Некачественное электропитание – одна из основных проблем выхода из строя бытовой, офисной или промышленной техники. Несмотря на то, что помехи, возникающие в электрической сети, носят периодический характер, они оказывают пагубное влияние на компоненты современных электронных устройств, подключаемых к розетке. Для защиты критически необходимого оборудования или сохранения данных при исчезновении питающего напряжения наиболее часто используются источники бесперебойного питания.

Основные схемы работы и сферы применения источников бесперебойного питания

Назначение ИБП – обеспечение корректной работы нагрузки при резких «провалах» или «всплесках» напряжения, а также обеспечение кратковременной автономной работы подключенного оборудования при полном отключении электроэнергии. Современные бесперебойники делятся на три класса:

  1. Резервные или Offline
  2. Линейно-интерактивные
  3. С двойным преобразованием энергии

Их конструкция и функционал несколько отличаются, но, как пользоваться бесперебойником, разобраться сможет каждый.

Для чего нужен ИБП резервного типа? Основная сфера его применения – защита бытового компьютерного и мультимедийного оборудования. Схема его работы предельно проста: в штатном режиме нагрузка питается от сети, а при исчезновении в ней напряжения прибор переключается в режим работы от батареи. Время переключения между типами функционирования — ненулевое. Бесперебойник питания для дома стоит относительно недорого и позволит защитить оборудование от незначительных перепадов напряжения и кратковременного исчезновения напряжения.

Преимущества ИБП линейно-интерактивного типа заключаются в более плавной стабилизации сигнала и возможности работы в широком диапазоне входных напряжений. Такие устройства не позволяют корректировать частоту сигнала при питании от сети, в режиме же питания от аккумуляторных элементов могут выдавать «чистую» или аппроксимированную синусоиду. Как можно использовать бесперебойник Line-Interactive? Он отлично подходит для защиты мониторов, системных блоков, узлов ЛВС, рабочих станций, компьютерной периферии и прочих устройств с импульсными блоками питания, что делает его отличным ИБП для офиса.

Наиболее совершенный в плане защиты оборудования – ИБП с двойным преобразованием энергии. Но что ценного в бесперебойнике, разработанного по схеме Online? Для него характерно мгновенное переключение между режимами работы и независимость параметров сигнала на выходе от параметров на входе UPS. Поэтому именно этот тип ИБП предназначен для коммутации оборудования, особенно требовательного к качеству электропитания. Среди бесперебойников Online топологии, исходя из сферы их применения, можно выделить следующий типы:

  • ИБП для центров обработки данных;
  • ИБП для медицинских аппаратов;
  • ИБП для серверов;
  • ИБП для газового котла;
  • ИБП для циркуляционных насосов.

Характеристики ИБП

  • выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (VA) или ваттах (W);
  • выходное напряжение, (измеряется в вольтах, V);
  • время переключения, то есть время перехода ИБП на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);
  • время автономной работы, определяется ёмкостью батарей и мощностью подключённого к ИБП оборудования (измеряется в минутах, мин.), у большинства офисных ИБП оно равняется 4-15 минутам;
  • ширина диапазона входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V);
  • срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно свинцовые аккумуляторные батареи значительно теряют свою ёмкость уже через 3 года).

Для чего используют

Чаще всего источники бесперебойного питания используют для обеспечения питания цифровой техники. Благодаря им данные, с которыми работает пользователь, при неожиданном отключении питания не пропадут. За время автономной работы можно успеть сохранить данные и завершить работу операционной системы. Они также защищают и продлевают срок службы компьютерного оборудования.

Они также используются в промышленности на критических участках, нарушение работы которых приводит к остановке производства. Например, они могут предотвратить нарушение работы промышленных логических контроллеров или релейных схем.

Они также нужны в больницах, там, где надёжное электроснабжение критически необходимо. Например, в операционных в момент операции отключение электричества может стоить пациенту жизни.

Кроме этого, они востребованы в системах безопасности, например, для обеспечения бесперебойной работы сигнализации.

Почему нужно использовать ИБП для компьютера

По статистике, причина 45 % поломок компьютерного оборудования — внезапные скачки напряжения и отключения электричества. Поэтому источник бесперебойного питания поможет сэкономить на покупке дорогого аппаратного обеспечения.

Также ИБП поможет сохранить данные, с которыми работает пользователь. Например, работник набирает документ, а как раз в этот момент в сети пропадает электроэнергия. Всё, что было после последнего сохранения, пропадёт, и работу придётся делать ещё раз. Это может произойти и дома, при игре на ПК. Достижения, сделанные после последнего сохранения, также пропадут.

Читайте далее:

Когда вместо ИБП актуальнее приобрести генератор?

Применение ИБП можно считать обоснованным при небольшой мощности потребления нагрузки и непродолжительных перерывах в подаче электроэнергии.

Классический пример применения маломощного бесперебойника – подключение системного блока компьютера и монитора, позволяющее корректно завершить работу ПК, избежав сбоев работы системы и потерь информационных данных. Модели ИБП малой и средней мощности также часто используются в целях обеспечения питанием управляющих блоков отопительных котлов и маломощных циркуляционных насосов при кратковременных перебоях электроснабжения.

Установка источника бесперебойного питания в сетях с длительными перебоями электроснабжения нецелесообразна. Для обеспечения непрерывности электропитания нагрузки в длительном по времени автономном режиме потребуется значительное увеличение емкости АКБ. В таких случаях, учитывая ограниченность срока службы батарей (необходимость периодической замены в процессе эксплуатации) при их цене, нередко в два раза превышающей стоимость бесперебойника, экономически целесообразней будет приобретение бензинового или дизельного генератора.

Зачем перед ИБП устанавливают стабилизатор напряжения?

Связка «стабилизатор + ИБП» бывает востребована при использовании устройств резервного и линейно-интерактивного типа в сетях со значительными отклонениями напряжения от нормы. Функция стабилизации у моделей первого типа ИБП отсутствует, а большинство линейно-интерактивных бесперебойников способны сгладить относительно небольшие всплески напряжения.

Подключать стабилизатор рекомендуется перед ИБП (со стороны питающей сети). При обратном подключении (со стороны нагрузки) возможен нагрев трансформатора стабилизатора (в случаях, когда форма сигнала на выходе ИБП представляет собой модифицированную синусоиду). Кроме того, диапазон стабилизации напряжения любого стабилизатора всегда шире, чем у ИБП, основной функцией которого является обеспечение бесперебойности электропитания нагрузки.

Ознакомиться с полным модельным рядом ИБП от ГК «Штиль».

Назначение и дополнительные функции ИБП

Основным назначением устройств является обеспечение бесперебойности электропитания подключенных электроприборов при возникновении перебоев в подаче электроэнергии или недопустимых отклонениях её параметров (напряжения и частоты) от нормальных значений.

Функциональность ИБП сегодня не ограничивается переключением питания подключенных электроприборов на работу от АКБ при кратковременных отключениях электричества в питающей сети. В качестве дополнительных возможностей некоторых современных устройств можно назвать:

  • стабилизация напряжения (в ИБП двойного преобразования и линейно-интерактивного типа);
  • фильтрация частотных и импульсных помех;
  • «холодный старт», позволяющий включать электроприборы при отключении электроэнергии (во время нахождения устройства в автономном режиме);
  • световая и звуковая индикация состояний системы питания (отображение уровня напряжения и частоты на входе и выходе, фактическая мощность потребления нагрузки и т. д.);
  • таймер отключения/включения нагрузки в заданное время;
  • синхронизация с ПК, организация удаленного мониторинга системы питания и управления устройством.

Отдельно стоит сказать о защите от сетевых помех и скачков напряжения, а также защите локальной сети.

Сглаживающий фильтр ВЧ-помех на входе устройства представляет собой пассивный многозвенный RC- или LC-фильтр.

Для защиты от высоковольтных импульсов используется варисторный блок, включенный параллельно цепи питания на входе. Также для подавления высоковольтных импульсов в ИБП применяются фильтры с металл-оксидным варистором. При возникновении высоковольтного импульса сопротивление варистора резко снижается, шунтируя вход бесперебойника. Возникающие при этом сверхтоки (могут достигать значений в несколько кA) будут протекать через варистор блока защиты, не поступая в цепи питания ИБП и не влияя на подключенные электроприборы.

Аналогично на основе варисторов в большинстве ИБП реализована защита локальных сетей. Подключение информационных кабелей через выделенные разъемы RJ-45 и RJ-11 обеспечивает защиту сетевого оборудования (сетевых адаптеров, роутеров и т. д.) и телефонной линии.

Основные технические характеристики ИБП

К важнейшим техническим характеристикам ИБП можно отнести:

  • мощность устройства;
  • время переключения на работу от АКБ и обратно;
  • схему построения и форму выходного сигнала;
  • максимальную длительность работы в автономном режиме;
  • наличие функции стабилизации напряжения;
  • время полного заряда аккумуляторов;
  • исполнение и габаритные размеры.

13.02.2020

С каждым годом в нашей стране источники бесперебойного питания (ИБП) становятся все более популярными не только среди сельских, но и городских жителей. Такая тенденция связана прежде всего с появлением электроприборов и оборудования, особенно требовательного к качеству электропитания.

Учитывая многообразие типов ИБП и особенностей их работы, очевидной является необходимость соответствия технических характеристик выбранной модели требованиям электроприборов к сетевому напряжению.

К сожалению, в эпоху рыночных отношений некоторые недобросовестные производители и продавцы таких технически сложных устройств, как ИБП, вынуждены выполнять план продаж в ущерб интересам потребителей – они продают более дорогое устройство вместо более бюджетного, но отлично подходящего под задачи пользователя. Бывают и обратные ситуации, когда сами пользователи, пытаясь сэкономить, выбирают более дешевую, неподходящую для его нагрузки модель, которая в итоге может довольно быстро вывести подключенные приборы из строя.

Чтобы вы не попали в подобные ситуации, мы решили написать статью, в которой максимально кратко и содержательно расскажем о том, что такое ИБП, какие они бывают и как правильно подобрать подходящую модель для решения своих задач. Надеемся, ознакомление с ней позволит вам выбрать оптимальный для эффективной работы ИБП, избежав при этом необоснованных финансовых затрат.

Что такое ИБП и какие они бывают?

ИБП (или UPS) – это устройство резервирования электроэнергии, обеспечивающее непрерывность электроснабжения при отключении сетевого напряжения.

Согласно Международному стандарту IEC 62040-3 Системы бесперебойного энергоснабжения (UPS) устройства имеют следующую классификацию согласно их схеме построения:

  • резервные (off-line или standby);
  • линейно-интерактивные (line-interactive);
  • двойного преобразования (on-line)

В зависимости от рабочего напряжения нагрузки, ИБП могут быть однофазными (для питания однофазных потребителей) и трехфазными (для питания трехфазных и однофазных потребителей в трехфазных групповых сетях).

Также не маловажным параметром ИБП является его конструктивное исполнение, которое зависит от назначения, мощности и времени работы в автономном режиме, например:

  • устройства небольшой мощности выпускаются в настенном, моноблочном напольном (башенном) исполнении, а также имеют унифицированные размеры для размещения в 19-дюймовых стойках и шкафах;
  • бесперебойники средней и большой мощности выпускаются в моноблочном напольном или шкафном конструктиве, а также в исполнении для размещения в стандартные 19-дюймовые стойки и шкафы.

Альтернативные варианты защитного оборудования

Многие задаются вопросом: а нужен ли бесперебойник, если напряжение в сети не пропадает, а просто «скачет»? Нужен ли бесперебойник для компьютера в таком случае? Ответом на эти вопросы может стать взгляд в сторону стабилизаторов напряжения. Эти устройства позволяют корректировать сигнал в очень широком диапазоне, подавая на вход нагрузки напряжение такого уровня, который был задан пользователем. В этом заключается основное достоинство данных приборов. Основным же недостатком является то, что стабилизатор перестаёт работать одновременно с исчезновением напряжения в электросети. Основная проблема устройств стабилизации – невозможность обеспечить автономную работу нагрузки. Поэтому важно чётко понимать, от чего именно необходимо защитить аппаратуру: от колебаний уровня сигнала или от частых и кратковременных отключений электроэнергии. В первом случае выходом из ситуации станет стабилизатор напряжения, во втором же – источник бесперебойного питания, назначение которого несколько обширнее.

Но что делать, если уровень сигнала в электросети относительно стабильный, но имеют место длительные отключения энергии? Выходом из такой ситуации может стать приобретение дизельного генератора. Они выпускаются с разными диапазонами мощностей и могут быть применены для обслуживания как бытовых, так и промышленных объектов. Различают модели на дизельном топливе и на бензине. Стартёр устройства может быть как ручным, так и электрическим. Преимущество использования такой установки заключается в том, что она может обеспечивать длительное время автономной работы оборудования с перерывами исключительно на сервисное обслуживание или дозаправку. Такая техника компактна, проста в обслуживании и легка в эксплуатации.

Эксплуатация ДГУ не лишена и ряда недостатков, к ним можно отнести:

  • Невозможность самостоятельного перехода на питание нагрузки при исчезновении напряжения в сети электропитания;
  • Шум в процессе работы;
  • Наличие выхлопных газов;
  • Большое количество расходных материалов (свечи, топливо и пр.)

Комплексные решения для защиты электронной аппаратуры

Для обеспечения максимальной защиты телекоммуникационного, серверного или промышленного оборудования использования одного типа устройств может быть недостаточно. Поэтому наиболее оптимальным решением может стать их комбинирование. К примеру, ИБП для аварийного освещения не обеспечит должного уровня автономности. Такая задача решается путём последовательного подключения блока бесперебойного питания и ДГУ. Для чего нужен бесперебойник в такой схеме? Для фильтрации напряжения и обеспечения автономности работы системы до тех пор, пока генератор не запустится и не войдёт в рабочий режим.

Для чего и как можно использовать бесперебойник в паре с стабилизатором напряжения? Для корректной работы оборудования на участках электросети, где наблюдаются частные перепады напряжения, которые не сопровождаются полным его отключением. За счёт этого может быть достигнуто существенное удешевление конструкции: недорогое устройство стабилизации обеспечит эффективную корректировку сигнала, а ИБП среднего уровня позволит добиться приемлемого уровня автономности.

Вендоры

В 2007 году компания MGE была приобретена двумя другими участниками рынка: подразделение MGE, занимающееся трехфазными ИБП большой мощности было приобретено компанией Schneider Electric (которая владеет APC), а однофазный бизнес был приобретён компанией Eaton (оборудование под маркой Powerware)

ИБП производства General Electric также известны по предыдущему производителю как Victron или IMV (Invertomatic Victron).

Распределение продаж ИБП по производителям (2006 г., «IT Research»):

Примечания

Ссылки

  • Источник бесперебойного питания в каталоге ссылок Open Directory Project (dmoz).

Компоненты персонального компьютера

Системный блок

Память

Носители и дисководы

Жёсткий диск • Твердотельный накопитель (Флеш-память • USB-флеш) • Оптический привод (CD • DVD • BD) • НГМД (Дискета) • Стример • Кардридер

Вывод

Динамик • Монитор • Принтер • Графопостроитель (плоттер) Акустическая система •

Ввод

Игры

Джойстик • Руль • Штурвал • Педали • Пистолет • Paddle • Геймпад • Дэнспад • Трекер

Прочее

Модем • ТВ-тюнер • Сетевой фильтр • ИБП

Источник бесперебойного питания, или как в простонародье его называют ЮПС (BACK UPS) — это по сути повышающий преобразователь и зарядное устройство в одном корпусе. Устройство очень полезное, особенно для владельцев ПК. Устройство может автономно питать компьютер, если по каким-то причинам внезапно выключили электричество. К сожалению, встроенный аккумулятор не позволяет питать компьютер в течении долгого времени, поскольку его емкость ограничена 7-ю амперами (в некоторых мощных моделях стоит АКБ до 15-20А). Перейдем к самому аккумулятору.

В источниках бесперебойного напряжения используется закрытый гелиевый или кислотный аккумулятор. Встроенный аккумулятор рассчитан обычно на емкость от 7 до 8 Ампер/час, напряжение — 12 вольт. Аккумулятор полностью герметичен, это позволяет использовать устройство в любом состоянии. Помимо аккумулятора, внутри можно разглядеть громадный трансформатор, в данном случае на 400-500 ватт. Трансформатор работает в двух режимах —

1) как повышающий трансформатор для преобразователя напряжения.

2) как понижающий сетевой трансформатор для зарядки встроенного аккумулятора.

При работе в обычном режиме нагрузка питается отфильтрованным напряжением сети. Для подавления электромагнитных и помех во входных цепях используются фильтры. Если входное напряжение становится ниже или выше установленной величины или вообще исчезает, то включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Преобразуя постоянное напряжение батарей в переменное, инвертор осуществляет питание нагрузки от батарей. BACK UPS класса Off-line неэкономично работают в электросетях с частыми и значительными отклонениями напряжения от номинальной величины, поскольку частый переход на работу от батарей уменьшает срок службы последних. Мощность выпускаемых производителями Back-UPS находится в диапазоне 250-1200 ВА. Схема источника бесперебойного напряжения BACK UPS достаточно сложна. В архиве вы можете скачать большой сборник принципиальных схем, а ниже приведены несколько уменьшенных копий — клик для увеличения.

Тут можно встретить специальный контроллер, который отвечает за правильную работу устройства. Контроллер активирует реле, когда сетевое напряжение отсутствует и если бесперебойник включен, то он будет работать как преобразователь напряжения. Если напряжение в сети снова появляется, то контролер отключает преобразователь и устройство превращается в зарядное устройство. Емкость встроенного аккумулятора может хватать до 10 — 30 минут, если, разумеется, устройство питает компьютер. Подробнее почитать про работу и назначение узлов бесперебойника можно почитать в этой книге.

BACK UPS может быть использован в качестве резервного источника питания, вообще рекомендуется иметь каждому дому по бесперебойнику. Если бесперебойный ИП предназначен для бытовых потребностей, то желательно выпаять с платы сигнализатор, он напоминает, что устройство работает как преобразователь, напоминание писком он делает в каждые 5 секунд, а это надоедает. На выходе преобразователя чистые 210-240 вольт 50 герц, но что касается формы импульсов, там явно не чистый синус. BACK UPS может питать любую бытовую технику, в том числе и активную, разумеется, если мощность устройства позволит этого.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *