Источник бесперебойного питания характеристики: технические характеристики ибп – Источники бесперебойного питания: типы и характеристики

технические характеристики ибп

Широкий диапазон применяемых электроустройств, бытовых приборов, сложного корпоративного и промышленного оборудования – иногда целой системы, требующей надежного электроснабжения — диктует все большую потребность в использовании источников бесперебойного питания. Это в свою очередь ставит нас перед необходимостью разбираться во многих тонкостях основных рабочих характеристик ИБП. Неучет какой-то из них, неправильное понимание значения хотя бы одной характеристики может не только перечеркнуть весь положительный эффект от применения бесперебойника, но и даже более того, привести к довольно неприятным последствиям. Пользователь сам несет и бремя забот, и бремя ответственности за работоспособное состояние своего оборудования.

Но прежде, чем перейти к рассмотрению наиболее важных с практической точки зрения характеристик ИБП, следует хорошо представлять, какие, собственно, беды и напасти мы хотим – и, самое главное, можем – с помощью них избежать.

Неполадки электросети, компенсируемые правильным подбором характеристик ИБП

Параметры электросети в нашей стране регламентируются ГОСТом 13109-97 данный ГОСТ устанавливает следующие требования:

  • Величина напряжения 220 В ±5%, диапазон предельных значений ±10%;
  • Частота 50 Гц ± 0,2 Гц, диапазон предельных значений ±0,4 Гц;
  • Величина коэффициента нелинейных искажений по форме напряжения продолжительно – меньше 8%, кратковременно – менее 12%.
  • Все устройства-потребители электроэнергии выполнены для эксплуатации в нашей стране именно на этих параметрах. Причиной отклонений от норм и неполадок может стать технический, человеческий или природный фактор. Так, для примера, к перенапряжению в линии электропитания может привести изменение электромагнитного поля вследствие разряда молнии. Это в свою очередь вызвать в обмотках трансформатора наводку очень высокого напряжения. Этот импульс напряжения способен далее почти мгновенно распространиться по электропроводке, интерфейсу, телефонным линиям и т.д. И, обладая довольно мощной энергией, стремительным образом с большой разрушительной силой пронестись по компьютерной сети или иной линии технологического оборудования.

    Неполадки могут вызвать изменение напряжения, нарушение его синусоидального сигнала не только по амплитуде, но и по частоте, что также приводит к своим специфическим негативным последствиям.

    В данной таблице приведены основные виды неполадок в электросетях, их наиболее вероятные причины и последствия.

    1. Пропажа напряжения в сети.

    Возможные причины: перегрузка электросети, замыкание в сети или во внутренней электропроводке устройств и оборудования, неправильный режим энергопотребления, механические повреждения линии электропередач (в том числе обледенение и др.), поломки периферийного оборудования, выход из строя коммуникационных портов и интерфейсов, грозовые электроразряды молний и иные технические и форс-мажорные аварии.

    Возможные последствия: выход из строя основного и вспомогательного оборудования, потери текущей информации из оперативной или кэш памяти, разрушение структуры файлового обмена данными, выход из строя материнской платы, полная потеря информации с жесткого диска, в особо тяжелых случаях – ущерб здоровью пользователей.

    2. Кратковременное или долговременное изменение (всплеск, подсадка) напряжения.

    Возможные причины: работа в непосредственной близости с вашей электросетью, вашими компьютерами и системами установок и приборов большой мощности (бытовых приборов, электродвигателей, электрогенераторов, кондиционерного оборудования и т.п.), это бывает особенно чувствительно на режимах выключения подобных устройств, когда происходит рассеивание избытка энергии по электросетям.

    Возможные последствия: выход напряжения из рабочего диапазона и отклонение других параметров от регламентированных норм, что особенно губительно для высокочувствительной техники, рассчитанной на строго определенные технические требования.

    3. Импульсные скачки высокого напряжения.

    Возможные причины: переходные процессы в момент восстановления напряжения после аварии (например, обрыв линии энергопитания), близкий разряд молнии.

    Возможные последствия: резкий высоковольтный импульсный скачок обладает очень мошной энергией (иногда с мгновенным увеличением напряжения до 6 киловольт, при продолжительности 10 — 100 миллисекунд) и способен быстро распространиться по сетям и нанести большой технический и информационный ущерб.

    4. Высокочастотные шумы и помехи, распространяемые через электросеть.

    Возможные причины: главным образом все те же технические и природные факторы, включение-выключение мощной нагрузки (бытовые приборы, электродвигатели, электрогенераторы, радиопередатчики, кондиционеры и различное промышленное оборудование и т.п.), грозовые разряды молний.

    Возможные последствия: нарушение синусоидальной формы напряжения, электро и радиошумы могут спровоцировать неустойчивую работу сетей, оборудования и всей энергосистемы, частичная или полная потеря информационных данных.

    5. Побеги частоты (отклонения частоты более чем на 3Гц).

    Возможные причины: на отклонения частоты влияет суммарная нагрузка, изменения частоты могут быть вызваны изменениями генерируемой и потребляемой мощности.

    Возможные последствия: на пассивные нагрузки изменения частотных характеристик влияния не оказывают, частотные колебания влияют на вращающий момент, то есть на механическую энергию, что может вызывать, например, снижение к.п.д. двигателей, также на качество энергоситсемы могут оказать свое воздействие изменения магнитного потока в магнитной цепи системы (в основном в трансформаторной), которая достаточно зависима от частотных колебаний.

    Представление потенциальных угроз даже в общем их виде помогает предварительно наметить, на какие разновидности, на какую группу источников бесперебойного питания в общих чертах надо на практике ориентироваться. Знание же и понимание их основных характеристик поможет обеспечить надежное, бесперебойное энергоснабжение, отсутствие перегрузок и недодач в электропитании, его экономный расход и высокий к.п.д.

    Основные характеристики ИБП

    В нижеследующей таблице мы приводим максимально широкий перечень основных характеристик ИБП, которые полезно знать любому пользователю, чтобы не ошибиться в выборе источника бесперебойного питания для своих конкретных нужд.

    Таблица основных рабочих характеристик источников бесперебойного питания.

    А. Выходные характеристики ИБП.

    1. Выходная мощность ИБП.

    Одна из основных характеристик ИБП, влияющая на его выбор. Единицы измерения приводятся либо вольт-ампер (ВА, VA), либо – ватт (Вт, W). И здесь есть своя тонкость. Величину мощности, указанную в ВА, нельзя считать равной мощности в Вт. И об этом многие иногда забывают.

    Как же правильно тогда выбирать мощность ИБП?

    Для относительно маломощных ИБП, рассчитанных на сравнительно небольшую полезную нагрузку (ПК и периферийное оборудование, например), в техпаспорте мощность обычно приводится в ВА.

    Но надо знать, что доступная мощность в Вт будет меньше. На практике допускается принимать мощность бесперебойника в Вт примерно равной 60% от вольт-амперной мощности.

    Довольно распространенный просчет заключается в том, что если для вычисления необходимой мощности в Вт использовать паспортную характеристику можно ошибочно выбрать питание, формально соответствующее параметру в вольт-амперах, но на самом деле мы получим превышение мощности в Вт.

    Вот как выглядит характерный пример ошибки в расчете требуемой мощности при выборе ИБП

    Задача: Необходимо подобрать ИБП для файлового сервера в 800 Вт. Решили взять источник бесперебойного питания 1000 вольт-ампер. У данного файлового сервера имеется ИП с коррекцией коэффициента мощности, соответственно его параметры: 800 ватт и 800 вольт-ампер.

    И тогда, не смотря на то, что ВА-характеристика полезной нагрузки 800 вольт-ампер, то есть пребывает в диапазоне ВА-характеристики ИБП, тем не менее, бесперебойник не справится с задачей.

    Все дело в том, что мощность сервера в 800 Вт, превосходит мощность ИБП, которая равна приблизительно 600 Вт (0,60 от 1000 вольт-ампер).

    То есть, таким образом можно допустить опасную оплошность и подключить ИБП, показатели мощности которого выглядят вроде бы правильно, но в процессе эксплуатации будет возникать перегрузка ИБП.

    Если нет точной информации о мощности полезной нагрузки в Вт, то следует руководствоваться таким правилом:

    суммарная мощность всех устройств в системе (согласно их техпаспортам) не должна превышать 60% мощности ИБП в ВА.

    Для обеспечения гарантированно бесперебойной работы электропитания рекомендуется немного завышать номинальную мощность ИБП по сравнению с мощностью устройства, указанного в его паспорте. Это создаст дополнительный резерв мощности, что поспособствует увеличению времени автономной работы ИБП.

    Но тут одновременно надо отметить и имеющийся минус такого подхода, а именно, – завышение мощности ИБП вызывает увеличение времени его срабатывания. Поэтому, если этот параметр для потребителя не безразличен, то необходимы более точные оптимизирующие расчеты для выбора ИБП.

    У более мощных ИБП, предназначенных для питания больших систем, таких как промышленное оборудование, крупные сервера, датацентры и т.п., мощность в технической документации, как правило, указывается либо в ваттах, либо и ваттах, и вольт-амперах одновременно.

    2. 2. Выходное напряжение ИБП.

    Указывается в вольтах (В, V). Еще одна сверхважная характеристика ИБП. От качества выходного напряжения зависит стабильность и безаварийность всей системы.

    Величина отклонения напряжения может быть определена следующим образом:

    V = [(U – U1) / U1] x 100%;

    где U – фактическое напряжение;

    U1 – номинальное напряжение.

    Уход фактических параметров напряжения от требуемых делят на максимально- и нормально-допустимые. При этом 22,8 часов в сутки (95%) качество напряжения обязано находиться в диапазоне нормально-допустимых характеристик. Равно как и все время (в том числе и в поставарийных рабочих состояниях) оно обязано пребывать в диапазоне максимально-допустимых требований.

    Во время аварий разрешается выход показателей качества электронапряжения за рамки регламентированных значений. Это касается и падения электронапряжения в ноль, и «гуляния» частоты в ± 5Гц с обратным их возвращением в диапазон максимально-допустимых для поставарийной работы параметров.

    Требования к качеству выходного напряжения ИБП варьируются также и в зависимости от вида нагрузки. Так, например, в промышленности большую зависимость от качества питающего напряжения имеет работа электротермических установок. У них, с уменьшением напряжения падает рабочая температура, увеличивается длительность цикла техпроцесса, а иногда, при серьезных отклонениях, термическая операция может оказаться и вовсе незавершенной.

    3. Частота выходного напряжения ИБП.

    Строгость требований к частоте ИБП на его выходе зависит от чувствительности к ее изменениям тех устройств и сетей, которые он предназначен питать. Одни из них более зависимы от частотной нестабильности, другие менее.

    Отклонения частоты от номинальных значений чревато двумя основными видами неприятностей.

    Первый – электромагнитные потери. Нестабильность частоты может привести к росту расхода энергии при передаче. Так, понижение ее на 1 % способно увеличить расход электроэнергии на передачу на 2 %. Это в свою очередь ведет к снижению общего к.п.д. всей системы.

    Второй вид проблем, вызываемых нестабильностью частоты это связанное с нею уменьшение производительности техоборудования, что влечет повышения времени всего рабочего процесса. Иногда для того, чтобы компенсировать такой негатив, приходится использовать дополнительное оборудование, со всеми вытекающими из этого допзатратами.

    Удержание частоты в рамках номинала обычно обеспечивается предусмотрением резервного запаса мощности в энергосистеме.

    4. Форма напряжения на выходе ИБП.

    Параметр, к которому также могут оказаться чувствительны некоторые варианты устройств. В паспортных данных ИБП обычно указывают, какой обеспечивается сигнал напряжения по форме: строгая синусоида или же ее имитация, т.е. приближенная (аппроксимированная) к ней форма синусоиды (часто – линия ее не гладкая, а ступенеобразная). Надо знать, что у некоторых компьютеров блоки питания (у которых активный P.F.C.) не важно «переваривают» имитированную синусоидальность. В то же время, наличие в ИБП инвертора для идеализации формы синусоиды понижает к.п.д.

    1 Характеристики ИБП

    Б. Входные характеристики ИБП.

    1. Напряжение на входе в ИБП.

    Напрямую связаны с параметрами питающей ИБП электросети.

    В зависимости от того, какое требуется напряжение полезной нагрузке, может быть:

    — 220В, 230В, 240в;

    — для мощных устройств и промышленного оборудования обычно: 380В, 400В, 415В.

    2. Диапазон допустимых колебаний напряжения на входе, при котором ИБП способен выполнять свои функции без переключения на аккумуляторную батарею.

    Чем шире этот диапазон, тем реже переключения на АКБ, тем, соответственно, дольше срок службы батареи. ИБП с более широким диапазоном колебаний данного параметра более востребованы могут быть теми потребителями, которые вынуждены работать от сетей с частыми просадками напряжения.

    3. Диапазон частоты входного напряжения ИБП.

    В техпаспорте обычно указывается диапазон колебаний частоты, который ИБП способен корректировать. Если в каком-то регионе в местной электросети бывают, например, сильные снижения частоты напряжения, то необходимы мощные бесперебойники, способные своими индуктивными и емкостными возможностями нейтрализовать такие понижения.

    4. Величина напряжения при переключении байпаса.

    Обычно указывают в процентах к отклонению от номинала входного напряжения. У некоторых ИБП имеются дополнительные опции, позволяющие пользователю самому выбрать, при каком проценте отклонений допустимо переключение на байпас (например, 10%, 15%, 20%). Это позволяет более точно настроить ИБП и избежать ненужных переключений.

    В. Защита.

    1. Длительность перехода ИБП на резервный режим.

    В техпаспорте, как правило, приводится длительность переключения источника бесперебойного питания на АКБ и на байпас (в мсек). Этот процесс должен происходить максимально быстро и корректно для потребителя электроэнергии.

    2. Режим перегрузки.

    Данный режим характеризуется следующими параметрами: допустимой величиной превышения напряжения (обычно указывается в процентах) и временем, в течение которого ИБП продолжает работать и по истечении которого он обесточивается и переходит на резервный режим.

    Например, в паспорте это может выглядеть так.

    Для батареи – «При нагрузке 100-140% – 20 сек, затем ИБП выключается». Или – «˂150% – 250 мс, затем ИБП выключается».

    Для байпаса: «70 с при нагрузке >120%».

    3. Характеристики автономного режима ИБП при перегрузке.

    На продолжительность работы АКБ при обесточенном источнике бесперебойного питания влияет емкость батареи и мощность потребителя электроэнергии. Если ИБП предназначен для компьютера, а вы к нему подключите на время отсутствия электричества в сети еще и электрокамин, то батареи в таком аварийном случае разрядятся, разумеется, мягко говоря, несколько быстрее.

    Г. Другие характеристики ИБП.

    1. Возможность управления и мониторинга состояния ИБП.

    Современные ИБП оснащены микропроцессорами и представляют собой интеллектуальную систему, способную самостоятельно контролировать рабочее состояние ИБП, сигнализировать о внештатных ситуациях и передавать всю необходимую информацию электронным способом. Возможности такого мониторинга и управления отличаются характеристиками микропроцессора, разновидностями интерфейсов, видами сигнализации и др.

    2. Условия эксплуатации.

    В техническом паспорте указываются следующие характеристики: температура, влажность, уровень шума, иногда допустимая высота над уровнем моря.

    В таблице приведены наиболее важные характеристики источников бесперебойного питания. Кроме них каждая модель ИБП может иметь свои индивидуальные преимущественные технические отличия и возможности. К ним относятся, например, – наличие возможности «холодного» пуска, горячей замены батареи, режимы онлайн с разной степенью преобразований, многоуровневый способ зарядки, дополнительные режимы преобразования частоты, особенности корпусной конструкции, габариты и т.д.

    Для пользователя все определяется теми задачами, которые предстоит решать источнику бесперебойного питания и теми условиями, в которых ему предстоит трудиться.

    Перейти к полной версии Перейти к мобильной версии

    По каким характеристикам подобрать ИБП?

    Получить наилучший эффект защиты при минимальных затратах — задача, которую решают специалисты при выборе источника бесперебойного питания.

    Условно все модели источников бесперебойного питания (ИБП/ UPS) можно разделить на три категории, отличающиеся уровнем защиты:

    • базовая защита — позволяет избежать наиболее распространенных проявлений нестабильности в сети. Это одиночные импульсы с большой амплитудой, но очень малой длительностью — например, грозовые разряды или искрения плохих контактов в электропроводке; периодические отключения электроэнергии на подстанциях или суточные колебания сетевого напряжения вследствие изменения нагрузки на разных фазах. К этой категории относятся офф-лайн ИБП (off-line, back ups) и линейно-интерактивные (Line-interactive) ИБП начального уровня с аппроксимированной синусоидой.
    • улучшенная защита — позволяет дополнительно отфильтровывать радиочастотные и прочие электромагнитные помехи во входной сети. Встроенный автоматический регулятор напряжения (AVR) позволяет корректировать величину входного напряжения в широком диапазоне без перехода на аккумуляторы. К этой категории относятся линейно-интерактивные (Line-interactive) ИБП с аппроксимированной синусоидой и улучшенными характеристиками, а также линейно-интерактивные (Line-interactive) ИБП с чистой синусоидой выходного напряжения.
    • абсолютная защита — гарантирует избавление от всех возможных неполадок в питающей сети, к тому же стабилизирует величину и корректирует коэффициент мощности и форму выходного напряжения, тем самым значительно продлевая срок службы подключенного оборудования. К этой категории относятся онлайн (online) ИБП с двойным преобразованием энергии, нулевым временем переключения и чистой синусоидой выходного напряжения, в это же категорию отнесены промышленные трехфазные онлайн ИБП.

    Какими критериями следует руководствоваться при выборе ИБП в первую очередь, какие технические параметры необходимо учесть?

    Набор параметров, безусловно, будет продиктован требованиями защищаемого оборудования и сложностью самого проекта, однако, к основным характеристикам чаще всего относятся:

    • технология и форма выходного напряжения,
    • мощность,
    • время автономии или время батарейной поддержки.

    Дополнительно стоит обратить внимание на наличие интерфейсного порта и программного обеспечения для проведения мониторинга состояния сет

    Источники бесперебойного питания, типы и характеристики, «Компьютеры Одесса»

     

     Источник бесперебойного питания (англ. Uninterruptible Power Supply, UPS) — источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы (напряжение 220 В +- 10 %; частота 50 Гц +- 1 Гц; коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно)).

     

     

    Источник бесперебойного питания компании АРС

     

    Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до одного часа) время продолжить работу. Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрам электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами. ИБП способен корректировать параметры (напряжение, частоту) выходной сети. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором).

     

    Основные функции ИБП:

    • Поглощение сpавнительно малых и кpатковpеменных выбpосов напpяжения;

    • Фильтpация питающего напpяжения, снижение уpовня шумов;

    • Обеспечение pезеpвного электpопитания нагpузки в течение некотоpого вpемени после пpопадания напpяжения в сети;

    • Защита от пеpегpузки и коpоткого замыкания.

     

    Характеристики ИБП:

    1. Диапазон входного напряжения, при котором ИБП работают от сети и не переключаются на работу от встроенных батарей. Как известно, больший диапазон входного напряжения уменьшает количество переходов на батарею и увеличивает срок ее эксплуатации. Кроме того, ИБП с более широким диапазоном входного напряжения продолжают работать от сети и питать нагрузку, в то время как ИБП с меньшим диапазоном уже перешли на батарею и, разрядив ее, обесточили нагрузку. Это особенно актуально для наших электросетей, где нередки длительные «просадки» напряжения.

    2. Выходная мощность – это основная характеристика ИБП, показывающая на какую максимальную нагрузку он рассчитан.

    3. Изменение выходного напряжения при изменении входного. «Обязанность» ИБП – обеспечить выходное напряжение, при котором может нормально функционировать защищаемое им оборудование. Пониженный вольтаж на выходе ИБП способен вызвать сбои в работе оборудования и потерю данных, значительное повышение напряжения приводит к тем же результатам плюс выход оборудования из строя. Повышения напряжения происходят реже, но их последствия носят более печальный характер.

    4. Параметры выходного напряжения при работе от батарей – напряжение, частота, форма сигнала. Эти параметры определяют качество генерации, обеспечиваемое ИБП, от чего зависит область применения конкретного устройства.

    5. Процесс переключения ИБП на батарею и обратно. Для нормальной работы подсоединенного к ИБП оборудования все переключения и переходные процессы должны быть «незаметны». Это означает, что они должны выполняться за минимальное время и проходить корректно – в частности, сопровождаться правильной синхронизацией частоты ИБП с внешней частотой питающей сети.

    6. Поведение ИБП при возникновении перегрузки на выходе. При перегрузке в режиме работы от батарей ИБП выключается (для предотвращения выхода из строя). Если в процессе работы от сети возникла перегрузка (например, к ИБП было подключено дополнительное оборудование), пользователь должен знать об этом, чтобы вовремя уменьшить нагрузку. В противном случае при пропадании напряжения в сети оборудование будет моментально обесточено. Наиболее эффективным является сочетание звуковой и световой индикации, тогда как некоторые ИБП обеспечивают только световую или не имеют вообще никакой индикации.

    7. Наличие «холодного» старта, т. е. возможность включить ИБП при отсутствии напряжения в электропитающей сети. Такая функция может стать полезной, например, если во время длительного пропадания питания нужно включить компьютер или принять/отправить факс.

    8. Возможность стабилизации частоты (для on-line ИБП). Некоторое оборудование может быть критично к частоте питающего напряжения. Например, у двигателей переменного тока (магнитофон, виниловый проигрыватель и т. п.) при изменении частоты питающего напряжения изменяется скорость вращения.

     

    Типы ИБП

     off-line(резервные) – эти ИБП(схема 1) служат для резервирования источника основного электроснабжения (электросети) на случай аварии (отключения или понижения/повышения напряжения выше установленной величины). Если это происходит, срабатывает переключатель, и нагрузка переходит на резервное питание от инвертора, питающегося от батарей. В штатном режиме питание нагрузки осуществляется напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр. Другие названия резервных ИБП: stand-by, backup, in-line.

    Достоинства резервных ИБП: простота и, следовательно, дешевизна; высокий КПД и, следовательно, низкие эксплуатационные расходы.

    Недостатки резервных ИБП: отсутствие стабилизации напряжения и частоты в штатном режиме; большое время переключения на питание от батарей (несколько мсек) и, следовательно, кратковременного пропадания или выброса напряжения на нагрузке; потеря фазы при переключении.

    В целом ИБП этого класса можно характеризовать как компромисс между приемлемым уровнем защиты от неполадок в электросети и ценой. Мощность выпускаемых устройств колеблется от 220 до 2000 VA (ВА).

     

    Схема 1. Резервный ИБП

    line-interactive (линейно-интерактивные ИБП)(схема 2)  – в штатном режиме снабжают нагрузку напряжением от основной электросети, в некоторой степени регулируя напряжение (автотрансформатор), а при аварии в основной электросети нагрузка синхронно переключается на инвертор.

    По принципу работы линейно-интерактивные ИБП схожи с резервными ИБП: они также служат для резервирования основного источника электроснабжения, «туша» небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи. Вместе с тем они обладают рядом существенных различий. Так, инвертор ИБП включен параллельно электросети и работает в двустороннем режиме: осуществляет мониторинг линии электропитания и в определенных пределах обеспечивает регулирование и стабилизацию выходного напряжения ИБП, а также производит заряд батарей. Кроме этого, многие производители устанавливают в ИБП этого класса дополнительные узлы (феррорезонансные трансформаторы или автотрансформаторы), позволяющие расширить диапазон входного напряжения, при котором напряжение на выходе поддерживается на приемлемом уровне без перехода на питание от батарей.

    Достоинства линейно-интерактивных ИБП: достаточно высокий КПД и более надежная по сравнению с резервными ИБП защита электропитания подключенной нагрузки.

    Недостатки линейно-интерактивных ИБП: нестабильность выходного напряжения в штатном режиме, зависящая от диапазона входного напряжения; отсутствие стабилизации частоты в штатном режиме; отсутствие изоляции нагрузки от электросети; неэффективность при работе на нагрузку с высокой степенью нелинейности; проникновение импульсов и шумов из основной сети на нагрузку; низкая информационная безопасность (возможность несанкционированного доступа к оборудованию по питающим линиям).

    Отдельно стоит сказать о технологии, известной как «дельта-преобразование напряжения»(delta conversion). Благодаря усовершенствованной обратной связи напряжение на нагрузке регулируется плавно, а не ступенчато, как в обычных линейно-интерактивных ИБП, становится возможной стабилизация частоты выходного напряжения. Эта технология позволяет обеспечить высокий КПД и более надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети.

    В целом линейно-интерактивные ИБП обеспечивают приемлемый уровень защиты электропитания и служат дешевой альтернативой более сложным системам, предназначенным для работы с чувствительной к неполадкам в электросети нагрузкой. Как правило, мощность выпускаемых устройств составляет от 250 до 10000 VA (ВА).

     

    Схема 2. Линейно-интерактивный ИБП

     

    on-line (постоянно включенные ИБП, с двойным преобразованием)(схема 3) – обеспечивают нагрузку электропитанием без потери фазы. Принцип работы ИБП данного класса заключается в следующем: входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем инвертором – обратно в переменное. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным стабилизированным напряжением (как правило, отклонения амплитуды выходного напряжения не превышают 5% устанавливаемого пользователем номинального значения даже при работе на нелинейную нагрузку).

    Основная отличительная черта ИБП этого класса: инвертор включен последовательно с источником основного электроснабжения и находится всегда во включенном состоянии. При пропадании входного напряжения он переходит на питание от батарей. Благодаря используемой схеме такое понятие как время переключения на резервное питание от батарей для ИБП данного класса просто отсутствует.

    Достоинства ИБП с двойным преобразованием: постоянная стабилизация напряжения и частоты; непрерывность фазы выходного напряжения в любых режимах; отсутствие влияние нагрузки на основную сеть; полная фильтрация импульсов и шумов основной сети; высокая информационная безопасность.

    Недостатки ИБП с двойным преобразованием: сложность конструкции и, следовательно, высокая цена; относительно невысокий КПД и, следовательно, высокие эксплуатационные расходы (расход электроэнергии, утилизация выделяемого тепла).

    ИБП данного класса обеспечивают самую надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети, что компенсирует затраты на его приобретение и установку. Диапазон мощностей выпускаемых устройств очень широк – от 600 VA (ВА) до нескольких сотен киловольт-ампер.

    По конструктивному исполнению ИБП можно разделить на настольные (как правило розеточные), напольные и стоечные (19″). Один или несколько ИБП с комплексом дополнительного коммутирующего оборудования и кабелей образуют систему бесперебойного питания (СБП).

     

    Схема 3.  ИБП с двойным преобразованием

     

    Для сведения: согласно результатам исследования, проведенного компаниями Bell Labs и IBM, каждый ПК ежемесячно подвергается воздействию около 120 нештатных ситуаций, связанных с проблемами электропитания. Использование ИБП продлит срок эксплуатации вашего ПК и защитит Вас от неприятных ситуаций, связанных с выходом из строя компонентов компьютера и потерей информации при отключении электроэнергии и др. нештатных проблем электросети.

     

     

    По материалам интернет ресурсов.

     

    виды ИБП

    ИБП для бизнеса.

    Аварийные отключения электроснабжения происходят не очень часто, но всегда неожиданно. Зачастую компании оказываются не готовыми к внезапной остановке бизнес-процессов, и не имеют представления, какие затраты повлечет за собой такой перерыв в электропитании. Обычно отключения электроэнергии в государственных энергосистемах длятся всего несколько часов, но в связи с большой изношенностью распредсетей в регионах перерывы в энергоснабжении могут достигать и нескольких дней. Отсутствие электроэнергии полностью парализует деятельность компаний в сфере банковских и финансовых услуг. Банкам и другим бизнес-структурам для осуществления операций на базе ИТ-технологий крайне необходима надежная инфраструктура., в первую очередь бесперебойное электроснабжение. Надёжное и качественное электропитание бизнес-оборудования способен обеспечить источник бесперебойного питания (ИБП).

    В отличие от генератора, он бесшумен и мгновенно переключает нагрузки на питание от батарей. Для обеспечения чувствительной к качеству напряжения офисной техники требуется ИБП, формирующий чистое синусоидальное напряжение во всем диапазоне мощности. Применение ИБП с несинусоидальным выходным напряжением ИБП, может привести к неисправностям дорогостоящих приборов. Для электроснабжения бизнес-оборудования рекомендуется применять источники со стабилизацией напряжения.

    ИБП для дома и дачи.

    Основной задачей источника бесперебойного питания для дома и дачи является электроснабжение коттеджа или загородного дачного дома при отключении или сбоях электропитания, аварии на основной электролинии. При восстановлении напряжения в основной сети, ИБП автоматически переключит нагрузку обратно на эту линию. Кроме этого, ИБП имеет защиту от перепадов напряжения и стабилизирует его для дома, обеспечивает резервное электропитание домашних приборов, компьютеров, коммуникаторов и т.п., которые должны функционировать и при отключении сетевого электричества. Отключение электроснабжения в доме случается особенно часто вследствие аварии на линии электропередачи (ЛЭП). Обрыв проводов ЛЭП в результате сильного ветра, падения деревьев, ледяного дождя, как правило, устраняется довольно долго. Короткое замыкание или перегрузка трансформатора на питающей подстанции устраняется быстрее. Чем дальше дом удален от трансформаторной подстанции, тем выше вероятность наступления аварии на линии. Гарантировать бесперебойное электроснабжение может инверторный источник бесперебойного питания с резервными аккумуляторными батареями достаточной емкости.

    ИБП для компъютера.

    ИБП для питания компъютерных систем должны обеспечивать функцию фильтрации питающего напряжения и сглаживание кратковременных импульсов с незначительной амплитудой. Помимо этого, источник бесперебойного питания снижает количество паразитных шумов в электросети, а также обеспечивает резервирование энергии в случае отключения электросети. Кроме того, использование ИБП дает возможность предохранить высокоточную микропроцессорную аппаратуру от перегрузок и сбоев по электропитанию. В зависимости от аппаратных возможностей и программного обеспечения ИБП контролирует состояние источника питания, а также отображает частоту переменного тока и уровень напряжения в сети. Кроме того, ИБП автоматически перезапускает подключенные приборы после возобновления электроснабжения. Основными характеристиками ИБП для питания компьютеров являются выходная мощность, период переключения , период автономной работы а также диапазон сетевого напряжения с которым совместим ИБП.

    ИБП для котла

    Работа современных отопительных систем, оснащенных газовыми автоматическими котлами и электрическими циркуляционными насосами, невозможна без надежного электроснабжения. При аварийных отключениях электроэнергии в зимнее время теплоноситель в системе отопления может замерзнуть и разорвать трубы, что потребует дорогостоящего ремонта.

    Применение источника бесперебойного питания практически полностью решает проблему с электроснабжением котла.

    Время автономного электроснабжения определяется ёмкостью внешних аккумуляторов, работающих с ИБП. Оптимальное время работы системы резервного электроснабжения для устройств отопления составляет 8–12 часов.

    Основные требования для ИБП для котлов отопления:

    · Достаточно длительный период автономной работы (до нескольких суток) для чего емкость аккумуляторов ИБП должна составлять не менее 100 А-ч.

    · Наличие функции стабилизации выходного сетевого напряжения;

    · Форма напряжения должна быть строго синусоидальной (для обеспечения работы электродвигателей насосов)

    · Минимальное время при переключения ИБП на аккумуляторные батареи (без отключения автоматики котла)

    ИБП для медицины.

    Сбои и перегрузки в сети способны вывести из строя дорогостоящее медицинское оборудование. К источникам бесперебойного питания для медицины предъявляются самые высокие требования по качеству электроснабжения, надежности в работе, перегрузочной способности.

    ИБП в медицинской сфере используются для обеспечения бесперебойного электроснабжения таких объектов как операционные блоки, реанимационные отделения, системы аварийного освещения, медицинские холодильники, магнитно-резонансные томографы, консоли , лабораторные отделения, ангиографические установки, рентгеновские установки , отделения лучевой диагностики, отдельно стоящие корпусы медицинских учреждений и многое другое.

    ИБП для насоса

    Насосное оборудование систем отопления и водоснабжения работает от электрической сети и, как правило, при аварийных отключениях электроэнергии здание остается без тепло и водоснабжения. Мгновенное прекращение циркуляции воды в системе отопления при остановке насоса приводит к ее перегреву в котле, что может вывести из строя отопительный котел. Для обеспечения нормальной работы насосного оборудования при сбоях электроснабжения применяют источники бесперебойного питания.

    Выбор модели ИБП зависит от мощности насоса (с учетом 5-кратного пускового тока) и желаемого времени автономной работы, выходное напряжение должно быть строго синусоидальным. Предпочтительны ИБП с внешними аккумуляторами, обеспечивающими длительное время автономной работы.

    Целесообразно установить общий ИБП одновременно для газового котла и насоса.

    ИБП для пожарно-охранной сигнализации.

    В современных охранных и охранно-пожарных сигнализациях, как и в системах контроля доступа, присутствуют микропроцессорные элементы особо чувствительные к сбоям электропитания, однако их бесперебойная работа крайне важна!

    Система сигнализации должна функционировать всегда, независимо от отключений и перегрузок электросети. В противном случае охраняемый объект останется без охраны. Известны случаи, когда грабители специально обесточивали объект, чтобы вывести из рабочего состояния охранную сигнализацию и проникнуть на охраняемую территорию. Таким образом, для систем пожарно-охранной сигнализации, использование резервных источников питания является обязательным. Как правило, ИБП для пожарно-охранной сигнализации обеспечивает питание нагрузки стабилизированным напряжением при наличии напряжения в электрической сети в основном режиме и автоматический переход на резервное питание от встроенной аккумуляторной батареи в резервном режиме при отключении электрической сети.

    ИБП для серверов (в стойку)

    Стабильность функционирования серверов, систем хранения информации напрямую зависит от надежности энергоснабжения технических устройств. Вынужденный простой компьютерного оборудования продолжительностью даже в несколько минут может привести к серьезным сбоям в работе информационных систем и, как следствие, к значительным убыткам. Защита электропитания позволяет практически исключить риск потери данных вследствие внезапного отключения напряжения в сети.

    Для электроснабжения серверов применяют ИБП типа онлайн (online) которые в процессе работы выполняют преобразование получаемого из электросети переменного тока сначала в постоянный, а затем обратно в переменный заданного напряжения и частоты. Если отклонение величины напряжения в сети превышает допустимые пределы, ИБП переключается на питание от аккумуляторных батарей, преобразуя получаемый от них постоянный ток в переменный. Такая схема обладает высокой надежностью и обеспечивает отсутствие переходных процессов на выходе ИБП, поэтому ИБП типа онлайн чаще всего применяют для защиты серверов, сетевых коммутаторов и т.п. оборудования, которое функционирует в круглосуточном режиме.

    В составе ИБП для питания серверов должен быть стабилизатор напряжения для поддержания стандартного уровня напряжения на выходе источника вне зависимости от скачков напряжения питающей сети. Во многих ныне выпускаемых ИБП типа онлайн предусмотрена энергосберегающая функция, автоматически переключающая устройство в обходной режим (bypass) при соответствии параметров внешнего электропитания установленным нормативам.

    Для правильного выбора серверного ИБП следует учитывать большое количество технических параметров, таких как:

    · Мощность;

    · Выходное напряжение;

    · Время автономной работы от аккумуляторной батареи;

    · Диапазон входного напряжения;

    · Время реагирования;

    · Исполнение по виду монтажа;

    · Габариты и дизайн и т.п.

    ИБП для торговли.

    Современные торговые предприятия, начиная от небольших торговых точек и до крупных сетевых гипермаркетов, активно используют в своей деятельности самый широкий спектр специализированного электронного торгового оборудования. К нему относятся различные виды контрольно-кассовых машин, сканеры штрих-кода, электронные весы, системы видеонаблюдения и пожарно-охранной сигнализации, компьютерное оборудование.

    Схемы торгового оборудования содержат микропроцессорные модули, крайне чувствительные к различным сбоям и искажениям питающего напряжения.

    При аварийных отключениях электроэнергии торговое оборудование при отсутствии источника бесперебойного питания не работает, приходится закрывать магазин до возобновления электроснабжения. Это приводит к снижению товарооборота и убыткам.

    Магазины, торгующие скоропортящимися продуктами и эксплуатирующие разнообразное холодильное оборудование, особенно в летний период, во избежание порчи товара при сбоях в электросети просто необходимо оснастить источником бесперебойного питания соответствующей мощности и автономности.

    ИБП для ЦОД

    В центре обработки данных (дата-центре) размещается оборудование для обработки и хранения информации:

    · Высокопроизводительные серверы для хранения и обработки информации.

    · Сетевое оборудование, обеспечивающее обмен данными.

    · Инженерные системы, обеспечивающие функционирование ЦОД.

    · Системы безопасности, которые защищают Дата-центры от нежелательных вторжений.

    Основной показатель работы ЦОД — отказоустойчивость, надежность в работе.

    Стандарт США TIA-942 выделяет четыре уровня надёжности ЦОД:

    • Уровень 1 (N) — неисправность оборудования приводит к остановке работы всего дата-центра; в дата-центре отсутствуют резервные источники электроснабжения и источники бесперебойного питания; инженерная инфраструктура не зарезервирована;
    • Уровень 2 (N+1) — имеется небольшой уровень резервирования; в ЦОД имеются резервные источники электроснабжения, однако проведение ремонтных работ вызывает остановку работы дата-центра;
    • Уровень 3 (2N) —предусмотрена возможность проведения ремонтных работ оборудования без остановки работы дата-центра; инженерные системы имеют однократное резервирование, имеется несколько каналов распределения электропитания и охлаждения, однако постоянно активен только один из них;
    • Уровень 4 (2(N+1)) — допускается выполнение любых работ без остановки работы дата-центра; оборудование имеет двойной резерв, бесперебойное питание представлено двумя ИБП, каждый из которых уже зарезервирован по схеме N+1).

    Данные уровни надежности достигаются применением для резервирования электроснабжения ЦОД соответствующих требованиям.

    К использующимся в ЦОД источникам бесперебойного питания предъявляются специальные требования: устройство должно быть высоконадежным, иметь высокий КПД и достаточную мощность. Для современных сверхплотных ЦОД нужны компактные ИБП, предназначенные для использования с внешними аккумуляторами, шкафами. Их мощность может составлять 200-300 кВА в зависимости от модели поддерживает различные режимы зарядки и легко адаптируется под конкретные требования резервного питания.

    ИБП для станков.

    Современное высокоточное станочное оборудование, как правило, оснащается интеллектуальным ЧПУ, позволяющим достаточно быстро перенастраивать станок. Но сложная электронная составляющая предъявляет повышенные требования к качеству электроснабжения. Отклонения и перебои напряжения промышленной сети могут привести к повреждению обрабатываемой заготовки, программного обеспечения и даже вывести из строя сам станок.

    Для работы со станочным оборудованием применяются мощные ИБП с трехфазным входом и выходом, построенные по схеме двойного преобразования. Такая конструкция ИБП позволяет избавиться от всех проблем внешней электросети и обеспечить подключенное промышленное оборудование стабилизированным электропитанием.

    Применение ИБП обычно позволяет станкам небольшой мощности продолжить работу, а мощным обрабатывающим центрам – безаварийно завершить цикл процесса обработки детали в случае внезапного отключения электроэнергии в производственном помещении.

    В этой роли ИБП действительно очень полезен, так как позволит уберечь обрабатываемую заготовку от порчи и штатно остановить оборудование без повреждения системы ЧПУ и программного обеспечения и потери данных.

    Модульные мощные ИБП

    Модульный источник бесперебойного питания конструктивно имеет общий корпус, в котором смонтировано несколько идентичных силовых модулей определенной мощности. Силовые модули представляют собой полностью независимые полноценные отдельные ИБП. Как правило, устройство модульного ИБП позволяет извлекать неисправные модули и заменять их на ходу, без отключения устройства и перерыва в электроснабжении потребителя, что очень важно для многих видов электронного оборудования. Для устранения неисправности модульного источника достаточно иметь один запасной модуль. В модульном ИБП все коммуникации находятся внутри корпуса источника, что уменьшает риск сбоя системы из за электрических наводок на соединительные управляющие кабели.

    Модульные ИБП по сравнению с моноблочными источниками более компактны, позволяют легко повысить мощность системы установкой дополнительных силовых модулей, имеют более высокую надежность, не нуждаются в высококвалифицированном обслуживающем персонале, имеют низкие эксплуатационные расходы.

    Цена модульного ИБП как правило выше, чем на моноблочный аналог.

    Примерная стоимость модульного ИБП на мощность 50 кВА превышает 20 000 USD и зависит от количества устанавливаемых модулей в шкафу.

    Промышленные трехфазные ИБП.

    Промышленные трехфазные источники бесперебойного питания предназначены для обеспечения бесперебойного энергоснабжения высокоответственных технологических процессов на производственных предприятиях, нефтегазовых комплексах, химических производствах, объектах энергетики, энергопитания коммуникационных систем, ЦОД интернет провайдеров, мобильных телесистем и т.п. Сбои электроснабжения таких потребителей способны вызвать самые серьёзные негативные последствия вплоть до аварий и взрывов и привести к огромным убыткам.

    Условия эксплуатации у промышленных и офисных ИБП заметно отличаются. Если для офисных помещений температура и влажность являются постоянными и изменяются не сильно, то на промышленных объектах эти характеристики могут быть самыми разными.

    Промышленные ИБП должны надежно работать, находясь под воздействием интенсивных электромагнитных полей, могут быть рассчитаны на эксплуатацию в условиях повышенной вибрации.

    Источники бесперебойного питания, установленные непосредственно в цехах промышленного предприятия обычно изготавливается в пылезащищенном исполнении и обеспечивают безотказную работу в широком диапазоне температур.

    Промышленные ИБП должны иметь крайне высокую степень надежности работы и длительный (15-20 лет) срок эксплуатации.

    Уличные ИБП.

    Уличные источники бесперебойного питания применяются для электроснабжения систем видеонаблюдения, охранно-пожарной сигнализации, освещения и других задач. Такие ИБП обычно применяются на занимающих большие площади автостоянках, складских терминалах, на территории промышленных предприятий. Такое размещение ИБП обеспечивает качественное бесперебойное электроснабжение большого количества датчиков, приборов и камер по периметру охраняемой площади.

    К уличному исполнению источников бесперебойного питания предъявляются специальные требования. Уличные ИБП должны работать в широком температурном диапазоне от -50 до +50 ⁰С, выдерживать ветровую нагрузку, воздействие солнечных лучей, атмосферные осадки в виде дождя и снега, грозовые разряды. Обычно уличные ИБП выпускаются в пылеводозащитных корпусах с антикоррозионным покрытием. Существуют уличные ИБП в специальном вандалозащитном исполнении, при этом уличный источник решает следующие основные задачи:

    · Электроснабжение подключенных потребителей напряжением со стабилизированными параметрами;

    · Автоматическое переключение в автономный режим при возникновении сбоев и перегрузок в электросети и обратный переход при нормализации электроснабжения;

    Другие виды ИБП.

    Ведущие производители систем бесперебойного питания создают различные виды специальных ИБП для решения практически любых задач в области защиты электропитания по индивидуальным требованиям заказчика.

    Например, на морских и речных судах, а также различных морских объектах широко применяются специализированные морские системы бесперебойного питания, характеристики которых соответствуют корабельным требованиям к условиям эксплуатации.

    Сейсмостойкие промышленные источники постоянного оперативного тока и источники бесперебойного электропитания с возможностью нормальной работы в зонах с высокой сейсмической активностью (землетрясения до 9 баллов) имеют высокую вибропрочность, виброустойчивость, сейсмостойкость.

    Выпускаются также специальные взрывозащищенные ИБП для применения в шахтах и горных выработках, ИБП для работы в условиях химически агрессивной среды, в условиях сильных электромагнитных полей и многие другие виды.

    Перейти к полной версии Перейти к мобильной версии

    Типы и виды ИБП

    Отсутствие стабильности в подаче электропитания приводит к серьёзным проблемам в работе производственного и компьютерного оборудования, отопительной техники. Результатом могут стать перебои в их работе, выход из строя, брак или недоотпуск продукции на предприятиях. Именно поэтому их покупка экономически оправдана. В быту подобные проблемы менее критичны, но без их решения комфорт потребителей обеспечить будет сложно.

    Виды ИБП

    Виды ИБП

    Представленные сегодня типы источников бесперебойного питания (UPS) имеют большой диапазон технических параметров. В зависимости от особенностей будущего применения, производительности, характеристик можно выбрать оборудование, которое станет оптимальным решением.

    ИБП по назначению

    Различают бесперебойники бытового (офисного) и промышленного назначения.

    Бесперебойники бытового (офисного) назначенияБесперебойники бытового (офисного) назначения

    Бесперебойники бытового (офисного) назначения

    В первом случае устройства предназначены для эксплуатации в жилых или административных помещениях при температуре 0 ‑ +40 ⁰С при влажности до 90 %. Степень влагопылезащиты техники соответствует классу IP 21. Отличием таких моделей являются небольшие габариты, сравнительно низкий уровень шума.

     

    Бесперебойники промышленного назначенияБесперебойники промышленного назначения

    Бесперебойники промышленного назначения

    Промышленные установки размещаются в технических помещениях. Они отличаются от бытовых

    • большим ресурсом;
    • стойкостью к вибрационным воздействиям;
    • широким диапазоном мощности.

    Большинство модификаций оснащаются дополнительными выходами и входами, которые отличаются уровнем напряжения и тока. По классу защиты от воздействия пыли и влаги выпускается техника до IP 43.

    Исходя из места установки, выпускаются стоечные и напольные UPS. Устройства высокой производительности выпускаются в виде шкафов, укомплектованных системой управления, инвертором, выпрямителем. Для каждой из батарей аккумуляторов предусматривается отдельный модуль разных типоразмеров (они определяются их количеством, ёмкостью и мощностью).

    ИБП по мощности

    При выборе блока ориентируются в первую очередь на мощность защищаемого оборудования. Рекомендуемый запас производительности должен составлять 15‑20 %. За счёт этого устройство будет работать с максимальным КПД, но без перегрузок.

    Покупка техники с избыточной мощностью неоправдана с финансовой точки зрения. Исключение может составлять вариант, когда планируется увеличение мощности подключаемого к источнику оборудования.

    Аппарат, который не имеет нужной производительности, при отключении электропитания отключится из-за перегрузки. Соответственно, в его покупке смысла нет изначально. При повышении мощности увеличивается уровень шума во время работы ИБП, размеры, вес. Для выбора места монтажа, комфорта сотрудников, места работы которых находятся в том же помещении, это важно.

    Разновидности ИБП по схеме работы

    Все типы ИБП выбирают в соответствии со схемой работы электропотребителей, которую нужно реализовать в итоге. Она напрямую зависит от времени автономного электропитания. Для бытового применения в основном достаточно 5 ‑ 10 минут. Систему с мощным производственным оборудованием необходимо комплектовать аккумуляторами высокой ёмкости. Впоследствии можно увеличивать производительность.

    Востребована схема работы систем электроснабжения с UPS на базе интеллектуального прибора со встроенным ПО. Он даёт оператору в режиме реального времени возможность получения оперативных данных о техническом состоянии, уровне заряда батарей, состоянии централизованной электросети. Если параметры выходят за предельно допустимые показатели, события фиксируются в памяти.

    Резервные ИБП

    Резервные ИБПРезервные ИБП

    Резервные ИБП

    В большинстве случаев для стабильного питания бытовых потребителей широко используются сравнительно недорогие, но эффективные резервные бесперебойники. В потребительских сетях они применяются особенно широко. Это пассивные устройства, принцип работы которых построен на следующем.

    Если работа централизованной системы электроснабжения стабильна, техника в комплексе с подключенным оборудованием работает напрямую. При обрыве электропитания происходит переключение на аккумуляторные батареи.

    Такие UPS станут лучшим решением для защиты компьютеров, оргтехники, офисного оборудования. При этом необходимо отметить ступенчатую форму кривой напряжения, наличие помех на высоких частотах. Время срабатывания при отключении электроэнергии не превышает 20 мс (в среднем этот показатель составляет 4 – 12 мс). Отсутствие в составе конструкции стабилизатора не позволяет использовать их в сетях с нестабильным напряжением.

    Линейно-интерактивные ИБП

    Линейно-интерактивные ИБПЛинейно-интерактивные ИБП

    Линейно-интерактивные ИБП

    Оборудование исполнения Line-Interactive – модификации, оснащённые стабилизатором напряжения. Регулярные колебания в пределах 10 ‑ 25 В значительно сокращают ресурс любой офисной или производственной техники. С применением стабилизатора появляется возможность регулировать входное напряжение, защищая бесперебойник и продляя срок его службы. Для работы в сетях с низким качеством электроэнергии – это оптимальное техническое решение.

    Принцип работы устройства бесперебойного электропитания этого вида заключается в сравнении системой управления номинального и реального показателей напряжения при помощи автотрансформатора.

    Приведение параметра к требуемому уровню выполняется ступенчато за счёт переключения обмоток. Скорость срабатывания линейно-интерактивных приборов составляет около 10 мкс.

    Среди недостатков техники Line-Interactive стоит отметить отсутствие возможности для стабилизации частотных показателей электроэнергии. Также может стать критичным при выборе отсутствие гальванической развязки между подключенными потребителями и сетевым источником. Но достоинством моделей этого типа является оптимальное соотношение стоимости и характеристик, а также низкая вероятность отказов и высокий уровень защиты технологического оборудования.

    ИБП с двойным преобразованием напряжения

    ИБП с двойным преобразованием напряженияИБП с двойным преобразованием напряжения

    ИБП с двойным преобразованием напряжения

    Если нужна максимальная защита энергопотребителей от перебоев в работе питающей сети, устройства с двойным преобразованием станут лучшим вариантом. Принцип их действия заключается в том, что при подаче напряжения из сети происходит его преобразование из переменного в постоянное при помощи выпрямителя. Далее инвертор выполняет обратное действие. В зависимости от исполнения UPS выпускаются модели, у которых зарядное устройство является отдельным блоком или выпрямителем.

    Для увеличения КПД возможно подключение через дополнительный преобразователь повышающего исполнения DC/DC.

    Возможность наращивания мощности установки в ходе её эксплуатации, мгновенного подключения на резерв – аргументы для выбора техники этой модификации. Работа прибора также отличается отсутствием генерируемых нагрузкой помех, спонтанных импульсов.

    В зависимости от вида ИБП и их технических характеристик можно подобрать устройство, которое станет лучшим решением для бытового, офисного применения, установки на производстве, крупных объектах любого назначения. Они имеют свои достоинства, недостатки, набор доступных функций и технических возможностей. Выбор определяется особенностями работы системы электроснабжения, требованиями потребителей к бесперебойности и качеству электропитания.

    Современные источники бесперебойного питания

    Журнал «Электронные компоненты» №9,2008

    Валерий Климов, к.т.н., технический директор, «Русэлт»

    При сравнении источников бесперебойного питания (ИБП) различных производителей следует, прежде всего, обращать внимание на их технические характеристики, отражающие потребительские свойства и качества. В статье рассматриваются  важные энергетические показатели ИБП и его перегрузочные характеристики.  Динамические характеристики отражают надежную работу ИБП при коммутации нагрузки, скачках сетевого напряжения, перегрузках и других возмущениях, возникающих в системе «сеть – ИБП – нагрузка». Приведены результаты экспериментального исследования динамических режимов однофазных ИБП с двойным преобразованием, рассмотренных в части 1 («ЭК» 6, 2008).

    Классификация электрических характеристик ИБП

    Требования к ИБП и классификация электрических характеристик современных ИБП наиболее полно представлены в новом международном  стандарте [3]. Действовавший ранее в нашей стране стандарт [4] не отражает всей полноты требований к современным структурам ИБП. Предлагаемый автором перечень электрических параметров ИБП дополнен рядом энергетических показателей:

    — входные характеристики включают: номинальные значения мощностей, напряжений, токов и их допустимые отклонения, пусковые токи, входной коэффициент мощности, гармонический состав входного тока;

     входные характеристики отражают: статические и динамические показатели точности, коэффициент искажения синусоидальности, КПД, выходной коэффициент мощности, перегрузочную способность ИБП;

    — переходные (системные) показатели характеризуют: синхронизацию по частоте, время резерва, время восстановления заряда аккумуляторной батареи (АБ), обобщенный энергетический коэффициент;

    — параметры цепи постоянного тока характеризуют требования к номинальным значениям напряжения АБ [1, 2];

    — эксплутационные требования (условия окружающей среды) отражают влияние температуры, влажности, высотности и т.д. на рабочие характеристики ИБП.

        Рассмотрим более подробно основные электрические характеристики ИБП.

    Входные характеристики ИБП

    Номинальные значения входного напряжения, принятые в нашей стране: для однофазных ИБП – 220 В; для трехфазных ИБП – 220/380 В, 50 Гц.

    *Первая, вторая и третья части статьи были опубликованы в «ЭК» 6, 8, 9, 2008.

    Допустимые отклонения входного напряжения характеризуют пределы изменения входного напряжения, при которых ИБП продолжает работать в сетевом режиме без перехода в автономный режим питания от АБ. Современные структуры ИБП с бустером обеспечивают диапазон +/–20% и более. Следует отметить, что для ряда однофазных моделей ИБП нижний предел входного напряжения расширяется с уменьшением нагрузки [1].

    Номинальная входная полная мощность (Sвх.ном) – полная мощность, загружающая сеть при 100% коэффициенте нагрузки и стандартных условиях эксплуатации. Различают входную мощность, потребляемую при заряженной АБ (Sвх.мин), и мощность при форсированном заряде батареи (Sвх.макс), превышающую первое значение на 25 – 30%, в зависимости от величины емкости батареи и степени ее разряженности. Например, для ИБП с номинальной выходной мощностью 30 кВА и входным коэффициентом мощности 0,8 имеем: Sвх.мин = 32,8 кВА и Sвх.макс = 41 кВА.

    Номинальная входная активная мощность (Рвх.ном) характеризует энергопотребление на входе ИБП при номинальной нагрузке:

    Рвх.ном=КрвхSвх.ном

    Входной коэффициент мощности
     (Крвх) характеризует отношение активной входной мощности к  полной при номинальном входном напряжении и 100% нагрузке.

    Значения Крвх для различных моделей и мощностей ИБП могут изменяться от 0,8 до 0,99. Чем больше значение Крвх, тем ниже искажение синусоидальности входного тока. При этом входное сопротивление ИБП по отношению к сети будет чисто активным. Наиболее высокое значение Крвх = 0,99 достигнуто в структурах ИБП с входным ШИМ-преобразователем  на IGBT-транзисторах [2].

    Составляющие токов реактивной мощности и мощности искажения во входной цепи преобразователя (мостовой схеме трехфазного выпрямителя) будут замыкаться во входном контуре системы и зависеть от параметров входного фильтра, реактивных параметров звена постоянного тока (так как это влияет на форму тока, потребляемого от сети) и степени загруженности системы.

    Максимальный входной ток – параметр, определяющий выбор внешнего автомата защиты ИБП. Величина максимального тока определяется при 100% коэффициенте нагрузки, минимальном входном напряжении в режиме форсированного заряда АБ:

    Iвх.макс=Sвх.макс/Uвх.мин

    Величина пускового тока – характеризует бросок входного тока за счет заряда накопительных конденсаторов при включении ИБП. Для ограничения скачка тока в современных ИБП используют пусковые цепи или алгоритм мягкого старта ИБП.  

    Выходные характеристики ИБП

    Статическая точность выходного напряжения для однофазных маломощных ИБП двойного преобразования составляет +/–2%, для средней мощности и трехфазных ИБП достигает +/–1%, что позволяет обеспечивать параллельную работу 4 – 8 блоков на общую нагрузку [10]. Показатели динамической точности современных ИБП составляют +/–5% при 100% скачке нагрузки [2].

    Внешняя характеристика ИБП характеризует степень статической точности выходного напряжения. В общем случае жесткость внешней характеристики определяется внутренним сопротивлением силовой цепи, включающей выпрямитель, корректор коэффициента мощности (ККМ), преобразователь постоянного напряжения (ППН) и инвертор. ККМ – ППН обладают стабилизирущими свойствами. Благодаря этому напряжение питания инвертора также стабильно, поэтому можно считать, что основным параметром, определяющим внешнюю характеристику ИБП, является выходное сопротивление инвертора. Современные инверторы на IGBT-транзисторах с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) выходного напряжения обладают низким значением внутреннего сопротивления. По сравнению с силовыми трансформаторами инвертор обладает в 5 раз меньшим внутренним сопротивлением [5], что обеспечивает не только высокую точность стабилизации выходного напряжения (1 – 2)%, но и низкие значения коэффициента искажения синусоидальности выходного напряжения (менее 3%) при токах в нелинейных нагрузках с коэффициентом амплитуды до 3.

    Номинальная полная выходная мощность (Sвых.ном) – предельная полная мощность, которую инвертор может отдать в линейную нагрузку с коэффициентом мощности (Крн), равным выходному коэффициенту мощности ИБП (Крвых) при стандартных условиях эксплуатации (температура, влажность, высотность).

    Выходной коэффициент мощности (Крвых), указанный производителем, соответствует тому значению коэффициента мощности нагрузки, при котором обеспечивается максимальная эффективность потребления электроэнергии от ИБП. Значения Крвых для современных ИБП составляют 0,7…0,9 [6].

    Номинальная активная выходная мощность (Рвых.ном) – максимальная активная мощность, отдаваемая в нагрузку:

    Рвх.ном=КрвхSвх.ном

    КПД и тепловые потери

    КПД характеризует эффективность использования ИБП и представляет отношение выходной активной мощности, потребляемой нагрузкой, к входной активной мощности, потребляемой ИБП из сети. Потери активной мощности (тепловые потери) в ИБП характеризуются рядом составляющих:

    ∆P=Pвх  Pвых=∆Pхх+∆Pсц+∆Pдоп

    ∆Pхх – постоянная составляющая потерь (потери холостого хода ИБП) не зависит от коэффициента нагрузки и определяется энергией, необходимой для обслуживания системы управления силовых узлов, питания вентиляторов охлаждения  и других вспомогательных блоков. В ИБП малой и средней мощности 1 – 10 кВА потери холостого хода составляют 20 – 30% от общих потерь. С ростом мощности ИБП относительная доля потерь холостого хода снижается.

    ∆Pсц – переменная составляющая потерь, которая зависит от коэффициента нагрузки

    ∆Pсц = ∆P1+∆P2+∆P3+∆P4 

    ∆P1 – потери в силовой цепи выпрямителя;

    ∆P2 – потери в силовой цепи корректора коэффициента мощности;

    ∆P3 – потери в силовой цепи преобразователя постоянного напряжения;

    ∆P4 – потери в силовой цепи инвертора.

    Технические данные производителей ИБП содержат значения КПД отдельных силовых узлов ИБП (в основном выпрямителя и инвертора) и значения общего (системного) КПД, составляющего 85 – 88% для ИБП малой мощности и 90 – 94% для ИБП средней и большой мощности;

    ∆Pдоп – дополнительные потери на заряд АБ, являющиеся переменными во времени и зависящие от степени разряженности батареи и ее емкости. Наибольшие дополнительные потери возникают при форсированном заряде батареи. Например, потери при номинальной нагрузке в ИБП мощностью 30 кВА составляют: 2,8 кВт – при форсированном режиме заряда батареи и 2,2 кВт – при заряженной батарее.

    Нагрузочная характеристика ИБП представляет нелинейную зависимость коэффициента передачи полной мощности от коэффициента мощности нагрузки  ФОРМУЛА 

    Введем понятия коэффициента передачи полной мощности в нагрузку и нагрузочной характеристики инвертора [6].

    Коэффициент передачи полной мощности в нагрузку – отношение предельно допустимой мощности нагрузки к номинальной полной мощности оборудования:  ФОРМУЛА  Коэффициент К5    коррелируется с понятием коэффициента снижения мощности Kd (derating factor), указывающим на процент величины активной составляющей мощности нагрузки, которую можно подключить к инвертору.

    Коэффициент снижения мощности зависит от характера нагрузки. В таблице 1 приведен пример значений коэффициентов снижения мощности при выходном коэффициенте мощности инвертора 0,8 и различных значениях коэффициентов мощности нагрузки.

    Таблица 1. Зависимость коэффициента снижения мощности от характера нагрузки.

    Ток конденсатора выходного фильтра суммируется с током емкостной составляющей нагрузки, что снижает предельно допустимую нагрузку на выходе инвертора. Реактивная составляющая мощности и высокочастотные гармонические составляющие мощности искажения на выходе преобразователя будут обмениваться между нагрузкой, выходным фильтром инвертора и емкостью фильтра звена постоянного тока. Замыкаясь в указанном контуре силовой цепи преобразователя, их величины будут зависеть от коэффициента мощности нагрузки. Причем выходной коэффициент мощности может отличаться от коэффициента мощности нагрузки. Значение коэффициента передачи полной мощности в нагрузку достигает 100% при равенстве коэффициента мощности линейной нагрузки индуктивного характера выходному коэффициенту мощности ИБП. На рисунке 1а приведены нагрузочные характеристики при различных типах линейной нагрузки RL, RC и нелинейной нагрузки RCD. При нелинейной нагрузке коэффициент передачи мощности снижается. Наиболее распространены однофазные нелинейные нагрузки типа RCD – неуправляемые выпрямители с емкостным фильтром. Коэффициент амплитуды тока такой нагрузки достигает 2,5 – 3 при коэффициенте мощности 0,7 – 0,6. На рисунке 1б

    приведены зависимости коэффициента мощности и коэффициента амплитуды RCD-нагрузки в функции длительности импульса тока на полупериоде сетевого напряжения [7]. При работе ИБП на разнотипные нагрузки за эквивалентную нелинейную нагрузку принимают сумму нагрузок: 50% – RL – линейная нагрузка с Крн = 0,8 и 50% – RCD –нагрузка – неуправляемый выпрямитель с емкостью фильтра 2,5 мкФ/Вт. Коэффициент передачи мощности в нелинейную нагрузку при токе с коэффициентом амплитуды Ка = 3 не превышает значения Кs = 70 – 80%.     

    Векторная диаграмма мощностей инвертора (см. рис. 2) наглядно отражает нагрузочные способности ИБП, и в последнее время приводится в каталогах ряда ведущих мировых производителей ИБП. Верхний квадрант диаграммы характеризует мощности при активно-емкостной нагрузке (кВАр-С), в нижний – при активно-индуктивной нагрузке (кВАр-L). Здесь приняты обозначения:

    • горизонтальная ось соответствует относительным значениям активной мощности P ;
    • О — центр окружности максимальной полной мощности при индуктивном характере нагрузки ;
    • ОВ — вектор относительной максимальной полной мощности, отдаваемой в  нагрузку индуктивного характера (Sмакс) при номинальной активной мощности ;
    • О1 — центр окружности максимальной полной мощности при емкостном характере нагрузки ;
    • ВС – значение номинальной активной мощности на выходе преобразователя (Pном) ;
    • ОА – предельное значение относительной полной мощности, отдаваемой в индуктивную нагрузку при пониженной активной мощности ;
    • ОD – предельное значение относительной полной мощности, отдаваемой в емкостную нагрузку при пониженной активной мощности.

    Косинусы углов поворота векторов полных мощностей относительно действительной оси координат будут соответствовать коэффициентам мощности нагрузок на выходе инвертора. Положение вертикальной линии номинальной выходной активной мощности (Pном) определяется выходным коэффициентом мощности инвертора  КРвыхном/Sном.

    При емкостном характере нагрузки происходит смещение центра максимальной полной мощности О1 вниз относительно начала координат О и снижение границы полной мощности CD. Выход за указанные границы на векторной диаграмме мощностей (A-B-C-D-O) означает перегрузку инвертора. Современные системы управления инвертором в ИБП анализируют значения полной и активной составляющей мощностей, фиксируя превышения предельных значений.

    Коэффициенты реактивных мощностей выходного фильтра инвертора

    При выборе параметров фильтра рекомендуется принимать: Kc = Qc/Sном =  0,25 – 0,5; Kl = Ql/Sном =  0,07 – 0,2. Меньшие значения коэффициентов могут быть приняты для пониженных мощностей инверторов. Увеличение коэффициента емкостной мощности приводит к снижению расчетной мощности инвертора, обеспечивающего номинальные режимы работы в безопасной области векторной диаграммы мощностей [6].

    Перегрузочные характеристики ИБП и ток короткого замыкания инвертора Различают перегрузочные способности инвертора и цепи «байпас». При значительных и длительных перегрузках ИБП переходит в режим автоматического байпаса, который характеризуется большой перегрузочной способностью. Однако современные инверторы на IGBT-транзисторах с ШИМ-регулированием тоже отличаются достаточно высокими перегрузочными характеристиками и значениями токов короткого замыкания (Iкз), достигающими 200 – 300% номинального выходного тока. При перегрузках, не превышающих 5 – 10% номинальной мощности, ИБП могут работать в инверторном режиме длительное время, не переходя в режим «байпас». На рисунке 3 приведены типичные перегрузочные характеристики ИБП. Допустимые области работы ИБП: 1– инверторный режим; 2 –  режим автоматического байпаса; 3 – область отключения ИБП. Следует иметь в виду, что количественные показатели приведенных токо-временных зависимостей у разных моделей ИБП могут отличаться. Знание перегрузочных характеристик позволяет оптимально выбирать необходимую номинальную мощность ИБП для нагрузок, обладающих большими пусковыми токами, исключая низкий коэффициент загрузки ИБП в статическом режиме при номинальных токах нагрузки.

    Вопрос ограничения тока инвертора в режиме перегрузки является важным для  понимания перегрузочных свойств ИБП. При росте тока нагрузки свыше номинального значения инвертор переходит в режим генератора тока, ограничивая максимальное значение тока на определенной величине Iогр. Чтобы искажение синусоидальности выходного напряжения не превышало 5%, необходимо устанавливать порог ограничения максимального (амплитудного) значения выходного тока в 1,5 раза больше амплитудной величины номинального тока инвертора при линейной нагрузке:
    Iогр=1,5√2iвых.ном
    Соответственно, коэффициент амплитуды тока ограничения составляет: 
    Ко.огр=Iогр

    Инвертор с ШИМ-регулированием выходного напряжения способен реагировать на изменения тока нагрузки, ограничивая его по амплитуде. При этом происходит увеличение длительности импульса тока на полупериоде выходного напряжения [8]. Так, например, инвертор с номинальной мощностью 5 кВА способен отдать 4 кВт активной мощности в RCD-нагрузку с искажением синусоидальности выходного напряжения не более 5%. Таким образом, выходной коэффициент мощности такого инвертора Крвых = 0,8.

    В таблице 2 приведены типовые перегрузочные характеристики  ИБП малой и средней мощности.

    Таблица 2. Типовые перегрузочные характеристики ИБП малой и средней мощности

    Переходные характеристики ИБП

    Эти характеристики носят так же название системных или «вход – выход». К ним относятся такие параметры, как энергетический коэффициент, показатели синхронизации, временные характеристики автономной работы ИБП и восстановление заряда АБ.

    Энергетический коэффициент определяет соотношение полных мощностей — потребляемой ИБП из сети и отдаваемой ИБП  в нагрузку [8]:

    ФОРМУЛА

    Если выполняется условие Кэ ≥ Крн, то ИБП потребляет из сети полную мощность равную или меньше той, что ИБП отдает в нагрузку:

    ФОРМУЛА

    Данное положение распространяется на ИБП с высоким входным коэффициентом мощности при работе на нелинейные нагрузки с низким коэффициентом мощности. Это явление объясняется тем, что при нелинейной нагрузке ток реактивной мощности и высокочастотные гармоники тока мощности искажения замыкаются в контуре «инвертор – нагрузка» и не проявляются во входной цепи ИБП. Можно показать, что при заданном коэффициенте мощности нагрузки Крн и КПД активная мощность на входе ИБП будет составлять:

    ФОРМУЛА 9

    Полная мощность на входе ИБП будет определяться входным коэффициентом мощности:

    ФОРМУЛА 10

    При условии Uвх = Uвых, имеем:

    ФОРМУЛА 11 

    Рассмотрим пример использования ИБП со следующими показателями: Крвх = 0,95, КПД = 90%, при работе на нелинейную нагрузку с коэффициентом мощности Крн = 0,63.

    Из соотношения (11) имеем: Iвх = 0,74 Iвых. Уменьшение действующего значения входного тока ИДП относительно выходного тока приводит к снижению загруженности сети по сравнению с тем, когда нагрузка подключена к сети напрямую. Так как потери мощности пропорциональны квадрату тока, то потери мощности в линиях электропередачи с использованием ИБП в нашем примере составят 54% от потерь при питании той же нагрузки от сети без ИБП. Это обстоятельство особо важно при наличии, так называемых, «мягких» линий электропередачи. Таким образом, обобщенный энергетический коэффициент является одним из важнейших показателей, определяющих целесообразность применения ИБП с двойным преобразованием не только для обеспечения бесперебойного электропитания нагрузки при пропадании или искажении сети, но и для оптимизации энергопотребления при нагрузках с низким коэффициентом мощности.

    Временные характеристики автономной работы ИБП показывают предельные времена работы ИБП от энергии АБ при отсутствии или недопустимых отклонениях сети в зависимости от коэффициента нагрузки. Значительное увеличение времени резерва достигается внешним подключением дополнительных аккумуляторных модулей. Следует обратить внимание на нелинейную зависимость временных характеристик от значения коэффициента нагрузки [8].

    Время восстановления заряда аккумуляторной батареи АБ характеризует возможность работы ИБП в повторных автономных режимах и зависит от используемой емкости АБ. Время заряда АБ от 20% до 90% емкости составляет в среднем 6 – 8 часов.

    Показатели синхронизации характеризуют синхронную работу инвертора и цепи «байпас», которая должна поддерживаться при отклонениях частоты в пределах +/–8% от номинальной со скоростью изменения частоты в пределах 1 – 4 Гц/с. При автономной работе выходная частота инвертора должна поддерживаться с точностью +/–0,1% от номинальной.

    Характеристики динамических режимов работы и спектральные характеристики ИБП

    Данный раздел посвящен результатам экспериментального исследования динамических режимов и спектральных характеристик ИБП с двойным преобразованием мощностью 1 – 3 кВА [9]. При этих исследованиях определялись:

    ·        провалы и всплески мгновенных значений выходного напряжения и тока и время возврата в установившийся режим работы ИБП после скачков нагрузки;

    ·        реакция ИБП на скачки входного напряжения;

    ·        перегрузочные и защитные способности ИБП;

    ·        гармонический состав выходного напряжения и тока в установившихся процессах при различном характере нагрузок и форме входного напряжения.

    Названный перечень динамических характеристик отражает общие требования к ИБП, изложенные в стандартах [3, 4]. Результаты исследования переходных процессов при скачках нагрузки приведены на рисунках  4 а, б. Анализ показывает, что при скачке линейной нагрузки до 100%  выходное напряжение снижается на 3,5% от величины установившегося значения и затем восстанавливается до исходного уровня за 60 мс (см. рис. 4а). Отметим, что статическая точность стабилизации ИБП составляет +/–2%. При скачкообразном сбросе 100% линейной нагрузки зарегистрировано увеличение выходного напряжения на 4% и возврат к установившемуся значению в течение 100 мс (см. рис. 4б).

    На рисунке 5а приведены осциллограммы выходного напряжения и тока при включении двигательной нагрузки, суммарная мощность которой составила 150%  номинальной мощности ИБП. В связи с перегрузкой ИБП автоматически перешел в режим «байпас», а затем, по окончании режима пуска двигателя ИБП, вновь перешел в режим двойного преобразования. При этом видно, что переход из режима двойного преобразования в байпас и наоборот происходит мгновенно, без искажений кривых напряжения и тока.     

    Процесс перехода на байпас и возврат в режим двойного преобразования был приведен на рисунке 5а. При превышении нагрузки более 110% инвертор продолжает работу в течение 30 с, а затем ИБП переходит на байпас. В случае увеличения нагрузки до 150% инвертор продолжает работать 0,2 с до перехода на байпас.

    На рисунке 5б приведены осциллограммы выходного напряжения и тока ИБП 3 кВА при включении нелинейной нагрузки, коэффициент амплитуды (крест-фактор) которой равен 2,84, а полная мощность – 1,8 кВА. Первоначальный всплеск тока превысил в 2,4 раза пиковое значение тока в установившемся режиме. При этом выходное напряжение снизилось на 9% от установившегося значения и затем восстановилось до исходного уровня в течение 40 мс.

    При исследовании поведения ИБП при скачках входного напряжения было отмечено, что он обеспечивает практически мгновенную реакцию на возмущения, и стабильность выходного напряжения остается в пределах статической точности +/–2%. Эффективность электронной защиты инвертора проверялась при автономной работе ИБП путем включения двигательной нагрузки с превышением 150% номинальной нагрузки (пуск двигателя). Через 0,22 с после включения двигателя ИБП был отключен электронной защитой от перегрузки (см. рис. 6). Эксперимент подтвердил паспортные данные о перегрузочной способности инвертора (200 мс) и надежность срабатывания электронной защиты ИБП.

    Исследование гармонического состава выходного напряжения и тока при линейной и нелинейной нагрузках показало, что коэффициент искажения синусоидальной формы выходного напряжения не превышает допустимые значения [11] при любом характере нагрузки, как в сетевом, так и в автономном режимах.

    В таблице 3 приведены результаты испытаний ИБП мощностью 3 кВА на состав высших гармоник в выходном и входном напряжениях и токах при нелинейной нагрузке мощностью 1,8 кВА.

    Таблица 3. Спектральный состав токов и напряжений при нелинейной нагрузке   

    Как следует из анализа гармонического состава выходного напряжения при использовании ИБП с двойным преобразованием имеем незначительный коэффициент искажения синусоидальности Ки = 3,8% при существенно нелинейной нагрузке и при допустимом содержании высших гармоник выходного напряжения инвертора не более 10% [9]. При существенно несинусоидальной форме входного напряжения, соответствующей  коэффициенту искажения синусоидальности 36 – 41% (прямоугольное напряжение со значительном коэффициентом третьей гармоники),  выходное напряжение ИБП имеет синусоидальную форму Ки вых = (0,6 – 1)%. Это обстоятельство особо важно при питании ИБП от дизель-генераторной установки (ДГУ) малой мощности, когда напряжение ДГУ имеет значительные искажения от синусоидальной формы.

    Литература:
       1. Климов В. Современные источники бесперебойного питания: классификация и структуры однофазных ИДП. Часть1//Электронные компоненты, №6, 2008.
       2. Климов В. Структуры силовых цепей трехфазных ИБП. Часть 2//Электронные компоненты, №8, 2008.
       3. International Standard IEC 62040-3.1999, Uninterruptible Power Systems (UPS), part 3: Method of Specifying the Performance and Test Requirements.
       4. ГОСТ 27699-88. Системы бесперебойного питания приемников переменного тока. Общие технические условия.
       5. Jean N. Fiorina Inverters and Harmonics, MGE UPS Systems, MGE 159, 1993
      6. Климов В., Москалев А. Коэффициент мощности и нагрузочная характеристика ШИМ-инвертора в системах бесперебойного питания//Силовая Электроника, №3, 2007.
       7.  Климов В., Смирнов В. Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания//Практическая силовая электроника, вып.5, 2002.
       8. Климов В., Климова С. Энергетические показатели источников бесперебойного питания переменного тока, Электронные компоненты,  №4, 2004.
       9. Климов В. и др. Однофазные источники бесперебойного питания серии ДПК: динамические и спектральные характеристики//Силовая Электроника, №2, 2007.
      10. Климов В. Многомодульные структуры ИБП и организация параллельной работы мономодульных ИБП. Часть 3//Электронные компоненты, №9, 2008.
      11. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.


    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о