Источник бесперебойного питания (ИБП) – это устройство обеспечивающие электроэнергией приборы и устройства при пропадании или искажении питающей сети.
Основные критерии выбора ИБП
При выборе источника бесперебойного питания следует отталкиваться от следующих параметров:
- тип и возможные неполадки питающей сети;
- тип подключаемой нагрузки и ее требования к качеству электроэнергии;
- мощность нагрузки;
- время автономной работы от аккумуляторных батарей;
- условия эксплуатации ИБП;
- протоколы связи ИБП с внешними устройствами;
- тип питающей сети;
- схема построения ИБП.
Тип питающей сети
Все электрические сети делятся на два типа:
- Однофазные (220/230В)
- Трехфазные (380В)
Исходя из этого источники бесперебойного питания можно разделить на три вида:
- Однофазные.
- Трехфазные.
- Три в один, это схема построения ИБП при которой ИБП получает энергию от трех фаз, а питает однофазную нагрузку, при этом мощность нагрузки, при работе в режиме двойного преобразования, делится поровну между тремя фазами.
Схемы построения ИБП
Существуют три основные топологии источников бесперебойного питания:
- резервные (off-line),
- линейно-интерактивные (line-interactive),
- ИБП с двойным преобразованием (on-line).
Все они отличаются схемой построения, формой выходного сигнала и алгоритмом работы.
Резервные (off-line) - это базовая схема построения ИБП. ИБП переходит на работу от батарей только при критических проблемах с сетью, таких как пропадание электроэнергии, понижения или превышение допустимого уровня. Когда появляется проблема с сетью, ИБП переключается на работу от батарей. Эти модели предназначены для бытовой электроники, домашних компьютеров, систем оплаты, систем безопасности, и другого несложного электронного оборудования.
Линейно-интерактивные (Line-interactive) - ИБП построены по технологии, позволяющей исправить незначительные отклонения сети, такие как пониженное или повышенное напряжение без переключения на работу от батарей. Этот тип UPS имеет автоматический регулятор напряжения, который задает величину отходящего напряжения. Линейно-интерактивные ИБП обычно используются для бытовой электроники, игровых систем, домашних кинотеатров, сетевого оборудования и серверов среднего класса.
ИБП двойного-преобразования (on-line) - обеспечивает стабильное напряжение и чистую синусоиду на выходе, независимо от качества входной сети. Этот тип ИБП преобразовывает все напряжение дважды: сначала из переменного в постоянное, а затем из постоянного напряжение опять задает переменное правильной формы. Так как эти ИБП всегда сами задают синусоиду на выходе из постоянного напряжения, время их переключения на работу от батарей равно нулю. ИБП с двойным преобразованием предназначены для защиты критически важного IT-оборудования, центров обработки данных, высокопроизводительных серверов, крупных телекоммуникационных установок и хранилищ данный, и защищают сетевое оборудования и данные от повреждения при отключениях питания, провалах напряжения, всплесках напряжения, перенапряжениях, скачках напряжения, высокочастотных помехах, изменениях частоты или гармоник.
Мощность нагрузки Мощность нагрузки ? один из важнейших параметров при выборе источника бесперебойного питания. Превышение номинальной мощности может привести к отключению всей нагрузки или выходу из строя ИБП.
Так же необходимо учитывать, что в документации на оборудование обычно указывается активная мощность в ваттах (Вт или W), кроме которой так же существует полная мощность, измеряемая в вольт-амперах (ВА или VA) и рассчитываемая по формуле: VA = W / P, где:
VA ? полная мощность, в ВА;
W? активная мощность, в Вт;
P ? коэффициент мощности, зависящий от вида нагрузки, обычно обозначается как cos?.
Для корректного подбора ИБП необходимо учитывать и активную и полную мощность, потому как в случае индуктивной нагрузки эти два параметра могут существенно различаться.
Не следует выбирать мощность ИБП равной номинальной мощности нагрузки, всегда должен быть некоторый запас, который обычно принимают в 20 – 30%. Соблюдение этого условия значительно продлит срок службы ИБП.
Так же при выборе источника бесперебойного питания следует учитывать, что у многих приборов и устройств присутствуют пусковые токи, причем это не обязательно должны быть электродвигатели, как мы привыкли себе представлять, пусковыми токами так же обладают импульсные блоки питания, лампы накаливая и прочие устройства, имеющие в своем составе емкости или индуктивности значительно величины.
Время автономной работы от АКБ
Продолжительность резервирования зависит от двух основных факторов:
- мощности нагрузки,
- емкости аккумуляторных батарей (АКБ).
Верный расчет этого параметра обеспечивает стабильную работу оборудования, на тот период, который нам необходим.
Для ИБП со встроенными АКБ зачастую этот параметр указывается и технической документации, однако стоит учитывать, что это время рассчитано на определенную нагрузку. Для определения времени, которое будет работать ваша нагрузка от АКБ, можно воспользоваться следующей формулой:
T = (V * C * КПД * КДЕ * КГР * n)/P, где:
T – время автономной работы;
V - номинальное напряжение батарей, в В;
C - емкость одной батареи, в А*ч;
P - мощность подключенной нагрузки, в Вт;
КПД - коэффициент полезного действия ИБП, при работе от батарей;
КДЕ - коэффициент доступной емкости, зависит от температуры и режима разряда;
КГР - коэффициент глубины разряда.
КПД, КДЕ и КГР прописываются в технических характеристиках ИБП и аккумуляторных батарей, допускается использование усредненных значений. КГР для большинства АКБ = 0,8 - 0,9, КДЕ:
- при одночасовом режиме разряда и 20 °С – 0,7;
- при двухчасовом режиме разряда и 20 °С – 0,85;
- при десятичасовом режиме разряда и 20 °С – 1,0.
При выборе и эксплуатации АКБ нужно помнить, что величина отдаваемой аккумулятором энергии так же зависит от времени разряда, более точно это значение можно посмотреть в разрядных характеристиках конкретного аккумулятора.
По расположению АКБ все источники бесперебойного питания делятся на два типа:
- со встроенными АКБ
- с внешними АКБ
Модели с внутренними АКБ в основном бывают небольшой мощности и используются в качестве резервных источником питания для домашней и офисной техники, позволяя ей корректно завершить работу в случае пропадания питания. Модели с внешними АКБ обеспечивают длительное время автономии и могут использоваться для построения промышленных систем бесперебойного питания.
Протоколы связи ИБП с внешними устройствами
При выборе ИБП так же следует обратить внимание на наличие у него возможности удаленного удаления и мониторинга. Для домашнего использования и отдельных пк в офисах и на предприятиях можно использовать подключение по USB или RS232, недостатком этого способа является низкая скорость передачи данных и ограниченная длинна информационной линий, именно этим и обусловлен такой тип применения.
Для промышленного сектора и центров обработки данных используются такие протоколы как SNMP или Modbus, они позволяют подключить ИБП как отдельное устройство в локальную сеть предприятия и получать к нему доступ с любого ПК в этой сети.