Источник бесперебойного питания (ИБП). Типы. Характеристики. Расчет времени автономной работы

26/01/2017 3588

ибп источники бесперебойного питания типы бесперебойников характеристики ибп подбор источника бесперебойного питания on-line ибп off-line модели бесперебойников line-interactive упсы

Источник бесперебойного питания – это приспособление (автоматический), оснащённое аккумуляторной батареей. Устройство создано с целью обеспечения разного рода электронных приспособлений, девайсов, газовых котлов постоянным питанием.

Источник бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания используются на производствах, предприятиях, в офисах и домах. Их обычно устанавливают к тем устройствам и приборам, которые требуют постоянного питания, и повреждение которых может повлиять на комфорт, работу и другие процессы жизнедеятельности. Требуют постоянной подпитки системы:

• Отопления; котлы.

• Водоснабжения (насосы).

• Компьютерные.

• Сигнализации, видеонаблюдения.

• Связи.

• Пожарные системы.

Кому нужен ИБП? Всем, у кого частые проблемы с электропитанием. При отсутствии электроэнергии, резком её отключении, устройство способствует сохранению данных (на компьютере), обеспечивает нормальное функционирование котлов и других систем. Электронные девайсы со встроенной аккумуляторной батареей не зависят от дополнительной подпитки ИБП, поскольку сами прекрасно выполняю эту функцию.

Источник бесперебойного питания устанавливают при таких трудностях с электропитанием: при возникновении проблем с напряжением (всплески, пропадание, понижение, провалы); в случае радиочастотных и электромагнитных проблем; при проблемах с процессами коммутации. Проблемы разной сложности требуют применения отдельного типа ИБП. В основном выбор типа зависит от времени: работы от АКБ, переключения нагрузки на АКБ.

Типы

Выделяют 3 основных типа источников бесперебойного питания, основываясь на схемах построения устройства:

• Off-Line.

• Line-Interactive.

• Оn-line.

Off-Line – резервный источник питания, работающий от инвертора со своим набором батарей. Применяется такой ИБП при неполадках с напряжением и считается самым простым видом. Принцип работы не сложный: при возникновении неполадок нагрузка автоматически переходит на оф-лайновый источник питания (резерв). Чаще всего данный тип применяется для резервного обеспечения энергией компьютерных систем.

Резервные источники не советуют применять, в случаи отсутствия стабилизации напряжения в сети, поскольку система не рассчитана на корректировку напряжения и не оснащена стабилизатором. Скачок напряжения может повлиять на сохранение питания. Из положительных характеристик выделяют довольно низкую цену на устройства и тихий способ работы.

Line-Interactive – интерактивный источник питания (или линейный). Принцип работы ИБП рассматриваемого типа почти не отличается от предыдущего. Возникает проблема, щёлкает переключатель, используется резервное питание. Однако конструкция интерактивных ИБП отличается наличием стабилизатора, способствующего регулированию выходного напряжения. Частота стабилизаторов в устройстве обычно небольшая.

Различают несколько видов интерактивных источников. Эти различия основываются на времени использования устройства, способности его питать систему. Первые – те, которые могут проработать около не больше 15 минут. Применяются для резервного обеспечения компьютерных систем, чтобы успеть успешно завершить работу и сберечь все необходимые данные. Вторые – те, которые способны работать несколько часов подряд (до 10-ти часов). Их, как правило, устанавливают для обеспечения питанием зависящей от энергии бытовой электроники, обогревателей, осветительных приборов. То есть приборов, не нуждающихся в высоком качестве питания. Последние работают «в паре» с внешними батареями. Источник бесперебойного питания берёт резервную энергию батарей, тем самым обеспечивая продолжительную работу, нуждающихся в подпитке устройств.

Интерактивные ИБП дают небольшую стабилизацию. Их нельзя использовать для систем с асинхронными двигателями. Это и определяет использование устройств лишь к некоторым приборам.

Оn-line – самый мощный вид источников бесперебойного питания. Особенность конструкции данного типа ИБП – встроенная зарядная система, которая заряжает внешние аккумуляторные батареи. Зарядные устройства отличаются большой мощностью, что позволяет питать энергией длительное время объёмные системы, требующие большого напряжения. Принцип резервного питания остаётся и в этом источнике, но он разительно отличается количеством самого резерва. Это похоже на небольшое хранилище энергии, которое способно обеспечить питанием несколько устройств длительное время.

В оn-line ИБП устанавливается мощное стабилизирующее устройство, который может корректировать любое напряжение. Работает по принципу двойного преобразования: на начальном этапе переменный ток переходит в постоянный, а после в обратном порядке – постоянный переходит в переменный.

Данные устройства используются для питания систем отопления (с асинхронными двигателями), водоснабжения, серверов больших объёмов и других устройств и систем, работа которых зависит от качества электропитания. Подключаясь к питанию от батарей, оn-line ИБП не требуют дополнительного времени. К недостаткам рассматриваемого типа относятся повышенное тепловыделение, производительность шума (в следствие оснащения вентилятором), высокая стоимость.

На рынке также присутствуют и другие типы устройств для дополнительной подпитки. Но схемы их работы, возможности и прочие характеристики сильно напоминают вышеперечисленные. Это позволяет сделать вывод, что они являются их последователями. К ним относятся:

• triple-conversion: система оснащена устройством способным изменять, подстраивать мощность;

• ferrups: дополнительно встроен специальный трансформатор, повышающий диапазон напряжения (входного);

• by-pass: система со встроенным дополнительным каналом, передающим энергию. Он способствует поднятию показателей надёжности.

Примечательны последние модификации особой конструкцией ИБП. Высокий уровень выходной сети способствует предотвращению неполадок системы, выхода её из строя. Таким образом, когда один элемент вышел из строя, конструкция всё так же продолжает работать. Система сконструирована для повышения уровня надёжности или мощности (зависит от выбранного типа).

Характеристики

При выборе источника бесперебойного питания непременно нужно обратить внимание на его технические характеристики. От них зависит совместимость ИБП с другими устройствами, его производительность, продолжительность работы.

1. Мощность.

Виды мощности:

• Выходная – в Вольт-Амперах (VA).

• Активная – в Ваттах (Вт).

• Реактивная – в Вольт-Амперах (реактивный).

Некоторые устройства при переподключении с основного питания непосредственно на ИБП, используют большее количество мощности (до 7-ми раз), чем рассчитано производителями. Это приборы с двигателем, требующим много энергии (системы водоснабжения, холодильники и другие). При выборе берётся во внимание эта особенность.

2. Время переключения.

Для разных источников требуется определённое количество времени, чтобы перейти из одного режима в другой (подключиться к резервному питанию). Измеряется в миллисекундах. В среднем это занимает от 2-х до 15 миллисекундах.

3. Выходное напряжение.

Единица измерения данной характеристики – Вольт (V).

4. Диапазон входного питающего напряжения.

Единица измерения – Вольт (V). Подразумевается состояние ширины напряжения сети, при котором источник бесперебойного питания может привести в норму питание, не прибегая переходу на аккумуляторные батареи.

5. Время работы в автономном режиме.

Время полностью зависит от способностей подключённых устройств и ёмкости аккумуляторной батареи. Для разных типов источников бесперебойного питания – разное время. Системы Off-Line отличаются непродолжительной работой, тогда как Оn-line могут использоваться на протяжении долгого времени.

6. Приемлемая нагрузка.

Определяется в процентах исходя из параметров номинальной мощности. Случаются частые проблемы с питанием, перебои, которые нагружают источники бесперебойного питания ещё больше. Для предотвращения поломок следует знать, какая максимальная нагрузка приемлема для определённого типа ИБП. Это позволит определиться с подходящим устройством ещё на этапе выбора.

7. Длительность службы.

Продолжительность службы аккумуляторных батарей зависит от ряда моментов: частоты использования, условий хранения, периодичности использования зарядки. Обычно АКБ служат без нарушений в функционировании больше 5-ти лет. Но если соблюдать все условия эксплуатации, то можно продлить срок.

8. Холодный старт.

Это не часть конструкции, а скорее функция, выполняемая устройством. Её задействуют в случае необходимости использования того или иного прибора, системы, когда нет напряжения сети.

Расчет времени работы в автономном режиме

Продолжительность работы источника бесперебойного питания зависит от конструкции самого устройства, то есть от его типа. Если применяется устройство со встроенной аккумуляторной батареей, то на довольно продолжительную работу можно не рассчитывать. Такие приборы смогут питать энергией максимум до 15 минут. Источник бесперебойного питания, в котором используются внешние батареи, способен отлично работать от получаса до нескольких часов. Особенности подключённых устройств, ёмкость АКБ, мощность являются определителями времени.

Все предприятия, выпускающие ИБП, разрабатывают свою систему расчётов времени. Если она не прилагается к изделию, то можно найти на официальном сайте или попросить непосредственно в магазине. Производитель знает досконально конструкцию устройства, ёмкость батареи, виды аккумуляторов. Что и является причиной точности указанного времени. Также для расчёта времени можно воспользоваться следующими способами:

• Узнать приблизительное время.

• Рассчитать точное время по формуле.

Чтобы узнать приблизительное время автономной работы источника питания, нужно совершить два математических действия – умножение и деление. Напряжение аккумулятора умножаем на его ёмкость, полученный результат делиться на постоянную нагрузку. При этом напряжение измеряется в Вольтах (V), ёмкость – Ампер-часах (А.ч), а нагрузка – в Ваттах (Вт). Полученная сумма и будет тем количеством времени (не абсолютно точным), которое ИБП может снабжать энергией, требующие подпитки приборы.

Более точные расчёты можно произвести с помощью специальной формулы. В основу положены все необходимые параметры и характеристики, влияющие на работу устройства. Именно от их взаимодействия и будет зависеть конечный результат. Параметры подставляются под следующую формулу:

t = U * Е * N * K * К1 * К2 / Р

Что означает:

t – время бесперебойного питания устройства.

U – напряжение батареи, измеряется в Вольтах (V).

Е – ёмкость аккумуляторной батареи, единица измерения - Ампер-час (А.ч).

N – общая сумма аккумуляторов в батарее.

K – преобразователь КПД (0,75/0,8).

К1 – коэффициент обозначающий глубину разряда (80/90%).

К2 – коэффициент возможной к использованию ёмкости (доступной). Зависит от температурных условий и заряда (одночасовой, двухчасовый, десятичасовый).

Р – мощность нагрузки.

Выполнив все действия в указанной последовательности, вы узнаете, какое количество времени, не прерываясь способны проработать аккумуляторные устройства ИБП. С учётом имеющихся сведений можно составить план действий в случае неполадок с электроэнергией, распределить своё время.

При выборе источника бесперебойного питания следует обращать внимание на вышеуказанные характеристики и особенности конструкции прибора. Это поможет правильно подобрать тип ИБП подходящий под потребности. Важно, чтобы источник питания был способен работать с устройством, требующим подпитки. Поэтому нужно взять к сведению и характеристики данного устройства. Также стоит учесть влияющие на функционирование ИБП внешние факторы.