1-freelance.ru

Журнал "Фрилансер"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типы источников бесперебойного питания (ИБП)

Типы источников бесперебойного питания (ИБП)

ИБП делятся на три основных класса: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики и соответственно различное применение.

Термины

Входное напряжение, вход – напряжение в электрической сети, розетка. Напряжение в эклектической сети подвержено различным скачкам, перепадам и пропаданием напряжения.

Нагрузка, потребитель – устройство, которое питается от источника бесперебойного питания.

Фильтр – часть схемы, блок, который сглаживает скачки и перепады напряжения электрического тока.

Инвертор – блок ИБП, который преобразует постоянное напряжение в переменное или наоборот. Необходимость данного блока состоит в том, что аккумуляторные батареи заряжаются и выдают только постоянный ток, а нагрузка питается от переменного тока в 50 Гц.

АКБ, аккумулятор, батарея – как правило, свинцово-кислотная аккумуляторная батарея или блок из нескольких батарей.

ИБП класса Off-line (Standby, back ups)

ИБП Off-line

При работе в нормальном режиме нагрузка питается входным напряжением, отфильтрованным от помех EMI/RFI Noise фильтром на входе. Батареи заряжаются от входного напряжения схемой зарядки.

Если входное напряжение пропадает, то ИБП переходит в режим работы от АКБ, включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Инвертор преобразует постоянное напряжение батарей в переменное и подает питание на нагрузку. Достаточно часто, ради удешевления конструкции в ИБП этого класса ставят инверторы прямоугольных сигналов, что дает на выходе напряжение далеко не синусоидальной формы.

  • Простота
  • Невысокая стоимость
  • Компактность
  • Высокий КПД
  • Отсутствие сетевого стабилизатора напряжения при работе от сети
  • Более высокий износ аккумуляторов
  • Ненулевое время переключения на режим работы от АКБ
Применение

Для защиты домашних ПК и офисного компьютерного оборудования от кратковременного отключения электричества.

ИБП класса Line-interactive (Линейно-интерактивные, Smart-UPS)

ИБП Line interactive

Линейно-интерактивный ИБП – это источник бесперебойного питания, выполненный по схеме Off-Line и дополненной автоматическим регулятором напряжения (AVR) на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками (ступенчатым стабилизатором). Основное преимущество этого типа ИБП по сравнению с предыдущим заключается в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети без перехода в режим питания от АКБ. В итоге продлевается срок службы аккумуляторных батарей.

В ИБП данного типа применяется инверторы двух типов: с аппроксимированной синусоидой (НЧ ШИМ) и полностью синусоидальным (ВЧ ШИМ) выходным напряжением. Первые могут применяться для защиты устройств с импульсными источниками питания, включая компьютерное оборудование. Вторые подходят для защиты устройств, чувствительных к форме входного напряжения – электромоторов, насосов, газовых котлов.

  • Экономичность
  • Стабилизация входного напряжения
  • Фильтрация импульсов и помех
  • Компактность
  • Высокий КПД
  • Неполная фильтрации входного напряжения
  • Cтупенчатая (не плавная) стабилизация напряжения
  • Ненулевое время переключения на режим работы от АКБ
Применение

Для защиты компьютеров, сетевого, телекоммуникационного и другого оборудования.

ИБП класса On-Line (С двойным преобразованием, Smart-UPS Online)

ИБП Online

Поступающее на вход On-Line ИБП переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Поскольку аккумуляторные батареи всегда подключены к инвертору, нет необходимости в переключении с внешней сети на АКБ, время переключения всегда равна нулю. Схема On-Line обеспечивает идеальное выходное напряжение при любых неполадках в электросети.

К недостаткам схемы On-Line относятся ее сравнительная сложность и более высокая стоимость. За счет двойного преобразования, On-Line ИБП страдают невысоким КПД и требуют дополнительного охлаждения.

  • Мгновенное переключение на аккумуляторы
  • Постоянная стабилизация напряжения и частоты
  • Отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть
  • Сложность
  • Высокая стоимость
  • Дополнительные затраты на двойное преобразование, невысокий КПД
Читайте так же:
Материнская плата asus k8v x
Применение

Серверы, рабочие станции, центры обработки данных, прочее вычислительное и телекоммуникационное оборудование, требующее качественное электропитание.

Разновидности ИБП: мощность и топология

Разновидности ИБП: мощность и топология

Частые перебои в энергосети не оставляют другого выбора, как купить ИБП для компьютера, котла отопления, офисного сервера или другой ответственной техники. Потребность защитить оборудование от поломки из-за нестабильного питания в сети целиком оправдывает такие расходы, как покупка бесперебойника. Практика показывает, что куда выгоднее приобрести источник бесперебойного питания, чем надеяться на удачу и попасть в ситуацию, когда нужно в короткий срок отремонтировать или купить новую технику.

Существующие виды ИБП включают модели различной мощности, габаритов, дополнительных опций и стоимости, потому для каждого покупателя найдется подходящий качественный бесперебойник.

Но чтобы сделать правильный выбор, который станет разумным вложением и обезопасит систему технических устройств дома, офиса, предприятия, медицинского учреждения или центра хранения данных, следует рассмотреть типы источников бесперебойного питания.

ИБП по мощности

Вы наверняка и сами интуитивно догадались о том, что бесперебойник обязательно должен соответствовать потребностям защищаемой системы по мощности. Слишком мощный агрегат покупать нет смысла: для защиты простейшего компьютера ИБП 2кВт – избыточный вариант. Такой источник никогда не будет работать с максимальным КПД при таких условиях, и вместо этого станет лишним прибором, потребляющим электроэнергию. В то же время, для офисного сервера с подключенной системой периферийных устройств вряд ли подойдет ИБП мощностью менее 1 кВА, который будет представлять собой оптимальное решение для защиты домашнего ПК. Если прибор будет иметь меньшую мощность, чем общая подключенная нагрузка, то бесперебойник выключится в связи с перегрузкой. Вслед за ним выключится и всё подключенное к нему оборудование.

В зависимости от мощности аппарата различается и вес бесперебойника, и уровень шума, производимого им, и габариты. Убедитесь, что подобранная вами модель не будет излишне мешать вашему досугу и работе, и что вам есть, где разместить такой агрегат.

разновидности ИБП итон.jpg

Есть много категорий источников бесперебойного питания, и подбирать устройство необходимо, исходя из потребностей вашей техники. В первую очередь, рассчитайте общую максимальную нагрузку. Желательно выбирать ИБП с небольшим запасом мощности – около 20-30%. Это гарантирует безопасность оборудования, создает благоприятные условия для работы самого бесперебойника и позволяет несколько видоизменять конфигурацию защищаемой системы, добавляя или заменяя определенные ее элементы.

ИБП по топологии

Основная классификация источников бесперебойного питания затрагивает топологию их работы, или схемы построения устройства:

Резервные ИБП (off-line, back-UPS, standby) — простейшие бесперебойники, которые при помощи пассивных фильтров ликвидируют электромагнитные помехи и высоковольтные импульсы. Если напряжение пропадает или выходит за рамки нормированных значений, то нагрузка, питаемая от сети, переходит автоматически на питание от батареи ИБП.

Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) — модели бесперебойников со стабилизатором напряжения, позволяющим регулировать уровень входного напряжения. Современные производители настолько усовершенствовали линейно-интерактивный ИБП, что это устройство по сочетанию цены и надежности стало оптимальным решением для домашнего использования. При существенной нестабильности сети (частых колебаниях напряжения в диапазоне от 15-20 В) резервный бесперебойник будет постоянно переключать нагрузку на автономное питание, что негативно скажется на сроках службы батарей. Линейные ИБП больше подходят для сетей с нестабильным напряжением. Время переключения на работу от аккумулятора меньше, чем у первого типа бесперебойникв. Могут различаться по форме выходного напряжения: ИБП синусоидальный или с прямоугольным (трапецеидальным) напряжением.

Читайте так же:
Материнская плата asus a88x plus

ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line, double conversation) — профессиональные бесперебойники большой мощности с самым высоким уровнем надежности. ИБП с двойным преобразованием применяются для защиты серверов, ЦОД, рабочих станций, узлов связи, медицинского оборудования, критически важных приложений.

Принцип работы ИБП on-line типа заключается в следующем:

  • переменный ток на входе преобразуется в постоянный;
  • инвертор преобразует постоянный ток в переменный и подает его к нагрузке.

Таким образом, бесперебойнику удается постоянно обеспечивать нагрузку чистым и стабильным (колебания не более 1%) напряжением. Время автономной работы некоторых моделей при подключении дополнительных аккумуляторных модулей может быть продлено до нескольких десятков часов.

ИБП on-line типа в системе ЦОД.jpg

ИБП on-line типа в системе ЦОД

Как выбирать бесперебойник?

Различные виды бесперебойников демонстрируют свои преимущества и недостатки, и выбор должен основываться исключительно на ваших возможностях и индивидуальных потребностях вашей системы. Вычислите показатели вашего оборудования, детально рассмотрите типы ИБП, ознакомьтесь с модельным рядом различных производителей – и вы найдете подходящее устройство, которое станет надежной защитой вашей технике.

Источник бесперебойного питания: назначение и виды

Источник бесперебойного питания, ИБП, UPS – как только не называют этот нехитрый аппарат, способный обеспечивать бесперебойное энергоснабжение на объектах особой важности. К таким объектам, в первую очередь, относятся предприятия атомной энергетики, нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие комплексы и объекты социальной инфраструктуры.

Не менее важное значение приобретает бесперебойное электроснабжение и в домашних условиях: эффективная работа локальных компьютерных сетей и персональных компьютеров напрямую зависит от электроэнергии. В случае перебоев с электроснабжением или при его полном отключении источник бесперебойного питания позволит работать компьютеру еще несколько десятков минут, чего достаточно для сохранения необходимых данных и безопасного отключения компьютера.

Понятно, что цены на ИБП для одного компьютера и цены на ИБП для большого производства будут отличаться друг от друга. Поэтому, выбирая ИБП/UPS, необходимо знать о тех или иных видах таких аппаратов.

Классификация и виды ИБП

Исходя из различных параметров, ИБП принято разделять на несколько видов. Если в качестве определяющего фактора использовать мощность ИБП, то среди них выделяются аппараты высокой, средней и малой мощности. Тот или иной класс мощности используется для различных целей, и ясно, что использовать источник бесперебойного питания мощностью в несколько сотен ватт будет не совсем целесообразно в домашних условиях для одного компьютера.

Другим классифицирующим параметром, определяющим типы ИБП, принято считать принцип действия самих систем бесперебойного питания. В связи с этим выделяют такие категории ИБП как онлайновые (on-line), оффлайновые (off-line) и линейно-интерактивные (line-interactive).

Оффлайновый источник бесперебойного питания при нормальной работе обеспечивает подключение к основной питающей сети. В аварийном режиме питание переключается на резервные источники, в данном случае на аккумуляторные батареи. Основным преимуществом ИБП оффлайнового типа остается его простота исполнения и неприхотливость в работе.

Линейно-интерактивные ИБП помимо коммутирующего устройства имеют в своем составе стабилизатор входящего напряжения. То есть источник бесперебойного питания такого типа не только обеспечивает автономное энергоснабжение приборов при отключении электроэнергии, но и защищает от пониженного или повышенного напряжения без общего переключения на аварийный режим.

Онлайновый источник бесперебойного питания построен по принципу двойного преобразования напряжения. Поступающее на входе переменное напряжение с помощью выпрямителя трансформируется в постоянное, а затем при помощи инвертора снова становится переменным. Все это способствует установлению стабильного уровня выходного напряжения, а также гасит помехи основной питающей сети.

Читайте так же:
Вирус уничтожающий жесткий диск

Виды ИБП и их отличия

Практически каждый, кто хочет приобрести источник бесперебойного питания, сталкивается с проблемой выбора. Рынок полон самых разнообразных бесперебойников, каждый из которых способен предложить что-то индивидуальное. Рассмотрев виды ИБП и их отличия, сделать выбор будет проще, а классификация ИБП больше не будет вызывать путаницу.

С чем же связана трудность выбора источника бесперебойного питания? В данном случае не получится выбирать, основываясь лишь на мощности потребителя и ряде других параметров. Следует хотя бы поверхностно ознакомиться с особенностями нагрузки, и лишь потом под нее подбирать ИБП соответствующего типа. К этому вопросу стоит подходить ответственно, так как неправильный выбор источника питания, коим можно назвать бесперебойник, негативно скажется на работе и даже исправности потребителя.

Принцип работы ИБП

Основная задача ИБП отражена в его названии. UPS (Uninterruptible Power Supply) создан для того, чтобы обеспечивать непрерывную подачу электроэнергии даже тогда, когда в электросети возникла нештатная ситуация и она была обесточена. То есть это не просто резервный источник питания, а умное устройство, способное определить, когда в этом источнике питания есть нужда. Разумеется, это задачу можно выполнить разными способами. И чем больше прошло времени с момента создания первого ИБП, тем больше выбора различных схем может предложить современный рынок. Упрощенная классификация бесперебойников выглядит следующим образом:

  • Off-line. Это классические источники бесперебойного питания, которые замечательно справляются с резервным питанием как бытовых, так и промышленных потребителей. На бумаге конструкция таких ИБП крайне проста: есть резервный источник питания, который состоит из аккумуляторов и инвертора, и зарядное устройство. Система автоматизации управляет данными узлами, своевременно вводя их в работу и отключая. Off-line ИБП обычно обладают небольшим рабочим диапазоном по напряжению, в рамках которого электропитание в транзитном режиме подается на оборудование. Аккумуляторы, при этом, поддерживаются в заряженном состоянии. Стоит входному напряжению выйти за рабочий диапазон, как автоматика за считанные миллисекунды переключит потребителя на резервное питание от АКБ. Постоянный ток аккумулятора непригоден для работы бытовой техники, что и потребовало наличия преобразователя DC/AC – инвертора.

ИБП изнутри

  • Line-interactive. Многие пользователи видят именно линейно-интерактивный тип ИБП самым привлекательным, что связано с его сбалансированностью. Основа конструкции аналогична источникам бесперебойного питания off-line. Разница лишь в том, что line-interactive ИБП всегда активны и никогда не находятся в режиме ожидания. Тут рабочий диапазон входных напряжений несколько шире и, что самое главное, в его рамках осуществляется стабилизация напряжения. Да, чаще всего линейно-интерактивные бесперебойники относятся к бюджетному сегменту, поэтому передовых характеристик стабилизатора ожидать не приходится. При достижении границ рабочего диапазона ИБП таким же образом переключается на резервное питание от АКБ с инвертированием постоянного тока в переменный.
  • On-line. Если поинтересоваться, какие источники бесперебойного питания установлены на высокотехнологичных производствах, в серверных и т.д., ответом наверняка будет on-line. В отличие от других видов ИБП, данный вид не допускает какие-либо значительные отклонения выходного напряжения ни при каких обстоятельствах. На входе может твориться что угодно — резкие скачки, просадки, обесточивание,- это никак не отразится на параметрах выходного сигнала. Добиться этого удалось благодаря принципу двойного преобразования. Если в двух описанных выше видах ИБП потребитель переключается либо на цепь переменного тока, либо на резервную цепь постоянного тока с инвертором, то в случае с on-line потребитель всегда подключен к единственной цепи постоянного тока. Если сеть работает нормально, то поступающее на вход напряжение сперва преобразуется в постоянный ток, а затем инвертируется в переменный и подается на выход. Если же сеть обесточилась, инвертор продолжит подавать на выход идеальный переменный ток. Просто теперь источником питания будет выступать не выпрямитель сетевого напряжения, а аккумуляторный блок. Обязательное преобразование в постоянный ток даже при наличии сети обеспечивает полную независимость выхода от каких-либо возмущений на входе.
Читайте так же:
Дополнительная память для компьютера жесткий диск

Так какой же ИБП установить?

Чтобы понять, бесперебойник какого типа выбрать, следует рассмотреть его с учетом некоторых характеристик. Мощность мы в расчет не берем, так как это масштабируемая величина и в рамках одного модельного ряда всегда есть более или менее мощные устройства. А автономность и вовсе является величиной масштабируемой.

Так вот, если требуется установить бесперебойник для компьютера и прочей нечувствительной к качеству электропитания бытовой техники, ставьте линейно-интерактивный ИБП. Почему он? Дело в том, что большинство из них оснащены простейшими инверторами, которые преобразуют постоянный ток АКБ не в правильную синусоиду, а в ее ступенчатое подобие (аппроксимированная синусоида). Это абсолютно безопасно для большинства бытовых потребителей, таких как компьютер, телевизор и прочая электроника, в составе которой есть импульсный блок питания. Основная причина купить такой ИБП – это доступная цена.

Если же Вы хотите обеспечить автономность газового котла и тех типов оборудования, для которых форма питающего напряжения имеет значение, рекомендуется остановить выбор на off-line ИБП, а лучше на line-interactive ИБП. В таком случае, вы получите устройство, которое способна работать в широком рабочем диапазоне напряжения, без лишних перехоов на аккумуляторную батарею, без лишних прерываний на переключения из режима в режим, и без износа аккумуляторной батареи.

Ну и онлайновые ИБП – это обязательное условие обеспечения гарантированного электроснабжения профессиональных потребителей. Устанавливать их для бытового оборудования смысла немного ввиду высокой стоимости.

Типы ИБП

Сравнение источников бесперебойного питания ИБП (UPS) различных классов может быть проведено по их поведению в различных режимах работы:

Нормальный режим работы – работа от входной сети.
При работе от входной сети, ИБП фильтруют напряжение, поступающее на нагрузку (выступают в качестве фильтра сетевых помех) и, кроме самых простых моделей, стабилизируют напряжение. От качества фильтрации и уровня стабилизации напряжения зависит качество работы и срок службы защищаемого ИБП оборудования. Питание нагрузки от повышенного или пониженного напряжения уменьшает время жизни оборудования, серьезные помехи приводят к сбоям в его работе.

Работа оборудования от встроенных аккумуляторов.
При отключении питания или выходе напряжения в сети за определенный диапазон, ИБП переходит на работу от встроенных аккумуляторов. Переменное напряжение для нагрузки формируется из постоянного, получаемого от аккумуляторных батарей. Форма и стабильность генерируемого напряжения — основополагающая характеристика ИБП при работе от батарей. Идеальной формой выходного сигнала является гладкая синусоида.

Переход на аккумуляторы и обратно.
Каждый ИБП имеет диапазон входного напряжения, при котором он способен работать без перехода на аккумуляторы. Основополагающей характеристикой при переходе ИБП на аккумуляторы и обратно, является время перехода. Многие ИБП не в состоянии обеспечить непрерывность выходного сигнала и при переходе на батареи и обратно нагрузка имеет перерыв в электроснабжении. Чем шире диапазон допустимого входного напряжения, тем реже ИБП переходит на аккумуляторы. Чем выше класс ИБП, тем время перехода на батареи и обратно меньше, ИБП с максимальным классом защиты не имеют разрыва выходной синусоиды при переключениях, время перехода =0.

Читайте так же:
Материнская плата asus pskpl

Все имеющиеся в настоящий момент на рынке ИБП условно можно разделить на 3 класса:

OFF-LINE или Standby (часто такие ИБП/UPS называются Back UPS)
Это – самые простые и дешевые ИБП. ИБП не стабилизируют напряжение, выходная амплитуда и частота изменяются так же, как и входные. В нормальном режиме ИБП фильтруют переменное напряжение пассивными фильтрами и при падении/повышении его относительно определенного уровня (например, падении ниже 180В), переходят на аккумуляторы, работают от батарей 5-7 мин и отключают нагрузку.
Основное применение: Защита некритичной нагрузки от отключения напряжения в районах со стабильным напряжением без серьезных помех.

    Недостатки ИБП:
  • отсутствие стабилизации напряжения;
  • отсутствие хорошей фильтрации напряжения;
  • даже при незначительных падениях и бросках напряжения ИБП переходит в режим работы от встроенных аккумуляторов;
  • время перехода на аккумуляторы и обратно (период непредсказуемых последствий) 4—15 мсек, вероятность «подвисания» оборудования в этот момент велика;
  • в некоторых ситуациях время переключения может утраиваться;
  • большинство моделей при работе от аккумуляторов не воспроизводят на выходе напряжение синусоидальной формы;

Линейно-интерактивные или Line-interactive (часто называются Smart UPS)
Это – средние по стоимости и самые популярные на рынке ИБП. Линейно-интерактивные ИБП стабилизируют переменное напряжение ступенчато, при помощи автотрансформатора (бустера). Пример: При 220В на входе они дают 220В на выходе, 210В – 210В, При падении до 200В, они «набрасывают» 20В и получают 220В. При работе в нормальном режиме, ИБП не корректируют частоту. ИБП имеют пассивные фильтры и в нормальном режиме, фильтруют ими переменное напряжение. При пропадании напряжения, ИБП, оборудованные дополнительными батареями, могут поддержать нагрузку до часа-полутора.
Основное применение: Защита не очень ответственной нагрузки в районах со стабильной частотой и небольшими колебаниями амплитуды напряжения. Входная сеть не имеет серьезных помех.

    Недостатки ИБП:
  • ступенчатая (не плавная) стабилизация напряжения;
  • отсутствие хорошей фильтрации напряжения (серьезные помехи нельзя уничтожить при помощи пассивных фильтров);
  • время перехода на аккумуляторы и обратно (период непредсказуемых последствий) 2—6 мсек, вероятность «подвисания» оборудования в этот момент невелика;
  • регулирующие напряжение узлы могут порождать устойчивые искажения выходного сигнала и непредсказуемые переходные процессы;

ИБП структуры ON-LINE с двойным преобразованием напряжения
Это ИБП с максимальным классом защиты. Онлайновые ИБП преобразует 100% поступающего к нему на вход переменного напряжения в постоянное, а затем выполняет обратное преобразование. При первом преобразовании стабильное постоянное напряжение, можно получить из очень плохого внешнего переменного напряжения (плохой формы, повышенного, пониженного и т.д.), но на выходе ИБП всегда формирует синусоиду заданного качества, которую он формирует сам.

ИБП обеспечивают 100% защиту питаемой нагрузки от всех существующих помех в электросети: импульсных высоковольтных бросков, длительного или кратковременного повышения или понижения напряжения изменении частоты, интерференции, нестабильности формы, полного отключения электропитания ИБП не имеют времени перехода на батареи и обратно, могут работать с импульсной нелинейной нагрузкой, нормально работают при 100% сбросе/набросе нагрузки.
Основное применение: Защита критичной, ответственной нагрузки в районах с нестабильной частотой и колебаниями амплитуды напряжения. Входная сеть может иметь серьезные помехи.

Основные выводы
Выбор ИБП зависит от задачи, которую Вы ставите перед ИБП. Для некритичной нагрузки можно использовать ИБП структуры Off-line, для средней – Line-interactive. При необходимости максимального класса защиты, промышленных условиях эксплуатации стоит использовать ИБП структуры On-line.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector