Что значит ups в ибп
Применение источника бесперебойного питания (ИБП, UPS) в системе электроснабжения определяется необходимостью предотвратить даже кратковременное отключение нагрузки от электропитания. Список электрических параметров защищаемой аппаратуры, т.е. нагрузки ИБП, довольно широк.
Предварительно при выборе ИБП достаточно учесть три основных параметра:
- Первый - это мощность нагрузки. При выборе ИБП нам необходима полная мощность нагрузки, которая измеряется в вольт - амперах (ВА, кВА). Определить полную мощность нагрузки Вы можете воспользовавшись дополнительной справочной информацией.
- Второй важный параметр - необходимое время автономного питания нагрузки. Вам следует определиться, для чего вы покупаете источник бесперебойного питания: чтобы при отключении внешнего электропитания он "продержался" пять-десять минут (на это рассчитаны большинство ИБП), или Вам необходим запас времени несколько часов, а может, ваша цель - долговременное питание системы сигнализации или контроллеров системы газового отопления загородного коттеджа. Время автономного питания напрямую определяется емкостью установленных в ИБП аккумуляторных батарей, неоправданное увеличение времени автономии ведёт к значительному удорожанию выбираемого Вами источника бесперебойного питания.
- Третий параметр - форма напряжения. Некоторые типы оборудования, например электродвигатели или контрольно-измерительные приборы, требуют четко синусоидального напряжения. А вот для компьютеров форма напряжения не столь важна. Дело все в том, что в них используются импульсные источники питания, которым вполне подходит и напряжение с неидеальной синусоидой.
Когда знакомишься с номенклатурой источников бесперебойного питания (ИБП/UPS) может возникнуть ряд вопросов, связанных с числовыми и буквенными индексами в названиях аппаратов. Что означают числа 700, 1000, 3000, 8000 и т. д. и буквы – LT, RT, RM, EX? Как правило, обозначение ИБП начинается с фирмы производителя – N-Power, Libert, Chloride, Inelt, АРС и т. д. Затем следует название конкретной модели ИБП, например, Smart Vision, Intelligent, Monolit, Power Vision и т.д. Следующее за ним числовое обозначение характеризует мощность аппарата - 700, 1000, 3000, 8000 VA. Обращаем Ваше внимание на то, что мощность приводится в вольт-амперах (VA), а не в ваттах (W). Значение мощности в ваттах определяется с помощью коэффициента, лежащего в пределах (0,5-0,8 усредненное значение – 0,7), который зависит от конкретной модели ИБП.
Следующие за числовым обозначением буквы (LT, RT, RM, EX или их отсутствие) характеризуют конструктивное исполнение конкретного аппарата. Если за числовым обозначением нет буквенного индекса, это означает, что мы имеем дело с классической конструкцией ИБП. То есть ИБП имеет встроенные аккумуляторные батареи (АКБ), рассчитанные на небольшое время работы нагрузки в автономном режиме. Пример: INELT Smart Station POWER 1000 (INELT – название компании–производителя, Smart Station POWER – название модели ИБП, 1000 – мощность в VA).
Вариант – EX. Такая модификация имеет встроенные аккумуляторные батареи (АКБ). Кроме того, предусмотрена возможность для совместной работы с дополнительными батарейными блоками (Battery Bank), которые служат для увеличения времени работы в автономном режиме. Пример: N-Power Smart-Vision 1500 EX.
Вариант – LT (long time). Модификация LT отличается от предыдущих тем, что не имеет в своем составе встроенных аккумуляторных батарей. В этом случае используются "навесные" АКБ. Достоинством такой модификации является то, что емкость подключаемых АКБ (в ампер-часах) рассчитывается под конкретную нагрузку и на заданное время "автономии". Как правило, такие аппараты имеют в своем составе зарядное устройство повышенной мощности по сравнению с выше рассмотренными моделями.
Вариант – RM (Rack Mount). Это конструктивный вариант ИБП, выполненный для монтажа в 19-дюймовой стойке. Имеет встроенные АКБ аналогично двум первым модификациям. Пример: N-Power Pro-Vision 3000RM.
Вариант – RT (Rack Tower). Универсальный конструктив, позволяющий устанавливать бесперебойник как в 19-дюймовую стойку, так и в напольном исполнении.
Можно встретить и такие буквенные индексы, как RMLT, RTLT. Это означает совмещение конструктивных решений. Примеры: INELT Intelligent 3000RТLT, INELT Monolith II 1000RMLT.
И еще одно.
В моделях мощных ИБП можно встретить такие цифровые индексы, как 3/1, 3/3. Это индексы фазности. Первая цифра – количество входных фаз, вторая – выходных. Пример: N-Power Power-Vision 8KVA 3/1.
Особенности выбора ИБП для котла отопления
Система отопления, в которую входит котёл и циркуляционные насосы, — одна из основных систем в доме, и если приборы отопления перестанут работать, это грозит размораживанием системы с последующей переборкой отопительных приборов и батарей. Основная причина выхода из строя таких агрегатов — отключение электроснабжения, подача на автоматику котла некачественного электричества, наличие в сети скачков напряжения, работа от стационарных (не инверторных) генераторов, которые выдают пилообразную форму напряжения.
Для выбора источника бесперебойного питания для котла отопления нужно знать вид топлива. Современные газовый и дизельный котёл энергозависимы, ими управляет автоматическая система от сети 220 В. Твёрдотопливные котлы, работающие на дровах или угле чаще всего энергонезависимы, питание требуется только для циркуляционных насосов. Электрические котлы редко подключают к ИБП, так как у них большая мощность, и для обеспечения такой нагрузки в течение длительного периода времени нужно подключить к источнику питания большое количество внешних аккумуляторных батарей. Для правильного выбора ИБП к котлу отопления нужно знать о существовании 2 основных типов систем резервного электроснабжения систем отопления.
Первый тип - линейно-интерактивные аппараты (line-interactive). Они характеризуются меньшим внутренним напряжением, потому для работы понадобится 1–4 аккумуляторных батареи. Время переключения на работу от аккумуляторов — 4–10 мс. Если котёл не включается после возобновления энергоснабжения автоматически, то система автономного электропитания типа line-interactive не подходит. Основные модели источников питания линейно интерактивного типа для котлов — Intelligent 500 LT2, Intelligent 1000LT2 (Inelt).
Второй тип ИБП — on-line серия. У таких устройств нулевое время переключение на батареи, двойное преобразование, чистый синус на выходе, функция стабилизация выражена очень хорошо. Для газовых котлов и котлов, работающих на дизтопливе, подходят on-line аппараты Inelt Monolith K 1000 LT, Monolith II 1000 LT, ИБП от компаний N-Power и ДПК.
Система резервного электропитания на базе ИБП линейно-интерактивного типа дешевле, поскольку стоимость аппарата ниже и батарей требуется меньше, но тогда к UPS желательно дополнительно установить стабилизатор напряжения.
Система для котлов отопления на базе источников питания on-line типа надёжнее защищает компоненты системы отопления, но ее стоимость выше.
В качестве источника бесперебойного питания для твёрдотопливных котлов, а также для защиты циркуляционных насосов можно применять линейно-интерактивные устройства. Для защиты от скачков напряжения и остановки электроснабжения газовые и дизельные котлы отопления подключают к on-line ИБП или line-interactive ups systems совместно со стабилизатором напряжения (первый ответственен за автономное электроснабжение, второй контролирует напряжение в сети).
Для защиты отопительных приборов редко устанавливают источники резервного электроснабжения с внутренними батареями, так как они не могут обеспечить автономное электропитание на длительный период времени. UPS с внутренними батареями может поддержать работу котла отопления максимум 20 минут, а затем отключается. Основное предназначение этих устройств — превращение пилообразной формы напряжения в чистую синусоиду, например, переменного тока от генераторов. ИБП с внутренними батареями также используют в качестве стабилизатора напряжения. В маркировке моделей источников бесперебойного питания, работающих от внешних аккумуляторов, есть индекс LT (Long Time — «долгое время»). Для газовых и дизельных котлов отопления подходят аппараты, имеющие мощность 1000 ВА. Средняя электрическая мощность котла с внутренним насосом составляет 150 - 200 Вт. Если есть внешние циркуляционные насосы, то их средняя мощность равна 80 Вт. Мощность аппаратов линейно-интерактивного типа составляет от 500–600 ВА, мощность on-line систем - не менее 1000 ВА. Кроме питания приборов от аккумуляторов в случае прекращения электроснабжения от стационарной сети, источники питания выполняют функцию стабилизатора стационарного переменного тока, а on-line ИБП могут преобразовывать форму напряжения. Если в качестве источника переменного тока для автономного электроснабжения используется бензиновый или дизельный генератор воздушного охлаждения, то на выходе у него пилообразное напряжение, которое нельзя направлять на котёл напрямую. В таком случае между генератором и автоматикой отопительного котла устанавливают ИБП с двойным преобразованием.
Системы автономного электропитания работают в автоматическом режиме. Они контролируют уровень заряда аккумуляторов, переключают питание на батареи в случае прекращения электроснабжения от стационарной сети, возобновляют питание котлов от магистральной сети. Когда электроснабжение возобновляется, автоматика источников бесперебойного питания не допускает глубокого разряда аккумуляторов, а при остаточной ёмкости, равной 20 %, нагрузка отключается. При отключении котлов от питания в случае разряда батарей электроснабжение параллельно с зарядкой аккумуляторов возобновится в момент начала электроснабжения от линии электропередач.
Мощность аппарата показывает, какую нагрузку можно подключить к устройству. Время автономного электроснабжения определяется ёмкостью внешних аккумуляторов. Оптимальное время работы системы резервного электроснабжения для устройств отопления будет равным 8–12 часов.
Оптимальные аккумуляторные батареи для ИБП имеют емкость 100 А/ч. Нельзя подключать автомобильные аккумуляторы, они функционируют в цикле, отличном от ИБП. Среди надёжных производителей аккумуляторов для ИБП выделим компании Fiamm, Leoch, CSB, AQQU и DELTA.
Основные требования для ИБП для котлов отопления:
- обеспечение длительного периода автономного электроснабжения (до нескольких суток)
- стабилизация сетевого напряжения переменного тока
- на выходе форма напряжения должна быть в виде чистой синусоиды
- минимальный период времени при переходе работы ИБП на аккумуляторные батареи
- максимальная надёжность.
Основные ошибки при выборе ИБП:
- мощность аппарата не определяет время автономного электропитания, она определяется количеством и ёмкостью аккумуляторов
- нельзя подключать к котлам отопления компьютерные UPS и ИБП off-line типа, у них напряжение на выходе в виде прямоугольников, аппроксимация синусоиды
- не следует приобретать источники питания, произведенные неизвестными компаниями
- правильно рассчитывайте мощность. Цифры в обозначении модели — не Вт, а ВА
- при покупке ИБП с внешними батареями (индекс LT в маркировке) нужно приобрести также аккумуляторные батареи необходимой ёмкости для ИБП. В стоимость аппарата аккумуляторы не входят. Без подключённых батарей, как правило, аппараты не работают.
Немного теории по работе ИБП (UPS)
Согласно стандарту IEC 62040-3
Тип 1. VFD (Voltage Frequency Depended, напряжение и частота выходного напряжения зависят от входного) — самые простые приборы, “Passive Standby”,”Offline” те же Back-UPS. Сейчас на редкость бесполезные устройства, лучше помощнее батарея в ноутбуке или планшете. Дело в том, что бэки срабатывают при падении напряжения грубо говоря совсем. Да надо помнить, что выходное напряжение как правило не синусоида. Лучшее применение дома, для аварийного освещения.
Тип 2. VI (Voltage Independed, выходное напряжение не зависит от входного) – они же линейно-интерактивные (Line-Interactive), те же Smart-UPS, самый распространенный тип на сегодня. Строго говоря они просто в состоянии держать напряжение в некотором диапазоне и при колебаниях внешнего. Достигается это наличием бустера, это автотрансформатор (название прилипло со времен, когда он только повышал). То есть при отклонении напряжения этот факт обнаруживается и происходит преобразование, конечно не плавное, а ступенчатое. Дешевые модели тоже не выдают синусоиду.
Оба вышеуказанных типа большую часть времени просто пропускают ток через себя фильтруя, корректируя и. т д. В этом кроется их недостаток, в реальности они моют уже помытое, то есть сглаживают, корректируют, что и так в электросетях делается.
Тип 3. VFI (Voltage Frequency Independed, напряжение и частота выходного напряжения не зависят от входного) они же «Online», “Double Conversion”, двойного преобразования, принципиально отличаются по принципу работу - питание идет от аккумуляторов, которые заряжает через выпрямитель (rectifier). Отсюда и название «ИБП двойного преобразования». То есть переменный ток (строго синусоиду) они производят сами. Конечно, система прямого соединения с электросетью есть (байпасс). И автотрансформатор, но уже для выдачи разных напряжений, например 220/230/240 В. Они теоретически не ограничены в мощности, но конечно не лишены недостатков. Сложность конструкции делает их более дорогими. Работающий постоянно инвертор греется, охлаждение шумит, а АКБ служат меньше из-за более высокой температуры.
Следует помнить о простых правилах
- Дешевые ИБП - пустая трата денег, кроме совсем особых случаев
- Не следует гнаться временем работы от АКБ, оно обычно 5 минут максимум при 100% нагрузке, тут можно взять либо заведомо более мощный, либо выбрать модель с дополнительными батарейными модулями. Либо купить генератор — изготовители ИБП из этого исходят. Это точно дешевле, чем тратится на герметичные необслуживаемые АКБ
- Свинцовые АКБ довольно тяжелые, модульные ИБП удобнее, отдел из двух человек не сможет без проблем переместить моноблок весом в 100 кг
- Однофазные ИБП бывают мощностью до 10 кВа, далее 3-в-1, 3-в-3, после 30 кВа - только 3-в-3
- Он-лайн всегда лучше хороших линейно-интерактивных, разница в цене небольшая
- Для установки мощных ИБП (от 5кВа) нужны грамотные специалисты
Что ещё нужно учесть при выборе ИБП
- Гарантия. Поинтересуйтесь кто делает и где ближайший сервис. Если в поставке нет фирменного гарантийного талона или сервис его не требует, гарантия от даты выпуска, она определяется по серийному номеру
- Мониторинг. Обычно в комплекте «сухие контакты», RS-232, USB. SNMP - опция (это плата) стоимостью процентов 10-20 от стоимости устройства. То есть если такая фишка заявлена, то ее все равно покупать отдельно.
Компания " Электро-Проф " всегда готова помочь Вам в подборе и приобретении источника бесперебойного питания, наиболее соответствующего Вашим задачам с оптимальным соотношением Цена/Качество по привлекательной цене. При необходимости Мы доукомплектуем ИБП необходимыми устройствами управления и мониторинга для комфортной эксплуатации.
Давайте разберемся, чем принципиально отличаются ИБП по своей внутренней электрической схеме, и какое качество синусоиды у них на выходе.
3. On-Line
Это – лучшая из существующих схем ИБП. В On-Line ИБП происходит двойное преобразование энергии – из переменного напряжения в постоянное, а потом из постоянного в переменное. Получаем следующие плюсы:
· Постоянно работающий инвертор обеспечивает стабильное напряжение 230 В ±1% (как идеальный стабилизатор),
· "Чистый" синус на выходе с ничтожно малым коэффициентом гармоник,
Теперь давайте пройдёмся по понятию "чистый синус".
Преимущества ИБП двойного преобразования
Online ИБП являются отличным решением не только для задач по обеспечению бесперебойного электроснабжения, но и для повышения качества электроэнергии. У этих устройств множество преимуществ, которые выгодно отличают их от приборов других типов:
- мгновенное переключение в автономный режим, без перерыва в питании нагрузки;
- постоянная стабилизация напряжения, исключающая трансляцию входных колебаний на выход устройства (выходные характеристики ИБП абсолютно независимы от состояния питающей сети);
- чистая синусоида и максимально приближенное к норме значение выходного напряжения (при работе как от сети, так и от батарей);
- широкий диапазон отклонений входного напряжения, нейтрализуемых без перехода на аккумуляторы;
- корректность работы с фазозависимыми нагрузками, например, газовыми котлами (только у моделей, имеющих «сквозной ноль»);
- исключение обратного влияния нагрузки на сеть;
- регулирование входного коэффициента мощности (не во всех моделях);
- долговечность (в конструкции отсутствуют подверженные механическому износу подвижные элементы).
Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive)
Принцип действия
Аналогичен предыдущему варианту, за исключением того, что схема устройства дополнена входным регулятором напряжения. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.
Преимущества и недостатки
Преимущества линейно-интерактивных ИБП перед резервными:
- возможность нейтрализации сетевых колебаний (но не максимальной амплитуды!) без задействия АБ;
- сокращенное время переключения в автономный режим (за счёт синхронизации инвертора и входной сети).
Недостатками линейно-интерактивных ИБП являются:
- ступенчатое регулирование напряжения, приводящее к сильным искажениям выходного сигнала;
- перерыв в электропитании нагрузки при переходе на аккумуляторы (длительность переключения короче, чем у резервного ИБП, но ненулевая!);
- отсутствие коррекции формы входного напряжения и входной частоты в режиме работы от электросети, неполная фильтрация сетевых помех;
- большинство моделей не формируют идеальную синусоиду выходного напряжения в автономном режиме работы.
Применение
Далеко не всё электрооборудование будет успешно работать с линейно-интерактивными ИБП. Качество их выходного напряжения может просто не удовлетворить строгим требованиям современных потребителей электроэнергии как в бытовом, так и в промышленном секторе. В частности, линейно-интерактивный ИБП является не лучшим вариантом для котла отопительной системы, IT-аппаратуры и тем более для помеховосприимчивой научной, лабораторной и медицинской техники.
Кроме того, линейно-интерактивные ИБП не обеспечивают электропитание, полностью независимое от состояния внешней энергосистемы, что сохраняет риск повреждения нагрузки в результате, например, резкого сетевого перепада.
Работа ИБП при нестабильном сетевом напряжении (режим онлайн)
В данном случае напряжение сети фильтруется, измеряется электронным блоком и поступает на выпрямитель, который в современных ИБП выстраивается на основе IGBT-транзисторов. С выхода выпрямителя избавленное от внешних искажений постоянное-промежуточное напряжение подаётся на инвертор, который снабжен широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и генерирует выходное переменное напряжение с идеальной формой и номинальным значением. У качественных ИБП максимальное отклонение по выходу составляет не более двух процентов.
Зарядное устройство работает так же, как и при нахождении напряжения сети в пределах нормы, т. е. продолжает штатно функционировать и обеспечивает постоянный подзаряд аккумуляторной батареи.
Режимы работы
Как правило, ИБП онлайн топологии поддерживают несколько режимов работы: от сети, автономный и ЭКО (через байпас в обход процесса стабилизации).
Переход на определённый режим работы устройства зависит от состояния сети:
- если напряжение сети в пределах нормы, то устройство работает в режиме ЭКО;
- если сетевое напряжение отклонено от номинального значения, но находится в допустимом для регулирования диапазоне, то ИБП будет находиться в онлайн режиме (работа от сети);
- если сетевое напряжение отсутствует или вышло за пределы допустимого для регулирования диапазона, то в этом случае прибор перейдет в автономный режим (работа от батарей).
Рассмотрим работу устройства в каждом из описанных режимов.
Работа ИБП в автономном режиме
При выходе сетевого напряжения за пределы допустимого для регулирования диапазона или при его отсутствии ИБП переходит в автономном режиме и питает нагрузку за счет энергии, накопленной в батареях. Напряжение от аккумуляторов сначала проходит через DC/DC конвертер, затем поступает на инвертор, где преобразуется в выходное переменное напряжение с высокими показателями качества.
Онлайн ИБП (on-line, ИБП с двойным преобразованием энергии)
Принцип действия
Устройство выполняет двойное преобразование поступающего из сети напряжения. Сначала из переменного в постоянное, а затем обратно – из постоянного в переменное. В силовой цепи on-line ИБП аккумуляторы занимают промежуточное положение между непрерывно функционирующими выпрямителем и инвертором (батареи соединены с выходом первого и входом второго). Такая схема позволяет избежать задержек при переходе в автономный режим, так как инвертор подключен к АБ постоянно и каких-либо дополнительных коммутаций, в случае проблем с внешней электросетью, не требуется.
Преимущества и недостатки
Преимущества онлайн ИБП:
- мгновенный переключение на питание от батарей (без перерыва электроснабжении нагрузки);
- синусоидальная форма и максимально точное значение выходного напряжения (обеспечиваются как при работе от сети, так и от батарей);
- широкая амплитуда сетевых колебаний, нейтрализуемых без перехода в автономный режим;
- максимальная защита нагрузки (двойное преобразование энергии гасит все негативные входные воздействия и гарантирует полную независимость выходных характеристик ИБП от состояния внешней электросети);
- отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть.
Недостатки онлайн ИБП:
- более высокая, по сравнению с приборами других категорий, стоимость;
- низкий КПД (80-90%) у некоторых устаревших устройств (стоит отметить, что современные алгоритмы управления двойным преобразованием энергии, применяемые ведущими производителями on-line ИБП, позволяют значительно повысить КПД и довести его в ряде рабочих режимов до 99%).
Применение
Онлайн ИБП используются во всех сферах жизнедеятельности современного человека и являются лучшим решением для обеспечения бесперебойного электропитания. Только on-line ИБП могут эффективно работать с техникой, предъявляющей повышенные требования к качеству питающей электроэнергии: от оборудования домашних систем отопления и водоочистки до контрольно-измерительной аппаратуры и инфраструктуры ЦОДов.
Сегодня все существующие в мире источники бесперебойного питания делятся на три группы: резервные (off-line), линейно-интерактивные (line-interactive) и онлайн (on-line). ИБП третьей группы считаются самыми надежными и функциональными.
В данной статье мы рассмотрим их конструкцию, основные режимы работы, преимущества и недостатки, а также основные критерии подбора.
Основные критерии выбора
Выбор конкретной модели ИБП с двойным преобразованием предполагает использование следующих критериев:
- выходная мощность;
- время работы в автономном режиме;
- возможность использования дополнительных внешних аккумуляторов;
- диапазон допустимого входного напряжения;
- характеристики выходного напряжения.
Рассмотрим каждый из критериев подробнее.
Мощность
Данным параметром определяется допустимая к подключению нагрузка. Рекомендуется выбирать ИБП с мощностью, превышающей максимально возможную мощность нагрузки на 20-30%.
Следует обратить внимание на то, что заявленная производителем мощность ИБП может быть указана в вольт-амперах (ВА или VA), а мощность большинства обычных электроприборов исчисляется в ваттах (Вт или W). Вольт-амперы и ватты не равны, зависимость одного от другого выражается через формулу: ВА=Вт/cos(φ).
Значение cos(φ), соответствующее какому-либо изделию, обычно указанно в его технической документации (иногда данный параметр называют «Power Factor» или «PF»). Если информации нет, то для бытовых приборов допустимо принять cos(φ) равный 0,7 или 0,8, кроме нагревательных и осветительных устройств, подходящее для них значение – 0,9 или 1.
Выбор ИПБ по чистоте синуса
При выборе обращайте внимание на коэффициент нелинейных искажений (долю высших гармоник в выходном напряжении)! Например, в некоторых ИБП этот параметр не превышает 3%. А это говорит о том, что внутренний инвертор обеспечивает практически идеальную аппроксимацию синусоиды.
Если смотреть на тип ИБП, у Offline UPS может быть такая ситуация, что в дежурном режиме напряжение идёт из сети в нагрузку с искажениями 10%, а при переключении на инвертор синус будет более качественным, с КНИ 5%.
Поэтому, выбирая тип ИБП для котла, смотрите не на заверения продавцов, а на то, насколько чистый синус выдаёт внутренний инвертор. Часто бывает, что Offline, цена которого в 3-5 раз меньше чем у Online UPS, прекрасно подходит для работы котла.
Конечно, есть тонкости - сквозной ноль, внешние аккумуляторы, способность к перегрузкам, и т.д. но сейчас не об этом.
Иными словами, коэффициент гармоник - это первое, на что надо смотреть после мощности при выборе ИБП. Как правило, при плохой аппроксимации параметр КНИ запрятан где-то глубоко в инструкции.
Этот материал для тех, кто хочет знать, как выбрать источник бесперебойного питания (ИБП) самостоятельно, — оптимальный по цене и подходящий по всем параметрам для конкретной задачи.
Этот материал для тех, кто хочет знать, как выбрать источник бесперебойного питания (ИБП) самостоятельно, — оптимальный по цене и подходящий по всем параметрам для конкретной задачи.
Рынок источников бесперебойного питания (ИБП или UPS) буквально кишит предложениями от самых разных производителей. Чтобы правильно выбрать этот прибор, приходится учитывать уйму факторов: мощность подключенных устройств, желаемое время автономной работы, требования к форме сигнала, совместимость по части разъёмов и многое другое.
В момент принятия решения неподготовленному покупателю трудно переварить такой поток информации. Поэтому он обращается к знакомым любителям компьютерной электроники или действует по велению магазинного консультанта.
Этот материал для тех, кто хочет знать, как выбрать ИБП самостоятельно, — оптимальный по цене и подходящий по всем параметрам для конкретной задачи. Итак, начнём.
Цель использования ИБП
Главная задача любого UPS — обеспечить надежное питание подключенного оборудования, недоступное в обычных электросетях. Этот прибор выполняет две основные функции:
- Защищает аппаратуру от кратковременных и длительных всплесков напряжения, а также других нарушений электроснабжения. При этом некоторые ИБП также способны стабилизировать параметры питания в заданном диапазоне.
- Подключает резервный источник питания (аккумуляторную батарею), когда отсутствует напряжение в первичном источнике — сети переменного тока. Таким образом, UPS обеспечивает непрерывность электроснабжения.
Источники бесперебойного питания, как правило, используют:
- В быту и офисе — когда нужно защитить оборудование от скачков напряжения, предотвратив его возможный выход из строя. В случае с ПК прибор позволяет завершить его работу без потери данных при отключении электроэнергии.
- В промышленности — чтобы обеспечить стабильность технологических процессов. Это важно, поскольку даже кратковременное нарушение электроснабжения без использования ИБП может привести к остановке производства.
- Для систем безопасности — когда критически необходима возможность продолжительного функционирования оборудования после отключения основного источника электроснабжения, а также защита системы от перегрузок и КЗ.
Виды источников бесперебойного питания
По назначению UPS подразделяются на три основные категории:
Для компьютера и монитора (бытовые) — приборы невысокой мощности (обычно до 1000 В·А), построенные на схемах Off-Line (резервные) или Line-Interactive (интерактивные). Таких ИБП вполне достаточно, чтобы защитить вычислительную технику от скачков напряжения и предотвратить потерю данных при отключении электричества.
Пример широко распространённой модели этого уровня — APC Back-UPS 500VA (BK500EI) .
Для серверного оборудования (серверные) — более сложные устройства на схеме Line-Interactive или On-Line с точной стабилизацией напряжения и частоты, байпасом и коррекцией коэффициента мощности. Для таких ИБП часто доступна горячая замена батарей и подключение внешних аккумуляторов, повышающих время автономной работы.
Для ЦОД и промышленности (высокомощные) — вторичные источники электроснабжения, обеспечивающие защиту аппаратуры высокой мощности самого разного назначения. Подобные UPS отличаются крупными размерами и богатыми функциональными возможностями, необходимыми для гибкой настройки оборудования.
Основные критерии выбора ИБП
Источники бесперебойного питания отличаются множеством параметров, главные из которых — мощность и схема построения. Первый из них указывает, на какую общую нагрузку рассчитан прибор, второй — на степень защиты и соответствие поставленной задаче. Обе характеристики мы подробно разберём в настоящей статье.
Также при выборе ИБП учитывают:
Кроме основных критериев, могут играть роль наличие ЖК-экрана и интерфейсных портов (RS-232, USB, RJ-45), возможность установки карт мониторинга и управления SmartSlot, форм-фактор, возможность подключения внешних батарей и другие критерии.
Схемы построения ИБП
От этого параметра зависит обеспечиваемая прибором степень защиты, амплитуда выходного сигнала, габаритные размеры и, конечно, стоимость. Существуют три основных схемы построения ИБП:
Резервная (Off-Line, Standby) — самый простой вариант, при котором нагрузка получает питание от электросети, а прибор лишь фильтрует возможные помехи. Когда напряжение пропадает или выходит за границы заданного диапазона, UPS переключает оборудование на питание от аккумуляторной батареи с помощью инвертора. При восстановлении электроснабжения от первичного источника нагрузка снова переключается на электросеть.
Интерактивная (Line-Interactive) — более сложная схема, которая, в отличие от резервной, оснащена простым стабилизатором. При незначительных нарушениях работы электросети такой прибор может корректировать выходное напряжение без использования батареи. Кроме этого, интерактивные ИБП обычно имеют меньшее время переключения на аккумуляторы, чем модели, основанные на резервной схеме.
Интерактивные с чистой синусоидой (Line-Interactive Sin) — ещё более высокий класс UPS, который подходит не только для устройств с импульсными БП, но и оборудования, использующего трансформаторные БП и асинхронные двигатели (например, котлы). Такая техника чувствительна к качеству напряжения, из-за чего использование обычного линейно-интерактивного или резервного ИБП с аппроксимированной формой сигнала может вывести её из строя.
С двойным преобразованием (On-Line) — лучшее, но и самое дорогое решение для защиты критически важного и требовательного к качеству электропитания оборудования. Главный плюс таких моделей — отсутствие переключения на батарею (так называемое «нулевое время переключения»). Их аккумуляторы постоянно включены в сеть, поэтому полностью исключена вероятность сбоя при отключении электроснабжения. Кроме того, ИБП с двойным преобразованием создают выходной сигнал с чистой синусоидой, благодаря чему подходят для аппаратуры с любыми блоками питания.
Какую же схему выбрать?
Ответ на этот вопрос зависит исключительно от области применения ИБП.
Резервные или интерактивные — оптимальный вариант для компьютера и монитора, блоки питания которых сами выпрямляют и фильтруют напряжение. Соответственно, нет смысла платить больше за UPS с синусоидальным сигналом типа Line-Interactive Sin или On-Line. Кроме этого, модели на резервной или интерактивной схеме компактны и почти всегда бесшумны, что важно в условиях дома или офиса.
Интерактивные с чистой синусоидой — разумный выбор для защиты оборудования с асинхронными двигателями, например, котлов. Подобные ИБП не так дороги, как On-Line, при этом обеспечивают необходимые характеристики.
С двойным преобразованием — решение для серверов, рабочих станций и любого оборудования, требовательного к качеству выходного сигнала. Такие UPS обеспечивают высочайшую надёжность, однако и стоят в несколько раз дороже моделей остальных типов.
Выходная мощность
От этого параметра зависит, какую общую нагрузку способен выдержать ИБП. Он может быть указан:
- В вольт-амперах (В·А, V·A) — полная мощность, одна часть которой совершает работу (активная), другая — передаётся электромагнитным полям цепи (реактивная). Другими словами, это общая мощность, потребляемая из сети.
- В ваттах (Вт, W) — активная (потребляемая) мощность, которая преобразуется в энергию или совершает работу. Именно она выдаётся нагрузке.
Возникает вопрос: зачем указывают полную мощность в вольт-амперах?
Дело в том, что значение активной мощности, то есть потребляемой прибором-потребителем, зависит от его коэффициента мощности (далее — КМ). В зависимости от характеристик блока питания, этот показатель может иметь значение от 0,55 до 0,96. Умножив вольтамперную характеристику на КМ, мы получаем активную мощность нагрузки в ваттах.
Чтобы не усложнять выбор потребителям и установить какой-то минимальный запас, производители ИБП обычно считают КМ равным 0,6. В этом случае про ИБП на 800 В·А можно сказать, что он рассчитан на нагрузку с активной мощностью до 480 Вт (800*0,6).
Однако у современных блоков питания с коррекцией КМ (PFC) эта характеристика может быть выше. Например, у моделей, сертифицированных по программе 80 PLUS, КМ равен минимум 0,9 при 100 % нагрузке. В этом случае нужно понимать, что два 480-ваттных БП — с PFC и без него — могут иметь разную активную мощность в пределах от 280 до 460 Вт. Поэтому сравнивать стоит только активную мощность ИБП (В·А*0,6) и нагрузки.
Рассчитываем мощность
Чтобы правильно выбрать этот параметр, обычно рекомендуют суммировать активные мощности подключаемых к ИБП устройств, затем прибавить к полученному значению 20-30 % — это и будет оптимальное значение в ваттах. В этом случае вы получаете немалый запас, который полезен при возможном увеличении нагрузки на прибор или в ситуации, когда все подключенные устройства работают на пике своей производительности.
В случае со стандартным компьютером и монитором обычно выбирают ИБП с мощностью от 500 до 1000 В·А — его схемотехника рассчитана на такую нагрузку (батарея не в счёт, о ней в следующем разделе). Для серверов, систем хранения данных и сетей начального уровня — 1-5 кВ·А, для ЦОД, корпоративных сетей и промышленности — от 5 кВ·А и выше.
Время автономной работы ИБП
Этот параметр зависит от характеристик аккумуляторов и мощности аппаратуры, подключенной к UPS. В большинстве случаев от бытовых моделей источников бесперебойного питания не ждут высоких показателей — достаточно нескольких минут на завершение работы ПК.
Как правило, производитель указывает примерное время автономной работы ИБП при нагрузке, на которую он рассчитан. В качестве примера рассмотрим популярную модель APC Back-UPS 700VA (BE700G-RS) с 12-В батареей на 9 А·ч.
Такой аккумулятор обеспечит питание 200-ваттной нагрузки в течение 7-8 минут. При максимально допустимой мощности (~400 Вт) время уменьшится примерно до 2 минут. Выбор другой модели с двумя аналогичными батареями удвоит мощность нагрузки до 400 Вт при тех же 7-8 минутах либо увеличит время до 17-24 минут при значении 200 Вт.
Каким же должно быть минимальное время автономной работы UPS при его номинальной нагрузке? Правильный ответ — около 5 минут. В этом случае прибор сможет выполнять свою функцию (давать возможность корректно завершить работу ПК при отключении электроснабжения) даже спустя пару лет с момента покупки.
Типы корпусов ИБП
Источники бесперебойного питания представлены в разных форм-факторах, которые выбирают в зависимости от области применения устройства.
Самые популярные варианты:
- Tower — корпус башенного типа, который занимает минимум места на столе или под ним. Как правило, в таких ИБП индикаторы/экран и кнопка питания находятся спереди, входные и выходные разъёмы — сзади.
- Brick — такие UPS выполнены в корпусе, лежащем на широкой грани. Они занимают больше места на столе, при этом удобнее, когда нужно быстро подключить или отключить устройство. Кроме того, некоторые приборы форм-фактора Brick оснащены креплением для монтажа на стену.
- Rack — ИБП, предназначенные для установки в телекоммуникационный шкаф или стойку. Большинство подобных моделей относятся к серверным.
- Rack/Tower — универсальные модели, которые могут быть установлены в стойку или отдельно — в вертикальном положении.
Какой же форм-фактор выбрать?
Для дома и офиса оптимальные варианты — Tower и Brick. Любой из них можно расположить на столе или под ним, второй — повесить на стену. Для профессиональных задач выбирают Rack или универсальный Rack/Tower, который можно использовать как в стойке, так и в виде устройства, расположенного вертикально и занимающего минимум пространства.
Замена батарей
В любом источнике бесперебойного питания аккумуляторы постепенно теряют свои свойства. Как правило, о необходимости замены батареи уведомляет сам UPS соответствующим индикатором.
В зависимости от модели, эту процедуру может выполнить сам пользователь или сервисный центр компании продавца — когда требуется разборка прибора. Во втором случае рекомендуем не нарушать это правило эксплуатации, чтобы сохранить гарантию на ИБП.
Производители
Согласно статистике издания «Бестселлеры IT-рынка», в России самыми крупными поставщиками источников бесперебойного питания в массовом сегменте являются компании APC by Schneider Electric, Powercom и Ippon. На эти марки приходится максимум продаж UPS типа Line-Interactive и Off-Line.
В более старших сегментах высокие показатели имеют APC by Schneider Electric, Eaton, Delta Electronics и другие компании, в том числе малоизвестные на рынке. Они лидируют по продажам дорогих и мощных моделей, которые выходят за рамки потребностей домашнего и офисного использования.
ИБП любого из этих брендов можно смело рекомендовать как надёжные изделия от ведущих игроков на рынке устройств по управлению электропитанием.
Рейтинг ИБП
Предлагаем вашему вниманию краткий обзор пяти источников бесперебойного питания, каждый из которых заслуживает право называться одним из лучших для своих задач.
Эта модель способна обеспечить резервным питанием до трёх устройств с общей мощностью 315 Вт. Кроме этого, предусмотрены две розетки, обеспечивающие защиту подключенного оборудования от всплесков напряжения, перегрузок и КЗ. Использование интерактивной схемы обеспечит стабилизацию напряжения в заданном диапазоне без переключения на питание от батареи.
Эта одна из простых моделей от самого известного производителя ИБП. Она основана на резервной схеме и оснащена четырьмя выходными разъёмами IEC-C320 C13 (компьютерными). Прибор защитит подключенное оборудование общей мощностью до 300 Вт от скачков напряжения, перегрузок и коротких замыканий.
Доступный с двойным преобразованием — Eaton 9SX 1000VA (9SX1000IR)
Этот UPS башенного типа обеспечит высококачественное питание для серверов и важного телекоммуникационного оборудования с общей мощностью до 900 Вт. Благодаря поддержке внешних батарейных блоков прибор можно легко модернизировать, а наличие слота SmartSlot позволит расширить возможности управления ИБП.
Универсальный с двойным преобразованием — Ippon Innova RT 1500VA (621778)
Этот ИБП предназначен для серверного и сетевого оборудования. Он обеспечит резервным питанием до восьми устройств с общей мощностью 1350 Вт. К прибору можно подключить внешние батарейные блоки, что увеличит время автономной работы при отсутствии электроснабжения. Модель Ippon Innova RT 1500VA может эксплуатироваться как в стойке (размер — 2U), так и отдельно, в вертикальном положении.
Для серверов и чувствительного оборудования — APC Smart-UPS 1500VA (SMT1500I)
Этот ИБП башенного типа обеспечит питанием до 8 устройств с общей мощностью до 980 Вт. Модель построена на интерактивной схеме с чистой синусоидой, что делает её подходящей для оборудования, чувствительного к форме выходного сигнала. Прибор оснащён слотом SmartSlot для более гибкого управления, а также поддерживает горячую замену основной батареи.
В настоящее время на рынке систем электропитания представлены ИБП трех типов: резервные, линейно-интерактивные и онлайн (с двойным преобразованием). Они различаются по внутреннему строению, принципу действия и техническим характеристикам.
В данной статье мы разберём все виды источников бесперебойного питания, определим в чём их особенности, достоинства и недостатки, а также рассмотрим, для какой нагрузки каждый тип устройств подходит больше всего.
- Резервные ИБП (off-line, standby, back ups)
- Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive)
- Онлайн ИБП (on-line, ИБП с двойным преобразованием энергии)
- Модельный ряд онлайн ИБП «Штиль»
- Классификация ИБП по мощности
- Классификация ИБП по типу корпуса
Что такое чистый синус?
Какой бы ни был инвертор внутри ИБП, он не может физически генерировать то, что в рекламных текстах называют "Чистый идеальный синус". У чистого синуса присутствует только одна гармоника, в данном случае - 50 Гц. При этом коэффициент нелинейных искажений формы напряжения будет равен 0%. Это доля других гармоник, кроме основной.
Скриншот из статьи "Источник бесперебойного питания" в Википедии:
Сейчас в любых типах ИБП используется примитивная аппроксимация, когда выходная волна формируется высокочастотными импульсами с последующим сглаживанием на LC-фильтре или без оного.
Амплитуда и скважность каждого импульса задают необходимую для данного момента времени амплитуду выходного сигнала инвертора. В хороших Online ИБП коэффициент нелинейных искажений КНИ менее 3%, а это достаточно низкое значение.
Для примера, профессиональный ИБП от Schneider (MGE Galaxy 300, 15 кВ·А, 400 В)
К слову, по ГОСТ 32144-2013 (табл.5) в обычной городской сети коэффициент искажений формы напряжения может быть до 12%:
Происходит так, как и в преобразователях частоты, где напряжение формируется высокочастотными импульсами - это же и есть качественная аппроксимация, если импульсы (ступеньки) достаточно малы.
В Online UPS в этом смысле формирование синуса более качественное, и в лучших моделях КНИ около 1%.
Действительно, можно сказать, что форма волны нашего инвертора это качественная аппроксимация синусоиды. Только у нас не ступенчатая аппроксимация и импульсы это не ступеньки. В форме выходного напряжения инвертора нет ступенек, переход между уровнями амплитуды происходит плавно, а не скачками. Принципы формирования ступенчатой аппроксимации иные.
В Offline ИБП принцип формирования выходного напряжения такой же, но другие схемотехнические решения, поэтому КНИ больше. В дорогих моделях он может быть и менее 5%, в дешевых - до 20%.
То есть, во всех типах ИБП на выходе стоит инвертор, выдающий аппроксимированную синусоиду, только в разных моделях аппроксимация разная по качеству, это качество выражается в проценте гармоник.
2. Line-Interactive
Такой тип ИБП ещё называют Smart-UPS, он в некоторых пределах стабилизирует выходное напряжения в дежурном режиме, напоминая работу релейного стабилизатора напряжения. Если же входное напряжение выходит за пределы, «умный стабилизатор» переключается на работу от АКБ (в автономный режим).
В остальном принцип действия Line-Interactive ИБП ничем не отличается от Off-Line ИБП, поэтому рассматривать его не будем.
Время автономной работы
Продолжительность работы ИБП в автономном режиме зависит от ёмкости встроенных и/или внешних аккумуляторных батарей. Правильно выбранная ёмкость обеспечит функционирование на время, необходимое либо для восстановления сетевого питания, либо для безопасного отключения защищаемого оборудования. Ошибка приведёт к быстрому разряду аккумуляторов и преждевременному обесточиванию потребителей.
Определять необходимую ёмкость следует исходя из мощности нагрузки и длительности возможных перебоев в электроснабжении. Отметим, что один и тот же ИБП с разной нагрузкой имеет разную продолжительность автономной работы!
Подключение дополнительных внешних батарей позволяет увеличивать время автономии ИБП. Устройства, поддерживающие такое подключение, отличаются наличием более мощного встроенного или внешнего зарядного устройства.
Важно отметить!
Некоторые модели онлайн ИБП вообще не имеют внутренней батареи и рассчитаны только на подключение внешних аккумуляторов.
При нахождении сетевого напряжения в допустимом диапазоне ИБП работает без перехода в автономный режим. Соответственно, чем допустимые пределы шире, тем реже устройство будет задействовать аккумуляторы. Сокращение количества переключений на батареи способствует увеличению срока их службы, поэтому рекомендуется использовать ИБП с диапазоном допустимого входного напряжения большим, чем амплитуда фактических колебаний в сети.
Кроме того, при выборе устройства крайне важно обратить внимание и на параметры выходного напряжения. Дело в том, что некоторые онлайн ИБП, в первую очередь модели произведённые в Восточной и Юго-Восточной Азии, отличаются посредственной сборкой и самой дешёвой элементной базой. На практике такие изделия часто не способны обеспечить эталонные характеристики выходного напряжения, свойственные более качественным ИБП с двойным преобразованием.
Резервные ИБП (off-line, standby, back ups)
Принцип действия
Если внешняя сеть работает в штатном режиме, то ИБП питает нагрузку напрямую от входа и работает аналогично сетевому фильтру. В случае отклонения напряжения от допустимых пределов или при его полном отключении, резервный ИБП автоматически переключает нагрузку на аккумуляторные батареи (питание в таком режиме осуществляется через инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный). Обратное переключение выполняется также автоматически и производится после возвращения сетевого напряжения к норме.
Преимущества и недостатки
В настоящее время к весомым преимуществам off-line ИБП можно отнести только невысокую стоимость.
Недостатками резервных ИБП являются:
- перерыв в электропитании, возникающий при переключении нагрузки на АБ и обратно (составляет минимум 5 мс);
- отсутствие стабилизации напряжения и коррекции частоты при работе от электросети;
- переход на АБ даже при небольших сетевых скачках, приводящий, в условиях отечественной энергосистемы, к быстрому износу аккумуляторов;
- несинусоидальность выходного напряжения при работе в автономном режиме (аппроксимированная синусоида, иногда называемая производителями «модифицированной синусоидой» или «квази-синусоидой»);
- низкий уровень защиты от высоковольтных вбросов и электромагнитных помех.
Применение
Вышеназванные недостатки сужают область применения резервных ИБП. Данные приборы подходят для эксплуатации только в условиях стабильной электросети и только с оборудованием, способным функционировать при низком качестве питающего напряжения. Оff-line ИБП не стоит применять для защиты современной микропроцессорной техники или устройств, содержащих асинхронные и инверторные двигатели – насосы, холодильники, стиральные машины, кондиционеры, котлы систем отопления и т.д.
Недостатки ИБП двойного преобразования
К недостаткам данных ИБП обычно относят не самый высокий КПД и стоимость, большую чем у схожих по мощности устройств других типов. Действительно, КПД приборов с двойным преобразованием пониже чем у моделей, построенных на основе иных принципов работы. Но, во-первых, существует байпас, переключение на который, в случае качественной сети, позволяет повысить КПД до 99%, а во-вторых, небольшое отставание по КПД компенсируется максимальным уровнем защиты.
Что касается ценового вопроса, то попытка сэкономить на ИБП скорее всего приведёт к покупке дешевого изделия с низкой эффективностью работы. Такой «бесперебойник» просто не обеспечит качество электропитания, необходимое для корректного и безопасного функционирования многих современных электроприборов. Это обойдется гораздо дороже, чем затраты на разовое приобретение онлайн ИБП от проверенного производителя.
Другие параметры
Кроме критериев, которые мы рассмотрели выше, при подборе устройства следует обратить внимание на:
1. Off-Line
Эти ИБП называют иногда Back или Standby. Принцип – когда уровень напряжения в допустимых пределах, напряжение идет со входа на выход как есть. Но когда сетевое напряжение выходит за определенные пределы, нагрузка подключается к выходу встроенного инвертора (генератора), преобразующего напряжение постоянного тока от аккумуляторной батареи (АКБ) в напряжение переменного тока стандартной частоты и напряжения.
С напряжением на выходе Off-Line ИБП не очень гладко. В том смысле, что на его выходе в автономном режиме нет привычной нам чистой и гладкой синусоиды. На выходе – так называемая аппроксимированная (ступенчатая) синусоида, а в самых дешевых моделях - импульсы со ступенькой около нуля.
По факту это напряжение с частотой 50 Гц и гармониками. Коэффициент гармоник может достигать 20%.
Работа ИБП при допустимом сетевом напряжении (режим ЭКО)
В этом случае ИБП обычно работает в ЭКО режиме: входное напряжение проходит через сглаживающий помехи фильтр и подаётся сразу на выход по цепи байпаса, которая минует выпрямитель и инвертор. Зарядное устройство прибора при этом продолжает штатно функционировать и обеспечивает постоянный подзаряд аккумуляторной батареи.
Работа в обход преобразователей позволяет повысить КПД устройства и, соответственно, снизить расход электроэнергии. Кроме того, возможность принудительного включения такого режима дает возможность переключить нагрузку на питание напрямую от сети в случае сервисного обслуживания силовой части ИБП (например, при её ремонте) без прерывания электроснабжения потребителей.
Конструкция и особенности
Принцип работы онлайн ИБП базируется на технологии двойного преобразования электроэнергии. Именно её применение обеспечивает ряд преимуществ, недоступных для устройств других топологий, и позволяет использовать такие ИБП не только для обеспечения автономной работы нагрузки, но и как средство повышения качества электроэнергии до уровня, подходящего даже для самых требовательных потребителей.
Одна из особенностей ИБП с двойным преобразованием – полное отсутствие каких-либо электромеханических элементов в конструкции. Прибор, как правило, состоит из следующих электронных компонентов:
- сетевых фильтров;
- выпрямителя;
- зарядного устройства для аккумуляторов;
- аккумуляторных батарей (и/или разъем для подключения внешней аккумуляторной батареи);
- конвертера постоянного напряжения (конвертор DC/DC);
- инвертора;
- электронного байпаса;
- системы охлаждения;
- электронного блока управления;
- средств вывода информации и управления (электронный дисплей, светодиодные индикаторы, клавиатура).
Читайте также: