Защита от всплесков напряжения в ибп что это
Нередкими случаями во многих электросетях являются перепады напряжения. Слишком высокие скачки могут вывести подключенную технику из строя, при этом даже привести к короткому замыканию. Для предотвращения используется защита ИБП от перегрузки.
Примеры из практики
В центре Москвы у мощных ИБП самопроизвольного менялся уровень выходного напряжения и происходил переход на аккумуляторную батарею при номинальном входном напряжении. Причина — самопроизвольное перепрограммирование схемы управления ИБП под воздействием импульсных помех, возникающих при работе схем включения натриевых ламп для освещения улиц.
ИБП работал от сети электропитания с тиристорным электроприводом и переходил на аккумуляторную батарею при номинальном напряжении сети электропитания. Причина: периодические импульсные помехи, возникавшие вследствие работы в сети тиристорного преобразователя, приводили к срабатыванию датчика снижения напряжения ИБП (при этом коэффициент нелинейных искажений в сети электропитания не превышал допустимые для ИБП 5%). Необходимо отметить, что подобная ситуация возникала у наших заказчиков неоднократно, с ИБП разных производителей. Чем «умнее» контроллер ИБП, тем в большей степени он оказывается чувствителен к искажениям напряжения сети электропитания.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС), получавшая электропитание по полнопроточной схеме от мощного ИБП, в дневное время работала удовлетворительно, а в ночное время неоднократно давала отказы в работе, в том числе сопровождавшиеся выходом из строя оборудования. Причина: сброс нагрузки в энергосистеме в ночное время сопровождался увеличением напряжения на 10. 15%, при этом ИБП, защищая свою силовую схему, переходил на байпас и оставлял ЛВС без защиты от помех и превышения напряжении питания. В крупных промышленных центрах при использовании мощных ИБП следует считаться с возможностью длительной работы нагрузки ИБП через байпас, то есть без надлежащей защиты СВТИ ЛВС от помех по сети электропитания.
Разряд молнии в землю на удалении 200 метров от вычислительного центра в Иваново вывел из строя несколько десятков персональных компьютеров, мониторов и принтеров, защищенных ИБП. Характер повреждения — многочисленные пробои и повреждение компонентов, в блоках питания взорвались проводники печатных плат. При этом компьютеры бухгалтерии, защищенные трансфильтрами «ЭМСОТЕХ», сохранили работоспособность.
Пожар в магазине «Детский мир» и одновременное с ним самовозгорание защищенных с помощью ИБП компьютеров в Политехническом музее Москвы из-за перенапряжения в сети электропитания являются общеизвестными фактами.
На одном из крупных предприятий Санкт-Петербурга мощный ИБП воздействием перенапряжений был выведен из строя в первые недели эксплуатации, оставив без резервного электроснабжения большой ВЦ.
В здании РАО ЕЭС России произошла авария ИБП мощностью 30 кВА. Экспертиза повреждений, возникших в результате аварии, показала следующее: перенапряжение (наиболее вероятно — разряд молнии) привело к пробою каркаса дросселя по цепи «обмотка — магнитопровод» (каркас пластмассовый с электрической прочностью не менее 6 кВ). Искровым разрядом была повреждена изоляция проводников обмотки, что привело к возникновению межвиткового замыкания с последующим перегревом и разрушением дросселя и выходом из строя ИБП. Процесс повреждения изоляции перенапряжением и межвитковое замыкание были существенно разнесены во времени. Изоляция была повреждена в грозовой период, а межвитковое замыкание возникнуть позднее, в период интенсивной работы ИБП от аккумуляторной батареи.
На одном из крупных нефтеперерабатывающих заводов коммутационное импульсное перенапряжение возникло из-за однофазного короткого замыкания и привело к несанкционированному включению байпаса мощного ИБП, сбою в его работе, возрастанию до опасных пределов напряжения на конденсаторах инвертора и аварийной остановке ИБП на 10-15 секунд. Так как ИБП обеспечивал электроэнергией нагрузку по I особой категории, то ущерб от аварии был многомиллионным.
ИБП — это защита от исчезновения напряжения и провалов напряжения, на долю которых приходится не более 5. 10% всех сбоев в работе электронного оборудования, и которые обыкновенно не выводят электронику из строя. Основная доля сбоев в работе компьютеров и их повреждений (до 95%) приходится на незаметные невооруженным взглядом импульсные помехи.
Переоценка помехозащитных свойств ИБП может стоить дорого. В Тюмени разряд молнии вблизи от вычислительного центра вывел из строя около 100 компьютеров и их периферийное оборудование. Защита компьютеров обеспечивалась ИБП. Все ИБП (около 50 штук) вышли из строя, часть из них воспламенилась, несколько штук буквально взорвались с разрушением металлического корпуса.
Что такое THD- и RFI-фильтры, разделительные трансформаторы?
THD-фильтр (фильтр гармоник) защищает сеть электропитания от так называемых гармоник низшего порядка, искажающих сетевое напряжение при работе самого ИБП. Применяется в слабых электросетях, где включение мощного ИБП может буквально изрезать синусоиду сетевого напряжения. RFI-фильтр (фильтр радиопомех) защищает сеть электропитания от радиопомех, генерируемых высокочастотным инвертором самого ИБП. Применяется на объектах, критичных к уровню радиопомех (телецентр и т.п.).
Разделительный трансформатор служит преимущественно для обеспечения электробезопасности при работе бестрансформаторных ИБП. Любой обычный трансформатор по своему устройству является разделительным трансформатором (первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга). Если разряд молнии попал на вход трансформатора подстанции, то защитит ли трансформатор электронное оборудование от поражения? Ответ всем пострадавшим от молнии известен — нет! Обычный разделительный трансформатор не может быть устройством защиты от перенапряжений.
Мощные ИБП топологии on-line имеют байпасы (обходные контуры), которые при перегрузках и в иных, опасных для «жизни» ИБП ситуациях, спасая их, соединяют защищаемое оборудование непосредственно с сетью электропитания, в обход ИБП. В последнее время для многих ИБП большой мощности питание нагрузки через байпас является приоритетным режимом, такое решение используется для повышения КПД ИБП (прим. редактора). При этом вся «грязь» из сети электропитания попадает на нагрузку.
Отметим несколько типичных случаев поведения ИБП под воздействием помех из сети электропитания.
Классификация ИБП
Согласно технической литературе, все устройства условно разделяют на три больших группы:
- Пассивные – это самые доступные и дешевые модели. Схема работы от аккумулятора в обычном состоянии отключена, при этом запускается только при исчезновении напряжения. Время переключения составляет десятые доли секунды. . Здесь схема питания включена постоянно. Переключение происходит практически незаметно для устройств. Выпускаются ИБП с защитой от КЗ. – это самые надежные, но неэкономичные. Напряжение на выход подается с преобразователя, который питается от аккумулятора.
Современные модели имеют широкий функционал. Распространенная функция ИБП – защита телефонной линии. Для защиты сетевого и компьютерного оборудования отдельные производители включают в конструкцию специальные разъемы, куда подсоединяются телефонная или интернет-линия. При наводке высокого напряжения (например, от грозы) ИБП защитит телефон или роутер.
Защита от обратного тока ИБП предотвращает риск повреждения оборудования током, которое поступает со стороны нагрузки источника бесперебойного питания. Это гарантия безопасности работника, который осуществляет ремонтные работы с вводящей стороны ИБП. Многие пользователи также задают вопрос, как на ИБП отключить защиту от перегрузок? Сделать это можно только вмешательством в схему.
Миф 3. Регулярный полный разряд аккумуляторов ИБП увеличивает продолжительность их работы
Это заблуждение связано с весьма сомнительным «народным» методом продления жизни автомобильных аккумуляторов. Некоторые умельцы, в основном из числа автолюбителей, пытаются применить его и к батареям ИБП.
Как обстоят дела на самом деле?
Любой свинцово-кислотный аккумулятор рассчитан на определённое количество циклов заряда-разряда, поэтому каждый разряд «в ноль» не увеличивает его ресурс, а наоборот снижает. Кроме того, частые глубокие разряды могут спровоцировать необратимые изменения в химической структуре батареи, приводящие к её постепенному выходу из строя.
Точно такие же последствия имеют и систематические недозаряды аккумулятора, вызванные, например, неправильной работой зарядного устройства или периодическими переходами «бесперебойника» в автономный режим до момента полного заряда батарей.
Не следует путать полный разряд батареи с предназначенной для контроля её технического состояния процедурой контрольно-тренировочного цикла, которая проводится строго до определённого конечного напряжения и только в полном соответствии с установленными производителем правилами.
Стоит отметить, что в функционал некоторых современных ИБП заложена возможность автоматического и безопасного проведения операции контрольно-тренировочного цикла аккумуляторов – так называемый «Разрядный тест» или «Тест до полного разряда».
Содержание
Миф 4. Время автономной работы ИБП зависит от его мощности
Расхожий миф, вера в который приводит к покупке ИБП с мощностью, намного превышающей необходимую, что по сути является пустой тратой денег.
Как обстоят дела на самом деле?
Продолжительность работы «бесперебойника» в автономном режиме определяется емкостью применяемых аккумуляторов и фактическим энергопотреблением питаемого оборудования.
Из двух ИБП большее время резервирования для одной и той же нагрузки обеспечит не модель с большей выходной мощностью, а модель с большей емкостью батарей (при условии, что значение выходной мощности этой модели достаточно для питания данной нагрузки).
Следует понимать, что одна и та же модель ИБП с одними и теми же батареями при разных уровнях нагрузки будет иметь разную продолжительность автономной работы.
Отметим, что ИБП, поддерживающие подключение внешних аккумуляторов, более вариативны по длительности автономии. Благодаря быстрому присоединению/отсоединению дополнительных батарей их работу легко подстроить под конкретную сетевую ситуацию. Однако бесконечно наращивать время батарейной поддержки всё-таки не получится, так как возможности зарядного устройства у любого ИБП ограничены и отдаваемого им тока может просто не хватить для большого количества аккумуляторов.
Миф 6. Автомобильные аккумуляторы – недорогая альтернатива специализированным батареям ИБП
Часто умельцы из интернета рассказывают на всевозможных форумах как они сэкономили, приладив к ИБП автоаккумуляторы, которые стоят дешевле, чем предназначенные для «бесперебойников» специализированные AGM VRLA батареи.
Как обстоят дела на самом деле?
Автомобильные аккумуляторы рассчитаны на кратковременную отдачу большого тока. Автономная работа ИБП, характеризующаяся длительным разрядом малым или средним током, станет для таких изделий «стрессовой» ситуацией, ведущей к ускоренному износу.
Кроме того, зарядное напряжение, выдаваемое обычным ИБП, меньше необходимого автомобильным аккумуляторам, что чревато их хроническим недозарядом и опять же сокращает срок службы.
В итоге подключенные к «бесперебойнику» автомобильные аккумуляторы скорее всего прослужат значительно меньше заявленного производителем времени, а затраты на приобретение новых аккумуляторов полностью нивелируют экономию, полученную при изначальном отказе от покупки предназначенных для ИБП AGM VRLA батарей.
Важно!
В процессе заряда автомобильные аккумуляторы выделяют опасные вещества, поэтому размещение и использование их связки с ИБП в жилом помещении нежелательно.
Как долго «бесперебойник» работает от аккумулятора
Данный показатель зависит от двух основных параметров модели: потребляемой мощности и емкости батареи. В большинстве устройств устанавливают аккумуляторы напряжением 12 вольт и емкостью до 7 ампер-час. Таким образом, подобная модель способна питать нагрузку мощностью в 80 ватт на протяжение одного часа. При двукратном увеличении нагрузки время работы ИБП уменьшится вдвое. Реальное время еще меньше с учетом внутренних преобразований.
В некоторых высокопроизводительных аппаратах устанавливаются по несколько батарей. Таблицы и калькуляторы для расчета времени работы после отключения питания часто можно найти в документации к продукции или на сайте производителя. Срок действия аккумуляторов варьируется от 3 до 5 лет (в зависимости от модели).
На написание данного текста меня сподвигло ощущение незнания многими принципов работы, использования (или даже незнание о существовании) параллельной защиты от импульсных перенапряжений в сети, в том числе и вызванных разрядами молний
Импульсные помехи в сети довольно распространены, они могут возникать во время грозы, при включении/выключении мощных нагрузок (поскольку сеть это RLC цепь, то в ней при этом возникают колебания, вызывающие выбросы напряжения) и многие другие факторы. В слаботочных, в том числе цифровых цепях, это еще более актуально, поскольку коммутационные помехи достаточно хорошо проникают через источники питания (больше всего защищенными являются Обратноходовые преобразователи — в них энергия трансформатора передается на нагрузку, когда первичная обмотка отключена от сети).
В Европе уже давно де-факто практически обязательна установка модулей защиты от импульсных перенапряжений (далее буду, для простоты, называть грозозащитой или УЗИП), хотя сети у них получше наших, а грозовых областей меньше.
Особо актуальна стало применение УЗИП последние 20 лет, когда ученые стали разрабатывать все больше вариантов полевых MOSFET транзисторов, которые очень боятся превышения обратного напряжения. А такие транзисторы используются практически во всех импульсных источниках питания до 1 кВА, в качестве ключей на первичной (сетевой) стороне.
Другой аспект применения УЗИП — обеспечение ограничения напряжения между нейтральным и земляным проводником. Перенапряжение на нейтральном проводнике в сети может возникать, например, при переключении Автомата ввода резерва с разделенной нейтралью. Во время переключения, нейтальный проводник окажется «в воздухе» и на нем может быть что угодно.
Характеристики импульсов перенапряжения
Импульсы перенапряжений в сети характеризуются формой волны и амплитудой тока. Форма импульса тока характеризуется временем его нарастания и спада — для европейских стандартов это импульсы 10/350 мкс и 8/20 мкс. В России, как это случается часто в последнее время, переняли стандарты Европы и появился ГОСТ Р 51992-2002. Числа в обозначении формы импульса означают следующее:
— первая — время (в микросекундах) нарастания импульса тока с 10% до 90% от максимального значения тока;
— вторая — время (в микросекундах) спада импульса тока до 50% от максимального значения тока;
Защитные устройства делятся на классы в зависимости от мощности импульса, который они могут рассеять:
1) Класс 0 (А) — внешняя грозозащита (в данном посте не рассматриваем);
2) Класс I (B) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой от 25 до 100 кА формой волны 10/350 мкс (защита в вводно-распределительных щитах здания);
3) Класс II ( C) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой от 10 до 40 кА формой волны 8/20 мкс (защита в этажных щитах, электрощитах помещений, вводах электропитающего оборудования);
3) Класс III (D) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой до 10 кА формой волны 8/20 мкс (в большинстве случаев защита встроена в оборудование — если оно изготовлено в соответствии с ГОСТ);
Приборы защиты от импульсных перенапряжений
Основными двумя приборами УЗИП являются разрядники и варисторы различной конструкции.
Разрядник
Разрядник — электрический прибор открытого (воздушного) или закрытого (наполненного инертными газами) типа, содержащий в простейшем случае два электрода. При превышении напряжения на электродах разрядника определенного значения, он «пробивается», тем самым ограничивая напряжение на электродах на определенном уровне. При пробое разрядника по нему протекает значительный ток (от сотен Ампер до десятков килоАмпер) за короткое время (до сотен микросекунд). После снятия импульса перенапряжения, если не была превышена мощность, которую способен рассеять разрядник — он переходит в исходное закрытое состояние до следующего импульса.
Основные характеристики разрядников:
1) Класс защиты (см. выше);
2) Номинальное рабочее напряжение — длительное, рекомендованное производителем рабочее напряжение разрядника;
3) Максимальное рабочее переменное напряжение — предельное длительное напряжение разрядника, при котором он гарантированно не сработает;
4) Максимальный импульсный разрядный ток (10/350) мкс — максимальное значение амплитуды тока с формой волны (10/350) мкс, при котором разрядник не выйдет из строя и обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
5) Номинальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — номинальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором разрядник обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
6) Напряжение ограничения — максимальное напряжение на электродах разрядника при его пробое из-за возникновения импульса перенапряжения;
7) Время срабатывания — время открывания разрядника (практически для всех разрядников — менее 100 нс);
8) (редко указываемый производителями параметр) статическое напряжение пробоя разрядника — статическое напряжение (медленно изменяемое во времени), при котором произойдет открытие разрядника. Измеряется подачей постоянного напряжения. В большинстве случаев оно на 20-30% превышает максимальное рабочее переменное напряжение, приведенное к постоянному (переменное напряжение, умноженное на корень из 2) ;
Выбор разрядника достаточно творческий процесс с многочисленными «плевками в потолок» — ведь мы заранее не знаем значение тока, который возникнет в сети.
При выборе разрядника можно руководствоваться следующими правилами:
1) При установке защиты в вводных щитах от воздушной линии электропередач или в областях, где частые грозы, устанавливать разрядники с максимальным разрядным током (10/350) мкс не менее 35 кА;
2) Выбирать максимальное длительное напряжение немного больше предполагаемого максимального сетевого напряжения (в противном случае есть вероятность что при высоком сетевом напряжении, разрядник откроется и выйдет из строя от перегрева);
3) Выбирать разрядники с как можно меньшим напряжением ограничения (при этом обязательно выполнение правил 1 и 2). Обычно напряжение ограничения разрядников класса I от 2,5 до 5 кВ;
4) Между проводниками N и PE устанавливать разрядники, специально для этого предназначенные (производители указывают что они для подключения к N-PE проводникам). Кроме того, эти разрядники характеризуются более низкими рабочими напряжениями, обычно порядка 250 В переменного тока (между нейтралью и землей в нормальном режиме вообще напряжение отсутствует) и большим разрядным током — от 50 кА до 100 кА и выше.
5) Подключать разрядники к сети проводниками сечением не менее 10 мм2 (даже если сетевые проводники имеют меньшее сечение) и как можно меньшей длины. Например, при возникновении в проводнике длиной 2 мера сечением 4 мм2 тока 40 кА, на нем упадет (в идеальном случае без учена индуктивности — а она тут играет большую роль) около 350 В. Если таким проводником подключен разрядник, то в точке подключения к сети напряжение ограничения будет равным сумме напряжения ограничения разрядника и падения напряжения на проводнике при импульсном токе (наши 350 В). Таким образом, значительно ухудшаются защитные свойства.
6) По возможности устанавливать разрядники перед вводным автоматическим выключателем и обязательно перед УЗО (при этом необходимо последовательно с разрядником установить предохранитель с характеристикой gL на ток 80-125 А, для обеспечения отключения разрядника от сети при выходе его из строя). Поскольку установить УЗИП перед вводным автоматом никто не позволит — желательно чтобы автомат был на ток не менее 80А с характеристикой срабатывания D. Это снизит вероятность ложного срабатывания автомата при срабатывании разрядника. Установка УЗИП перед УЗО обусловлена низкой стойкостью УЗО к импульсным токам, кроме того, при срабатывании разрядника N-PE, УЗО будет ложно срабатывать. Также, желательно УЗИП устанавливать перед счетчиками электроэнергии (что опять же, энергетики не позволят сделать)
Варистор
Варистор — полупроводниковый прибор с «крутой» симметричной вольт-амперной характеристикой.
В исходном состоянии варистор имеет высокое внутреннее сопротивление (от сотен кОм до десятков и сотен МОм). При достижении напряжения на контактах варистора определенного уровня, он резко снижает свое сопротивление и начинает проводить значительный ток, при этом напряжение на контактах варистора изменяется незначительно. Как и разрядник, варистор способен поглотить энергию импульса перенапряжения длительностью до сотен микросекунд. Но при длительном повышенном напряжении, варистор выходит из строя с выделением большого количества тепла (взрывается).
Все варисторы в исполнении на DIN-рейку оснащены тепловой защитой, предназначенной для отключения варистора от сети при его недопустимом перегреве (при этом по локальной механической индикации можно определить, что варистор вышел из строя).
На фото варисторы с встроенным тепловым реле после превышения рабочего напряжения разных значений. При значительном перенапряжении такая встроенная тепловая защита практически не эффективна — варисторы взрываются так, что уши закладывает. Однако, встроенная тепловая защита в варисторных модулях на DIN-рейку достаточно эффективна при любых длительных перенапряжениях, и успевает отключить варистор от сети
Небольшое видео натуралистических испытаний :) (подача на варистор диаметром 20 мм повышенного напряжения — превышение на 50 В)
Основные характеристики варисторов:
1) Класс защиты (см. выше). Обычно варисторы имеют класс защиты II ( C), III (D);
2) Номинальное рабочее напряжение — длительное, рекомендованное производителем рабочее напряжение варистора;
3) Максимальное рабочее переменное напряжение — предельное длительное напряжение варистора, при котором он гарантированно не откроется;
4) Максимальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — максимальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором варистор не выйдет из строя и обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
5) Номинальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — номинальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором варистор обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
6) Напряжение ограничения — максимальное напряжение на варисторе при его открытии из-за возникновения импульса перенапряжения;
7) Время срабатывания — время открывания варистора (практически для всех варисторов — менее 25 нс);
8) (редко указываемый производителями параметр) классификационное напряжение варистора — статическое напряжение (медленно изменяемое во времени), при котором ток утечки варистора достигает значения 1 мА. Измеряется подачей постоянного напряжения. В большинстве случаев оно на 15-20% превышает максимальное рабочее переменное напряжение, приведенное к постоянному (переменное напряжение, умноженное на корень из 2) ;
9) (очень редко указываемый производителями параметр) допустимая погрешность параметров варистора — практически для всех варисторов ±10%. Эту погрешность следует учитывать при выборе максимального рабочего напряжения варистора.
Выбор варисторов также как и разрядников сопряжен с трудностями, связанными с неизвестностью условий их работы.
При выборе варисторной защиты можно руководствоваться следующими правилами:
1) Варисторы устанавливаются как вторая-третья ступень защиты от импульсных перенапряжений;
2) При использовании варисторной защиты II класса совместно с защитой I класса, необходимо учитывать разную скорость срабатывания варисторов и разрядников. Поскольку разрядники медленнее варисторов, если УЗИП не согласовать, варисторы будут принимать на себя бОльшую часть импульса перенапряжения и быстро выйдут из строя. Для согласования I и II классов грозозащиты применяются специальные согласующие дроссели (производители УЗИ имеют их ассортимент для таких случаев), либо длина кабеля между УЗИП I и II классов должна быть не менее 10 метров. Недостатком такого решение является необходимость вреза дросселей в сеть или ее удлинение, что увеличивает ее индуктивную составляющую. Единственным исключением является немецкий производитель PhoenixContact, который разработал специальные разрядники I класса с так называемым «электронным поджигом», которые «согласованы» с варисторными модулями этого же производителя. Эти комбинации УЗИП можно устанавливать без дополнительного согласования;
3) Выбирать максимальное длительное напряжение немного больше предполагаемого максимального сетевого напряжения (в противном случае есть вероятность что при высоком сетевом напряжении, варистор откроется и выйдет из строя от перегрева). Но тут нельзя перебарщивать, поскольку напряжение ограничения варистора напрямую зависит от классификационного (а следовательно, от максимального рабочего напряжения). Примером неудачного выбора максимального рабочего напряжения являются варисторные модули ИЭК с максимальным длительным напряжением 440 В. Если их устанавливать в сеть с номинальным напряжением 220 В, то работа его будет крайне неэффективна. Кроме того, следует учитывать, что варисторы имеют тенденцию к «старению» (т.е. со временем, при многих срабатываниях варистора, его классификационное напряжение начинает снижаться). Оптимальным для России будет применение варисторов длительным рабочим напряжением от 320 до 350 В;
4) Выбирать нужно с как можно меньшим напряжением ограничения (при этом обязательно выполнение правил 1 — 3). Обычно напряжение ограничения варисторов класса II для сетевого напряжения от 900 В до 2,5 кВ;
5) Не соединять параллельно варисторы для увеличения суммарной рассеиваемой мощности. Многие производители защит УЗИП (особенно класса III (D)) грешат параллельным соединением варисторов. Но, поскольку 100% одинаковых варисторов не существует (даже из одной партии они разные), всегда один из варисторов окажется самым слабым звеном и выйдет из строя при импульсе перенапряжения. При последующих же импульсах выйдут из строя цепочной остальные варисторы, поскольку они уже не будет обеспечивать требуемую мощность рассеяния (это тоже самое что соединять параллельно диоды для увеличения общего тока — так делать нельзя)
6) Подключать варисторы к сети проводниками сечением не менее 10 мм2 (даже если сетевые проводники имеют меньшее сечение) и как можно меньшей длины (рассуждения те же, что и для разрядников).
7) По возможности устанавливать варисторы перед вводным автоматическим выключателем и обязательно перед УЗО. Поскольку установить УЗИП перед вводным автоматом никто не позволит — желательно чтобы автомат был на ток не менее 50А с характеристикой срабатывания D (для варисторов II класса). Это снизит вероятность ложного срабатывания автомата при срабатывании варистора.
Краткий обзор производителей УЗИП
Ведущими производителями, специализирующимися на УЗИП низковольтных сетей являются: Phoenix Contact; Dehn; OBO Bettermann; CITEL; Hakel. Также у многих производителей низковольтной аппаратуры, в продукции имеются модули УЗИП (ABB, Schneider Electric и др.). Кроме того, китай успешно копирует УЗИП мировых производителей (поскольку Варистор достаточно простой прибор, китайские производители изготавливают довольно качественную продукцию — например модули TYCOTIU).
Кроме того, на рынке довольно много готовых щитков защиты от импульсных перенапряжения, включающих в себя модули одного или двух классов защиты, а также предохранители для обеспечения безопасности, в случае выхода из строя защитных элементов. В этом случае, щиток закрепляется на стене и подключается к имеющейся электропроводке в соответствии с рекомендациями производителя.
Стоимость УЗИП разнится в зависимости от производителя в разы. В свое время (несколько лет назад), мною был проведен анализ рынка и выбран ряд производителей II класса защиты (некоторые в список не попали, в связи с отсутствием исполнений модулей на требуемое длительное рабочее напряжения 320 В или 350 В).
Как замечание по качеству, могу выделить только модули HAKEL (например PIIIMT 280 DS) — они имеют слабые контактные соединения вставок и изготовлены из горючего пластика, что запрещено ГОСТ Р 51992-2002. На данный момент HAKEL обновили ряд продукции — о ней ничего сказать не могу, т.к. не буду использовать HAKEL больше никогда
Применение УЗИП класса III (D) и защиту цифровых цепей устройств оставим на потом.
В заключение могу сказать, если после прочтения всего у вас появилось больше вопросов, чем после прочтения заголовка — это хорошо, поскольку тема заинтересовала, а она настолько необъятная, что можно не одну книгу написать.
1. Основные понятия и упрощенная классификация ИБП (UPS)
Источник бесперебойного питания (ИБП)/Uninterruptible power system (UPS) - это устройство, применяющееся для защиты и бесперебойного питания компьютера, монитора и т.д. (далее нагрузки*) при аварийных ситуациях: полном обесточивании внешней электросети или недопустимом отклонении показателей качества электроэнергии (значительном отклонении сетевого напряжения, частоты, появления помех и т.п. согласно ГОСТ 13109-97**).
Для электропитания нагрузки ИБП используют энергию аккумуляторных батарей.
ИБП, как правило, является последним «рубежом обороны» в борьбе за качество и надежность электроснабжения, а также сохранность нагрузки и данных.
Классификация ИБП производится, в общем случае, по двум базовым показателям - его мощности и типу. Мы воспользуемся типовой классификацией.
1.1. ИБП резервного типа (Off-Line или Standby).
ИБП резервного типа - источник бесперебойного питания, выполненный по схеме с коммутирующим устройством (реле), которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней питающей электросети, а в аварийном переводит ее на питание от инвертора и аккумуляторных батарей.
Достоинством ИБП Off-Line или Standby типа является его простота и, как следствие, невысокая стоимость.
Недостатки:
- отсутствие стабилизации напряжения и частоты, коррекции формы напряжения при работе от входящей сети (встроенный простейший бустер или AVR осуществляет грубую дискретную коррекцию входного напряжения, чтобы снизить количество переходов на работу нагрузки от батарей);
- посредственная защита нагрузки в т.ч. случайных входных воздействий, т.к. нагрузка подключается непосредственно к внешней питающей сети, а в качестве фильтра может стоять только 1 варистор и 1 конденсатор;
- ненулевое время переключения (4-6 мс) на питание от батарей;
- несинусоидальная форма напряжения (слабо напоминающая синус) при работе от батарей;
- наличие переходных процессов при работе бустера (AVR) и переключения на работу от сети/батарей***
- интенсивная эксплуатация батарей в условиях частых любых неполадках в электросети;
- невозможность подключать нагрузку, для которой требуется синусоидальная форма напряжения питающей сети (при этом для отдельных потребителей это допустимо, т.к. время работы от батарей для таких ИБП штатно составляет 5-10 мин в зависимости от нагрузки, и соответственно за такое время каких-либо значительных последствий может не наступить (перегрев 50 Гц трансформатора и т.п.).
Как правило, ИБП данного типа имеют функцию отключения малой нагрузки (10-15%) по некоторому интервалу времени, которую нельзя отключить. Поэтому питание модемов, сигнализации и др. потребителей с малым потреблением без дополнительной мощной нагрузки от таких ИБП невозможно.
Многие ИБП Off-Line или Standby не имеют принудительного охлаждения (вентиляторов). Это является положительным моментом, т.к. ИБП обладает низким уровнем шума (менее 35 дБА). С другой стороны, вследствие повышенной температуры внутри изделия (до 30-35 С и выше) при работе зарядного устройства или инвертора в сочетании с невысокими параметрами зарядного устройства и предельными режимами работы батареи (большие токи разряда) срок службы батарей может сократиться до 2-2,5 лет. На фоне того, что замена батарей для некоторых ИБП требует визита в сервис, а стоимость батарей значительно выросла (из-за роста цен на свинец) малый срок службы батарей можно отнести к недостатку (Прим. автора).
ИБП резервного типа, как правило, имеют небольшую мощность (до 1 кВА) и применяются для обеспечения гарантированного электропитания персональных компьютеров (данная нагрузка не требовательна к форме входного напряжения и допускает значительные колебания напряжения) или другого оборудования, не требующего синусоидальной формы напряжения питания в регионах с хорошим качеством электрической сети.
С точки зрения классификация ИБП Off-Line или Standby по международному стандарту IEC 62040-3**** данные изделия относятся к типу VFD (Voltage and Frequency Dependent) - выходное напряжение и частота на выходе ИБП ЗАВИСЯТ от входящей сети.
1.2. Гибридные ИБП (Line-Interactive и др.).
Линейно-интерактивный ИБП - источник бесперебойного питания, выполненный по схеме с коммутирующим устройством (реле), дополненный стабилизатором с более широким диапазоном входного напряжения (бустером или AVR) на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками.
Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП по сравнению с источником Off-Line или Standby заключается в следующем:
- ИБП данного типа способны обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети (наиболее распространенный вид неполадок в отечественных линиях электроснабжения) без перехода в режим питания нагрузки от батарей;
- при работе от батарей в нагрузку выдается приближенное к синусоидальной (аппроксимация синусоиды) или синусоидальное напряжение, что позволяет подключать практически любую нагрузку;
- в некоторых моделях используются более качественные фильтры помех, присутствует цепь байпас (прямое соединение нагрузки и входной сети при перегрузке или неполадках ИБП);
- улучшенные параметры зарядных устройств, определение времени работы от батарей, возможность подключения внешних батарей;
- более продвинутые возможности по локальному и удаленному мониторингу состояния ИБП и его отдельных компонентов, настройке режимов работы;
- многие производители выпускают ИБП данного типа как в обычном башенном или настольном исполнении, так и для установки в 19” стойки и шкафы.
Недостатки:
- отсутствие стабилизации частоты, коррекции формы напряжения и некоторая зависимость выходного напряжения от входного, при работе от входящей сети;
- ухудшенная защита нагрузки в т.ч. случайных входных воздействий по сравнению с on-line ИБП, т.к. нагрузка подключается непосредственно к внешней питающей сети;
- наличие переходных процессов при работе бустера (AVR) и переключения на работу от сети/батарей***;
- ненулевое время переключения (2-4 мс) на питание от батарей;
- в отдельных моделях приближенное к синусоидальной форма напряжения при работе от батарей.
Как правило, для охлаждения инвертора и зарядного устройства используется активная система охлаждения (вентилятор). В зависимости от модели линейно-интерактивного ИБП скорость вращения вентилятора(ов) может меняться или быть постоянной.
По эффективности линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное положение между простыми и относительно дешевыми резервными источниками (Off-line) и высокоэффективными, но дорогостоящими ИБП с двойным преобразованием энергии (On-line).
Как правило, линейно-интерактивные ИБП применяют для обеспечения гарантированного питания персональных компьютеров, рабочих станций, файловых серверов, узлов локальных вычислительных сетей, офисного оборудования и иногда телекоммуникационного оборудования.
С точки зрения классификации линейно-интерактивные ИБП по стандарту IEC 62040-3**** относятся к типу VI (Voltage Independent) – выход ИБП зависит от частоты входа, но напряжение поддерживается в заданных пределах пассивным или активным регулированием.
1.3. ИБП с двойным преобразованием (On-line).
ИБП с двойным преобразованием энергии - источник бесперебойного питания, в котором поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя и входу инвертора и питает последний, когда напряжение во входной сети отсутствует или параметры сети отличаются от нормальных.
Такая схема построения ИБП позволяет обеспечить близкое к идеальному питание нагрузки при, большинстве из распространенных, негативных явлениях в электросети (включая фильтрацию высоковольтных импульсов) и характеризуется нулевым временем переключения на питание от батарей без возникновения переходных процессов*** на выходе устройства.
ИБП on-line, как правило, корректно работают с батареями (имеют возможность подключения внешних батарей), обладают широкими возможностями по мониторингу и управлению, имеют статический байпас, выпускают как в обычном башенном или настольном исполнении, так и для установки в 19” стойки и шкафы.
В изделиях данного типа, как правило, используется активная система охлаждения в виде постоянно работающего вентилятора(ов) в зависимости от величины нагрузки и температуры. Это связано с тем, что при работе ИБП всегда происходит одно или два преобразования.
Некоторые ИБП on-line могут работать параллельно. При этом можно получить большую мощность или получить резервирование N+1 и т.п.
В ИБП on-line используется несколько типов реализации двойного преобразования.
Классическое двойное преобразование, когда выпрямитель после первого преобразования формирует шину постоянного тока с низким уровнем пульсаций и помех, к которой подключены батареи и инвертор. Достоинства – высокая степень защиты нагрузки от большинства внешних воздействий (помех), долгий срок службы батарей. Недостатки – невысокий КПД порядка 85-90% (у лучших ИБП большой мощности до 93-94%), сложность реализации и как следствие, высокая стоимость. Некоторые ИБП вызывают гармонические искажения тока во входной электрической сети.
В настоящее время данная технология двойного преобразования усовершенствована с точки зрения качественных характеристик и снижения потерь. В частности существуют ИБП с IGBT-выпрямителями, позволяющие снизить коэффициент нелинейных искажений на входе ниже 4% и обеспечить синусоидальную форму тока потребления.
Наиболее распространенным является применение в ИБП on-line дельта-преобразования, которое позволяет значительно упростить конструкцию, снизить себестоимость, получить КПД до 93-96%.
Столь высокий КПД обеспечиваются при отсутствии отклонений и искажений напряжения в питающей сети, а также, если нагрузка ИБП близка к номинальной и является линейной. К недостаткам можно отнести потенциально меньшую степень защиты нагрузки по сравнению с использованием классического двойного преобразования. Также на практике для нелинейной нагрузки значения КПД могут приближаться к показателям ИБП с классическим двойным преобразование (82-90%). Однако при широком внедрении импульсных блоков питания с коррекцией коэффициента мощности нагрузка приобретает преимущественно активный характер, и тем самым создаются условия для проявления высоких энергетических характеристик. Другим достоинством ИБП с дельта-преобразованием является высокий коэффициент мощности самого устройства, близкий к 1, а также возможность выдерживать значительные перегрузки. Надо заметить, что в настоящее время данная технология двойного преобразования достаточно усовершенствована и почти все недостатки сведены к минимуму.
По реализации ИБП on-line делятся на трансформаторные и бестрансформаторные, использующие тиристорный или IGBT-выпрямитель. Рассмотрение или выбор ИБП по этим критериям не укладывается в рамки данного обзора.
ИБП on-line как изделия в целом, или как отдельные модули ИБП, могут работать параллельно, образуя конфигурации необходимой мощности, или получая резервирование N+1, N+2 и т.д.
Существует 2 подхода к модульности и резервированию:
- на уровне модулей ИБП, как например в ИБП серии Symmetra компании АРС;
- на уровне изделий в целом, например по технологии Резервируемой Параллельной Архитектуры (Redundant Parallel Architecture™ или RPA™) компании General Electric, позволяющей наращивать мощность и осуществлять резервирование системы за счет установки дополнительных блоков ИБП.
ИБП on-line выпускаются мощностью, как правило, от 500-700 ВА до сотен кВА и даже единиц мВА, с временем автономной работы от нескольких минут до нескольких часов и даже суток.
ИБП типа On-line применяют в тех случаях, когда по тем или иным причинам предъявляются повышенные требования к качеству электропитания нагрузки, надежности и резервирования. Например, узлы локальных вычислительных сетей (сетевое оборудование, файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры), оборудование вычислительных залов, центры обработки данных (ЦОД), системы управления технологическим процессом и технологическим оборудованием, аудио-видео техника, системы отопления и кондиционирования и т.д.
С точки зрения классификации ИБП с двойным преобразованием энергии по международному стандарту IEC 62040-3**** относятся к типу VFI (Voltage and Frequency Independent) – выходное напряжение и частота на выходе ИБП НЕ ЗАВИСЯТ от входной сети.
2. ЧаВо. (В процессе разработки. Прим. администрации)
Совместная работа стабилизатора перед ИБП.
Отдельный стабилизатор на входе с лучшими характеристиками по сравнению с узлом АВРа или бустера в ИБП дополнит или улучшит схему питания. При этом со ступенчатым или дискретным стабилизатором (например Штиль R800) могут быть проблемы: при регулировании напряжения стабилизатором ИБП может иногда переходить на батареи. Вызвано это 2 моментами: величиной дискрета регулировки (чем больше, тем хуже) и кратковременным разрывом фазы при регулировке (зависит от модели стабилизатора).
Сейчас есть ИБП с хорошим АВРом (широкий диапазон входного напряжения 140-300 В и т.п.), например General Electric серии ML, ИБП APC Smart-UPS. В случае использования таких ИБП, как правило, нет смысла использовать стабилизатор напряжения.
Как определить является ли сетевой фильтр или другое устройство защитой от перенапряжения?
Для любого изделия все заявленные возможности, в т.ч. по защите от перенапряжения или значительных отклонений сетового напряжения, должны быть отражены в документации.
Для сетевых фильтров и защитных устройств в данном случае обязательно должно быть указано:
1. Верхний и нижний порог отключения нагрузки (полноценная защита подразумевает отключение как при заниженном напряжении, так и при перенапряжении в входной сети)
2. Время (скорость) срабатывания защиты. Это важный параметр позволяет оценить эффективность рассматриваемого изделия для защиты компьютера и другой нагрузки.
Примечание. При рассмотрении быстродействия защиты необходимо учитывать, что сделать "какой-либо достаточный" анализ сети можно за время от 3-4 мс до 10 мс, т.к. 50 Гц это 20 мс. При этом обязательным условием качественного решения является отсутствие ложных срабатываний.
Общие требования к ИБП питающего отопительное оборудование (газовый котел).
Основные требования:
- синусоидальное выходное напряжение
- стабилизированное напряжение по выходу 220-230 В +/-10% (не ниже 190-200 В желательно), т.к. не любит автоматика котла большого отклонения напряжений
- для некоторых котлов сквозная нейтраль или возможность заземлить выходную нейтраль с ИБП (чтобы инвертор "не висел в воздухе" при работе от батарей)
- мощность ИБП для котла с помпой (1-й или несколькими) выбирают с запасом в 3-5 раз, на величину запаса оказывает влияние потребление асинхронным двигателем помпы с учетом пусковых токов.
* Под нагрузкой понимаются подключаемые к UPS устройства, как то: системный блок, монитор, активное сетевое оборудование, аудио-видео техника, сервера, групповая нагрузка (локальная сеть из компьютеров, принтеров и т.п.) и т.д.
** ГОСТ 13109-97 - стандарт устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии в электрических
сетях систем электроснабжения общего, т.е. электрических сетях потребителей, т.е. нас.
*** Под переходными процессами, прежде всего, подразумеваются все возмущения, которые могут быть на выходе ИБП off-line или Line-Interactive в результате работу узлов ИБП: AVR или стабилизатора, переходе на батарею и обратно. Данные возмущения с наибольшей вероятностью могут негативно сказаться на такой чувствительной нагрузке, как аудиотехника. Такая нагрузка как компьютер, монитор и другая с импульсным БП к таким воздействиям не чувствительна (Прим. автора).
**** EN 50091-3 – европейский стандарт в соответствии с которым разрабатываются многие ИБП.
Написано AEM, 03.02.2008
Благодарность за помощь (дополнения и исправления) moderator-Xorius и miikr.
1. Выбор UPS: основные положения.
При выборе типа и модели ИБП для той или иной нагрузки нужно руководствоваться следующими основными критериями:
- мощность нагрузки (обычно указывается в ВА или Вт);
- характер нагрузки (компьютер, принтер и т.п.);
- стоимость или бюджет покупки;
- время работы от батарей и те проблемы, которые надо решить (пропадание напряжения в сети, нестабильное напряжение, помехи и т.п.);
- требования к качеству и надежности ИБП;
- конструктивное исполнение (обычное и/или в 19” шкаф) и уровень шума (система вентиляции, наличие зависимости работы вентиляторов от температуры и нагрузки)
- возможность добавления внешних батарей;
- наличие (USB, RS232) или добавление сигнальных интерфейсов (SNMP-карта, релейный интерфейс или сухие контакты и т.п.), возможность использовать специализированное ПО;
- возможность резервирования N+1 и/или работа с генераторными установками;
- ……………;
- выбор изделия по отдельным параметрам (входной/выходной коэффициент мощности, КПД и т.д.) или эксплуатационным характеристикам.
ИБП мощностью 350-600 ВА подойдут для использования с офисным компьютером и LCD-монитором. Мощность ИБП в 700-1000 ВА как правило будет достаточна для домашнего игрового компьютера с монитором, включая отдельные периферийные устройства. Такая нагрузка как лазерный принтер как правило требует ИБП мощностью от 1200-1500 ВА. При этом обычно принтеры не являются теми критичными приложениями для которых требуется бесперебойное электроритание (Прим. автора).
Написано AEM, 03.02.2008
Благодарность за помощь (дополнения и исправления) moderator-Xorius и miikr.
Типичной ошибкой подавляющего большинства пользователей является установка источника бесперебойного питания (ИБП) в качестве универсального помехозащитного устройства.
У маломощных ИБП единственным средством защиты от импульсных перенапряжений служит в большинстве случаев маленький фильтр, защищающий телевидение и связь от помех, возникающих при работе самого ИБП, и варистор.
В ИБП большой мощности защита от сетевых перенапряжений и помех обычно вообще не предусмотрена, иногда поставляется отдельно и стоит очень дорого. Зачастую в качестве защиты от помех поставщики ИБП предлагают THD- и RFI-фильтры, а также разделительные трансформаторы.
Миф 7. Последовательное подключение двух ИБП увеличивает надёжность защиты и/или значительно продлевает длительность автономной работы
Подобное заявление сразу выдаёт отсутствие у его автора опыта в практической организации систем бесперебойного питания.
Как обстоят дела на самом деле?
Даже если первый «бесперебойник», перейдя в автономный режим, сможет запитать последующий (возможно далеко не всегда), то часть энергии его аккумулятора будет рассеяна в результате потерь на втором устройстве и просто не дойдёт до нагрузки.
Поэтому увеличение времени резервирования достигается путём наращивания суммарной емкости используемых батарей, а не последовательным подключением ещё одного ИБП.
Что касается общей надежности системы бесперебойного питания, то она повышается параллельным объединением нескольких ИБП. Например, с помощью схемы N+1, в которой одно устройство питает нагрузку, а второе находится в «горячем» резерве и при отказе первого автоматически включается в работу. В случае необходимости количество резервных единиц может быть увеличено и распределено по независимым питающим линиям (схемы N+2, 2N, 2(N+1) и подобные им).
Насколько серьезной должна быть защита?
Конденсатор имитатора для испытаний ИБП по IEC 60950-1 емкостью 1 мкФ, заряженный до 1 кВ (цепь «провод-провод») и до 2 кВ (цепь «провод-земля») имеет энергию соответственно 0,5 Дж и 2 Дж. Импульс тока от разряда молнии 20 кА (10/350 мкс) имеет энергию около 100 000 Дж. То есть схема защиты от грозовых перенапряжений, установленная до ИБП, должна уменьшить энергию перенапряжения по цепи «провод-провод» в 200 000 раз и по цепи «провод-земля» в 50 000 раз.
Для того чтобы ИБП на протяжении всего срока эксплуатации исправно выполнял свою основную функцию — защищал нагрузку от чрезмерного снижения и исчезновения напряжения в сети электропитания, он должен быть надежно защищен по входу с помощью комплексных помехозащитных устройств.
Статья подготовлена специалистами ЗАО «ЭМСОТЕХ» и размещена на сайте с их любезного разрешения.
С источниками бесперебойного питания (ИБП) связано несколько расхожих и укоренившихся заблуждений, уверенность в правдивости которых мешает пользователю правильно подбирать и эксплуатировать устройство. Наша статья развенчает эти заблуждения и поможет избежать некоторых распространённых ошибок при покупке и использовании прибора.
- Миф 1. Все ИБП одинаково успешно справляются с сетевыми проблемами и подходят для любых нагрузок
- Миф 2. ИБП не нуждается в защите
- Миф 3. Регулярный полный разряд аккумуляторов ИБП увеличивает продолжительность их работы
- Миф 4. Время автономной работы ИБП зависит от его мощности
- Миф 5. Качество аккумуляторов, свободно продающихся на рынке, хуже, чем у установленных в ИБП производителем
- Миф 6. Автомобильные аккумуляторы – недорогая альтернатива специализированным батареям ИБП
- Миф 7. Последовательное подключение двух ИБП увеличивает надёжность защиты и/или значительно продлевает длительность автономной работы
- Миф 8. Опции мониторинга бесполезны для домашнего или офисного ИБП
Миф 1. Все ИБП одинаково успешно справляются с сетевыми проблемами и подходят для любых нагрузок
Данное утверждение часто приводит к попыткам использовать простейшие компьютерные ИБП для работы c требовательным к качеству электропитания оборудованием. Логика понятна: зачем переплачивать, если даже недорогой «бесперебойник» защищает от всех сетевых проблем… а ведь именно так многие и считают. К сожалению, это суждение ошибочно, и в итоге человек вместо экономии может получить дополнительные расходы на ремонт прибора, оставшегося без защиты из-за подключения к неподходящему для него ИБП.
Как обстоят дела в действительности?
Любой ИБП способен запитать соответствующую по мощности нагрузку в момент отключения основной электросети, но не все устройства делают это одинаково быстро и качественно!
Например, у бюджетных ИБП резервного типа (off-line ИБП) время перехода на аккумуляторы составляет от 4 до 15 мс, в течение которых электропитание нагрузки не осуществляется. Кроме того, подобные ИБП не способны повышать качество электроэнергии без перехода на батареи, а также характеризуются малым диапазоном допустимых сетевых значений и искажённой (несинусоидальной) формой выходного напряжения в автономном режиме. На практике указанные недостатки осложняют работу со многими бытовыми электроприборами и сужают область применения off-line ИБП. В неё, в частности, не попадают котлы современных отопительных систем, холодильники, насосы, стиральные машины, кондиционеры, компоненты системы «Умный Дом», а также вообще любые нагрузки, если сеть имеет стабильно низкое качество напряжения.
Линейно-интерактивный (line-interactive) тип ИБП совершенней вышерассмотренного и отличается, во-первых, сокращённым (но не нулевым) временем подключения аккумуляторов, а, во-вторых, наличием функции стабилизации напряжения, позволяющей сглаживать часть поступающих на вход колебаний без перехода на батареи. Однако и такие ИБП имеют весомый недостаток – скачкообразное изменение выходного напряжения при отклонениях входного (данное явление обусловлено принципом работы встроенного регулятора). Отметим также проблемы с формой выходного сигнала: при работе от сети все входные искажения передаются на нагрузку, а при работе от батарей большинство моделей не формируют чистую синусоиду.
Линейно-интерактивный ИБП справится с защитой устройств, снабжённых импульсными блоками питания, но не гарантирует обеспечение необходимого качества электропитания для изделий, содержащих чувствительную электронику либо электродвигатель.
Максимальная защита возможна только при использовании ИБП с двойным преобразованием энергии (онлайн ИБП). Эти наиболее современные «бесперебойники» отличаются моментальным переходом в автономный режим и снабжают нагрузку напряжением с номинальным значением и синусоидальной формой при любом состоянии внешней сети.
Именно онлайн ИБП решает все проблемы с качеством сетевой электроэнергии и подходит для абсолютного большинства нагрузок как в бытовом секторе, так и в промышленности. Ознакомиться с полным модельным рядом онлайн ИБП «Штиль».
Что такое ИБП
Источник бесперебойного питания представляет собой вторичный источник, который используется при кратковременных исчезновениях напряжения в сети. Также оборудование служит для защиты от помех и сохранения оптимальных параметров электрического сигнала.
В отличие от источников резервного питания, при кратковременных «провалах» ИБП обеспечивает мгновенную подачу электроэнергии. Это особо актуально в крупных офисах, где потеря информации на компьютерах вследствие отключения электричества недопустима. Защита сетей ИБП стала настоящей необходимостью.
Миф 5. Качество аккумуляторов, свободно продающихся на рынке, хуже, чем у установленных в ИБП производителем
Указанное заблуждение объясняется большим количеством некачественных изделий, заполонивших отечественный аккумуляторный рынок.
Как обстоят дела на самом деле?
Большинство применяемых в ИБП аккумуляторных батарей представлены и в розничной продаже. Их качество и характеристики ничем не отличаются от образцов, которыми комплектуются «бесперебойники» при изготовлении.
Остерегаться следует только подделок известных брендов и изделий, с даты выпуска которых прошло более года, поскольку неизвестно, соблюдались ли условия их безопасного хранения.
Важно!
Для замены выработавших свой ресурс аккумуляторов следует применять либо аккумуляторы такой же марки (рекомендованный вариант), либо аналогичные им по всем параметрам.
Важно!
Самостоятельная замена батарей допускается не во всех ИБП, некоторые модели могут подвергаться данной процедуре только в лицензированных сервисных центрах. Если производитель разрешает пользователю извлекать и устанавливать батареи в бытовой обстановке, то выполнять данные операции необходимо строго в соответствии с представленной в технической документации инструкцией.
Миф 8. Опции мониторинга бесполезны для домашнего или офисного ИБП
Ложное утверждение, появление которого, скорее всего, дело рук производителей, неспособных заложить в свои изделия возможности для обмена информацией с другими устройствами.
Как обстоят дела на самом деле?
Установка в ИБП адаптера, снабжённого коммуникационными портами, позволит использовать различные интерфейсы связи и наладить передачу данных через локальное или дистанционное подключение.
В результате пользователь, находясь на любом удалении от устройства, сможет в режиме реального времени контролировать работу «бесперебойника» и своевременно реагировать на любые проблемы с электроснабжением, что в быту не менее важно, чем на производстве.
В качестве примера рассмотрим средства мониторинга однофазных ИБП «Штиль». На сегодняшний день они включают в себя пять плат расширения интерфейсов, взаимодействие с которыми осуществляется через специализированное программное обеспечение или web-интерфейс.
Возможности специализированного ПО «Штиль» (доступно для скачивания):
- автоматическое и корректное завершение работы подключенного оборудования в случае разряда аккумуляторов;
- мониторинг состояния ИБП (одного или нескольких) с графическим отображением схемы изделия и указанием текущих числовых значений каждого параметра;
- дистанционное изменение настроек ИБП (основные настройки, настройки аккумуляторных батарей, действия с неприоритетной нагрузкой);
- ведение журнала событий по всем контролируемым изделиям и оперативное оповещение об аварийных ситуациях.
Возможности при подключении к ИБП «Штиль» по web-интерфейсу (через браузер компьютера или смартфона):
Миф 2. ИБП не нуждается в защите
Из-за уверенности пользователей в том, что «защитнику не нужен защитник» некоторые ИБП остаются без какой-либо защиты по входу.
Как обстоят дела на самом деле?
Согласно ГОСТу, устанавливающему требования безопасности для систем бесперебойного энергоснабжения, в проводке на месте подключения ИБП должно присутствовать устройство отключения сетевого питания.
На практике данное требование выполняется установкой в цепь между «бесперебойником» и источником электропитания автоматического выключателя или другого, схожего по функционалу, коммутационного устройства.
Важно!
Если ИБП включен в питаемую от распределительного щитка бытовую розетку, то требование ГОСТа можно считать выполненным по умолчанию.
Особую опасность для ИБП представляют высоковольтные скачки, вызываемые, в частности, попаданием молнии в линию электропередач. Поэтому при прямом подключении бесперебойника к сетевому вводу, помимо автомата, перед ним рекомендуется установить ещё и устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).
Для сведения проектантов и знатоков электротехники
Промышленные ИБП (категория исполнения С3) западных производителей выдерживают по входу и выходу перенапряжения в соответствии с IEC 62040-2, табл. 6. Согласно этому стандарту ИБП по входу и выходу переменного тока может выдерживать без повреждений (сбои в работе допускаются) радиопомехи до 10 В с частотой 0,15-80 МГц; наносекундные импульсные помехи до 2 кВ; микросекундные импульсные перенапряжения (1/50 мкс, 8/20 мкс) до 1 кВ в цепи «провод-провод» и до 2 кВ в цепи «провод-земля». Причем испытания на микросекундные импульсные перенапряжения проводятся в отношении ИБП с током более 63 А.
Параметры имитатора для испытаний ИБП описаны в IEC 60950-1, табл. 1. Согласно этим нормам емкость конденсатора имитатора составляет 1 мкФ, а импеданс имитатора равен 40 Ом. То есть ток в цепи «провод-провод» ограничен значением 25 А, а в цепи «провод-земля» значением 50 А. Для целей грозозащиты следует ориентироваться на значения тока 20000 А и более. После сравнения этих значений не требуется доказывать тезис о необходимости защиты ИБП от перенапряжений.
Читайте также: