Меню

Для чего необходимо питание ups

Системы бесперебойного питания: типы, характеристики, монтаж. Источники бесперебойного питания

Отечественное электроснабжение характеризуется невысокой надежностью и неудовлетворительным качеством электроэнергии. Это связано с устаревшими электрическими сетями, износом оборудования, низкими характеристиками преобразователей энергии, переходными процессами у источников и пользователей электричества, природными и климатическими факторами. В подобных условиях крайне необходимы системы бесперебойного питания для обеспечения работы потребителей как первой, так и остальных категорий.

Для владельцев квартир и домов стабильная работа электросети также важна. Прекращение работы бытовых приборов — это не самая большая из бед. Гораздо важней безотказное функционирование систем жизнеобеспечения, в частности системы отопления, если она напрямую зависит от электроснабжения. На помощь приходит бесперебойное питание UPS (ИБП) — устройство, защищающее электроприемники от отключения за счет накопления электроэнергии в аккумуляторных батареях (АКБ) и гарантирующее необходимое качество энергии (КЭ) в автономном и сетевом режимах работы.

Прежде чем наметить подход к созданию питания нагрузок без сбоев, следует узнать, какие сбои можно ожидать от отечественных электросетей.

Сбои питания в электросетях

Пониженное напряжение — частое явление в электроснабжении. Но оно не особенно преобладает над повышенным, которое также часто встречается. В ночное время напряжение стабильное, днем оно снижается, а вечером, когда большая часть нагрузок отключается, возрастает.

Нестабильная частота также является сбоем, хотя довольно редким. При высокой загруженности сети она может снизиться до 45 Гц, что приводит к существенным искажениям сигнала, негативно влияющим на работу ИБП. Некоторые устройства воспринимают снижение частоты как аварию, и батарея может быстро разрядиться.

Полное отключение электричества — это не такой уж редкий случай. Электрики не очень считаются с работой электроники и могут неожиданно обесточить здание. Мгновенного отключения электричества достаточно для потери информации на компьютере. При перегрузке сетей могут происходить отключения электричества. Поэтому важно, как надежно поставляет система UPS бесперебойное питание.

Классификация ИБП

Их объединяют в три группы:

  1. Маломощные ИБП для подключения через электрические розетки. Исполнение бывает настольным или напольным, а мощность составляет от 0,25 до 3 кВт.
  2. Устройства средней мощности — от 3 до 30 кВт — содержат блок розеток, встроенных внутрь, или включаются также через группы розеток в сети питания потребителей от щита управления. Устройства изготавливаются для размещения как в офисах, так и в отдельных оборудованных помещениях.
  3. ИБП большой мощности — от 10 до 800 кВт. Располагаются в электромашинных помещениях. Их собирают в группы и создают энергетические системы высокой мощности — до нескольких тысяч кВт.

Типы ИБП

Сейчас распространены 4 типа UPS (ИБП). Общими для всех свойствами являются:

  • фильтрация от импульсов и шумов;
  • устранение искажений формы сигнала;
  • стабилизация напряжения (не у всех моделей);
  • поддержание АКБ заряженной;
  • когда батарея ИБП разрядится, она сначала подает сигнал, а затем отключает потребителя.

Off-line UPS

Принцип действия устройств данной модификации состоит в питании потребителя от действующей сети и мгновенном переключении на автономное резервное питание при аварийных ситуациях (4-12 мс). Они проще и дешевле других типов.

ИБП обычно переключается на работу от встроенного аккумулятора.

При работе от сети устройство подавляет шумы с импульсами и поддерживает напряжение на заданном уровне. Часть энергии затрачивается на подзарядку АКБ. В случае работы сети в нестандартном режиме происходит переключение потребителя на работу от батареи. Каждая модель ИБП по-своему определяет необходимость перехода на этот режим. Время работы через батарею зависит от ее характеристик и потребляемой нагрузкой мощности. В случае разрядки источника резервного питания подается команда на отключение потребителя. Если напряжение сети достигает нормального уровня, ИБП переходит в обычный сетевой режим работы, начинается зарядка АКБ.

Линейно-интерактивные

Модели Line interactive ups оснащены стабилизаторами, которые работают постоянно и обеспечивают редкое подключение аккумуляторов.

Устройство взаимодействует с сетью, контролируя амплитуду и форму сетевого напряжения.

При снижении или увеличении напряжения блок корректирует его величину, переключая отводы автотрансформатора. Таким путем поддерживается его номинальное значение. Если параметр выходит за допустимые пределы и диапазона переключений уже не хватает, ИБП переходит на резервное питание от батареи. Блок может отключаться от основного питания, когда поступает сигнал искаженной формы. Есть модели, которые корректируют форму напряжения без переключения на работу от АКБ.

Феррорезонансный ИБП

Устройство содержит феррорезонансный трансформатор, который работает как стабилизатор напряжения. Его преимуществом является накапливание энергии в магнитном поле, которая высвобождается при переключениях в течение 8-16 мс. Этого промежутка времени достаточно для выхода ИБП на новый режим работы.

Трансформатор выполняет дополнительную функцию фильтра шумов. Искажение входного напряжения не влияет на форму выходного, которая остается синусоидальной.

Double Conversion UPS

Устройство двойного преобразования энергии работает по принципу выпрямления напряжения сети, а затем опять превращает его в переменное стабилизированное. Здесь применяется более мощный выпрямитель, который не только подзаряжает батарею, но также снабжает инвертор стабилизированным постоянным напряжением.

Читайте также:  Готовое питание для спорта

С выхода устройства переменное стабилизированное напряжение поступает на нагрузку.

Когда двойного преобразования недостаточно для корректировки напряжения сети, от батареи поступает дополнительный заряд к инвертору. Переключений не происходит, но режим уже другой.

При выходе из строя инвертора происходит переключение на работу от сети через байпас. Выбор ИБП двойного преобразования для частного использования является нерациональным из-за больших потерь энергии. Данный вид защиты применяют организации, где требуется высокая надежность оборудования.

Виды систем

Системы бесперебойного электроснабжения могут быть централизованными или распределенными. В первом случае на все здание или отдельный этаж работает один ИБП, который справляется со всеми нагрузками.

Распределенные системы бесперебойного питания включают несколько устройств защиты, каждое из которых работает на один компьютер или другую единицу оборудования. Они достаточно эффективны.

Преимущества распределенной системы следующие:

  1. ИБП подбирается специально для отдельного устройства, являющегося наиболее важным или работающего в тяжелых условиях.
  2. Система может постепенно наращиваться, начиная с защиты сервера и переходя на рабочие станции.
  3. Вышедшие из строя ИБП можно заменить на другие, с менее важных элементов системы.
  4. Маломощный ИБП не нуждается в установке и обслуживании специальным персоналом.
  5. Возможность подключения к обычной электросети через розетки.
  6. ИБП применяются независимо друг от друга.

Централизованные системы бесперебойного питания включают ИБП высокого уровня, которые лучше защищают оборудование. Несмотря на их высокую стоимость, в целом достигается экономия средств, поскольку одно устройство обходится дешевле, чем несколько. Но для простых компьютеров система будет стоить дороже, так как для ее обслуживания требуется персонал высокой квалификации или услуги специализированных фирм, производящих монтаж систем бесперебойного питания и их обслуживание.

Она необходима в следующих случаях:

  • компьютеры являются основной нагрузкой сети;
  • некоторые организации нуждаются в очень надежных системах, например банки;
  • потребители существенно различаются по мощности: компьютерная система, аварийное освещение, связь, система безопасности.

На что обращать внимание при выборе ИБП?

При выборе системы бесперебойного электроснабжения необходимо учитывать несколько важных факторов. Перечислим основные из них.

От чего защищается оборудование?

Прежде всего необходимо провести измерения напряжения в электрической сети. Минимальным циклом по длительности будут сутки. Он в наибольшей степени отражает работу электрической сети. Если приходится работать в выходные дни, нужно получить информацию по недельному циклу, в течение дня и ночи.

Важно определить максимальное и минимальное напряжение, а также мощность и частоту импульсов в сети. Прибором может служить цифровой осциллограф или регистратор.

Простейшим способом для пользователя являются замеры напряжения, во время которых, по его мнению, напряжение достигает максимума и минимума. Не стоит оставлять без внимания выходные дни.

Если у хозяина квартиры есть мощное оборудование, надо измерить напряжение в домашней сети при его включении и выключении. Следует выяснить, как часто отключается напряжение в электросети дома и по каким причинам. Важно наличие в квартире заземляющего провода. При этом следует выяснить, насколько надежно он подключен к шине этажного щита.

Вид защищаемого оборудования

Составляется список оборудования, для которого необходимо применение ИБП. При этом надо знать потребляемую каждым прибором мощность. Достаточно определить ее номинальное значение, которое есть в технических характеристиках. Некоторое оборудование иногда потребляет максимальную энергию, в несколько раз превышающую номинал. Для него следует установить запас по мощности.

Период автономной работы

Здесь важно определить, за какой период можно безопасно сохранить данные или завершить необходимые технологические операции (передача информации, сохранение файлов, прием сообщения).

Необходимый персонал

В зависимости от сложности системы требуется определенный штат специалистов для ее эксплуатации. Это необходимо выяснить, чтобы правильно рассчитать все затраты. Цена системы защиты не должна превышать 10 % от стоимости основного оборудования.

ИБП для дома

Для среднего коттеджа удобна система бесперебойного питания UPS (ИБП) мощностью около 15 кВт. Чтобы обеспечить автономную работу на 2-3 часа, нужны 4 аккумулятора суммарной емкостью 2000 Ач. Они позволяют аккумулировать электроэнергию около 7 кВтч.

В доме наиболее важными являются система отопления и бытовая техника с компьютером. Стоимость ИБП зависит от мощности, количества аккумуляторов и производителя. Для котла можно приобрести источник мощностью 360 Вт по цене 7 тыс. Для всего дома понадобится мощность ИБП до 15 кВт, цена которого составляет более 70 тыс. руб.

Кроме преобразователей, необходимы батареи, которые нужно периодически менять. ИБП для дома обходится в круглую сумму. Особенно затратными являются аккумуляторные системы бесперебойного питания.

Несмотря на это, можно сэкономить на ремонте остальной техники. Кроме того, есть альтернативные варианты с применением генераторов. Иногда можно обойтись установкой стабилизаторов напряжения, которые справляются со многими задачами, включая корректное отключение оборудования.

Читайте также:  Выплаты за питание студентов техникума

Современные ИБП оснащены понятным интерфейсом. По дисплею можно следить за работой системы, где основными параметрами являются напряжение на входе и выходе, расход мощности, схема работы, заряд батарей.

Какой выбрать ИБП, зависит от потребностей пользователя. Для домашнего компьютера может быть достаточно энергии на время его отключения. Для бесперебойной работы котла в течение 8-9 час потребуется защитное устройство на 1 кВт с тремя АКБ по 65 А/ч.

Заключение

Системы бесперебойного питания предназначены для обеспечения автономной работы электроприборов и электронной техники непродолжительное время. Основным показателем является мощность ИБП и емкость АКБ. Целесообразно выбирать оборудование, содержащее стабилизатор напряжения.

Время работы через батарею зависит от ее характеристик и потребляемой нагрузкой мощности. В случае разрядки источника резервного питания подается команда на отключение потребителя. Если напряжение сети достигает нормального уровня, ИБП переходит в обычный сетевой режим работы и начинается зарядка АКБ.

Источник

Что такое ИБП (UPS) и для чего он служит

ИБП это устройство служащие для нормального функционирования компьютера и электроники, путем выравнивания тока и подачи электричества в случае его отсутствия в сети. Все современные компьютеры, для которых необходима бесперебойная работа, обязательно оборудованы источниками бесперебойного питания. Сюда же относятся и сервера, поддерживающие постоянную работу сайтов, он-лайн игр и локальные сети.

Для чего покупают источники бесперебойного питания

По большому счету, есть всего две цели покупки ИБП. Во первых это поддержание работоспособности компьютера во время отключения электричества. Ведь бывает крайне неприятно, когда во время скачка напряжения, компьютер перезагружается. И документ, на который вы потратили несколько часов, улетает в пустоту. Да и не редко бывает, что играя, и пройдя ответственный момент, по закону подлости отключают свет, что не позволяет во время сохраниться. Но самое неприятное, если во время записи сохранения или даже документа компьютер отключится, то вы рискуете потерять эту информацию навсегда. Вторым пунктом идет нестабильность напряжения. Особенно это касается не качественных сетей электроснабжения. Когда напряжение может быть ниже или выше порога работоспособности компьютера. В таких случаях ИБП это самый разумный выход.

Виды ИБП

Всего существуют три вида источников бесперебойного питания. Это резервные (Off-line, Stand-By), линейные (On-Line) и линейно-интерактивные (Line-Interactive). Каждый из них служит для своей цели и отличается архитектурой, КПД и возможностью выравнивания тока.

Резервные ИБП

По сути, это самые простые ИБП. Работают они по простой схеме. В них встроен переключатель и батарея. Когда происходит отключение электричества, то питание от сети переключается на батарею, и компьютер в течение некоторого времени сможет проработать. Этого времени как раз хватит на сохранение важного документа. Ключевым моментом всех резервных UPS является время переключения с сети на батарею. В среднем время переключения варьируется от 10 до 20 мс. И иногда если блок питания компьютера слабый, отключение или скачек электричества может привести к перезагрузке. Самым главным достоинством таких UPS является цена. Недостатками же являются, отсутствие сглаживания скачков сети, и возможности работы при повышенных или пониженных частотах.

Линейно-интерактивные ИБП

Суть работы данных ИБП сводится к следующему. Схему резервных ИБП дополняют AVR стабилизаторами. И получается, что в итоге мы получаем ступенчатое выпрямление напряжения на входе и выходе. Также обязательно все линейно-интерактивные UPS снабжают сетевым фильтром. В итоге они могут частично выпрямлять напряжение, а время переключения от 5 до 10 мс. Важно отметить, в виду наличия трансформаторов в таких ИБП, их КПД равен 95% по сравнению с резервными. Так как часть энергии при преобразовании уходит в тепло. Также от них есть небольшой уровень шума.

Линейные ИБП

Самый дорогостоящий и надежный вид ИБП. Зачастую используются для работы важных серверов, дорогих игровых компьютеров, техники, чувствительной к перепадам напряжения сети. В таких UPS помимо батареи есть инвертор и выпрямитель. Поэтому независимо от входного напряжения, на выходе будет всегда нужная частота. А благодаря наличию выпрямителя, такой показатель как время переключения отсутствует. К недостаткам этих ИБП помимо цены можно отнести относительно низкий КПД (70-75%) и высокий уровень шума. Но такие потери не столь велики, как замена дорогостоящего оборудования.

На сегодняшний день все больше компьютеров стараются оборудовать источником бесперебойного питания. Ведь это помогает продлить жизнь компьютеру.

Источник



Что такое UPS и как он устроен

Приветствую, уважаемые читатели!

А вы пользуетесь источником бесперебойного напряжения? Считаете, что вполне можете обойтись без него? Вы в этом точно уверены?

Зачем нужен UPS?

Источник бесперебойного питания (ИБП или UPS — Uninterruptible Power Supplies) предназначен для снабжения компьютера электроэнергией в случае пропадания напряжения в электрической сети.

Внезапное отключение напряжения чревато потерей данных и физической порчей оборудования.

Читайте также:  Тест рационального питания светлана фус

В электрической сети всегда есть помехи и всплески напряжения, которые возникают при коммутации мощных потребителей.

Если нагрузка по конкретной электрической линии велика, напряжение на нагрузке снижается ниже нормы. Источник бесперебойного питания и нужен для того, чтобы питать компьютеры (и другую нагрузку) «чистым» напряжением.

В случае пропадания напряжения источник начинает работать от аккумуляторной батареи, вырабатывая переменное напряжение 220 В для компьютера.

Как устроен ИБП?

Постоянное напряжение аккумуляторной батареи (обычно 12 В или 24 В, если батареи включены последовательно) превращается в переменное 220 В с помощью специального устройства – встроенного инвертора. Если напряжения в сети исчезает, работа источника бесперебойного питания обычно сопровождается световой и звуковой индикацией для привлечения внимания пользователя.

В зависимости от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки, ИБП обеспечивает переменное напряжение на своих выходах в течение обычно 5 — 20 мин (кроме особых случаев). Этого времени хватает для того, чтобы закрыть все приложения (работающие программы) и выключить компьютер.

Все источники делятся на три большие группы:

  • пассивные (passive stand-by),
  • линейно-интерактивные (line interactive),
  • с двойным преобразованием (double conversion).

Пассивный ИБП

Фильтр защищает выход устройства и его электронику от выбросов напряжения, которые нередко бывают в электрической сети.

Переменное напряжение сети выпрямляется выпрямителем и (через зарядное устройство, которое на схеме не изображено) подзаряжает аккумулятор.

В обычном режиме, когда уровень напряжения в сети не выходит за пределы нормы, отфильтрованное сетевое напряжение проходит через ключ на выходные разъемы ИБП и питает нагрузку. Как только оно выходит за пределы или исчезает, начинает работать инвертор. Он превращает постоянное напряжение от аккумулятора в переменное с необходимой амплитудой, которое через ключ поступает на нагрузку.

При этом аккумулятор может отдавать достаточно большой ток, так как нагрузка – например, компьютер с монитором – может потреблять мощность 200 Вт и более. Как только входное сетевое напряжение вошло в пределы нормы, контроллер отключает инвертор и подает на выходы ИБП отфильтрованное сетевое напряжение.

Если же оно длительно отсутствует, контроллер отключает устройство, предохраняя аккумулятор от глубокого разряда.

Линейно-интерактивный ИБП

Линейно-интерактивные источники отличаются от пассивных, в частности, тем, что имеют в своем составе автотрансформатор.

Это позволяет работать в более широком диапазоне входного сетевого напряжения без перехода на аккумуляторы. Автотрансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что содержит не две (или более) гальванически изолированные обмотки, а, по сути одну обмотку с отводами.

Если входное сетевое напряжение длительное время снижено, контроллер, коммутируя посредством ключей обмотки автотрансформатора, повышает уровень напряжения на выходных разъемах ИБП. Если же напряжение длительное время повышено (в известных, разумеется, пределах) контроллер, коммутируя обмотки, понижает его уровень на выходных разъемах. Эта технология получила название AVR (Automatic Voltage Regulation).

Генерируемое инвертором сигнал может иметь вид аппроксимированной (ступенчатой) синусоиды или вид почти прямоугольных импульсов.

Последнее не так плохо, как этого можно было бы ожидать.

Большинство современных блоков питания, в том числе и компьютерные, — импульсные, в них сетевое напряжение все равно сначала выпрямляется.

ИБП с двойным преобразованием

Наиболее совершенные источники – с двойным преобразованием, которые используются в наиболее ответственных случаях (для питания серверов и оборудования, чувствительного к параметрам сетевого напряжения). В источниках бесперебойного питания первых двух типов частота сетевого напряжения на выходе (в тех случаях, когда не работает инвертор) всегда равна частоте сети. Нет никакой возможности на нее повлиять.

В ИБП с двойным преобразованием инвертор работает всегда – независимо от того, есть в сети напряжение или нет. Если оно в сети есть, оно выпрямляется, подзаряжает через зарядное устройство аккумулятор и поступает на инвертор, управляемый контроллером устройства. Инвертор вырабатывает чистую, «синтетическую», синусоиду стабильного напряжения – без помех и выбросов.

Частота ее может отличаться от частоты входного напряжения и определяется исключительно контроллером (точнее, предварительными настройками). Когда напряжение в сети исчезает или выходит за пределы нормы, инвертор переключается на работу от аккумулятора, поддерживая тот же высококачественный сигнал на выходных разъемах.

При этом переключение происходит быстрее, чем в первых двух видах источников. ИБП с двойным преобразованием имеет байпас (bypass, обходную линию), который позволяет питать нагрузку напрямую от электрической сети. Это сделано для того, чтобы подача напряжения на нагрузку не прерывалась при перегрузке или выходе из строя инвертора (который всегда работает).

Если возникают проблемы с инвертором, контроллер переключает ключ, и отфильтрованное сетевое напряжение в нагрузку поступает через байпас.

В заключение отметим, что для удобства работы разработано специализированное программное обеспечение, которое позволяет, в частности, проследить, как менялось входное сетевое напряжение во время работы.

Источник