+43

Применение ИБП. Качество электроэнергии

Источник бесперебойного питания (ИБП) или Uninterruptible Power Supply (UPS) – устройство, способное обеспечить какое-то время (зависит от мощности и технических характеристик самого ИБП) нормальное электропитание нагрузки, при отключении её по каким-то причинам от внешней электросети, или же при критическом отклонении значений параметров питающей сети, используя для этого заряд аккумуляторных батарей.

Принцип работы ИБП состоит в питании нагрузки напряжением электросети при его наличии, а при пропадании или плохом его качестве – в быстром переключении на резервную схему (аккумуляторная батарея и инвертор).

Когда целесообразно применение ИБП? Судя по названию, ответ, наверное, очевиден – это случаи «проблемного» электропитания, причём, под проблемой следует подразумевать не только «проседания» напряжения в сети или частые отключения электроэнергии, но и её качество.

Документом, регламентирующим качество электроэнергии в нашей стране является государственный стандарт ГОСТ 13109-97 («Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»)

Согласно этому стандарту ниже перечислены критерии оценки качества электроэнергии:

Далеко не всегда значения этих параметров соответствуют нормам, допустимым значениям данного стандарта и довольно часто этими отклонениями «грешат» не только «просаженные» сети сельской местности или дачных массивов... А «проблемное» электропитание зачастую приводит не только к отказам и сбоям в работе электрооборудования, но и к преждевременному выходу его из строя.

Особенно это касается электронной бытовой техники, оргтехники: при неожиданном отключении электроэнергии теряются важные данные, не говоря уже о том, что их блоки питания и микросхемы наиболее всего подвержены риску выхода из строя или преждевременного старения.

Хорошим, а зачастую и единственным способом разрешения этой проблемы будет применение ИБП, имеющих диапазон входного напряжения, «границы значений» перечисленных выше показателей качества электропитания.

Переход за эти значения вызовет переключение ИБП на автономный режим работы – электропитание от аккумуляторов – накопителей электроэнергии, что защитит ваши несохранённые данные в системном блоке компьютера, а то и убережёт его от поломки, продолжит работу циркуляционного насоса отопительной системы и т. д.

Типы ИБП

В настоящее время немногих из нас полностью устраивает качество электроэнергии в своём доме – наверное, каждому знакома ситуация, когда неожиданно полностью пропадает или «мигает» свет в квартире (доме). В результате таких «миганий» или вследствие просадки сети по напряжению очень часто пропадают несохранённые данные в системном блоке компьютера, а то и сама оргтехника выходит из строя, останавливаются циркуляционные насосы, что приводит к остановке работы отопительных котлов и т. д.

Не вызовет сомнения ни у кого, что источник бесперебойного питания (ИБП) в таких ситуациях бывает просто необходим, однако, очень важен правильный выбор ИБП, т. к. неправильно подобранный по своим рабочим характеристикам «бесперебойник», может лишь ухудшить ситуацию и попросту вывести вашу бытовую технику из строя.

Существует три основных типа ИБП, поэтому, при выборе его прежде всего следует определиться для каких, собственно, устройств приобретается ИБП от чего вы его хотите защитить. Вот основные и наиболее частые проблемы электропитания:

Основные типы ИБП:

ИБП типа Off-Line (он-же backup, stand-by или in-line): этот ИБП резервного типа относится к пассивным источникам бесперебойного питания и работает по следующей схеме:

При нормальном режиме электропитание с такого ИБП на устройство поступает из внешней сети через его фильтр, в случае, когда это внешнее напряжение пропадает полностью или значения его параметров выходят границы допустимых происходит переключение электропитания на автономный режим. Питающее напряжение нагрузки в этом случае идёт с накопителя (аккумулятора постоянного тока) через инвертор, преобразующий его в переменный.

Ввиду простоты схемы и исполнения, главным достоинством ИБП такого типа, прежде всего является, конечно, относительно невысокая стоимость. Из недостатков стоит отметить длительность времени переключения на питание от накопителя (~4 мс) и отсутствие стабилизации напряжения и частоты в нормальном режиме.

Применять ИБП такого типа стоит для резервного питания оргтехники с относительно хорошей внешней сетью ~ 220 в. Помогают такие «бесперебойники» преимущественно от кратковременного пропадания напряжения в сети.

ИБП типа Line-Interactive (линейно-интерактивный) – имеет схожий принцип работы с ИБП резервного типа, но в отличие от последнего, его схема дополнена стабилизатором внешнего напряжения (автотрансформатором с переключаемыми обмотками) – бустером, обеспечивающим нормальное электропитание нагрузки при небольших скачках напряжения в сети без переключения ИБП в автономный режим и микропроцессором, управляющим переключением отводов этого автотрансформатора.

Это можно отнести к преимуществам ИБП, существенно продлевающим срок службы его аккумуляторов. К преимуществам данных устройств так-же стоит добавить и большую, по сравнению с ИБП типа Off-Line мощность – многие модели этого типа способны «держать» держать нагрузку в 10 кВт.

Однако, как и ИБП типа Off-Line, эти «бесперебойники» по многим своим показателям имеют аналогичные недостатки (время срабатывания при переключении на автономный режим, отсутствие стабилизации частоты в нормальном режиме, проникновению из внешней сети радиочастотных и электромагнитных помех).

Применение таких ИБП целесообразно для защиты компьютерных сетей с нестабильным напряжением от последствий частых отключений электроэнергии.

ИБП типа On-Line (on-line, double-conversion, «бесперебойник» с двойным преобразованием электроэнергии) – наиболее «продвинутый» и надёжный среди перечисленных тип ИБП, обеспечивающий высокий уровень качества электропитания нагрузки.

Особенность его работы заключается в двойном преобразовании входного напряжения. Входное напряжение сети преобразуется в нём выпрямителем в постоянное и далее, с помощью инвертора вновь в переменное.

Накопитель эл. энергии (аккумуляторная батарея), постоянно включен между выпрямителем и инвертором, питая его в автономном режиме. Т. е, получается, что даже при значительных отклонениях параметров сетевого напряжения, такой ИБП будет питать устройство нагрузки чистейшим синусоидальным стабилизированным напряжением.

Преимущества ИБП этого типа – это, прежде всего высокая надёжность их работы и хорошее качество напряжения электропитания нагрузки и время переключения на резервное питание от аккумуляторов, точнее его полное отсутствие.

Недостатки – сложность схемы (связано с применением в нём двойного преобразования напряжения) и исполнения и, как следствие – незначительное снижение общего КПД. Понятно, что эти ИБП имеют намного более высокую стоимость по сравнению с типами ИБП, перечисленными выше.

Использование этих ИБП должно быть оправдано: чаще всего они находят применение для резервного питания и защиты файловых серверов, телекоммуникационного оборудования, компьютерных сетей, имеющих большую мощность потребления (диапазон мощностей некоторых моделей таких ИБП превышает 100 кВт).

Выбор ИБП - как правильно выбрать "бесперебойник"

Правильный выбор ИБП – пожалуй, одно из главных условий для надёжной защиты ваших бытовых устройств или оргтехники от неполадок внешней электрической сети, часто влекущих за собой поломки, дорогостоящий ремонт или преждевременный выход их из строя.

Как сделать правильный выбор типа ИБП? Вот основные показатели ИБП, которыми нужно руководствоваться при выборе типа «бесперебойника»:

Потребляемая электрическая мощность устройств нагрузки – специалисты рекомендуют, чтобы выходная мощность ИБП превосходила потребляемую мощность нагрузки не менее, чем на 20-30 %, что, наверное, особенно актуально для компьютерной техники: это даст возможность в любой момент заменить процессор на более мощный, выбрать монитор с большей диагональю или поменять принтер на нужный, не имея, благодаря этому резерву каких-либо жёстких привязок по мощности.

Качество электроэнергии вашей электросети. Дело в том, что ИБП некоторых типов целесообразно применять в сетях с более-менее стабильным качеством электроэнергии. Это «бесперебойники», работающие по технологии Off-Line, в нормальном режиме работы которых отсутствует стабилизация напряжения и частоты, и будут полезны разве-что при кратковременных перебоях напряжения в сети.

Выходное напряжении ИБП. Оно, естественно, должно соответствовать значениям рабочего напряжения нагрузки. И если, к примеру, требуется подключить через «бесперебойник» видеокамеру с напряжением питания 12 в, то правильнее будет установить ИБП с выходным напряжением на 12 в, чем на 220 с последующим его преобразованием.

Частота. Международным стандартом IEC 62040-3 предусмотрена следующая классификация «бесперебойников» по форме выходного сигнала:

SS – стабильная синусоидальная форма выходного сигнала (коэффициент гармонических искажений менее 8%), независимо, линейная нагрузка или нет.

XX - несинусоидальная форма выходного сигнала при нелинейной нагрузке и синусоидальная при линейной.

YY - несинусоидальная форма сигнала при любой нагрузке.

К сожалению, в настоящее время подобные условные обозначения на многих устройствах (заявленная частота) часто не соответствуют действительности. Известны случаи, когда неправильный выбор ИБП по частоте приводил к полному выходу устройств нагрузки из строя, поэтому, если у вас нет осциллографа и умения им пользоваться, не лишним будет воспользоваться помощью специалистов.

Время переключения на автономный режим работы от аккумуляторной батареи: понятно, что при выборе ИБП, предпочтение стоит отдавать «бесперебойникам» с меньшей длительностью по времени перехода на аккумуляторы.

Аккумуляторы. Длительность времени работы в автономном режиме – конечно, чем больше, тем лучше. Если внешняя сеть «грешит» длительными отключениями напряжения, то, понятно, что останавливать свой выбор на ИБП с максимальным временем работы в автономном режиме, составляющим 5-10 минут не стоит, т. к. пользы от такого «бесперебойника» будет мало.

Срок службы аккумуляторов. Немаловажный фактор, т. к. стоимость замены аккумуляторной батареи может составлять 20-30 % от стоимости самого ИБП. Трудно посоветовать что-то определённое, существует множество производителей и моделей источников бесперебойного питания, но при выборе ориентироваться стоит на среднюю цифру – 3-5 лет.

Это основные критерии выбора ИБП. Конечно, следует учесть габариты, количество выходных розеток для ваших устройств (лучше иметь небольшой запас по их количеству), уровень шума (при наличии систем охлаждения в устройстве).

Учитывая индивидуальность особенностей внешних сетей и поставленных перед ИБП задач трудно дать правильный универсальный совет по выбору ИБП, подходящий для любого случая. Разве, что, подключить все устройства, нуждающиеся в бесперебойном питании через ИБП, работающим по технологии On-line большой мощности – такой способ подойдёт всем.

Однако большим минусом этого способа будет довольно высокая стоимость такого ИБП – их применение должно быть оправдано, напр. для защиты файловых серверов, компьютерных сетей большой мощности и. т. д, потеря информационных данных в которых вовсе недопустимо или грозит серьёзными последствиями.

ИБП для компьютера

Неважно, профессионально ли вы работаете на компьютере или же, ваша компьютерная сеть собрана в единую Ethernet-сеть в офисе, никогда нелишне подумать о бесперебойных источниках питания, если, конечно, вы ими уже не пользуетесь в настоящее время. Но как правильно сориентироваться в многообразии и обилии тех бесперебойных источниках(ИБП), которые существуют на компьютерном рынке?

ИБП для компьютера. Прежде всего, стоит ознакомиться с линейно-интерактивными источниками питания (Line-interactive), в которых все резкие скачки напряжения вашей электросети должен выравнивать трансформатор, а само непосредственное питание компьютера поступает через специальную аккумуляторную батарею, которая способна обеспечить компьютер нужным уровнем напряжения в течение 5-40 минут.

Продолжительность автономной работы, зависит, прежде всего как от емкости самого аккумулятора, так и от количества процессов, которые еще происходят на работающем компьютере. Наиболее надежными производителями этих устройств являются такие фирмы, как Mustek, APs и Apollo.

Эти производители дают гарантию на свои батареи на 1-2 года, а срок службы таких аккумуляторных батарей обычно составляет от 3 до 7 лет, в зависимости от условий и режима эксплуатации. На рынке также присутствуют резервные ИБП, или так называемые аккумуляторы непрерывного действия.

Наиболее ценной особенностью данных устройств является то, что в них полностью отсутствует любая связь, как между входным, так и между выходным напряжением, что помогает на все сто процентов низвести все скачки напряжения в электрической сети.

Немаловажной причиной использования ИБП типа Line-interactivу для компьютерной техники, является и бесшумность их работы. Но, следует также помнить, что стоимость таких ИБП сегодня достаточно высока, поэтому, использование этих "бесперебойников" должно быть оправдано.

Существуют и специальные ИБП, предназначенные для полной защиты дорогой офисной техники, обеспечивающие комплексную защиту как и телефонной, так и модемной линии. Некоторые из таких блоков ИБП имеют функцию распечатки состояния всей электрической сети за определенный промежуток времени, что помогает вовремя проводить нужную диагностику.

Что касается серверов, то для них существуют специальные ИБП, с помощью которых можно поддерживать стабильную связь через Интернет, т. е. в них реализована возможность управления – отключение и включение через удаленный компьютер.