Источник бесперебойного питания: устройство, принцип работы, характеристики

Что такое источник бесперебойного питания

Понять, что такое ИБП, можно по самому названию этого класса оборудования. Источник бесперебойного питания предназначен для поддержания питания подключенной нагрузки. В общем случае он состоит из аккумулятора, преобразователя мощности и логической микросхемы, управляющей режимами работы.

На английском языке ИБП означает источник бесперебойного питания.

Принцип работы происходит от самого названия «бесперебойный»: всегда есть выходной ток (пока в аккумуляторе остается заряд). На вход ИБП подается напряжение сети, одна часть идет на подзарядку аккумулятора (аккумулятора), а другая идет непосредственно на выход.

Существуют различные типы источников, каждый из которых имеет свое предназначение и имеет определенный функционал. Рассмотрим их подробнее.

Когда вместо ИБП актуальнее приобрести генератор?

Использование ИБП можно считать оправданным при низком энергопотреблении нагрузки и кратковременных перебоях в подаче электроэнергии.

Классическим примером использования маломощного ИБП является соединение системного блока компьютера и монитора, что позволяет ПК правильно выключаться, избегая сбоев в работе системы и потери информационных данных. Малые и средние модели ИБП также часто используются для подачи питания на блоки управления отопительными котлами и маломощные циркуляционные насосы во время кратковременных отключений электроэнергии.

Устанавливать источник бесперебойного питания в сетях с длительными отключениями электроэнергии нецелесообразно. Для обеспечения бесперебойного питания нагрузки в автономном режиме в долгосрочной перспективе потребуется значительное увеличение емкости аккумулятора. В таких случаях, учитывая ограниченный срок службы аккумуляторов (необходимость периодической замены во время работы) с их ценой, часто вдвое превышающей стоимость источника бесперебойного питания, было бы экономически выгоднее приобрести бензиновый или дизельный генератор.

Выбор типа ИБП в зависимости от нагрузки

К важнейшим техническим характеристикам ИБП можно отнести:

• мощность устройства;
• время перехода на работу от аккумулятора и наоборот;
• схемотехника и форма выходного сигнала;
• максимальная продолжительность работы в автономном режиме;
• функция стабилизации напряжения;
• время полной зарядки аккумулятора;
• исполнение и габаритные размеры.

Залог эффективности и надежности любой нагрузки, помимо бесперебойного питания, — это качество питающего напряжения, одним из важнейших показателей которого является форма выходного сигнала. Для каждого типа ИБП характерно образование синусоиды определенной формы, не всегда подходящей для нормальной работы подключенных электроприборов.

Рассмотрим существующие схемы построения ИБП и соответствие формы их выходного сигнала различным типам нагрузок.

ИБП резервного типа (off-line)

При отсутствии напряжения в основной сети эти устройства переключают питание нагрузки на аккумуляторы. Они не имеют встроенной защиты от перенапряжения (стабилизации), поэтому подходят для использования только в сетях с относительно стабильным напряжением.

Пожалуй, это самый популярный в домашнем использовании ИБП. Доступная стоимость и удовлетворительные технические характеристики делают его оптимальным экономичным вариантом для защиты качества питания нагрузки без индуктивной составляющей (электродвигатели, трансформаторы, индукторы).

Модифицированная синусоида на выходе этих ИБП никоим образом не подходит для питания циркуляционных насосов, холодильников, кухонных комбайнов, блендеров и миксеров. Использование автономного ИБП в качестве источника питания для перечисленных электроприборов с электродвигателями является гарантией и быстро выведет их из строя.

Примером совместимой нагрузки с резервным ИБП являются домашние или офисные ПК. Их импульсные блоки питания не восприимчивы к несинусоидальному напряжению питания. Однако, учитывая возможность повышенных помех на выходах источников питания для серверов, офисного и охранного оборудования, было бы разумно воздержаться от их использования для питания критически важного оборудования, выход из строя которого может привести к потере важных данных.

Было бы вполне разумно использовать резервный ИБП для питания маломощной резервной осветительной сети. Ограничением в этом случае является наличие в балласте ламп с электромагнитной индуктивностью. Результаты практики совместного использования автономных ИБП с лампами прямого зажигания и работы с электронными балластами подтверждают нормальную работу ламп при сохранении их заявленного срока службы.

Линейно-интерактивные ИБП (line-Interactive)

Они представляют собой более высокий класс устройств, чем предыдущий. В отличие от резервных ИБП, они оснащены встроенным стабилизатором напряжения, что расширяет область их применения, позволяя использовать их в сетях с незначительными отклонениями напряжения от нормы. Кроме того, время переключения на батарею в этой топологии ИБП составляет ~ 4 мс, что намного меньше, чем у резервных источников питания.

Форма выходного сигнала позволяет использовать эти устройства для питания индуктивных нагрузок. Но при покупке следует изучить технические характеристики ИБП.

Благодаря заявленной производителем форме сигнала «чистая синусоида» (Line-Interactive Sin) можно подключать к ИБП электрические приборы с электродвигателями: насосы, холодильники, устройства с трансформаторным питанием, управляющую электронику газовых котлов и т.д.

Устройства с модифицированным синусоидальным (ступенчатым) выходом не подходят для этого приложения.

Онлайн ИБП (on-line)

ИБП этого типа осуществляют непрерывное преобразование переменного напряжения в постоянное (с подзарядкой аккумулятора) и его дальнейшее преобразование в переменное напряжение с чистым синусом на выходе. Благодаря этой технологии достигается полная независимость качества выходного напряжения от состояния сети.

Устройства данной строительной схемы обеспечивают наиболее эффективную защиту не только от перебоев в подаче электроэнергии, но и при значительных отклонениях напряжения сети от нормы. Благодаря онлайн-топологии время перехода в автономный режим составляет 0 мс, поскольку, по сути, перехода на работу от батареи или с батареи на внешнюю сеть нет.

Прибавляя к этому высокую точность коррекции напряжения (отклонение от нормы не более 2%) и идеальную синусоиду на выходе, ИБП с двойным преобразованием смело можно назвать универсальным для использования с любыми устройствами, даже особенно с такими чувствителен к качеству электроэнергии.

Эти источники бесперебойного питания отлично зарекомендовали себя при работе с нагрузками, требующими качества напряжения и формы волны, такими как электродвигатели, компьютеры и офисное оборудование, электронные блоки управления отопительными котлами, видеооборудование и т.д., даже в сетях с крайне низким качеством электроэнергии.

Сегодня единственным серьезным недостатком, ограничивающим использование онлайн-ИБП, является их высокая стоимость.

ИБП SW500SL (500 ВА) CP 21 280 ₽ прием
ИБП SW500L (500 ВА) Прием CP 17850
ИБП SW1000SL (1000 ВА) CP 26 прием 300
ИБП SW1000L (1000 ВА) 5.0, обратная связь 1 CP 20, прием 740
ИБП STR1101SL (1000 ВА) Прием CP 31 790 ₽
ИБП ST1101SL (1000 ВА) 5.0, обратная связь 1 Приобретите CP 26 890
ИБП ST1101L (1000 ВА) Прием CP 20 870
ИБП SR1101SL (1000 ВА) CP 29 800 приёмный
ИБП SR1101L (1000 ВА) CP 24 640 приёмный
ИБП STR1102SL (2000 ВА) Прием CP 52780
ИБП ST1102SL (2000 ВА) CP 48 приём 300
ИБП ST1102L (2000 ВА) CP 36 приём 220
ИБП SR1102L (2000 ВА) CP 42 370 приёмный
ИБП STR1103SL (3000 ВА) Прием CP 63770
ИБП ST1103SL (3000 ВА) CP 58 приём 490
ИБП ST1103L (3000 ВА) CP 41 400 ₽ приёмный
ИБП ST1103TL (3000 ВА) Прием CP 43 550
ИБП SR1103L (3000 ВА) CP 47 приём 790 ₽
ИБП SR1103TL (3000 ВА) Получить CP 50 140 ₽
ИБП ST1106SL (6000 ВА) Get KP 141390
ИБП ST1106L (6000 ВА) Прием CP 93480
ИБП SR1106L (6000 ВА) Получить CP 99 700
ИБП ST1110SL (10 кВА) Прием CP 176960
ИБП ST1110L (10 кВА) Приемный CP 99 640
ИБП SR1110L (10 кВА) CP 107430 прием

Принцип работы ИБП

Механизм действия таких устройств разный, что зависит от типа конструкции. Если вас интересует, что такое ИБП, необходимо изучить характеристики нескольких типов:

• резервное копирование (офлайн);
• интерактивная линия;
• бытовая техника онлайн.

Принцип работы ИБП первой группы основан на переводе компьютера в автономный режим работы (от источника бесперебойного питания) в случае пропадания сетевого питания.

В нормальных условиях питание ПК осуществляется в обход ИБП. Это самые простые устройства.

Резервный ИБП Powercom SPD-1000u

Недостаток — низкий уровень защиты: КПД 55-60%. Это связано с тем, что сигнал фильтруется только частично. Возможностей такого устройства достаточно для повседневного использования. В крупных компаниях качество еды ниже. По этой причине в этих условиях требуется надежный ИБП.

Линейно-интерактивные модели по структуре и принципу действия аналогичны рассмотренному ранее варианту (резервный тип). Однако у них есть преимущество стабилизации напряжения.

Для этого предусмотрено коммутационное устройство. В результате на выходе ИБП нет отклонений напряжения.

Отмечено повышение надежности таких устройств — уровень КПД достигает 85%. Источники бесперебойного питания этого типа делятся на группы: модели, вырабатывающие на выходе ступенчатую или «чистую» синусоидальную волну (без искажений).

Линейный интерактивный ИБП Powercom Raptor RPT-1025AP с ЖК-дисплеем

Источники бесперебойного питания онлайн отличаются высокой надежностью.

Принцип работы основан на двойном преобразовании сигнала. В результате уровень надежности устройств достигает 100% вне зависимости от типа источника питания: сетевого напряжения или аккумуляторной батареи при отключении от источника питания.

Ток на входе ИБП преобразуется в постоянный ток, который реализуется с помощью выпрямителя. Затем инвертор преобразует его в переменный ток. В результате получается ток с подходящими параметрами.

Онлайн-ИБП оснащены байпасами. Этот конструктивный элемент обеспечивает бесперебойную работу ПК даже в случае выхода из строя одного из компонентов ИБП.

ИБП с двойным преобразованием SIPB2BA.9-11

Качество выдаваемого тока

Источники бесперебойного питания должны обеспечивать достаточный ток. При работе от батареи за это отвечает инвертор, а в случае сетевого питания фильтры и стабилизатор должны сглаживать проблемные места. Помехи, возникающие в электрической цепи, имеют различное происхождение и последствия для электроники. Следовательно, этот вопрос также нужно тщательно разобраться.

Сетевые помехи и защита

Все современные ИБП оснащены защитой от проблем, связанных с обслуживаемыми устройствами. Если общая нагрузка превышает максимально допустимую, или происходит короткое замыкание, ИБП немедленно отключает питание.

Помехи в сети условно можно разделить на частотные и импульсные. Первые не так опасны, особенно для блоков питания компьютеров или телевизоров, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Последнее может вызвать проблемы с любой электроникой.

Поэтому большинство ИБП оснащено защитой от перенапряжения и гармоник с использованием варисторов и высокочастотных фильтров.

Удаление линейного шума происходит в два этапа. Сначала варисторы отсекают высокочастотные импульсы, затем фильтр ослабляет небольшие пики

Проблема появления высоковольтных импульсов характерна не только для силовых кабелей, но и для сетей передачи данных — компьютерных или телефонных. Они могут возникнуть из-за воздействия атмосферного электричества, выхода из строя ближайшего кабеля, электрических помех и других причин.

Многие производители выпускают модели с защитой LAN. Для этого в ИБП есть два разъема RJ-45: один для входа и один для выхода. Сигнал проходит через фильтр, подавляющий пики напряжения. Для телефонных линий система такая же, только разъемы RJ-11.

Низкое и высокое напряжение

Регулировка напряжения осуществляется с помощью автоматического регулятора напряжения (АРН), основным элементом которого является автотрансформатор. Принцип его работы основан на изменении количества витков одной из обмоток, в результате чего напряжение изменяется в сторону увеличения или уменьшения своего значения.

Наличие АРН в ИБП позволяет не активировать автономный режим каждый раз при незначительном отклонении напряжения от штатных показателей. Это значительно продлевает срок службы батареи.

Профессиональные мультиметры, такие как CEM DT 9909, способны записывать значения напряжения в течение длительного времени. Использование такого устройства может помочь в выборе стабилизатора или ИБП

Согласно ГОСТ 29322-2014 допускается отклонение напряжения на 10% от номинального значения на время, не превышающее 1 часа. Все современные ИБП с регуляторами могут справиться с этими колебаниями.

Чистота выходящего сигнала

Тип выходного сигнала зависит от модели инвертора, установленного в ИБП. В идеале кривая переменного напряжения должна быть синусоидальной. Но после преобразования через инвертор принимает преходящий вид.

Чем больше количество шагов на кривой мгновенного напряжения в зависимости от времени, тем лучше качество переменного тока. Это важно для некоторых устройств

Для оборудования, содержащего асинхронные электродвигатели (холодильник, кондиционер), трансформаторные блоки питания (высококачественное звуковое оборудование), блоки питания APFC (серверы и мощные компьютеры), требуется чистая или хорошо аппроксимированная синусоида.

Ни один инвертор, а следовательно, и ИБП не генерируют чисто синусоидальную волну, поэтому производители оборудования не пишут в рекламных проспектах. Приближение выходного сигнала к синусоиде оценивается с точки зрения общего гармонического искажения (THD).

Выходной сигнал устройства можно считать синусоидальным при THD <5%. Для некоторых моделей, например NetPro 2000 IMV, этот показатель составляет всего 2%.

Виды источников бесперебойного питания в зависимости от принципа работы

В зависимости от принципа работы существует три типа ИБП: дежурный, линейно-интерактивный и с двойным преобразованием. Они отличаются качеством выходного напряжения и ценой. Самыми простыми и дешевыми являются резервные, а самыми дорогими — двойное преобразование.

Самая простая схема — резервная. Он работает по принципу: как только в сети пропадает электричество, питание всех подключенных машин переключается в автономный режим. Когда питание восстанавливается, устройства получают его от сети, и аккумуляторы начинают заряжаться.

Выпрямитель используется для преобразования входного переменного тока в постоянный (для зарядки аккумулятора). Обратное преобразование выполняется инвертором. Для переключения режимов работы обычно используется электромеханическое реле.

Линейно-интерактивные устройства оснащены ступенчатым регулятором (AVR), который обеспечивает постоянное выходное напряжение даже при больших отклонениях в сети. Это предотвращает частый переход ИБП в автономный режим во время скачков напряжения во внешней сети. Это увеличивает срок службы устройства.

В системах с двойным преобразованием переменное напряжение сети сначала преобразуется в постоянное напряжение. Затем инвертор преобразует постоянный ток в переменный. Такой принцип работы позволяет отделить входную мощность от выходной и защитить устройства пользователя от любых нежелательных неожиданностей во внешней сети. ИБП с таким принципом работы также называют «ИБП с двойным преобразованием”.

Основные характеристики

Важной особенностью ИБП является его выходная мощность. От этого зависит общая мощность устройств, которые могут быть подключены к этому источнику. Для этого необходимо:

• проверить мощность каждого устройства, которое будет работать через ИБП и все сложить;
• преобразовываем полученное на предыдущем шаге значение из ватт в ВА, для этого делим его на коэффициент мощности (cosϕ), равный 0,6;
• для обеспечения наценки увеличиваем полученное значение на 20%, то есть все умножаем на 1,2.

Возьмем пример расчета. Допустим, у нас есть компьютер мощностью 250 Вт, монитор 30 Вт и динамики 5 Вт.

Определяем их общую мощность:

Pw = 250 + 30 + 5 = 285 Вт.

Теперь вы можете узнать минимально допустимую мощность ИБП:

Pva = (Pw / 0,6) * 1,2 = (285 / 0,6) * 1,2 = 570 ВА

При определении мощности, потребляемой персональным компьютером, неправильно ориентироваться на мощность его блока питания. Определить истинное значение можно при помощи бытового амперметра или ваттметра с розеткой. Если такого прибора нет, то можно рассчитать необходимое значение с помощью квартирного счетчика. Для этого вам понадобятся:

• отключить от сети все приборы, потребляющие электроэнергию;
• включите ПК и запустите на нем часто используемую программу;
• при увеличении показаний счетчика на десятую долю киловатта начинать отсчет времени до следующей смены показаний;
• рассчитать мощность, потребляемую компьютером, по формуле: P = 100 * (60 / t), где t — время, за которое показания счетчика изменяются на 0,1 кВт.

Следующим по важности параметром будет время, в течение которого ИБП сможет обеспечить работу подключенных к нему устройств в случае сбоя питания. Производители часто указывают значение, которое измеряется при подключении к максимальной нагрузке. Но обычно ИБП будет работать с меньшей мощностью, чем максимальная мощность, а срок службы батареи будет больше, чем заявляет производитель. Увеличение продолжительности работы не пропорционально уменьшению величины нагрузки. При уменьшении общей мощности нагрузки вдвое срок службы батареи может увеличиться в 2,5–5 раз, а при трехкратном снижении нагрузки — в 4–9 раз.

При выборе ИБП также необходимо обращать внимание на характеристики:

• напряжение на выходе устройства;
• время переключения — это время, в течение которого ИБП переключается с электросети на работу от батареи.

Перед покупкой ИБП нужно определиться, к какому оборудованию он будет подключаться — это зависит от того, сколько и каких разъемов будет на выходе источника питания. Часто встречаются следующие интерфейсы:

• CEE 7 Schuko, или европейская розетка, необходима для подключения Wi-Fi роутера или другого оборудования;
• IEC 320 C13 или компьютерные разъемы.

Сам дисплей тоже может пригодиться. На нем может отображаться важная информация: напряжение на входе и выходе устройства, уровень заряда аккумулятора, выходная мощность.

Источники бесперебойного питания, основанные на принципе двойного преобразования, а также некоторые линейные интерактивные модели во время работы выделяют много тепла и должны быть удалены. Чаще всего для этого используют вентилятор, который издает шум. На этот момент тоже стоит обратить внимание.

Также может пригодиться функция холодного старта. Так что устройство можно будет включить даже при отсутствии электричества в сети.

Это все основные характеристики ИБП.

Правила использования ИБП

Приобретая ИБП для организации резервного питания, нужно понимать, с какими устройствами он может использоваться. Иногда это невозможно сделать с помощью только ИБП, поэтому необходимо принять дополнительные меры для обеспечения дома электричеством.

Подключение бытовых приборов

Компьютеры, модемы, маршрутизаторы, видео и аудио оборудование — это типичные домашние или офисные устройства, к которым подключены источники бесперебойного питания. Если в этой технике присутствуют обычные импульсные блоки питания, то достаточно будет приобрести относительно недорогие модели, не выдающие чисто синусоидальную волну.

Современные модели компактны и имеют привлекательный дизайн, который гармонично сочетается с другой бытовой техникой в ​​интерьере гостиной

К тому же отпадает необходимость покупать дорогостоящую светотехнику. Здесь главное правильно рассчитать максимальную мощность и время автономной работы.

При частых отключениях актуальна проблема незапланированного размораживания холодильников и порчи продуктов. При защите такого оборудования с асинхронными двигателями потребуется ИБП более сложного устройства, так как требуется чистый «синусоидальный сигнал.

Кроме того, необходимо учитывать наличие пусковых токов, возникающих при пуске двигателя. Упрощенно для холодильного оборудования, их значение можно определить, умножив значение мощности на 5.

Если, например, на кухне есть холодильник с максимальной мощностью 300 Вт (при запуске — 1500 Вт) и морозильник на 200 Вт (при запуске — 1000 Вт), то блок питания с синусоидой необходима чистая и максимальная мощность не менее 1700 Вт. Это значение получено для случая, когда морозильная камера будет работать и в этот момент холодильник будет включаться. Одновременный запуск обоих двигателей маловероятен, и даже такой ИБП выдержит односекундный всплеск 2,7 кВт.

Сетевое устройство с максимальной мощностью 2000 Вт может проработать примерно полчаса при общем потреблении 500 Вт. Поскольку режим охлаждения занимает примерно 5 минут, ИБП гарантированно хватит на 6 запусков обоих устройств.

В частных домах и коттеджах также важно использовать ИБП для поддержки системы отопления с принудительной циркуляцией. Насосам тоже нужна чистая грудь

Источники бесперебойного питания также активно используются для работы газовых отопительных котлов. Учитывая стоимость подключаемого оборудования, в этом случае не стоит экономить на качестве ИБП.

Резервное и дополнительное электропитание

Для многих бытовых приборов невозможно найти недорогой ИБП, так как потребуется значительная максимальная мощность при длительном периоде автономной работы. Стиральные машины, электрические духовки и распределенные системы кондиционирования потребляют много электроэнергии.

Конечно, вы можете обойтись без этих устройств во время отключения электроэнергии. Это рекомендуется, если такие перерывы случаются нечасто и на короткое время. Но если все же принято решение о предоставлении автономной энергии мощным потребителям, то лучше использовать бензиновый или дизельный генератор. Для их быстрого запуска при отсутствии напряжения используется автоматический переключатель резерва (АВР).

Если у вас есть дополнительный источник питания, все равно стоит использовать ИБП, по крайней мере, для компьютеров. Мгновенный запуск генератора и восстановление мощности не могут быть достигнуты.

Стабилизация пониженного напряжения

Проблема пониженного напряжения актуальна для объектов, подключенных к старым или маломощным электрическим сетям. Если такая ситуация возникает постоянно, лучше всего использовать входной стабилизатор.

При наличии стабилизатора напряжение внутренней сети будет доведено до нормативных значений. Это также повлияет на устройства, не подключенные к ИБП

При небольшом напряжении ток, протекающий по внутренней сети, увеличивается. Например, предположим, что общая мощность пользователей, подключенных к ИБП, составляет 1,5 кВт, а подаваемое напряжение — 190 В.

Тогда по закону Ома:

• I1 = 1500/190 = 7,9 А — ток в цепи до ИБП без стабилизатора;
• I2 = 1500/220 = 6,8 А — ток в цепи к ИБП со стабилизатором.

Таким образом, внутренняя сеть без стабилизатора будет испытывать большую нагрузку, которую нельзя было учесть при выборе участка разводки.

Поэтому при постоянном пониженном напряжении лучше установить стабилизатор. В этом случае нагрузка на автотрансформатор ИБП будет меньше, что продлит срок его службы. Также с учетом выравнивания напряжений можно приобрести более дешевые ИБП.

Алгоритм расчета мощности

Чтобы определить требуемую мощность ИБП, сначала необходимо рассчитать общую нагрузку. Сложите значения мощности всех потребителей, подключенных к ИБП.

Например, к ИБП необходимо подключить сервер и компьютеры (общая мощность 4500 Вт) и кондиционер (мощность 3000 Вт): 4500 + 3000 = 7500 (Вт) — это общее энергопотребление оборудования.

Но, как известно, в момент включения пусковые токи оборудования значительно превышают номинальное значение, поэтому мощность увеличивается в несколько раз. Если мы установим источник бесперебойного питания такой же мощности для питания нагрузки 7500 ВА, может произойти перегрузка, и оборудование отключится. Чтобы этого не произошло, необходимо учитывать соотношение пусковых токов. Он индивидуален для каждого типа оборудования, но мы возьмем средние значения: для современных серверов и ПК — 1,5, для оборудования с электродвигателем (кондиционер) — 2.

У нас есть:

• Для сервера и ПК: 4500 * 1,5 = 6750 (Вт)
• Для кондиционера: 3000 * 2 = 6000 (Вт)
• Сложите эти значения: 6750 + 6000 = 12 750 Вт.

Мы получили общую полезную мощность оборудования, которая измеряется в ваттах. А мощность ИБП измеряется в вольт-амперах, то есть это общая мощность, вырабатываемая для питания нагрузки. Чтобы рассчитать требуемый показатель общей выходной мощности ИБП, разделите полезную мощность оборудования на коэффициент 0,7.

12750 Вт / 0,7 = 18 214 (ВА).

Как видите, конечное значение мощности превышает общее энергопотребление оборудования. Это связано с тем, что часть мощности теряется при формировании магнитных полей или в трансформаторах и резисторах, и ИБП не обеспечивает полную выходную мощность. Получается, что для эффективной работы ИБП с этим оборудованием его мощность должна быть не менее 18214 (ВА).

Если вы приобретаете бытовой ИБП и планируете подключить к нему компьютер, сложный алгоритм подсчета можно пропустить. Просто добавьте 20-30% запаса хода. Это нужно для того, чтобы не перегружать устройство и исключить возможность его поломки. Кроме того, этот резерв со временем позволит добавить больше потребителей или, например, усовершенствовать компьютер, заменив внутренние компоненты на более современные (жесткие диски, карты памяти, видеокарты и т.д.).

Разновидности

Выше мы обсуждали, что такое ИБП. Но эта категория оборудования неоднородна и делится на группы. По принципу конструкции и работы можно выделить следующие типы ИБП.

Резервные

Это самый популярный вариант. В повседневной жизни такие ИБП называются Off line или Standby на английском языке. Преимущества таких устройств:

• низкое тепловыделение;
• доступная стоимость;
• высокая эффективность источника.

Выделим недостатки:

• медленное переключение на аккумулятор при аварийном отключении электроэнергии;
• плохая фильтрация входного и выходного шума;
• высокий процент ложных срабатываний, что приводит к циклу переключения на аккумулятор и обратно с небольшими сбоями электросети.

Этот последний недостаток приводит к значительному расходу контактов батареи и реле, что со временем приводит к необходимости их замены.

Устройство и принцип работы

Резервные блоки управляются автоматическим выключателем. В нормальном режиме с входным питанием коммутационное устройство подключает нагрузку напрямую к внешней сети, а в автономном режиме — питание клиентов от батареи.

Нормальный режим:

Принцип работы резервного ИБП:

Емкость резервного блока обычно низкая. Эти устройства используются для обеспечения работы отдельных компьютеров и рабочих станций, оргтехники и других относительно маломощных потребителей в качественных электрических сетях.

Линейно-интерактивные

Версии Line-Interactive быстро переключаются на барабаны и наоборот. Кроме того, такие источники оснащены автоматической регулировкой сетевого напряжения, благодаря чему они могут выполнять функции стабилизатора. Это снижает количество ложных срабатываний: система переключается на питание от батареи только в крайних случаях. Это продлевает срок службы ИБП с линейным взаимодействием, хотя также увеличивается стоимость.

Принцип работы

Здесь коммутационное устройство, стандартное для устройства Offline, объединено со ступенчатым стабилизатором и системой автоматического регулирования напряжения. Основное преимущество такого подхода — гарантированный нормальный выходной ток даже при небольших пиках в сети. Как упоминалось выше, это предотвращает ненужное переключение устройства в автономный режим.

Но это также влечет за собой недостаток: хотя переключение в случае реальной потери тока извне происходит быстро, оно все же не мгновенное (хотя и быстрее, чем резервные). Кроме того, по сравнению с более продвинутыми онлайн-блоками, линейный интерактивный режим относительно слабо стабилизирует напряжение.

Нормальная операция:

После перехода в автономный режим:

Линейный ИБП достаточно прост, надежен и обладает высоким КПД. Устройства этого типа также используются для защиты компьютеров, серверов, оргтехники и так далее. Они отлично подходят для работы в связке с любым оборудованием на импульсных блоках питания. Кроме того, есть еще два подвида по способу генерации выходного напряжения в автономном состоянии:

• с приблизительной синусоидой;
• с чистым синусоидальным током.

Второй подтип способен составить конкуренцию «рядным» источникам и используется, в том числе, для организации защиты электродвигателей, насосов систем отопления и газовых котлов.

Онлайн (On line) ИБП

Это самая дорогая категория, представителей которой еще называют «ИБП с двойным преобразованием напряжения». Они действуют очень быстро, с небольшой задержкой или без нее. Эти источники используются в производствах и сооружениях с высокой критичностью электроснабжения.

Принцип работы

Переменный ток, поступающий на вход устройства, поступает в выпрямитель и преобразуется в постоянный ток. Затем он поступает в инвертор, который снова делает его переменным. Аккумулятор находится в точке подключения инвертора и выпрямителя, и в аварийном режиме питание от него идет на первое. Некоторые конфигурации включают отдельный модуль зарядного устройства, в то время как другие заряжают аккумулятор напрямую через выпрямитель.

Как устройство работает в штатном режиме:

В чрезвычайной ситуации:

На рисунках показан так называемый байпас. Это необходимо для ИБП высокой и средней мощности. Его назначение — действовать как байпасное устройство, пропуская ток через инвертор с выпрямителем. Это позволяет обслуживать источник питания без его отключения и отключения потребителей, сохраняя параметры выходного напряжения. Байпас также полезен в случае выхода из строя основных компонентов цепи.

Эта схема обеспечивает стабильное выходное напряжение независимо от входной ситуации. Кроме того, время переключения состояния равно нулю.

ИБП постоянного тока и переменного

Большинство ИБП являются моделями переменного тока из-за наличия инвертора. Но есть и ИБП постоянного тока, которые отличаются отсутствием инверторов. Самая простая схема такого устройства:

ИБП постоянного тока подает питание на телекоммуникации, сигнализацию, радио и другое электронное оборудование.

Классификация по мощности

Главная особенность любого ИБП — это мощность. Он измеряется в вольт-амперах, и чтобы преобразовать его в обычные ватты, цифру следует умножить на 0,6. Для обычного ПК ИБП должен иметь мощность 500 ВА и выше.

Различают следующие типы ИБП:

• компактный ИБП — до 1000 ВА;
• средний — 1-5 кВА;
• мощные — от 5 кВА и выше.

Эта сила поможет вам сделать свой выбор. В домах, квартирах и офисах обычно используются первые два типа, а третий тип используется для питания серверов и производственного оборудования.

Дополнительный функционал ИБП

Помимо определения типа ИБП, который вам нужен, при выборе ИБП следует также обратить внимание на то, какие функции включены в него. ИБП может иметь несколько дополнительных функций и конструктивных особенностей:

Синхронизация с ПК. Эта функция присутствует в недорогих моделях, но очень удобна. С помощью специального программного обеспечения ИБП в реальном режиме передает на компьютер данные о состоянии линии питания, уровне заряда аккумулятора. Помимо чисто информативной составляющей, есть еще такие возможности, как, например, автономное выключение компьютера с сохранением данных во всех приложениях в случае сбоя питания.

Холодный запуск. ИБП, оснащенный этой функцией, можно включить при отсутствии сетевого питания. Например, свет погас, вы сохранили документы, выключили компьютер и ИБП, но через некоторое время возникла острая необходимость скопировать документ на флешку. ИБП с поддержкой холодного пуска можно включить, даже если электроснабжение все еще отсутствует, и работа может быть выполнена.

Он взял Щуко.

Раньше разъемы для подключения устройств в ИБП выглядели так:

Этот стандартный разъем IEC 320 идеально подходит для подключения различного компьютерного оборудования. Однако невозможно подключить оборудование обычным силовым кабелем, тем же WiFi роутером. Для этих целей можно использовать сетевой фильтр с аналогичным разъемом, который подключается к ИБП и в который уже входит различное оборудование. Но это не всегда удобно.

Поэтому сейчас многие модели просто дополняют розетками типа Щуко (в нашей стране их часто называют евророзетками), чтобы оборудование можно было включать напрямую:

Розетки для фильтрации помех. ИБП может быть оборудован одной или несколькими розетками для чувствительного оборудования, которые не подают питание во время сбоя питания, но защищают подключенное оборудование от сетевых помех.

Розетки телефонные, витая пара. Импульсы высокого напряжения могут передаваться не только непосредственно по силовому кабелю, но и при различных авариях и поломках, как по телефонному кабелю, так и по витой паре. Для защиты телефонного, сетевого и компьютерного оборудования некоторые производители предоставляют специальные разъемы (вход / выход), к которым можно подключить телефонную линию или Интернет.

ПК и игры

На что нужно обратить внимание при выборе игрового монитора → Механические переключатели клавиатуры: в чем отличия и какие выбрать → Как разогнать процессор ноутбука, не повредив комплектующие →

Выбор ИБП

Выбирая подходящий вариант, следует ориентироваться на то, что такое ИБП и учитывать ряд дополнительных параметров:

• характеристики устройств с питанием от источника бесперебойного питания;
• желаемая мощность;
• качество электрических сетей;
• остаток средств.

Конечно, онлайн-блокировка будет идеальным решением для любой ситуации, но для некритических задач вполне подойдут резервные или линейно-интерактивные.

Основные характеристики ИБП на выбор:

• форма и технология формирования выходного напряжения (ИБП постоянного или переменного тока);
• заявленная и запрашиваемая мощность;
• вид;
• срок службы батареи.

Обычно последнее составляет 5-7 минут, что вполне достаточно для плавного отключения. Более продвинутые обеспечивают до 20 минут, а более энергоемкие способны питать нагрузку до получаса. Они используются, например, в больницах и других критических учреждениях.

Интересно: такие жизненно важные системы, помимо ИБП, обычно комплектуются автономными энергосистемами на базе бензиновых и дизельных генераторов. И сегодня методы хранения естественной энергии с помощью ветряных турбин и солнечных батарей также получают распространение.

Также стоит обратить внимание на дополнительные интерфейсы, возможность программного и удаленного мониторинга и управления, простоту замены батарей и возможность подключения дополнительных батарей для увеличения периода автономности.