Принцип работы ибп

Источники бесперебойного питания – принцип работы

Источники бесперебойного питания – разновидности и принципы - изображение 1

Принцип работы ИБП раскрывается в названии – это такой источник, на выходе которого напряжение есть всегда.

ИБП в основном используются там, где пропадание электропитания может вызвать негативные последствия. Например, питание компьютеров и серверов, питание устройств связи и распределения сигналов (роутеры), питание устройств, автоматическая перезагрузка (перезапуск) которых без участия человека невозможна.

Для бытовых вещей это прежде всего компьютеры и системы отопления.

Следует понимать, что ИБП выбираются на время работы нагрузки 10-15 мин, редко до получаса.

Предполагается, что за это время питание появится, либо человек (оператор) предпримет необходимые действия (сохранит данные, позвонит в энергослужбу предприятия, завершит технологический процесс).

ИБП нельзя рассматривать в качестве резервного источника питания. Он является лишь аварийным источником, и в лучшем случае используется очень редко, в общей сложности не более 10 минут в год (несколько раз, на время не более минуты). Если это время больше, то следует задуматься о повышении качества электропитания.

Резервным источником питания можно считать такие источники, которые полностью могут заменить основное питание на длительное время, от нескольких часов до нескольких суток. Это может быть другая линия (см.статью про автоматический ввод резерва), генератор, солнечная батарея, ветряной генератор. Теоретически, для этих целей может служить и ИБП, но для этого нужны аккумуляторы огромной ёмкости, что значительно повлияет на цену такой системы.

Виды источников бесперебойного питания

Back UPS

Другие равнозначные названия – Off-line UPS, Standby UPS, ИБП резервного типа. Самые распространенные УПС, используются для большинства видов бытовой и компьютерной техники.

Back просто переключает нагрузку на питание от батарей при выходе входного напряжения за пределы. Нижний предел у разных моделей – около 180В, верхний – около 250В. Переходы на батарею и обратно – с гистерезисом. То есть, например, при понижении переход на батарею состоится при 180 В и менее, а обратно – при 185 и более. Тот же принцип действует у всех типов ИБП.

Smart UPS

Другие названия – Line-Interactive, ИБП интерактивного типа.

Smart UPS действуют умнее, как следует из названия. Они ещё дополнительно переключают внутренний автотрансформатор, в некотором смысле стабилизируя входное напряжение. И только в крайнем случае переходят на батарею.

Таким образом, норма напряжения на выходе поддерживается при бОльших отклонениях на входе (150…300В). Автотрансформатор имеет несколько ступеней переключения, поэтому Умный УПС до последнего переключает выводы автотрансформатора, включая аккумулятор лишь в последний момент. Это позволяет экономить батарею, включая её в работу лишь при полном пропадании питания.

Online UPS

Другие названия – онлайн, источник бесперебойного питания с двойным преобразованием, инверторный. Совершенно другой принцип действия, для любителей чистого синуса. Энергия со входа преобразуется в постоянное напряжение, и поступает на инвертор, генерирующий чистый синус. И одновременно – поддерживает аккумулятор в 100% готовности. При необходимости инвертор продолжает работать так же, только питание на него поступает с аккумулятора.

Используется для аварийного питания техники, чувствительной к форме выходного напряжения – например, газовые котлы, сервера, профессиональная аудио-видео аппаратура и другое стратегически важное оборудование.

Типы ИБП

Для защиты компьютерной техники могут использовать два типа ИБП:

  1. встроенные;
  2. внешние.

Первые, как правило, устанавливают в переносных устройствах – ноутбуках. Батарея такого устройства имеет встроенный контроллер, который переключает ноутбук или планшет на питание от АКБ.

ИБП Онлайн типа - фото 11

Особенности применения ИБП

• Резервный ИБП. Подходит для офисной техники, компьютеров, бытового применения. КПД около 99%. Это хороший источник бесперебойного питания.

Линейные - изображение 17

• Линейно-интерактивные ИБП. Работают только в случае полного отключения питания. Их можно применять для офисного оборудования, отопительных котлов, вычислительной техники.

• ИБП с двойным преобразованием. Это самый дорогой источник бесперебойного питания. Время переключения при сбоях - меньше 1 мс. Используются они для питания медицинской техники, серверов, высокочувствительного оборудования.

Замена аккумуляторных батарей ИБП

Аккумуляторные батареи – источники питания тока – являются самым слабым элементом ИБП. 90% неисправностей ИБП связано с выходом из строя аккумулятора. В ИБП, как правило, устанавливают свинцовые необслуживаемые герметизированные аккумуляторы. Электролитом служит гелеобразная масса на основе серной кислоты. Это один из самых дешевых видов аккумуляторов. В то же время они достаточно эффективны (малое внутреннее сопротивление, низкий саморазряд).

Свинцовые аккумуляторы не допускают сильной разрядки. В этом случае они быстро теряют емкость. Срок их службы не превышает 5 лет. Высокая температура и частые разряды заметно сокращают срок службы аккумулятора.

Критерии выбора аккумуляторов для ИБП:

• Аккумулятор должен иметь требуемые напряжение и размеры.

• Желательно устанавливать аккумуляторы от известных производителей.

• Для ИБП годятся только специально предназначенные для них аккумуляторные батареи или батареи определенных марок.

Промышленный источник бесперебойного питания

Блокинг генератор: принцип работы

В производстве и в промышленности используется для питания не однофазная, а трёхфазная сеть, обладающая большей мощностью и лучшим коэффициентом полезного действия. Трёхфазные цепи используются для питания большей части электродвигателей, установленных во многих системах промышленности. Поэтому в некоторых случаях для уменьшения брака при пропадании или изменении напряжения используются трёхфазный ИБП, естественно, на напряжение 380 Вольт. Мощность таких устройств значительно выше чем однофазных систем, поэтому и габариты соответственно тоже и начинается от 10 кВА.

Замена аккумуляторных батарей ИБП - фотография 22

Трехфазные производственные источники бесперебойного питания могут также быть выполнены с входным трехфазным иди выходным однофазным напряжением. При этом габариты такого устройства и мощность значительно меньше, и здесь на выходе отсутствует эффект перекоса фаз.

Источники бесперебойного питания промышленные стоит выбирать также в соответствии с окружающей температурой помещения, ведь в горячих цехах она может достигать больше 50 градусов.

Типы ИБП

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

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

Off-line UPS

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

ИБП обычно переключается на работу от встроенного аккумулятора.

Принцип работы и особенности источников бесперебойного питани - фотография 25

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

Линейно-интерактивные

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

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

Что такое источник бесперебойного питания и их виды - фото 26

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

Феррорезонансный ИБП

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

Источник бесперебойного питания 12 Вольт - фотография 27

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

Double Conversion UPS

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

Промышленный источник бесперебойного питания - фото 28

С выхода устройства переменное стабилизированное напряжение поступает на нагрузку.

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

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

Виды систем

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

Выбор источника бесперебойного питания - фотография 29

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

Преимущества распределенной системы следующие:

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

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

Она необходима в следующих случаях:

  • компьютеры являются основной нагрузкой сети;
  • некоторые организации нуждаются в очень надежных системах, например банки;
  • потребители существенно различаются по мощности: компьютерная система, аварийное освещение, связь, система безопасности.
  •  
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 920)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты