аккумулятора. После этого источник полностью готов к работе. В штатных ситуациях – при нормальном питающем напряжении в домашней электросети – ИБП никак себя не проявляет. Но, как только источнику придется переключиться на работу от своей батареи, он тут же оповестит вас об этом, причем сразу несколькими способами. Первое – это сигнальные индикаторы на корпусе ИБП. Второе – пронзительное «пищание» источника. И, наконец, третье – это оповещение программным способом (на экран выводится специальное предупреждение).
При выборе ИБП важно учитывать простоту их эксплуатации и технического обслуживания. Для конечного пользователя большое значение имеют средства индикации состояния ИБП и подключенной нагрузки. Самые простые средства отображения нужной информации – светодиоды, более информативны – жидкокристаллические (ЖК) дисплеи.
Каждый ИБП оснащается функциями тестирования – проверки исправности своих внутренних узлов. При этом осуществляется контроль внештатных ситуаций (возникновение перегрузки или короткого замыкания), анализируется состояние батарей, степень их разряда, а также правильность подключения ИБП. При подаче питания на ИБП автоматически запускается процедура тестирования, которая затем повторяется через определенные промежутки времени. Этот процесс можно запустить и вручную, нажав соответствующую кнопку (если таковая у ИБП имеется).
При наличии у ИБП интерфейсных разъемов можно осуществлять удаленный мониторинг процесса электропитания оборудования, что также значительно упрощает их техническое обслуживание. Для контроля за состоянием электросети и аккумуляторных батарей, а также других блоков устройства с помощью специального программного обеспечения ИБП может соединяться с ПК дополнительным интерфейсным кабелем. Обычно ПО для контроля входит в комплект поставки ИБП, если нет, то его можно бесплатно скачать через Интернет с сайта производителя. Практически все устройства стандартно оборудованы последовательным интерфейсом RS-232.
Во многих ИБП предусмотрена возможность горячей замены батарей (без выключения ИБП и прерывания питания нагрузки). Под этим понимается, что пользователь сам может купить батареи и заменить старые. Если вы не исключаете этого, то следует обратить внимание на наличие у ИБП байпаса – возможности питания нагрузки отфильтрованным напряжением в обход основной схемы ИБП. Переход в этот режим происходит автоматически при возникновении неисправностей в узлах ИБП или вручную для проведения обслуживания, например той же замены батарей. Эта функция имеется у всех ИБП с двойным преобразованием напряжения, а также у некоторых линейно-интерактивных устройств.
О сетевых фильтрах
В силу разных причин не всем пользователям необходим ИБП для защиты от электропомех. В этом случае от некоторых неприятностей их сможет защитить сетевой фильтр-удлинитель.
Современные сетевые фильтры внешне очень похожи на обычные электроудлинители с тремя и более розетками. Они снабжаются выключателем и сигнальным индикатором. Длина кабеля удлинителя колеблется от 1,5 до 5 и более метров. Такие фильтры предназначены для защиты компьютерной техники от кратковременного увеличения напряжения (surge), высоковольтных всплесков (spike), а также от различных электромагнитных помех. Но эти устройства, к сожалению, совершенно бессильны перед такими неприятностями, как провалы напряжения (sag) и, тем более, его полное исчезновение (blackout): все ваши несохраненные данные будут бесследно потеряны.
Подключается сетевой фильтр точно так же, как обычный электроудлинитель: кабели питания от компьютера и монитора – к сетевому фильтру, а электрокабель от фильтра – в обычную розетку.
При наличии ИБП сетевой фильтр также желателен: пиковые импульсы в подобных электросетях иногда достигают просто-напросто чудовищных величин. Сетевой фильтр стоит значительно дешевле ИБП, и, если он выгорит, будет не так обидно, как при потере отнюдь не дешевого ИБП.
ИБП (UPS) On-line (непрерывного действия c двойным преобразованием)
Источники бесперебойного питания ИБП, действующие по схеме «on-line», в отличие от систем «off-line» и «line-interactive», дают вам уверенность, что у вас не будет перерывов в снабжении электропитанием, даже в случае его отсутствия в сети.
Для этого используется технология двойного преобразования питания, которая позволяет непрерывно преобразовывать переменный ток основной сети в постоянный ток (который используется для заряда батареи) прежде, чем быть поданным через инвертор для преобразования обратно в переменный ток для питания компьютера.
Это гарантирует отсутствие времени переключения при возникновении проблем с питанием от основной сети, а также обеспечивает компенсацию «просадок»(снижение напряжения на линии) – проблемы, с которой не могут справиться системы типа «off-line».
В большинстве случаев питание основной сети пропадает не вдруг, а в течение нескольких периодов. По мере падения напряжения «просадка» компенсируется батареей ИБП типа «on-line». Инвертор не обнаруживает различий даже в случае смешения напряжения батареи и постоянного тока, полученного от основной сети.
Если полностью прекратилась подача питания от основной сети, вся нагрузка переключается на работу от батареи. Что касается компьютера, то для него не происходит никаких изменений в подаче напряжения и синусоидальный сигнал на выходе постоянно синхронизирован с основной сетью.
В ИБП с действительным двойным преобразованием (технология «on-line») батарея постоянно подключена к шине постоянного тока через диод или аналогичное электронное устройство.
Определение того, что конкретно представляет собой источник бесперебойного питания (ИБП) типа «on-line», было широко распространено в промышленности. Однако многие производители не придерживаются этой тенденции и, хотя они могут применять двойное преобразование, но для связи батареи с блоком постоянного тока ИБП используют переключатель или реле. В случае потери напряжения может потребоваться несколько миллисекунд для реле при замыкании батареи на инвертор и это может вызвать значительные перепады выходного напряжения.
Источники бесперебойного питания ИБП, построенные по схеме On-Line имеют дополнительный режим работы By-pass («обход»). Байпас (By-Pass) представляет собой режим, при котором нагрузка питается непосредственно от внешней сети через фильтр, в некоторых моделях еще и через трансформатор гальванической развязки, находящиеся в ИБП. Различают By-Pass автоматический и ручной (технический).
Автоматический By-Pass включается при перегрузках ИБП, например при включении нагрузки, пусковая мощность которой в 3–7 раз выше номинальной, при отказах возникающих внутри источника, при перегреве и т.п. Без автоматического By-Pass невозможно построение некоторых резервированных систем бесперебойного питания. При резервировании входы ИБП и By-pass должны быть раздельными. Вход основного ИБП питается от сети, а вход By-Pass от стоящего в горячем режиме резервного. В случае отказа основного ИБП он автоматически переключается в By-pass и нагрузка получает питание от резервного. Существуют и другие архитектуры систем бесперебойного питания, в которых необходимо наличие автоматического By-Pass.
Ручной By-pass необходим при ремонтах, регламентных работах, производимых с ИБП, для обеспечения непрерывности в питании нагрузки.
Стоимость аккумуляторов составляет 40-50% от стоимости источника бесперебойного питания ИБП класса On-line. Ресурс аккумуляторов, как известно, определяется количеством циклов заряд-разряд, температурой окружающей среды, оптимальностью зарядного и разрядного тока и их периодическими «тренировками».
Немаловажным достоинством качественных источников бесперебойного питания – On-line ИБП – является интелектуальное управление аккумуляторными батареями. Известно, что в аккумуляторной батарее постоянно протекают процессы саморазряда. Для их компенсации обычно в источниках бесперебойного питания ИБП осуществляют непрерывный подзаряд батареи малым током. Постоянно проходящий через батарею слабый ток вызывает изменения химического состава активных веществ, коррозию решетки и осыпание активной массы положительных пластин. Это приводит к необратимому падению емкости батарей, их срок службы сокращается, и реальное время батарейной поддержки уменьшается. В различных моделях ИБП реализуются алгоритмы управления зарядом батарей разной степени сложности. Наличие интелектуального режима управления аккумуляторными батареями гарантирует максимально щадящую их эксплуатацию и соответственно продление срока их службы.
Нагрузка, запитанная через источник бесперебойного питания ИБП класса On-line, не может быть выведена из строя или повреждена путем «электродиверсии» (целенаправленного воздействия на электроприбор или группу приборов через внесение специально подобранной последовательности возмущений в питающую их электросеть). ИБП On-line является также единственной абсолютно надежной защитой от попыток считывания информации с компьютера путем анализа его обратного воздействия на электросеть.
Преимущества источников бесперебойного питания с двойным преобразованием (технология «on-line»):
— максимальная фильтрация сетевого напряжения от помех и выбросов; помехи, генерируемые нагрузкой, не пропускаются обратно в сеть;
— полная стабилизация формы и величины выходного напряжения как при работе от сети, так и при работе от батарей; синусоидальная форма выходного напряжения;
— отсутствуют время переключения на батареи и любые переходные процессы при переключении.
Режимы работы ИБП c двойным преобразованием:
Сетевой режим – режим питания нагрузки энергией сети. При наличии сетевого напряжения в пределах допустимого отклонения и нагрузки, не превышающей максимально допустимую, ИБП работает в сетевом режиме. При этом режиме осуществляется:
• фильтрация импульсных и высокочастотных сетевых помех;
• преобразование энергии переменного тока сети в энергию постоянного тока с помощью выпрямителя и схемы коррекции коэффициента мощности;
• преобразование с помощью инвертора энергии постоянного тока в энергию переменного тока со стабильными параметрами;
• подзаряд АБ с помощью зарядного устройства.
Автономный режим – режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи. При отклонении параметров сетевого напряжения за допустимые пределы или при полном пропадании сети ИБП мгновенно переходит на автономный режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи (АБ) через повышающий преобразователь DC/DC и инвертор. При восстановлении напряжения сети ИБП автоматически перейдет в сетевой режим.
Режим Байпас – питание нагрузки напрямую от сети. Если в сетевом режиме происходит перегрузка или перегрев ИБП, а также, если один из узлов ИБП выходит из строя, то нагрузка автоматически переключается с выхода инвертора напрямую к сети. При снятии причин перехода в Байпас (перегрузки или перегрева) ИБП автоматически возвращается в нормальный сетевой режим с двойным преобразованием энергии. Отметим, что в режиме Байпас нагрузка не защищена от некачественного напряжения сети.
 Схема режима работы By-pass |
Режим заряда батареи возникает при наличии сетевого напряжения. Зарядное устройство обеспечивает заряд аккумуляторной батареи, независимо от того, включен ли инвертор или присутствует режим Байпас.
Режим автоматического перезапуска ИБП возникает при восстановлении сетевого напряжения, если до того ИБП работал в автономном режиме и был автоматически отключен внутренним сигналом во избежание недопустимого разряда батареи. После появления входного напряжения ИБП автоматически включится и перейдет на сетевой режим.
Режим холодного старта обеспечивает включение ИБП для работы в автономном режиме при отсутствие сетевого напряжения путем нажатия на кнопку включения инвертора.
Аварийный источник питания – независимый резервный источник электрической энергии (ИБП или ДГУ), который при неисправности или отключении основного источника обеспечивает электропитание необходимого качества и необходимой мощности для продолжения работы оборудования пользователя.
Аварийный (автономный) режим работы ИБП (UPS) – режим, в котором электроснабжение оборудования обеспечивается за счет энергии, запасенной в аккумуляторной батарее ИБП.
Автоматический выключатель – защитный отключающий компонент, размыкающий цепь протекания тока при заранее заданной величине.
Аккумуляторная батарея ИБП (UPS) – источник энергии для ИБП (UPS) на случай отсутствия или неудовлетворительного качества питающей сети. Напряжение аккумуляторной батареи зависит от схемотехнических решений, выбранных производителем ИБП, при его проектировании. Обычно аккумуляторная батарея собирается из свинцово-кислотных герметичных необслуживаемых аккумуляторов, в случае особых требований используются никель-кадмиевые аккумуляторы. При длительном времени работы стоимость батареи ИБП начинает занимать значительную долю в стоимости системы, и тогда применяют ДГУ в комплекте с ИБП на малое время работы. Срок службы батареи колеблется от 3 до 10 лет в зависимости от типа примененных батарей и условий их эксплуатации.
Активная мощность (действующая мощность) – термин, используемый для описания произведения эффективного значения тока, напряжения и коэффициента мощности. Выражается в Ваттах (Вт) или Киловаттах (кВт). Физически представляет собой мощность, реально потребляемую оборудованием.
Активная нагрузка – нагрузка, у которой входной коэффициент мощности равен «1», примером может послужить лампочка накаливания или ИБП с коррекцией входного коэффициента мощности. Мощность такой нагрузки, измеренная в Ваттах (Вт) совпадает с мощностью в Вольт-амперах (ВА).
Ампер (А) или киловольтампер (кА) – единица измерения силы электрического тока. Ток равен одному Амперу при его протекании через проводник сопротивлением 1 Ом при приложенном напряжении 1 Вольт.
Байпас (By-pass) – понятие имеет 2 смысла:
Режим работы ИБП – в котором вход ИБП напрямую или через корректирующие и фильтрующие цепи соединен с выходом ИБП. В таком режиме ИБП практически не способен влиять на качество выходного напряжения. В режим байпаса ИБП переводят либо принудительно с панели управления, либо ИБП переходит в этот режим самостоятельно при перегрузке или неисправности.
Часть схемы ИБП – эта часть схемы обеспечивает работу режима байпас. Бывает электронной (статический байпас) и механической (сервисный байпас). Электронный байпас защищает нагрузку ИБП от перегрузки, а оборудование от отключения питания при аварии в ИБП. Механический байпас предназначен для отключения ИБП от сети при обслуживании без отключения защищаемого оборудования.
Бустер ИБП (UPS) – устройство, позволяющее повышать или понижать выходное напряжение за счет переключения обмоток автотрансформатора или за счет специфических схемотехнических решений. Применяется в линейно-интерактивных ИБП.
Ватт (Вт) или Киловатт (кВт) – единица измерения активной мощности. Электрически определяется как мощность, выделяемая в нагрузке при приложенном к ней напряжении 1 Вольт и силе тока в 1 Ампер.
Вольт (В) или Киловольт (кВ) – единица измерения напряжения.
Вольт-ампер (ВА) или Киловольт-ампер (кВА) – единица измерения полной мощности, определяется как произведение среднеквадратических (эффективных) значений напряжения и тока в цепи.
Время переключения ИБП (UPS) – время перехода ИБП в автономный режим и обратно. У аппаратов класса Off-line и Line-interactive составляет от 5 до 20 мсек, может вызывать сбои в подключенной нагрузке. В аппаратах класса Оn-line время переключения не существует (равно нулю).
Входное напряжение – напряжение, получаемое ИБП из внешней электросети от питающей подстанции или от дизель-генераторной установки (ДГУ).
Входной изолирующий трансформатор ИБП (UPS) – трансформатор, включаемый во входную цепь ИБП для обеспечения гальванической развязки его внутренних узлов и входной электросети. Применяется во избежание короткого замыкания цепей ИБП, комплектуемого негерметичной аккумуляторной батареей с жидким электролитом, если существует вероятность его утечки. Также применяется при необходимости гальванической развязки цепи By-pass.
Входной коэффициент мощности ИБП (UPS) – определяет, как ведут себя входные цепи ИБП по отношению к входной сети, т.е. какую нагрузку и с каким коэффициентом мощности представляет собой ИБП для питающей сети или ДГУ.
Входной номинальный ток ИБП (UPS) – среднеквадратичное значение тока, потребляемого ИБП при условии его 100%-ой загрузки.
Выпрямитель ИБП (UPS) – устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. В современных ИБП выпрямитель также выполняет функцию коррекции входного коэффициента мощности ИБП.
Выходной коэффициент мощности ИБП (UPS) – определяет оборудование с какими коэффициентами мощности возможно подключать к данному ИБП, т.е. допустимое соотношение полной и активной мощности на выходе инвертора ИБП. Например, выходной коэффициент мощности 0,8 показывает, что к ИБП с полной мощностью 100 кВА можно подключить оборудование с активной мощностью не более 80 кВт с коэффициентом мощности 0,8 (полная мощность оборудования составит 100 кВА). Но оборудование 80 кВт с коэффициентом мощности 0,7 к такому ИБП подключить уже не удастся, потому что его полная мощность составит 114 кВА.
Выходной изолирующий трансформатор ИБП (UPS) – трансформатор, включаемый в выходную цепь ИБП для обеспечения гальванической развязки между ИБП и его нагрузкой. В трехфазных системах применяется трансформатор «треугольник-звезда». Он образует выходную нейтраль нагрузки, изолированную от входной нейтрали ИБП.
Выходной номинальный ток ИБП (UPS) – среднеквадратичное значение тока, которое могут обеспечить выходные цепи ИБП при условии их 100%-ой загрузки в кВА с нормированным коэффициентом мощности и при номинальном значении выходного напряжения.
Выходное напряжение ИБП (UPS) – напряжение, обеспечиваемое выходными цепями ИБП для питания защищаемого оборудования. Обычно имеется возможность пользователю самостоятельно выбирать величину выходного напряжения из ряда – 220, 230, 240 Вольт.
Генератор – общее название устройств для генерирования электрического напряжения или тока, или какой-либо другой энергии.
Герц (Гц) – см. Частота.
Дельта преобразование – принцип дельта преобразования. Принцип такого преобразования заключаются в том, что двойному преобразованию в ИБП (UPS) подвергается не вся энергия, потребляемая от сети, а только ее часть (до 15%), необходимая для поддержания стабильного выходного напряжения (отсюда и такое название принципа), а это ведет к уменьшению потерь и естественно повышению КПД. Кроме этого значительно повышается входной коэффициент мощности ИБП.
Децибел акустический (дБА) – единица измерения уровня шума с наложенным на измеритель фильтром, учитывающим особенность восприятия шума слуховым аппаратом человека (нелинейность частотной характеристики уха). В дБА обычно измеряются шумовые характеристики ИБП (UPS).
Диапазон входного напряжения ИБП (UPS) – верхний и нижний пороги входного напряжения, при которых ИБП переходит на питание от аккумуляторной батареи. Чем шире этот диапазон, тем меньше ИБП переходит на батарею, сохраняя ее емкость и, в конечном счете, срок службы.
Диапазон частот ИБП (UPS) – допустимое отклонение входной или выходной частоты ИБП / UPS от номинального значения в установившемся состоянии.
Динамическая нестабильность выходного напряжения ИБП (UPS) – нестабильность значения выходного напряжения при скачкообразном изменении значения нагрузки на выходе ИБП (обычно данные приводятся при изменении мощности нагрузки от 0 до 100% и от 100% до 0). Чем ниже это значение, тем выше динамические характеристики ИБП.
Дрейф частоты – дрейф частоты это постепенное увеличение или уменьшение ее среднего значения при постоянной нагрузке.
Емкость аккумулятора – способность накапливать и отдавать электроэнергию постоянного тока, определяет время автономной работы ИБП. Измеряется в Ампер-часах или Ватт-часах. В случае относительно быстрого разряда аккумулятора применяется более удобное понятие – мощность отдаваемая батареей при разряде до определенного порогового значения напряжения за определенный период времени.
Индуктивность (L) – любое устройство, в состав деталей которого входит железо, имеет некоторое количество магнитной инерции. Эта инерция препятствует любым изменениям тока. Характеристика контура, которая вызывает эту магнитную инерцию, известна под названием самоиндуктивность. Она измеряется в Генри и обозначается как L.
Источник бесперебойного питания, ИБП, UPS – устройство, поддерживающее заданное качество выходного напряжения при наличии неполадок во входном напряжении за счет использования энергии аккумуляторных батарей (пропадание, искажения формы, отклонения номинала и т.д.). ИБП с двойным преобразованием On-Line класса VFI-SS-111 обеспечивают защиту от любых неполадок питающей энергосети.
Заземление (земля) – выравнивание потенциалов металлических поверхностей оборудования с потенциалом земли (нулевым) для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, обеспечивается с помощью заземляющего проводника. Также служит для подавления синфазной помехи по фазному и нейтральному питающим проводникам. Правила выполнения заземления строго регламентируются в нормативной документации
Зарядное устройство ИБП (UPS) – часть ИБП, которая обеспечивает поддержание аккумуляторной батареи в заряженном состоянии. В современных ИБП зарядное устройство работает по сложному алгоритму, обеспечивающим максимальный срок эксплуатации аккумуляторной батареи ИБП, при условии рекомендованного диапазона температуры окружающей среды, и быстрый термокомпенсированный заряд
кВА (Киловольтамперы) – полная мощность оборудования, характеризует токи, например, текущие по проводам между ИБП и нагрузкой. ПО ПОЛНОЙ МОЩНОСТИ с необходимым запасом 10-20% выбирается мощность ИБП.
кВт (Киловатты) – активная мощность оборудования, характеризует мощность, потребляемую нагрузкой. Исходя из активной мощности, в сочетании с необходимым временем работы выбирается емкость внешней батареи ИБП.
Коэффициент мощности – числовое значение, определяющее соотношение между активной мощностью и полной мощностью потребляемой оборудованием. В случае линейных напряжений и токов, протекающих в цепях, коэффициент мощности совпадает с косинусом Фи (cos φ). В случае единичного коэффициента мощности ток и напряжение совпадают по фазе и оборудование потребляет только активную мощность – это идеальный вариант, поскольку за низкое значение коэффициента мощности на предприятие может быть наложен штраф. В применении к ИБП бывает входной коэффициент мощности и выходной коэффициент мощности.
Короткое замыкание – режим, при котором сопротивление нагрузки приближается к нулю. Ток в цепи в этом случае ограничивается выходным сопротивлением питающей сети и сопротивлением питающих проводников. В случае короткого замыкания на выходе ИБП ток ограничивается выходным инвертором ИБП или его выходным трансформатором. На практике токов короткого замыкания никогда не достигают, поскольку в цепях устанавливаются предохранители или автоматические размыкатели цепи.
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ или коэффициент несинусоидальности) – определяет веса высших гармоник переменного напряжения по отношению к основной гармонике. Чем КНИ меньше, тем ближе форма напряжения к чистой синусоиде. Например, синусоидальная форма сигнала (КНИ = 0), форма сигнала отлична от синусоидальной, но искажения не заметны на глаз (КНИ 5%), сигнал имеет трапецеидальную или ступенчатую форму (КНИ