Svinkovod.ru

Бытовая техника
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типы источников бесперебойного питания (ИБП)

Типы источников бесперебойного питания (ИБП)

off-line ups

Недорогие ИБП, предназначенные, в основном, для защиты не очень критичных рабочих станций. ИБП этого типа передает на нагрузку напряжение непосредственно от входной сети, фильтруя импульсные помехи. При выходе напряжения за допустимые пределы ИБП переводит оборудование на питание от батарей через простейший инвертор, дающий на выходе ступенчатую аппроксимацию синусоиды.

Линейно-интерактивный (Line-Interactive) ИБП

Line-interactive ups


ИБП этого типа обеспечивает питание нагрузки через ступенчатый стабилизатор, корректирующий пониженное или повышенное входное напряжение, фильтруя импульсные помехи. При выходе входного напряжения за пределы диапазона регулировки ИБП переводит оборудование на питание от батарей через инвертор. ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line) Рекомендуется использовать такие ИБП для серверов, рабочих станций, групп рабочих станций, мини-АТС и другой офисной техники, а также сетевого и телекоммуникационного оборудования. По форме напряжения инвертора линейно-интерактивные модели ИБП делятся на 2 класса:
1) Со ступенчатой аппроксимацией синусоиды на выходе (ELTENA Smart Station).Такие ИБП пригодны только для защиты оборудования с импульсными блоками питания.
2) C синусоидальным выходным напряжением. (ELTENA Intelligent).

on-line ups


Эта схема построения ИБП обеспечивает качественно иной уровень защиты нагрузки. Поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Таким образом, на выходе ИБП формируется качественная синусоида c постоянной амплитудой независимо от наличия и формы входного напряжения. Аккумуляторная батарея непрерывно включена в цепь постоянного напряжения, что обеспечивает нулевое время перехода на батареи. При перегрузке или выходе ИБП из строя нагрузка продолжает получать питание через обходную цепь байпас. К этому типу ИБП относятся все модификации ELTENA Monolith. ИБП, построенные по такой схеме, можно использовать для защиты практически любого оборудования, вплоть до самого критичного. Для достижения максимальной надежности и/или увеличения мощности системы бесперебойного питания ИБП с двойным преобразованием напряжения могут объединяться в параллельные системы. В случае системы с резервированием N+1 (добавляется один дополнительный ИБП к системе, рассчитанной на нагрузку: N*мощность одного ИБП) выход одного ИБП из строя никак не сказывается на работе подключенного к системе оборудования. Заметим, что строить параллельные системы без резервирования не рекомендуется, так как это снижает надежность системы в целом: выход из строя любого из ИБП приводит к перегрузке.

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.

Читайте так же:
Мейзу м6 ноут ютуб

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.

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;
Читайте так же:
Мобильная клавиатура для компьютера

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.

Преимущества ИБП «On-Line» типа перед «Line-Interactive» в отопительных системах

Преимущества ИБП «On-Line» типа перед «Line-Interactive» в отопительных системах

Сравнение современных ИБП двойного преобразования производства концерна INVT с «традиционным» решением для защиты котлов и другой бытовой техники линейно-интерактивными ИБП (line-interactive) и многофункциональными инверторами резервного типа (Off-line)

Еще совсем недавно наиболее популярным выбором для гарантированного электропитания котельного оборудования были ИБП линейно-интерактивного типа с номинальной мощностью от 300 до 1000 Вт. Данные решения вполне справлялись с поставленной задачей по обеспечению бесперебойным питанием различной техники, в первую очередь котлов отопления. Но эффективность защиты оборудования с помощью ИБП подобного типа – значительно ниже, чем с помощью ИБП двойного преобразования (архитектура Online).

Стоимость ИБП для котла

генератор или инвертор

Почему для данной сферы применения обычно применяли ИБП линейно-интерактивного типа?

1) Основным критерием выбора в пользу ИБП линейно-интерактивного типа (или Off-line), была значительно более низкая цена решения.

Действительно, до недавнего времени Online ИБП небольшой мощности, например, 1000 ВА, были минимум в 2 раза дороже аналогичных линейно-интерактивных моделей. Но в условиях интенсивного усовершенствования технологий и массового производства, цены на ИБП различной архитектуры отличаются уже значительно меньше. На сегодняшний день разница в цене между Online и линейно-интерактивными моделями с чистой синусоидой редко превышает 10-15%. Аналогичная ситуация и со стоимостью батарей: например, для линейно-интерактивного ИБП нужна одна батарея 100Ач, а для аналогичного ИБП двойного преобразования – 3 батареи 33-35Ач, разница в цене между этими наборами батарей составляет максимум 10-12%. Т.е. на сегодняшний день соотношение стоимости аналогичных решений на базе ИБП устаревшего линейно-интерактивного типа и решений на базе ИБП двойного преобразования составляет всего до 10-15%, что при значительно более высоком уровне защиты и других преимуществах Online ИБП делает их гораздо привлекательнее для клиента.

Читайте так же:
Заставка на монитор компьютера

2) ИБП двойного преобразования обычно не производятся мощностью менее 1000 ВА, и заказчик просто не желал покупать такой ИБП, если мощность его нагрузки, например, газового котла, «по паспорту» всего 100-150 Вт

Это распространенное заблуждение, и наиболее частая причина выхода из строя линейно-интерактивных ИБП. Насосы котлов и некоторое другое бытовое оборудование имеет значительные пусковые токи. При этом инверторы линейно-интерактивных ИБП имеют гораздо меньший запас мощности из-за более примитивной конструкции и использования более дешевых компонентов. Периодически повторяющиеся скачки тока нагрузки сравнительно быстро выводят из строя линейно-интерактивные ИБП, и это всего лишь вопрос времени.

Учитывая, что такое оборудование, как, например, котлы отопления, обычно находится в загородных домах, где качество электросети зачастую хуже городской, и при этом котельное оборудование имеет все больше электронных компонентов и становится все требовательнее к качеству сети, выбор ИБП линейно-интерактивного типа, имеющих более низкие уровень защиты и надежность, становится неоправданной экономией. В нашей практике, в загородных домах мы довольно часто регистрируем скачки напряжения от 160В до 260В, при этом нередко изменение напряжения носит импульсный характер. Такие скачки напряжения происходят по различным причинам: начиная от некачественных коммутаций на подстанциях и заканчивая перегрузками общей сети от включенных бетономешалок, электрических культиваторов, сварочных аппаратов, мощных систем отопления у соседей и т.п.

Приводим сравнительную таблицу по основным параметрам ИБП двух типов:

Линейно-интерактивный ИБП
(например, модель
Pulsar RX1000, 1000Вт/24В)

Online UPS
NetPRO 1KL
(1000ВА/900Вт)

Линейно-Интерактивный
(Когда сеть присутствует, ток транзитом проходит напрямую к потребителю, а сам аккумулятор находится в буферном режиме подзаряда)

Онлайн ИБП – двойное преобразование.
(Аккумулятор постоянно находится в режиме подзаряда, а от цепи аккумулятора происходит постоянное инвертирование с 36В постоянного тока на 220В переменного)

Время перехода на питание от батарей

5-10мс

(обычно не критично для котлов отопления и домашних компьютеров, но электроника некоторых современных котлов уже чувствительна к таким задержкам подачи напряжения)

0мс

(поскольку происходит постоянное преобразование энергии от шины постоянного тока на выход ИБП)
Т.е. пропадания электросети Вы и Ваше оборудование просто не заметите! 🙂

Стабильность выходного напряжения

220В +/- 10%, +/- 15%
(достаточная точность для большинства бытовой техники, включая компьютеры, но многие современные модели котельного оборудования, а также системы видеонаблюдения могут быть весьма чувствительны к подобным перепадам напряжения)

220В/230В/240В
– на выбор пользователя

≤ 1,5% (при линейных нагрузках)
≤ 5% (при нелинейных нагрузках)
(достаточная стабильность напряжения для любого бытового оборудования, систем видеонаблюдения и «умный дом»; ИБП данной модели применяются и для более ответственного оборудования, такого как аппараты УЗИ и системы промышленной автоматизации)

Т.е. у вас на выходе всегда идеальное напряжение 220В/50Гц, независимо от «прихотей» внешней сети.

Диапазон входного напряжения

Читайте так же:
Лучшие игровые ноутбуки до 40000 рублей
145 – 275 В

От -50 до +25% от номинального
(если установлено номинальное выходное напряжение 220В, напряжение на входе без перехода на батареи – от 110 до 275В)

Нет

Есть возможно установить специальную карту для дистанционного мониторинга системы и отключения компьютеров

Частота на выходе

При наличии сети:
Аналогичная сетевой
При работе от АКБ
50Гц

Выбирается в настройках
50-60Гц
(В нашей практике иногда встречаются заказчики, использующие импортное оборудование, например сельскохозяйственные системы автоматизации, требующее частоту 60 Гц)

238 USD

253 USD

Стоимость системы с аналогичной емкостью батарей

ИБП + 2 АКБ
Pulsar CS 12-75 (1,8 кВт/час)
238 + 203х2 = 644USD

ИБП + 3 АКБ
Pulsar CS 12-55 (1,98 кВт/час)
253 + 169х3 = 760USD

Стоимость с АКБ, с аналогичным запасом энергии

ИБП + 2 АКБ
EverExceed ST-1255 (1,32кВт/час)
238 + 213х2 = 664USD

ИБП + 3 АКБ
EverExceed ST-1235 (1,26кВт/час)
253 + 126х3 = 631USD

Пожалуй, единственным минусом Онлайн ИБП является их большее потребление энергии при работе от сети в режиме двойного преобразования. Т.к. off-line и линейно-интерактивные ИБП при наличии сети работают в режиме «транзит» (т.е. практически напрямую пропускают входящую сеть на нагрузки), то и потребляют в данном случае совсем немного (КПД может достигать 96-98%). А вот On-Line ИБП работают в режиме непрерывного двойного преобразования (выпрямление + инвертирование), поэтому КПД устройств мощностью 1-3 кВА при работе от сети обычно не превышает 90%.

Тем не менее, перерасход в пару десятков киловатт-часов в месяц – сущая ерунда по сравнению с теми преимуществами и безопасностью, которые обеспечивает Online решение.

Также стоит отметить, что только ИБП двойного преобразования надежно работают в паре с генераторами напряжения – особенно с дешевыми портативными электрогенераторами, имеющими низкую стабильность выходного напряжения и частоты, а также искаженную форму выходного напряжения. В условиях нестабильных электросетей, ИБП двойного преобразования серии NetPRO UPS зарекомендовали себя в качестве надежного и безотказного решения для защиты наиболее ответственного оборудования.

Типы ИБП: отличия и принцип работы

ИБП с двойным преобразованием напряжения обеспечивают максимальное качество, непрерывность и стабильность электропитания, поэтому они востребованы при использовании электрооборудования, имеющего высокую чувствительность к параметрам тока.

Рис. 1 Схемы ИБП с технологией Online

Принцип работы устройств этого типа заключается в следующем:

  • Переменное напряжение (220 В), которое поступает на вход ИБП, встроенным выпрямителем преобразуется в постоянное (12 В).
  • Заряжая встроенную АКБ, инвертированный ток подается на обратный выпрямитель.
  • Последний, в свою очередь, преобразует постоянное напряжение обратно в переменное, но уже со стабилизированной чистой синусоидой. Оно и подается на выход ИПБ.

Отличительной особенностью ИПБ Online является АКБ, постоянно включенная в сеть. Это позволяет мгновенно реагировать на любые скачки напряжения, что, в свою очередь, гарантирует подачу на выход всегда стабилизированного тока.

Читайте так же:
Звуковой монитор что это

Преимущества и недостатки

ИБП с двойным преобразованием – наиболее совершенное решение, способное обеспечить максимальную защиту оборудования от сбоев и неполадок в системах электропитания. К основным преимуществам относятся:

  • Фильтрация сетевого напряжения от помех и спонтанных выбросов.
  • Помехи, генерируемые нагрузкой, блокируются и не пропускаются обратно в сеть.
  • Чистое синусоидальное электропитание, стабилизированное по частоте, форме и величине напряжения, как при работе от сети, так и от аккумулятора.
  • Переключение на питание от АКБ происходит мгновенно, отсутствуют любые переходные процессы.
  • Непрерывность фазы.
  • Возможность наращивания ёмкости аккумуляторной батареи и ее автоматическая загрузка.

Помимо достоинств online ИБП имеют и ряд недостатков:

  • Высокая стоимость оборудования и его относительная сложность.
  • Энергетические потери при двойном преобразовании снижают общий КПД системы.
  • Повышенное тепловыделение при работе устройства.

Online ИПБ стоят дороже аналогичных устройств других типов. Поэтому их применение должно быть финансово оправданным и целесообразным. При этом в плане соотношения эффективности и безопасности они способны обеспечить максимальную защиту всего подключенного оборудования. Как правило, онлайн источники бесперебойного питания используются для защиты телекоммуникационного оборудования, файловых серверов или компьютерных сетей, которые имеют большую мощность потребления.

ИБП Offline

ИБП Offline считаются самым простым типом источников бесперебойного питания. В нормальном режиме работы батарея и инвертор отключены от выхода источника. Когда внешнее напряжение полностью пропадает или его значения выходят за допустимые пределы, устройство переключается на автономный режим. Время переключения составляет приблизительно от 4 миллисекунд, что не влияет на работоспособность подключенных приборов. Специальные инверторы преобразуют постоянный ток в переменный, который и используется для питания электрооборудования.

Рис. 2. Схемы ИБП с технологией Offline

Преимущества и недостатки

Источники бесперебойного питания offline используются для предотвращения внезапной остановки работы приборов, подключенных к сети. Они обеспечивают беспрерывное питание в течение 15-30 минут, что является достаточным временем для сохранения данных и остановки оборудования.

К основным достоинствам Offline ИПБ относятся:

  • Простота конструкции.
  • Низкая стоимость.
  • Бесшумная работа в штатном режиме.
  • Высокий КПД.
  • Удобство эксплуатации дома или в офисных помещениях.
  • Базовая защита подключенных электроприборов.

Основными недостатками резервных ИПБ являются:

  • Ненулевое время переключения в автономный режим. Это не позволяет использовать устройства данного типа для защиты электрооборудования, имеющего высокую чувствительность к параметрам тока.
  • Невозможность защитить оборудование от значительных повышений и глубоких провалов напряжения.
  • Отсутствие встроенного стабилизатора и узкий диапазон входных напряжений. Это приводит к тому, что источник бесперебойного питания переключается на работу от батареи при малейших неполадках в сети, что значительно снижает строк службы АКБ.

ИБП данного типа, ввиду небольшой номинальной мощности применяются для базовой защиты персональных компьютеров, маломощного офисного оборудования, рабочих станций, IP- телефонии или бытовых приборов. Их рекомендуется использовать в сетях с незначительными отклонениями напряжения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector