Содержание
Источник бесперебойного питания (ИБП) или UPS (от английского Uninterruptible Power Supply) 一 предмет, необходимый на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, лечебных учреждениях, торговых точках, частных домах и на других объектах, где используется электричество. То есть, практически, повсеместно. Это обусловлено требованиями безопасности, круглосуточным режимом работы, обилием высокочувствительной аппаратуры в офисах и жилых помещениях.
В случае аварийного или планового отключения энергии, перепадов и скачков напряжения и помех в сети, бесперебойник автоматически переведет аппаратуру на работу от аккумуляторных батарей. Это обеспечит непрерывную подачу тепла и горячего водоснабжения, предотвратит поломку или возгорание электроприборов и потерю данных в компьютере. По статистике, внезапное отключение электроэнергии в 10% случаях вызывает выход техники из строя. А в некоторых ситуациях, например, в лечебных учреждениях, от бесперебойной подачи электроэнергии зависит жизнь людей. Поэтому так важно знать, как выбрать источник бесперебойного питания. Для этого надо определить, какие вы предъявляете к нему требования.
Виды устройств
Один из главных критериев, по которым выбирают блок питания, – топология, то есть разделение на три типа ИБП: онлайн, оффлайн и линейно-интерактивные. Они различаются по мощности, форме выходного сигнала, времени переключения на АКБ, количеству фаз и ряду других параметров. Чтобы правильно выбрать источник бесперебойного питания, нужно изучить особенности, плюсы и минусы каждого вида.
- Онлайн ИБП (двойного преобразования). Это универсальные, самые эффективные бесперебойники, но и самые дорогие. Время на переключение практически нулевое, что очень важно для чувствительного оборудования. Принцип действия основан на непрерывной конвертации переменного напряжения в постоянное и обратно с четко заданными параметрами, поэтому на выходе получается качественное электричество. На этом основаны главные преимущества модели – непрерывная регулировка амплитуды и частоты выходного напряжения и при необходимости моментальный перевод потребителей на резервное питание. Помимо этого, online UPS имеет и другие достоинства:
- синусоидальная форма сигнала;
- защита подключенного оборудования от любых проблем сети (частота, шумы, перепады и более низкие значения напряжения, изменения частоты, нелинейные искажения и т. д.);
- позволяет менять напряжение и частоту выходного сигнала;
- сквозная нейтраль;
- высокий коэффициент мощности;
- широкий диапазон работы от сети;
- длительный, от часа до 2 суток, период работы от аккумулятора;
- возможность производить сервисное обслуживание без отключения нагрузки от основного источника питания.
Источник бесперебойного питания этого вида можно использовать для чувствительного к качеству электроэнергии, критического и дорогого оборудования. Например, серверы, видео- и аудиоаппаратура, ответственные медицинские приборы, насосные, вентиляционные и отопительные системы и другое. Онлайн ИБП – единственный вариант, подходящий для оборудования средней и высокой потребляемой мощности (10 кВА и выше). Также его можно применять для нагрузки, требующей трехфазного питания.
- Оффлайн ИБП (резервный). Самое простое по конструкции и недорогое устройство. Аппарат передает питание потребителям напрямую от входной сети, фильтруя импульсные помехи, но без активного преобразования. Если напряжение в сети исчезает или выходит за допустимые пределы, бесперебойник через простой инвертор, который включается только при сбоях в сети, переводит нагрузку на питание от резервного источника. Время срабатывания – 3-15 миллисекунд. Форма выхода – меандр либо ступенчатая аппроксимация синусоиды. Из-за модифицированного синуса, паузы в подаче электроэнергии, а также сравнительно короткого периода автономной работы, применение этого варианта ограничено.
Плюсы конструкций:
- простота эксплуатации и ухода;
- высокий КПД при работе от сети – 99%;
- компактные размеры;
- отсутствие шума.
Прибор защищает от отключения электричества, перепадов и проседания напряжения. Малоэффективен при частых прекращения подачи электроэнергии.
Оффлайн ИБП используют преимущественно для подключения персональных компьютеров и их периферийного оборудования, кассового оборудования, офисной техники, небольших локальных сетей. Они подходят для различного некритического оборудования мощностью 0-1,0 кВА, а также при сравнительно хорошем качестве электроэнергии.
- Линейно-интерактивные ИБП. Принцип работы сходный с резервными. Отличие в том, что обеспечивает питание нагрузки не напрямую, а через ступенчатый стабилизатор, который фильтрует импульсные помехи и корректирует сильные колебания в сети без использования ресурса АКБ. Это обусловливает большую, чем у резервного бесперебойника, надежность. Переключение потребителей на питание от аккумулятора происходит только при отключении электроэнергии и занимает 2-4 миллисекунды. Модели этого вида подходят, если для электропроводки объекта характерны частые скачки напряжения.
Плюсы ИБП линейно-интерактивного типа:
- аппроксимированная или чистая синусоида на выходе;
- больший диапазон мощностей (до 5кВА);
- поэтапная регулировка напряжения без перехода на батареи;
- бесшумность;
- низкие затраты энергии на собственные нужды;
- высокий коэффициент мощности ВА/Вт до 0.9 для старших моделей;
- высокий КПД (97-99%);
- небольшие размеры.
Благодаря этим достоинствам такой блок питания оптимально подходит для подключения мощностей потребителей в диапазоне 0,5-5 кВА. Если данный параметр превышает 5 кВА, использование нецелесообразно.
Такие источники бесперебойного питания рекомендованы для серверов, рабочих станций, групп рабочих станций, ЭВМ, мини-АТС и другой офисной техники, а также сетевого и телекоммуникационного оборудования. При условии чистой или правильной синусоиды в домах можно подключать насосы, холодильники, устройства с трансформаторными блоками питания, управляющую технику газовых котлов, другие агрегаты с электродвигателями. Приборы со ступенчатой аппроксимацией синусоиды на выходе допустимы только для защиты оборудования с импульсными блоками питания.
Алгоритм расчета мощности
При подборе бесперебойного источника питания необходимо предварительно решить вопрос по мощности требуемого аппарата. Первый шаг – подсчет суммарной нагрузки. Для этого надо сложить значения мощности всего подключаемого к ИБП оборудования.
Например, если в котельной установлены газовый котёл с потреблением 200Вт, два циркуляционных насоса по 40Вт и светодиодный светильник 20Вт, в сумме потребляемая мощность составит 300Вт.
Однако следует учесть, что в момент включения оборудования пусковые токи в разы превышают номинальное значение. Если у бесперебойника мощность будет равной нагрузке, в момент пуска может произойти перегрузка и оборудование отключится, а может даже выйти из строя. Поэтому надо учитывать коэффициент (кратность) пусковых токов. Он различен для разных видов техники, в среднем он составляет от 3 до 5. Для котлов отопления он равен 3,4, для циркуляционных насосов 3,5, для светильника 1,5.
То есть в нашем случае формула расчета выглядит так:
(200Вт х 3,.4) + (80ВТ х 3,5) + (20Вт х 1,5)= 990Вт
Полученный результат – полезная мощность нагрузки. Округлим его для запаса и получим 1000Вт. Затем конечное значение надо перевести в вольт-амперы, в которых этот параметр измеряется у ИБП. Для этого показатель в ваттах разделить на коэффициент 0,7.
1000ВТ/0,7 = 1430ВА
Такая мощность должна быть в данном случае у бесперебойника для обеспечения надежной защиты подключенного к нему оборудования.
Нередко пользуются более простой формулой: суммарная мощность умножается на 3 или 4 – средний показатель кратности пускового тока. В нашем примере это:
300Вт х 3 = 900Вт
Для ИБП домашнего пользования с подключенным одним потребителем, например, компьютером, можно воспользоваться другим простым алгоритмом: к мощности ПК добавить 20-30% запаса. Этот резерв позволит не перегружать устройство и исключить риск его поломки или потери данных при отключении. А также можно будет впоследствии увеличить нагрузку, подключив дополнительное устройство.
Время автономной работы
Это третий, наряду с топологией и мощностью, ключевой параметр любого бесперебойника. Он показывает, сколько минут устройство может обеспечивать питанием подключенную электронику. Этот показатель зависит не только от емкости аккумулятора, но и от мощности нагрузки. Обычно производители заявляют время автономной работы при конкретном значении суммарной мощности потребителей.
Если нагрузка подключенных приборов меньше указанной, можно рассчитывать на продолжительный период автономности.
Рассматривать этот параметр следует с учетом типа техники и длительности отключения электричества. С этой характеристикой тесно связано время переключения на батарею. Если оно слишком длительное, например, 15-20 миллисекунд, оборудование может отключиться.
Подбор ИБП по другим характеристикам
Выбор источника бесперебойного питания зависит и от других технических параметров. Рассмотрим наиболее важные из них.
- Емкость аккумулятора. Чем этот показатель больше, тем продолжительнее период автономной работы оборудования при отключении основного источника питания. Если Вы работаете, например, за домашним компьютером, то успеете за несколько минут сохранить данные сохранить данные и выключить компьютер. Если же к ИБП будет подключена серверная станция, для корректного завершения работы всех устройств понадобится больше времени и емкость батареи имеет существенное значение. В характеристиках модели указывается максимальная емкость. На практике она зависит не только от размера аккумулятора, но и от условий эксплуатации: нагрузки на батарею, температуры использования и типа аккумулятора. Кроме того, надо учесть, что со временем емкость АКБ будет снижаться, и для большей эффективности батарею надо будет заменить.
- Холодный старт. Эта функция заявлена практически для всех моделей ИБП. Она позволяет запустить бесперебойник, а значит, и подключенное к нему оборудование в условиях отсутствия напряжения в розетке, то есть при отключенном электричестве, непосредственно от внутреннего аккумулятора. Однако пользоваться этой функцией рекомендуется только при крайней необходимости, например, если надо срочно достать файл из компьютера или использовать медицинское оборудование. Поскольку этот режим работы не является штатным для ИБП, его использование может привести к поломке и самого ИБП, и подключенного оборудования. Пользоваться функцией холодного старта можно при наличии качественного UPS с запасом мощности, и хорошего аккумулятора. Если речь идет о компьютере, то монитор следует включать уже после загрузки ПК, так как в момент старта происходит большой скачок тока.
-
Типы разъемов. Их число должно быть равным или большим, чем количество потребителей. Современные модели предусматривают от 2 до 10 подключаемых потребителей. Тип выходного разъема ИБП должен быть аналогичным типу разъема подключаемых приборов. На панели ИБП это всегда розетка. В бесперебойниках обычно используются два типа разъемов – стандартные евророзетки CEE 7 и компьютерные розетки IEC 320 C13. Первая модель универсальна, она подходит и для ПК, и для бытовой электроники. Второй тип – трехконтактный выход, он имеет компактные размеры и применяется только в связке с блоками питания офисной техники: компьютера, факса, модема, принтера и другого оборудования. Модель рассчитана на ток нагрузки не более 10 А. Для ИБП средней мощности используются разъемы IEC 320 C19. Рекомендуется при установке ИБП оставлять дополнительные розетки для возможного подключения дополнительных устройств, например, сканера или камеры.
Не все выходные разъемы у разных типов ИБП предназначены для поддержки бесперебойного питания. Как правило, производители указывают на каждом устройстве соответствующее соотношение. Например, 4/3 значит, что из четырех выходных разъемов 3 поддерживают бесперебойное питание. - Принудительное охлаждение. Блоки питания в процессе работы выделяют тепловую энергию, которую требуется отводить. Наличие системы принудительного охлаждения особенно актуально в ИБП, рассчитанных на длительное автономное энергоснабжение потребителя. Это в первую очередь относится к устройствам с двойным преобразованием (онлайн), поскольку их действие основано на постоянной работе выпрямителя и инвертора. Такие приборы обязательно имеют в конструкции вентиляторы, работающие во всех режимах – от сети и АКБ. С этим связана шумность данных типов ИБП, что снижает комфортность использования в жилых помещениях. Ещё одно неудобство – их постоянно требуется чистить от пыли во избежание перегрева, провоцирующего преждевременный износ или поломку оборудования. Другой способ охлаждения –конвекционный (естественный) отвод тепла, но он обычно обеспечивает более низкую удельную мощность, чем принудительная система, поэтому большинство моделей оснащены вентилятором.
- Электронный дисплей – важный элемент конструкции источника бесперебойного питания. Он позволяет контролировать корректность рабочих параметров прибора, вовремя просигнализирует о перегрузке, покажет состояние заряда аккумулятора и выполняет ряд других функций. В целом это сделает рабочий процесс более комфортным и эффективным, защитит оборудование от перепадов напряжения. При полном отключении энергоснабжения электронный дисплей защитит от потери данных и несохраненных частей работы. Он будет поддерживать питание компьютеров и серверов до включения резервного питания.
- Защита от короткого замыкания. Этой функцией снабжены практически все современные модели ИБП. Она предназначена для предотвращения поломок в случае замыкания источника электроэнергии на малом электрическом сопротивлении.
Подобрать источник бесперебойного питания, оптимально подходящий для вашей техники, поможет менеджер компании.
