Источники бесперебойного питания (ИБП)

• Обеспечение бесперебойного электропитания.

Короткое замыкание, плановое или аварийное отключение электричества – реалии нашей жизни, которые приводят не только к бытовым неудобствам, но могут повредить и даже полностью вывести из строя электрооборудование. А также привести к потере данных в домашнем ПК или офисной технике. Для предотвращения этого и сохранения работоспособности приборов нагрузку подключают к основной сети через блок бесперебойного питания. Это приоритетное назначение ИБП. В случае перегрузки в сети, отключения электричества или другого форс-мажора бесперебойник переключает потребителей на питание от встроенных или внешних аккумуляторных батарей, что позволяет оборудованию некоторое время работать в автономном режиме.

• Защита от скачков напряжения и перебоев в электроснабжении.

В моделях двойного преобразования и линейно-интерактивного типа ИБП присутствует функция стабилизации напряжения. В случае отклонения параметров электроэнергии от нормы по мере прохождения по проводникам характеристики выравниваются до приемлемых значений, что очень важно для чувствительной домашней или офисной техники.

• Поддержание стабильного напряжения и частоты электрического сигнала.

Бесперебойники снабжаются опцией фильтрации частотных и импульсных помех, снижения уровня шумов. Для поддержания оптимальных параметров тока предназначена также световая и звуковая индикация состояний системы питания, отображающая значения напряжения и частоты, потребляемой мощности нагрузки.

• Защита от короткого замыкания и перегрузки.

Большинство моделей оснащено системой защиты локальных сетей. Защита сетевого оборудования осуществляется с помощью подключения информационных кабелей через выделенные разъемы RJ-45 и RJ-11

Источники бесперебойного питания, в первую очередь модели нового поколения, имеют и другие дополнительные возможности: «холодный старт» (запуск без подключения к основной сети, за счёт энергии АКБ), таймер выключения/включения нагрузки в заданное время, параллельное подключение, деактивация защищаемого оборудования в критических условиях, отслеживание аварийных ситуаций и выдача сигналов и т. д.

Один из самых широких функционалов имеют ИБП линейки STARK COUNTRY Online. Например, функция преобразования частоты обеспечивает им совместимость практически со всеми типами генераторов, даже при минимальной нагрузке на выходе.

Использование источников бесперебойного питания затрагивает практически все сферы, где используется электричество. Возможность использования в той или иной сфере зависит от мощности агрегата. По этому критерию можно выделить три основные группы потребителей:

• Коммерческие предприятия. Сюда можно отнести крупные производства, бизнес-центры, отели, складские помещения, а также учреждения с критическим оборудованием. Для их обслуживания необходим высокомощный ИБП. Такие же бесперебойники требуются для систем жизнеобеспечения в загородном доме, например, для отопительного оборудования.
• Бытовые системы. В эту группу входят небольшие офисы, торговые точки, кафе, предприятия малого бизнеса, дачные участки и т. д. Как правило, на этих объектах достаточно блоков с невысоким показателем мощности. Они используются также для обеспечения конкретных бытовых потребностей в доме – устанавливаются на какой-то определенный прибор, например, на морозильную камеру.
• Информационные технологии. К ним относится оборудование в сфере телекоммуникаций, устройств дистанционной связи, локальных сетей дата-центров и т.п. Для обеспечения их непрерывной работы, как правило, устанавливают UPS средней мощности.

Независимо от схемы построения и функционала, каждая модель источника бесперебойного питания включает следующие основные компоненты конструкции:

• Аккумуляторы (электронакопители). Аккумулируют электроэнергию для питания нагрузки при переключении в автономный режим. Для продления автономии могут комплектоваться дополнительными внешними батареями. От характеристик АКБ, в первую очередь емкости, на 30% зависит эффективность ИБП.
• Инвертор – устройство для преобразования постоянного напряжения в переменное и наоборот. Формирует выходной сигнал подключенной нагрузки.
• Зарядное устройство – для зарядки аккумулятора.
• Контроллер (электронный блок управления). Предназначен для работы UPS разной мощности с любыми блоками питания. Обеспечивает автоматическую работу ИБП и АКБ в соответствии с заявленными параметрами. Позволяет регулировать настройки прибора.

В конструкцию также могут входить выпрямитель, байпасный блок, бустер, интерфейс, фильтры и другие дополнительные элементы.

В соответствии с Международным стандартом IEC 62040-3 «Системы бесперебойного энергоснабжения (UPS)» ИБП классифицируются по схеме построения на три типа:

• Резервные (off-line или стендбай). Бюджетный вариант. Из-за отсутствия встроенной защиты от перепадов напряжения используются только в сетях с относительно стабильным напряжением.
• Линейно-интерактивные (line-interactive). Оснащены встроенным ступенчатым стабилизатором на входе, что позволяет применять их в сетях со значительными отклонениями показателей напряжения от нормы.
• Двойного преобразования (online). Универсальное устройство длительной автономии. Главная особенность схемы такого ИБП – отсутствие автотрансформатора и коммутационных элементов в силовой части, подвергающихся механическому износу. Поэтому ИБП онлайн способны проработать намного дольше аналогов других типов. Важное преимущество - чистый синус на выходе.

Выбирать источник бесперебойного питания следует, исходя из того, для чего именно требуется ИБП. От предназначения прибора и характера подключаемой нагрузки зависит, какими параметрами должен обладать аппарат. Рассмотрим основные характеристики ИБП.

• Выходная мощность, передаваемая на потребителя, измеряется в ваттах (активная) или вольт-амперах (полная). Это основной критерий выбора, он указывает допустимую максимальную нагрузку. Данные величины должны превышать потребляемую мощность подключенных устройств с запасом 20%. Если нагрузка имеет высокие пусковые токи, например погружной скважинный насос, ИБП выбирается по максимальной величине пускового тока.
• Время переключения на питание от АКБ и обратно (инерционность) . Измеряется в миллисекундах, колеблется в пределах 0 – 15 мс. Если изменение рабочего режима ИБП происходит медленно, на выходе возможны обрывы электропитания. Некоторые особо чувствительные устройства необходимо резервировать только онлайн ИБП с переключением 0 мс.
• Форма выходного сигнала (Uвых). Подаваемое на нагрузку напряжение при работе от АКБ может быть с идеальной («чистой») или модифицированной синусоидой. Для большинства электроприборов требуется «чистый» синус, который могут обеспечить модели оnline, off-line и некоторые линейно-интерактивные.
• Время автономной работы – длительность питания нагрузки от аккумуляторных батарей в минутах. Определяет емкостью АКБ и мощностью защищаемой нагрузки. Для ИБП со встроенными аккумуляторами в среднем составляет 4-20 мин. Для сохранения данных в персональном ПК достаточно 5-10 мин. Для промышленного и офисного оборудования, как правило, увеличивается до 30-45 мин. Для обеспечения непрерывной работы потребителей от АКБ время автономии должно быть не менее 20-30 минут. В этом случае рекомендуется выбирать модели с возможностью подключения внешних батарей с увеличенной емкостью.
• Функция коррекции напряжения – осуществляет корректировку значения и формы выходного сигнала без перехода в автономный режим. Присутствует в ИБП онлайн и линейно-интерактивных.
• Ток зарядного устройства – чем выше этот параметр, тем более емкие батареи можно подключить и обеспечить длительное время автономии.

Следует обратить внимание и на другие характеристики, в том числе входное напряжение, фазность, регулировку частоты (для моделей онлайн), допустимая нагрузка, подключение солнечных панелей, удаленное управление и мониторинг, срок службы и т. д.

Рассмотрим подробнее особенности функционирования каждого из типов UPS.

• Принцип действия ИБП off-line (резервного типа) . Второе название устройства standby значит «находящийся в режиме ожидания». В обычном режиме, при наличии тока от центральной сети подает его напрямую на выходы, одновременно поддерживая заряд АКБ. При пропадании или просадке напряжения с помощью реле переключается на питание нагрузки от батарей. Время срабатывания – от 3 до 15 мс, для некоторых приборов такой перебой критичен. Другой недостаток ИБП данного типа: как правило, в нем – модифицированная синусоида, что недопустимо для многих приборов, например, циркуляционных насосов и отопительного оборудования. Устройства могут быть использованы для защиты приборов, нетребовательных к качеству тока, например, трансформаторов. Совместимы с офисными и домашними ПК. Важно знать: ИБП типа офф-лайн марки STARK COUNTRY обеспечивают чистый синус на выходе.
• Принцип действия Онлайн ИБП (двойного преобразования) . Приборы выполняют непрерывное изменение переменного напряжения. Переменный ток поступает из сети, в выпрямителе его трансформируют в постоянный (с подзарядкой аккумулятора), потом в инверторе снова преобразуют в переменный с идеальной синусоидой на выходе. Данная технология обеспечивает полную независимость качества выходного напряжения от состояния сети. Благодаря этому достигается наиболее эффективная защита нагрузки не только от пропадания центрального электроснабжения, но и от отклонения показателей напряжения от нормы.

Поскольку в ИБП онлайн аккумулятор всегда имеет сообщение с сетью, переход в режим автономии осуществляется моментально. Это гарантирует наиболее действенную защиту подключенной нагрузки. Бесперебойники данного типа могут использоваться для высокочувствительной техники даже при низком качестве электроэнергии в сети. Подходят для защиты серверного оборудования, видеоаппаратуры, электронного блока управления отопительных котлов и т. д. Их обычно выпускают с высоким показателем мощности, многие модели рассчитаны на использование в комплексе с топливным электрогенератором и внешним АКБ.

Важно знать: ИБП типа онлайн, например, марки STARK COUNTRY могут работать с изолирующим трансформатором на выходе.

• Принцип действия линейно-интерактивного ИБП. Основное отличие от прибора резервного типа: наличие AVR – автоматического регулятора напряжения. Данный элемент имеет несколько фиксированный ступеней регулировки, например, две ступени на понижение и три на повышение. При понижении напряжения ниже нормы AVR включает ступень на повышение, нормализуя характеристики. При повышении, напротив, включается «понижающая» ступень. Если сетевое напряжение пропадает или его показатели выходят за пределы значений работы регулятора, ИБП с помощью реле переключается на питание от аккумулятора. Устройства этого типа могут быть использованы в серверах, инженерных системах, в банках, для мини-АТС и т. д. Некоторые старшие модели, в том числе марки STARK COUNTRY, оснащены инвертором с синусоидальной формой выходного напряжения, что повышает возможности использования линейно-интерактивных UPS – для электродвигателей, насосов, холодильников и другого ответственного оборудования.

Для корректной работы и сохранности самого источника бесперебойного питания и подключенного к нему оборудования необходимо соблюдать требования к эксплуатации ИБП.

• Температурный режим. Рекомендованный температурный режим для большинства моделей UPS – от 5 до 40°С. Оптимальной для стабильной работы считается температура 20-25°С. Более низкая может провоцировать появление конденсата, который может вызвать короткое замыкание. Слишком высокая температура негативно влияет на состояние прибора и сокращает срок службы АКБ. Недопустимо размещение поблизости радиаторов и отопительных приборов, а также попадание солнечных лучей.
• Влажность – этот показатель не должен превышать 80%.
• Вентиляция. Выделяемое при работе тепло должно постоянно отводиться либо за счет принудительного обдува, то есть вентилятора, либо естественной циркуляции воздуха вокруг корпуса прибора и через его корпус. Расстояние от вентиляционных отверстий до стены или другой поверхности должно быть не менее 15-20 см.
• Электрическая защита. Кабель для подключения к электрической сети и провода, соединяющие агрегат с подключаемыми приборами, должны располагаться без натяжения. Необходимо исключить вероятность их повреждения по неосторожности, желательно закрепить их на стене. Силовой кабель следует подключать к розетке с заземлением. Не перегружать ИБП, подключать только действительно необходимую нагрузку.
• Сервисное обслуживание. Нужно периодически проводить тесты на работоспособность и емкость батарей и включать процедуру самотестирования ИБП. После отключения электроэнергии следует выключать оборудование, оставив включенным в сеть только ИБП, чтобы при возобновлении подачи прибор мог зарядить свой аккумулятор. Необходимо обеспечить сервисное обслуживание источника бесперебойного питания, заключив договор с соответствующей организацией.