Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет мощности ИБП

Расчет мощности ИБП

ИБП для газовых котлов

Перед Вами встал вопрос, как рассчитать мощность ибп?

Вспомним кое-что из физики

При оценке мощности, потребляемой нагрузкой, следует учитывать полную мощность. Полная мощность (единица измерения ВА – вольт-ампер) — это вся мощность, потребляемая электроприбором. Она складывается из активной (единица измерения «Вт» — Ватт) и реактивной (единица измерения ВАР – вольт-ампер реактивный) составляющих мощности. Потребители электроэнергии зачастую имеют как активную, так и реактивную составляющие.

Активная нагрузка. У этого вида нагрузки вся потребляемая энергия преобразуется в тепло. У целого ряда устройств данная составляющая является основной. К ним относятся, например, электроплиты, осветительные лампы, электрообогреватели, утюги, ТЭНы и т. д.

Реактивные нагрузки. Практически все остальное. Они могут носить индуктивный и емкостной характер. Типичный представитель электроустройства, имеющего индуктивную составляющую нагрузки — электродвигатель. Полная мощность (Р) и активная мощность (Ра) связаны между собой коэффициентом cosФ.

В чем же заключается методика подсчета мощности электропотребителей?

Для того, чтобы сделать оптимальный выбор модели ИБП по критерию необходимой мощности, нужно рассчитать суммарную мощность, потребляемую Вашей нагрузкой. Под нагрузкой, в данном случае, подразумеваются все электроприборы, находящиеся в Вашем доме (офисе, квартире, производственном помещении), подлежащие защите.

Мощность, потребляемую конкретным устройством, лучше всего определить по паспорту или инструкции по эксплуатации на это изделие. Иногда потребляемая мощность и коэффициент cosФ указываются на задней стенке прибора или устройства. Следует учесть, что величина мощности в документах на разные приборы может быть указана либо в ваттах, либо в вольт-амперах. В целях избежания ошибок при расчетах мощности устройств суммируем отдельно по каждой единице измерения в две колонки.

  1. перечислим все электропотребители, подлежащие защите;
  2. просуммируем их мощности как указывалось выше;
  3. приведем полученные результаты к одной единице измерения мощности (лучше в вольт-амперах). Для этого:

Рассчитанную таким образом мощность следует сложить с суммой мощностей по другой колонке (просуммированной в ВА).

Примечание: для электроприборов, имеющих только активную нагрузку, коэффициент cosФ принимаем равным 1.

Следует учесть еще один крайне важный момент — пусковые токи. Любой электродвигатель (компрессор) в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в номинальном режиме. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, (например: погружной насос, холодильник, дрель), его паспортную потребляемую мощность необходимо умножить, как минимум, на 3 (лучше на 5) во избежание перегрузки стабилизатора или ИБП в момент включения устройства. Внесите эти коррективы в Ваши расчеты.

Итак, мощность подсчитана.

Однако учтем еще два момента.

  1. В жизни практически не бывает случаев, когда одновременно работает абсолютно вся нагрузка. В самом деле, если Вы встречаете гостей, то вряд ли в это время стирается белье, днем освещение не включается и т. д. На практике существует такое понятие как «коэффициент одновременного включения». Таким образом, посчитанную величину можно уменьшить (т.е. умножить примерно на коэффициент 0,3-0,5).
  2. С другой стороны недопустимо, чтобы источник бесперебойного питания работал в режиме полной загрузки. Для создания «щадящего» режима работы полученную в результате предыдущих расчетов мощность желательно увеличить примерно на 10-15%. Этим Вы увеличиваете срок службы техники, повышаете надежность и создаете себе резерв мощности для подключения нового оборудования.

Искомая цифра найдена. Теперь, основываясь на конкретных примерах, выберем ИБП.

Для облегчения задачи определения мощности можно привести таблицу с примерными данными потребления элетроэнергии бытовой техники.

  • Холодильник – до 1 кВт
  • Телевизор — 0,08 кВт
  • Стиральная машина — 1,5 кВт
  • Электрочайник — 2 кВт
  • Пылесос – 0,8 кВт
  • Утюг — 1 кВт
  • Микроволновая печь — 1 кВт
  • Освещение (лампы накаливания – 1 шт.) – 0,06 кВт.
  • Компьютеры и мониторы:

Мощность потребления современных мониторов CRT

  • 15″ 70-100 Вт
  • 17″ 90-110 Вт
  • 19″ 100-150 Вт
  • 22″ 110-180 Вт

Мощность потребления современных мониторов LCD

  • 15″ — 25-45 Вт
  • 17″ — 35-50 Вт
  • 19″ — 40-60 Вт

В данной статье изложены скорее теоретические аспекты проблемы, нежели практические рекомендации. Для перехода к решению конкретных проблем, стоящих перед Вами, рекомендуем перейти к следующим статьям нашего сайта:

Описание статуса отслеживания

Ниже представлено объяснение некоторых распространенных этапов перевозки при отслеживании, возникающих с момента создания накладной и до доставки отправления.

Если ожидается, что ваш груз будет в пути более одного дня между сканированиями для отслеживания, мы будем отображать день и дату Следующего ожидаемого этапа перевозки в разделеХод отправки. Это не означает, что ваше отправление отстает от графика или его доставка остановлена; просто это означает, что на данный момент накладная для отслеживания некоторое время не сканировалась. Мы отображаем Следующий ожидаемый этап перевозки, чтобы вы были уверенны, что мы продолжаем доставку вашего отправления, несмотря на то, что на протяжении некоторого времени сканирование для отслеживания проводиться не будет.

Сканирование прибытия

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая, что данное отправление было получено в пункте UPS. На своем пути отправления могут перемещаться через несколько пунктов UPS. Между сканированиями может быть разница в несколько дней, если отправление перемещается через всю страну или между странами.

Таможенное оформление завершено

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая, что отправление прошло таможенное оформление.

Проводится таможенное оформление

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая, что отправление проходит таможенное оформление.

Доставлено

Отправление доставлено в пункт назначения, дата и время доставки были зафиксированы. В США и Канаде доставки по домашнему адресу, не требующие подписи, могут быть оставлены в безопасном месте вне поля зрения и воздействия погодных условий. Это может включать передний вход, боковую дверь, задний вход или гаражную зону. Если вы дали водителю инструкцию оставить отправление у соседа или в камере хранения, водитель оставит UPS InfoNotice ® по адресу доставки.

Сканирование пункта отправки

Отправление было отправлено из пункта UPS и находится в пути в следующий пункт UPS. Между сканированиями может быть разница в несколько дней, если отправление перемещается через всю страну или между странами.

Сканирование пункта назначения

Груз прибыл в местный пункт UPS, который осуществит доставку получателю.

Передано в UPS Access Point

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая, что отправление в данный момент хранится в UPS Access Point™. Как только отправление начнет перемещение по нашей сети, мы предоставим вам запланированную дату доставки.

Хранится в UPS Store ®

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая, что отправление в данный момент хранится в UPS Store: Как только отправление начнет перемещение по нашей сети, мы предоставим вам запланированную дату доставки.

Особая ситуация: Требуется действие

Отправление в данный момент находится в сети UPS; однако требуется дополнительная информация об адресе доставки. Отправитель должен предоставить UPS правильную информацию об адресе.

Особая ситуация

Ваш груз в настоящее время находится в сети UPS; однако произошло непредвиденное событие, которое может привести к изменению запланированной даты доставки. При изменении даты доставки статус отслеживания будет обновляться, отображая новую дату доставки.

Сканирование экспорта

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая на то, что отправление прошло экспортные процедуры в стране отправления.

Сканирование импорта

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая на то, что отправление прошло импортные процедуры в стране назначения.

В пути

Ваше отправление перемещается в сети UPS, и его доставка предполагается в запланированную дату доставки. Груз может сохранять этот статус до тех пор, пока не будет доставлен. Кроме точных по времени авиаперевозок, в целом, грузы могут быть доставлены в любое время между 9:00 и 19:00 (иногда позже) для частных адресов и в течение рабочего дня для коммерческих адресов. UPS не может запланировать конкретное время доставки в этом промежутке. Будет осуществлено до трех попыток доставки, за исключением выходных и праздничных дней.

В транспортном средстве для доставки/выдано для доставки

Отправление достигло местного пункта UPS, который осуществит доставку, и было передано водителю UPS. Кроме авиадоставки к определенному времени, обычно грузы могут быть доставлены в любое время между 9:00 и 19:00 (иногда позже) для частных адресов и в течение рабочего дня для коммерческих адресов. UPS не может запланировать конкретное время доставки в этом промежутке. Будет осуществлено до трех попыток доставки, за исключением выходных и праздничных дней.

Заказ обработан: В пути в UPS

Ваше отправление обработано отправителем. Ожидаемая дата доставки станет доступной, когда отправление попадет в сеть UPS.

Заказ обработан: Готово для UPS

UPS получила данные и платежную информацию по отправлению от отправителя. В процессе передвижения отправления в сети UPS статус отслеживания будет обновляться.

Сканирование пункта отправки

Данное сканирование — это электронная запись, указывающая, что отправление в данный момент хранится в UPS:

Возвращено отправителю

Груз был возвращен, и UPS вернула его исходному отправителю.

Возврат отправителю

UPS возвращает этот груз отправителю. Причины могут включать:

  • Был подан запрос на возврат отправления отправителем или получателем.
  • На отправлении имеется возвратная накладная.
  • Адресом доставки является абонентский ящик.
  • Адрес неправильный.

Возврат отправителю: Доставляется транспортным средством

Производится возврат отправления, и запланирован его возврат исходному отправителю.

Информация об отправлении аннулирована

Данный номер для отслеживания UPS был аннулирован отправителем, и данное отправление не было передано в UPS. Для получения дополнительной информации обратитесь к отправителю.

Передан для доставки в местную почтовую службу

В соответствии с запросом получателя данное отправление было передано в местную почтовую службу для доставки в конечный пункт назначения. Для доставки может потребоваться один или два дополнительных дня.

Передан для доставки в местную почтовую службу

В соответствии с запросом отправителя данное отправление было передано в местную почтовую службу для доставки в конечный пункт назначения. Для доставки может потребоваться один или два дополнительных дня.

Основные технические характеристики ИБП

Основные технические характеристики ИБП

Источник бесперебойного питания – это автоматическое устройство, обеспечивающее вторичное электропитание подсоединенной к нему техники. Он автоматически срабатывает при временном отключении основного источника электропитания и обеспечивает стабильную работу оборудования.

Также он поддерживает параметры подаваемой электроэнергии в строгих пределах: частота 50±1 Гц, напряжение 220 ± 22 В, коэффициент нелинейных искажений графика напряжений – продолжительно до 8% и моментами до 12%. Состоит ИБП из инвертора и аккумуляторной батареи, заряжаемой от базовой электросети.

Задачи источников бесперебойного питания

ИБП выполняют несколько функций:

Uninterruptible power supply (UPS)

  1. Обеспечивают стабильное и непрерывное электропитание подсоединенного к ним оборудования – гарантируют его резервное питание при проблемах со штатным электроснабжением, в т. ч. при коротких замыканиях. Время, на протяжении которого ИБП сможет поддерживать резервное питание, зависит от потребляемой нагрузки и характеристик его аккумуляторной батареи.
  2. Повышают качество электропитания.Поддерживают в норме параметры электросети: напряжение, частоту.
  3. Гарантируют надежное питание электрооборудования, которое не могут обеспечить стандартные сети электроснабжения.
  4. Поглощают относительно малые и непродолжительные выбросы напряжения.
  5. Оберегают оборудование от перегрузок и короткого замыкания.
  6. Фильтруют напряжение питания, уменьшают шумы.

Такие устройства массово используются с компьютерами, схемами управления котлами отопления и другой техникой, требующей стабильной подачи электрического тока с заданными характеристиками. Они востребованы в разных отраслях промышленности, медицинской сфере, в офисах и домашней среде – везде, где важно не допустить непредвиденного выключения оборудования при перебоях с электропитанием.

Типы ИБП

UPS доступны в широком диапазоне мощности – от 0,1 до 1000 кВт и выше. Варьируются и значения Uвых. В зависимости от назначения ИБП и выполняемых ими функций различают:

  1. Модели класса On-Line – разрабатываемые для систем безопасности. Они гарантируют надежное снабжение подключенного к ним оборудования электроэнергией с необходимыми параметрами, без утраты фазы. Переменное напряжение благодаря выпрямителю трансформируется в постоянное, а затем с применением инвертора – вновь в переменное. Даже при малых отклонениях Uвх от номинала UPS данного типа обеспечивают регламентированное Uвых с погрешностью ±3% – напряжение с графиком-синусоидой и стабилизированными параметрами. Инвертор в On-Line моделях постоянно включен, причем последовательно с базовым источником. При перебоях с сетью он переводится на питание от батареи.
  2. UPS с двойным преобразованием – отличаются сложной конструкцией и скромным КПД, зато обеспечивают подсоединенной технике превосходную защиту от проблем с электропитанием. Такие устройства в постоянном режиме стабилизируют параметры сети, обеспечивают непрерывную фазу Uвых во всевозможных режимах, полностью фильтруют шумы и импульсы базовой электросети и гарантируют безопасность информации.
  3. Устройства категории Line-Interactive или Ferroresonant – объединяют функционал ИБП типов On-Line и Off-Line. Отличаются надежностью, эффективностью и большим диапазоном входящего напряжения. Конструктивно предусматривают включение в прямую цепь ступенчатого регулятора на базе автотрансформатора. Дополнительно может использоваться сетевой стабилизатор. В обычном режиме подсоединенное к ним оборудование получает электроэнергию от базовой сети. При этом UPS регулирует напряжение, гасит колебания напряжения и сглаживает помехи. В аварийной ситуации оборудование переключается на инвертор, который включен параллельно сети и работает в 2-стороннем режиме. Он контролирует линии электропитания, частично стабилизирует Uвых, заряжает АКБ. При наличии вспомогательных компонентов – автоматических или феррорезонансных трансформаторов – увеличивается диапазон Uвх, при котором Uвых находится в нужном диапазоне без перевода на аккумуляторное питание. UPS данного типа имеют отличный КПД и надежно защищают питание подсоединенной техники. К их минусам относят нестабильное Uвых в обычном режиме, зависящее от диапазона Uвх. Также в стандартном режиме работы не стабилизируется частота, а из базовой сети на нагрузку могут проникать импульсы и шумы.
  4. Модели класса Off-Line – резервного назначения, призваны защищать технику с импульсным БП при возможных перебоях с электроснабжением. Обычно имеют модульную конструкцию. При аварийном прекращении подачи электроэнергии или при перепадах напряжения переключатель переводит технику на резервное питание. Его обеспечивает работающий от АКБ инвертор. В обычном режиме электрооборудование получает питание сразу от электросети, зачастую – через подавляющий помехи фильтр. Off-Line устройства доступны по цене и конструктивно просты, имеют высокий КПД и экономичны при эксплуатации. Но в стандартном режиме работы они не стабилизируют напряжение и частоту.
  5. Модели, использующие дельта-преобразование напряжения – delta conversion. Используют улучшенную обратную связь и отличаются плавной регулировкой напряжения. Позволяют стабилизировать частоту Uвых, обеспечить высокий КПД и надежно защитить технику от неполадок в электросети.
  6. By-pass – вспомогательный канал, передающий электроэнергию в нагрузку и повышающий уровень надежности устройства. Он без участия пользователя переходит в режим On-Line в аварийных ситуациях и при отклонении характеристик выходной электросети от номинальных значений.
  7. Модели типа triple-conversion – оснащенные корректором коэффициента мощности.
  8. Устройства категории ferrups – оснащенные феррорезонансным трансформатором. Он повышает надежность устройства и расширяет диапазон Uвх.

Конструкция ИБП

Аккумулятор (АКБ) LiFePO4 48 Вольт 100 Ампер-час для ИБП фото

UPS работает от находящейся в его корпусе аккумуляторной батареи, под управлением электросхемы. Заряжается АКБ при помощи зарядного устройства, при наличии сетевого напряжения. Так аккумуляторная батарея для ИБП обеспечивает его постоянную готовность к использованию. Для продления времени автономной работы UPS дополнительно оснащается внешней АКБ.

По назначению батареи бывают аварийные и буферные. Аварийные АКБ подают необходимую электроэнергию в цепь при перебоях в работе основного источника энергии. Буферные АКБ подключаются параллельно к основному источнику тока, чтобы снизить влияние колебаний электроэнергии на источник.

Технические характеристики ИБП

Ключевыми параметрами источников бесперебойного питания выступают:

Аккумулятор (АКБ) LiFePO4 48 Вольт 200 Ампер-час для ИБП фото

  1. Выходная мощность (единица измерения – ВА или Вт) – основной критерий, отражает максимально допустимую нагрузку. При выборе ИБП для холодильника, погружного насоса или другой техники с мощным электромотором и значительными пусковыми токами важно учесть, что потребление мощности при пуске такого двигателя в 5–7 раз превышает номинальное значение.
  2. Время переключения, в мс – миллисекунды, за которые ИБП переходит на питание от батареи. Этот параметр ИБП определяет его инерционность и может достигать 2–15 мс.
  3. Продолжительность автономной работы, в мин. – определяется емкостью АКБ и мощностью обслуживаемой техники. Выбирается в зависимости от назначения ИБП, в частности, для офисного использования обычно выбирается от 4 до 45 минут. Чтобы успеть сохранить информацию на ПК, достаточно модели, рассчитанной на 5–10 минут работы. Если же нужно обеспечить непрерывную работу оборудования с использованием АКБ, этот параметр должен составлять минимум 20–30 минут.
  4. Выходное напряжение, в В.
  5. Форма Uвых. Подаваемое на нагрузку напряжение бывает в виде чистой синусоиды (у моделей класса On-Line и частично у устройств категории Line-Interactive), аппроксимированной синусоиды (при ШИМ) и меандра.
  6. Ширина диапазона Uвх, в рамках которого UPS стабилизирует питание, не переходя на АКБ. Может зависеть от нагрузки. Чем шире этот диапазон, тем дольше прослужит АКБ.
  7. Частота Uвх, в Гц – допустимый диапазон колебаний частоты сети. Обычно допускается отклонение ±1 Гц.
  8. Коэффициент отклонения графика Uвых от синусоиды, в %.
  9. Крест-фактор – соотношение максимального и среднего значения потребляемого тока, определяется формой Uвх.
  10. Наличие функции холодного старта – она подразумевает включение UPS при отсутствии сетевого напряжения.
  11. Допустимая нагрузка, в % к номинальной мощности – отражает стойкость UPS к ваттным перегрузкам.
  12. Срок службы АБК, в годах – зависит от типа используемых батарей и условий их использования.

Виды мощности

Планируя подобрать ИБП по параметрам, необходимо в первую очередь учесть его мощность. В инструкции указывается полная или выходная мощность – S, измеряемая в ВА. Рассчитывается она как произведение среднеквадратичных величин тока и напряжения. Графически она определяется суммированием активной и реактивной части.

Активной называется мощность, потребляемая техникой (Р, в Вт). Она исчисляется как произведение полной мощности на cos угла сдвига фаз. Реактивная мощность (Q, в варах) отражает потери в проводах из-за действия реактивного тока. Исчисляется как произведение полной мощности на sin угла сдвига фаз. При отсутствии таких потерь активная мощность равна выходной.

Критерии выбора ИБП

При выборе источника бесперебойного питания ключевую роль играют:

АКБ 12 Вольт 8 Ампер-час Li-ion для ИБП или приборов фото

  1. Тип прибора.
  2. Его мощность.
  3. Тип и характеристики аккумуляторной батареи. Лучшими считаются Li-ion модели, включая их подвид на основе литий-железо-фосфата. Емкость выбирается с учетом потребляемой мощности техники и достаточного времени его автономной работы при перебоях с электроснабжением.
  4. Число и конфигурация доступных разъемов для подключения техники – они должны соответствовать друг другу.

Резервные модели (категории Off-Line) используются в условиях стабильно работающей электросети, для которой не свойственны скачки напряжения. Они оберегают технику только от непредвиденного отключения электричества и обеспечивают время работы 5–10 минут.

Линейно-интерактивные ИБП обладают сложной схемой, которая при скачках напряжения позволяет не переходить на работу от АКБ, а задействовать для выравнивания напряжения собственный трансформатор. И только если это невозможно, включается АКБ. Такие модели рекомендуются для электросетей с частыми скачками напряжения.

ИБП с двойным преобразованием работают по еще более сложной схеме – с подачей электроэнергии и от АКБ, и от сети. Благодаря этому риск обесточивания нагрузки или ее выхода из строя сводится к нулю. Такие модели дорогостоящие и обычно используются для группы ПК.

Подходящая мощность ИБП зависит от потребления подсоединяемых к нему устройств, например:

  • для львиной доли домашних компьютеров подходят UPS на 300–500 Вт;
  • для игровых конфигураций с высокопроизводительным процессором и мощной видеокартой – используются модели на 600–1000 Вт.

В предыдущей статье нашего блога повествуется о том, как выбрать BMS плату для LiFePO4 аккумулятора.

Источник бесперебойного питания

Исто́чник бесперебо́йного пита́ния, (ИБП) (англ.  Uninterruptible Power Supply, UPS ) — источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого — обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы.

ГОСТ 13109-97 (взамен ГОСТ 13109-87) определяет следующие нормы в электропитающей сети: напряжение 220 В ± 5% (предельные значения ± 10%); частота 50 Гц ± 0,2 Гц (предельные значения ± 0,4 Гц); коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно).

Неполадками в питающей сети считаются:

  • авария сетевого напряжения (напряжение в питающей сети полностью пропало);
  • высоковольтные импульсные помехи (резкое увеличение напряжения до 6 кВ продолжительностью от 10 до 100 мс);
  • долговременные и кратковременные подсадки и всплески напряжения;
  • высокочастотный шум (высокочастотные помехи, передаваемые по электросети);
  • побег частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).

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 параметрами 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).

Важными показателями, обуславливающими выбор схемы построения ИБП, являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время работы от аккумуляторной батареи.

Ноутбукам и прочим устройствам, имеющим встроенную аккумуляторную батарею, ИБП не нужен — аккумулятор со встроенными схемами переключения сам является таковым.

Содержание

Схемы построения ИБП

Существует три схемы построения ИБП:

Резервная

Резервная схема (англ.  Off-Line, Standby , также Back UPS) — в нормальном режиме питание подключенной нагрузки осуществляется напрямую от первичной электрической сети, которое ИБП фильтруют (высоковольтные импульсы и электромагнитные помехи) пассивными фильтрами. При выходе электропитания за нормированные значения напряжения (или его пропадании) нагрузка автоматически переподключается к питанию от схемы, получающей электрическую энергию от собственных аккумуляторов с помощью простого инвертора. При появлении напряжения в пределах нормы, снова переключает нагрузку на питание от первичной сети.

  • За счёт КПД около 99 % практически бесшумны и имеют минимальное тепловыделение;
  • невысокая стоимость ИБП в целом.
  • относительно долгое время (порядка 4..12 мс) переключения на питание от батарей;
  • невозможность корректировать ни напряжение, ни частоту (VFD по классификации МЭК).
  • несинусоидальная форма выходного напряжения (аппроксимированная синусоида, квази-синусоида);

Итог: Чаще всего ИБП, построенные по такой схеме, используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных сетей начального уровня, для которых не критично своевременное отключение в случае неполадки в сети. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по данной схеме.

Интерактивная

Интерактивная схема (англ.  Line-Interactive ) — устройство аналогично предыдущей схеме; дополнительно на входе присутствует ступенчатый стабилизатор напряжения на основе автотрансформатора, позволяя получить регулируемое выходное напряжение. (VI по классификации МЭК). При работе в нормальном режиме такие ИБП не корректируют частоту, пассивные фильтры фильтруют входящее переменное напряжение. При пропадании напряжения ИБП переходит на питание от инвертора, аналогично предыдущему.

Инверторы некоторых моделей линейно-интерактивных ИБП выдают напряжение как прямоугольной или трапецеидальной формы, как у предыдущего варианта, так и синусоидальной формы. Время переключения меньше, чем в предыдущем варианте так как осуществляется синхронизация инвертора с входным напряжением. КПД ниже, чем у резервных.

Двойное преобразование

Режим двойного преобразования [1] (англ.  online , он-лайн) — используется для питания нагруженных серверов (например, файловых), высокопроизводительных рабочих станций локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания. Принцип работы состоит в двойном преобразовании (double conversion) рода тока. Сначала входное переменное напряжение преобразуется в постоянное, затем обратно в переменное напряжение с помощью обратного преобразователя (инвертора). При пропадании входного напряжения переключение нагрузки на питание от аккумуляторов не требуется, поскольку аккумуляторы включены в цепь постоянно, поэтому для этих ИБП параметр «время переключения» не имеет смысла. В маркетинговых целях может использоваться фраза «время переключения равно 0», правильно отражающая основное преимущество данного вида ИБП: отсутствие промежутка времени между пропаданием внешнего напряжения и началом питания от батарей. ИБП двойного преобразования имеют невысокий КПД (от 80 до 96,5 %) в режиме on-line, из-за чего отличаются повышенным тепловыделением и уровнем шума. Однако, у современных ИБП средних и высоких мощностей ведущих производителей предусмотрены разнообразные интеллектуальные режимы, позволяющие автоматически подстраивать режим работы для повышения КПД вплоть до 99 % (например, ИБП Trinergy фирмы Emersson Chloride). В отличие от двух предыдущих схем, способны корректировать не только напряжение, но и частоту (VFI по классификации МЭК).

  • отсутствие времени переключения на питание от батарей;
  • синусоидальная форма выходного напряжения;
  • возможность корректировать и напряжение, и частоту.
  • Низкий КПД (80—94 %), повышенная шумность и тепловыделение.
  • Высокая стоимость.

Характеристики ИБП

  • выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (VA) или ваттах (W);
  • выходное напряжение, (измеряется в вольтах, V);
  • время переключения, то есть время перехода ИБП на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);
  • время автономной работы, определяется ёмкостью батарей и мощностью подключённого к ИБП оборудования (измеряется в минутах, мин.), у большинства офисных ИБП оно равняется 4-15 минутам;
  • ширина диапазона входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V);
  • срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно свинцовые аккумуляторные батареи значительно теряют свою ёмкость уже через 3 года).

Составные части ИБП

Реализация основной функции достигается работой устройства от аккумуляторов, установленных в корпусе ИБП, под управлением электрической схемы, поэтому в состав любого ИБП, кроме схемы управления, входит зарядное устройство, которое обеспечивает зарядку аккумуляторных батарей при наличии напряжения в сети, обеспечивая тем самым постоянную готовность к работе ИБП в автономном режиме. Для увеличения автономного режима работы, можно оснастить ИБП дополнительной (внешней) батареей.

Режим байпас (англ.  Bypass , «обход») — питание нагрузки отфильтрованным напряжением электросети в обход основной схемы ИБП. Переключение в режим Bypass выполняется автоматически или вручную (ручное включения предусматривается на случай проведения профилактического обслуживания ИБП или замены его узлов без отключения нагрузки). Байпасом называется один из составляющих ИБП блоков. Может делать т.н. фазануль.

«Бустер» (англ.  booster ) — ступенчатый автоматический регулятор напряжения (англ.  Automatic Voltage Regulation, AVR ), имеющий автотрансформатор в своей основе. Используется в ИБП, которые работают по интерактивной схеме. Часто ИБП оснащается только повышающим «бустером», который имеет всего лишь одну либо несколько ступенек повышения, но есть модели, которые оснащены универсальным регулятором, работающим и на повышение (boost), и на понижение (buck) напряжения. Использование бустеров позволяет создать схему ИБП, способную выдержать долгие глубокие «подсадки» и «проседания» входного сетевого напряжения (одной из наиболее распространенных проблем отечественных электросетей) без перехода на аккумуляторные батареи, что позволяет значительно увеличить срок «жизни» аккумуляторной батареи.

Инвертор — устройство, которое преобразует род напряжения из постоянного в переменное (аналогично переменное в постоянное). Основные типы инверторов:

  • инверторы, которые генерируют напряжение прямоугольной формы;
  • инверторы с пошаговой аппроксимацией;
  • инвертор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
  • преобразователь с импульсно-плотностной модуляцией (ИПМ, англ.  Pulse-density modulation )

Показатель, который характеризует степень отличия формы напряжения или тока от идеальной синусоидальной формы — коэффициент нелинейных искажений (англ.  Total Harmonic Distortion, THD ). Типовые значения:

  • 0 % — форма сигнала полностью соответствует синусоиде;
  • порядка 3 % — форма близкая к синусоидальной;
  • порядка 5 % — форма сигнала приближенная к синусоидальной;
  • до 21 % — сигнал имеет трапецеидальную или ступенчатую форму (модифицированный синус или меандр);
  • 43 % и свыше — сигнал явно выраженной прямоугольной формы (меандр).

Для уменьшения влияния на форму напряжения в питающей электросети, (если входным узлом ИБП, построенного по схеме с двойным преобразованием, является тиристорный выпрямитель, элемент нелинейный и потребляющий большой импульсный ток, такой ИБП становится причиной появления гармоник высшего порядка) во входной цепи ИБП устанавливается специальный THD-фильтр. При использовании транзисторных выпрямителей коэффициент нелинейных искажений (англ.  Total Harmonic Distortion, THD ) составляет порядка 3 % и фильтры не используют.

Гальваническую развязку между входом и выходом, осуществляет установленный во входной цепи ИБП (между электросетью и выпрямителем) входной изолирующий трансформатор. Соответственно, в выходной цепи ИБП между преобразователем и нагрузкой размещён выходной изолирующий трансформатор, который обеспечивает гальваническую развязку между входом со схемы ИБП и выходом на подключенную нагрузку.

Для расширенного мониторинга состояния самого ИБП (например, уровень заряда батарей, параметры электрического тока на выходе) применяются различные интерфейсы: для подключения к компьютеру — USB и последовательный (COM) порт, при этом производителем ИБП поставляется фирменное программное обеспечение, которое позволяет проанализировав ситуацию, определить время работы и дать оператору возможность безопасно выключить компьютер, завершив работу всех программ. Для наблюдения за состоянием источников бесперебойного питания) и другого оборудования через локальную вычислительную сеть используется протокол SNMP и специализированное программное обеспечение.

Для того, чтобы повысить надежность всей системы в целом, применяется резервирование — схема, которая состоит из двух или более ИБП.

Международная классификация ИБП

Стандартом IEC 62040-3 введена следующая классификация ИБП:

Пример обозначения типа ИБП: VFI SS 111

1-я группа символов — зависимость выходного сигнала ИБП от входного (сети).

  • Класс VFI (Voltage and Frequency Independent) — напряжение и частота на выходе ИБП не зависят от входной сети.
  • Класс VI (Voltage Independent) — выход ИБП зависит от частоты входа, но напряжение поддерживается в заданных пределах пассивным или активным регулированием.
  • Класс VFD (Voltage and Frequency Dependent) — напряжение и частота на выходе ИБП зависят от входной сети.

2-я группа символов — форма выходного сигнала ИБП.

  • SS — синусоидальная форма выходного сигнала (коэффициент гармонических искажений Kги<8 %) при линейной и нелинейной нагрузке.
  • XX — несинусоидальная форма выходного сигнала при нелинейной нагрузке (синусоидальная при линейной).
  • YY — несинусоидальная форма сигнала при любой нагрузке.

3-я группа символов — динамические характеристики ИБП. Обеспечение стабильности выходного напряжения ИБП при трёх типах переходных процессов (1 — класс 1, отлично; 2 — класс 2, хорошо; и т. д.):

  • 1-я цифра: нормальный режим -> автономный режим -> режим bypass,
  • 2-я цифра: 100 % изменение линейной нагрузки в нормальном или автономном режиме (худший параметр),
  • 3-я цифра: 100 % изменение нелинейной нагрузки в нормальном или автономном режиме (худший параметр).

Вендоры

В 2007 году компания MGE была приобретена двумя другими участниками рынка: подразделение MGE, занимающееся трехфазными ИБП большой мощности было приобретено компанией Schneider Electric (которая владеет APC), а однофазный бизнес был приобретён компанией Eaton (оборудование под маркой Powerware)

ИБП производства General Electric также известны по предыдущему производителю как Victron или IMV (Invertomatic Victron).

Распределение продаж ИБП по производителям (2006 г., «IT Research»):

Беспреребойник для компьютера — как работает почему его обязательно следует испоользовать

Источник бесперебойного питания (ИБП) для компьютера рекомендуется использовать, когда часто наблюдаются перепады напряжения сети или необходимо сохранить важную информацию. Существуют разные виды таких устройств. При выборе учитывают основные параметры, их соотносят с характеристиками ПК. За счет этого обеспечивается надежность при эксплуатации компьютера.

Беспреребойник для компьютера

Что такое источник бесперебойного питания

Так называется устройство, которое продолжает подавать напряжение к подключенной к нему технике. Это возможно благодаря встроенному аккумулятору, который включается в работу при перебоях в работе источника питания.

При изменениях параметров сети, возникновении помех нарушается работа техники, которая подключена к ИБП: в лучшем случае устройства отключаются, худшем — сгорают конструкционные элементы при сильных скачках напряжения, коротком замыкании.

Продолжительность работы устройства при отключении электроэнергии зависит от параметров аккумулятора: емкости и типа. Однако чем дольше работает бесперебойник для компьютера, тем больше его размеры, т. к. при этом увеличивается емкость, а значит, и габариты аккумулятора.

Однако ИБП не может работать бесконечно. Если подача напряжения не будет возобновлена, со временем устройство отключится. В результате произойдет потеря информации на компьютере. По этой причине при отключении электропитания контролируется уровень заряда аккумулятора ИБП. Преимущество такого устройства заключается в наличии индикации: световой, звуковой.

Индикация

Одновременно загораются лампочки.

Цвет позволяет ориентироваться, какие изменения произошли в работе ИБП. Если к ПК подключен простой бесперебойник, то минимального отрезка времени, в течение которого обеспечивается автономная работа компьютера, будет достаточно, чтобы сбросить информацию на флешку.

Устройство ИБП

Главные элементы конструкции:

  • аккумулятор;
  • инвертор;
  • фильтр;
  • выпрямитель;
  • байпас.

Емкость аккумулятора бесперебойника может изменяться в пределах 7-9 Ач. Часто конструкцией ИБП предусматривается свинцово-кислотные батареи. Они герметичные, поэтому не подвергаются обслуживанию.

В простых моделях предусмотрен 1 аккумулятор, однако существуют модели, конструкцией которых предусмотрено 2 и более батареи, за счет чего увеличивается продолжительность автономной работы подключенного ПК.

Свинцово-кислотная батарея

По устройству источники бесперебойного питания отличаются, что определяется принадлежностью прибора к той или иной группе техники. Объединяет подобные устройства способ подключения ПК — посредством установленной в корпусе ИБП розетки. Их количество отличается, что также определяется возможностями бесперебойника.

Конструкцией некоторых моделей предусмотрен дисплей, на который выводится информация о параметрах подключенного источника напряжения.

Как выбрать

Изучив конструкцию ИБП, перед покупкой обращают внимание на главные параметры:

  1. Мощность бесперебойника (единицы измерения — ВА). Ее необходимо определить самостоятельно. Для этого суммируется мощность подключенной техники. Однако при включении мощность возрастает в несколько раз, поэтому полученное значение следует умножить на коэффициент пускового тока. Его показатель отличается в зависимости от вида подключенного к ИБП устройства. Чтобы узнать значение полной мощности (ВА), полезную мощность делят на 0,7.
  2. Продолжительность автономной работы. Данный параметр определяется потребностями и финансовыми возможностями пользователя. Если после отключения достаточно обеспечить автономную работу техники в течение нескольких минут, следует приобретать наиболее простые устройства. Они подают напряжение компьютеру на протяжении 4-15 минут после того, как в сети пропадет напряжение. Этого достаточно, чтобы сохранить информацию и правильно отключить ПК. Если нужно обеспечивать автономную работу компьютера дольше, выбирают более производительные бесперебойники.
  3. Количество розеток на устройстве. Для домашнего использования можно выбрать компактный ИБП с минимальными возможностями. В офисах устанавливают подобные устройства с большим количеством розеток.

Компьютерная батарея

Для чего используют ИБП

Главным направлением применения является обеспечение бесперебойной работы техники, об этом можно узнать из названия такого устройства. Если интересно, для чего еще нужен ИБП, рассматривают другие его возможности:

  • поддержание частоты сетевого напряжения на требуемом уровне — 50 Гц, если значение этого параметра изменяется, увеличивается риск выхода подключенной техники из строя, в лучшем случае компьютер будет работать нестабильно;
  • поддержание подаваемого на ПК напряжения на достаточном уровне, что необходимо при колебаниях значений данного параметра;
  • защита ПК от поломки или отключения при перегрузках сети, что возможно при одновременном включении разных бытовых устройств и компьютера, в том числе.

Принцип работы ИБП

Механизм действия таких приборов отличается, на что влияет тип конструкции. Если интересно, что такое ИБП, нужно изучить особенность разных видов:

  • резервные (Offline);
  • линейно-интерактивные;
  • онлайн-приборы.

В нормальных условиях электропитание ПК осуществляется в обход источника бесперебойного питания. Это наиболее простые устройства.

Резервный ИБП

Недостатком считается низкий уровень защиты — эффективность 55-60%. Это обусловлено тем, что сигнал фильтруется лишь частично. Возможностей такого прибора достаточно для эксплуатации в быту. На крупных предприятиях качество питания ниже. По этой причине в таких условиях требуется устанавливать надежные ИБП.

Для этого предусматривается коммутирующее устройство. В результате отклонение напряжения на выходе ИБП не наблюдается.

Отмечается увеличение надежности таких приборов — уровень эффективности до 85%. Бесперебойники этого вида делятся на группы: модели, выдающие на выходе ступенчатую или «чистую» синусоиду (без искажений).

Линейно-интерактивный ИБП Powercom Raptor RPT-1025AP LCD с ЖК-экраном

Онлайн-бесперебойники характеризуются высокой надежностью.

Ток на входе бесперебойника преобразуется в постоянный, что реализуется посредством выпрямителя. Затем инвертор преобразует его в переменный. В результате получают ток, характеризующийся подходящими параметрами.

Онлайн-бесперебойники оснащаются байпасом. Этот элемент конструкции обеспечивает бесперебойную работу ПК, даже если один из узлов ИБП вышел из строя.

ИБП с двойным преобразованием СИПБ2БА.9-11

Почему нужно использовать ИБП для компьютера

Главная цель подключения ПК через бесперебойник — обеспечение надежной работы техники. При перепадах сетевого напряжения, перегрузках, изменении показателя частоты возрастает риск выхода компьютера из строя. При наличии ИБП такая вероятность снижается. Такой прибор первый попадает под удар, когда наблюдаются перебои электропитания.

Бесперебойник позволяет увеличить срок службы подключенной техники. Благодаря стабилизации параметров исключается необходимость выполнения ремонта компьютера. ПК лучше работает: не наблюдаются сбои, замедление выполнения программ.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Как определить мощность прибора по счетчику
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector