Что такое ИБП и зачем он нужен

Несмотря на надежность современных технологий, электрооборудование остается в зоне риска выхода из строя по причине перегрузки в сети, перебоев с питанием или короткого замыкания. Нередки случаи, когда пусковые токи, намного превышающие норму, способствуют поломке прибора. Бывает, что от плановых отключений электричества нарушается работа компьютера, стиральной машины, холодильника. Неважно, где это происходит, в Москве или на даче, результат расстраивает одинаково. Поэтому, чтобы защитить технику, дом или офис, устройства подключают к центральной сети через источники бесперебойного питания (ИБП, англ. UPS – Uninterruptible Power Supply). Тем более что сейчас имеется обширный выбор моделей, с разными характеристиками, от бытовых до промышленных.

Что такое ИБП

ИБП – это оборудование, оснащенное преобразователем постоянного тока в переменный и встроенной аккумуляторной батареей. Особенность подобных агрегатов заключается в том, что они имеют как минимум два ввода от первичных источников питания и способны переключаться между ними. Кроме того, по мере прохождения по проводникам ток выравнивается до приемлемых значений, что очень важно для «капризной» домашней или офисной техники. Большинство ИБП обладает несколькими выводами – от двух до шести, для подключения нескольких устройств одновременно.

Для чего нужен ИБП

Нормальной работе домашней или бытовой технике чаще всего мешают именно кратковременные перерывы в подаче электроэнергии, когда счет идет на доли секунды. В таких случаях требуется мгновенное подключение альтернативного источника питания. Вот для чего нужен бесперебойник. Но у него имеются и другие функции:

• выравнивание входного/выходного напряжения;

• фильтрация подаваемого тока, снижение помех;
  

• защита от короткого замыкания или перегрузки.

Следует отметить, что мощность батареи ограничена компактными размерами устройства, поэтому срок автономной работы не превышает 4-15 минут (в зависимости от модели, мощности агрегата).

Конструкция и характеристики

Бытовые ИБП выглядят как небольшой пластиковый короб. На нем размещаются кнопки питания (у продвинутых моделей это может быть полноценная панель управления с жидкокристаллическим дисплеем), индикаторы, вентиляционные решетки и несколько штепсельных розеток. На корпусе также могут находится интерфейсы для подключения сторонних устройств. Промышленные агрегаты-бесперебойники имеют большие габариты, могут оснащаться металлическим корпусом, выносным блоком управления. Внутри оборудования обычно находятся:

• Электронакопитель. Это могут быть свинцово-кислотные, никелево-кадмиевые (или менее распространенные никелево-металлогидридные) литий-ионные батареи. Эффективность бесперебойника на 30% зависит от характеристик АКБ – емкости, самопотери заряда, количество циклов, глубины разряда, диапазона рабочих температур.

• Инвертор – для преобразования постоянного напряжения в переменное и наоборот.

• Изолирующие трансформаторы. Обычно их два – входной/выходной, для обеспечения гальванической развязки между входом и выходом ИБП.

• Стабилизатор для выравнивания показателей переменного напряжения.

• Интерфейс для контроля и управления состоянием источника бесперебойного питания. Производители поставляют программное обеспечение, которое позволяет мониторить и анализировать возникающие ситуации. Обычно оно устанавливается на компьютер, а на корпусе устройства размещается порт для подключения.

В некоторых случаях в ИБП устанавливают THD-фильтры для уменьшения влияния на напряжение в сети питания, особенно если коэффициент нелинейных искажений свыше 3-5%. Также могут монтировать блок байпаса для питания «очищенным» напряжением, без затрагивания главной схемы бесперебойника.

При выборе стоит обратить внимание на следующие ключевые характеристики ИБП:

• Выходная мощность. Основной критерий, измеряется в ваттах или вольт-амперах и показывает допустимую максимальную нагрузку. Должна с запасом покрывать потребляемую мощность подключенных устройств.

• Время переключения на АКБ. Единица измерения – миллисекунды. Показатель варьируется от 0 до 15 с.

• Время автономной работы. Определяется в минутах и в среднем составляет 4-20 мин. Для промышленного оборудования срок увеличивается до 30-45 мин. Дополнительный плюс некоторых моделей – возможность установки батарей с увеличенной емкостью.

• Входное напряжение. Чем больше диапазон – тем меньше переходов с сети на батарею + дольше срок службы устройства.

• Преобразование выходного напряжения при колебаниях входного. Каким бы не было входящее напряжение, на выходе оно должно быть в пределах нормы. Повышенный или пониженный вольтаж одинаково опасен для подключенных приборов.

• Действия при перегрузках. Когда бесперебойник работает на АКБ и происходит скачок напряжения, прибор должен автоматически выключаться. Желательно наличие световой или звуковой индикации.

• Фазность. Встречаются одно- и трехфазные модели.

• Регулировка частоты. Параметр актуальный для онлайн ИБП. Частота питающего напряжения имеет большое значение для аудиоустройств, лабораторного или медицинского оборудования.

• Возможность холодного старта. Полезная функция, позволяющая запустить ИБП даже при обесточенной сети, для кратковременных действий с подключенными устройствами.

• Срок службы. Зависит от типа АКБ, качества материалов, сборки. Минимальный показатель (для изделий со свинцовыми батареями) – 2-3 года, в среднем – 5-10 лет.

Некоторые параметры зависят от исполнения корпуса ИБП – настольный, напольный, в стойку или универсальный, а также от размещения АКБ – внешнее или внутреннее.

Виды источников бесперебойного питания

Существует несколько классификаций ИБП – по конструкции, емкости, мощности. Но самым распространенным является разделение по типу используемых схем (а значит и принципу действия). Сюда можно отнести три основных вида устройств:

Резервные (Standby, Off-Line)

Бюджетный вариант, плюсы которого заключаются в высоком КПД (до 99%), низком шум-факторе, минимальном нагревании. Питание подключенных устройств происходит напрямую от центральной сети, ИБП лишь отфильтровывает напряжение. Если показатели выходят за пределы нормы, бесперебойник автоматически перенаправляет питание от встроенного аккумулятора. К недостаткам системы относят малую мощность, долгий переход на автономную работу и невозможность регулировки частоты или напряжения тока. Тем не менее такие приборы подходят для совместного использования с компьютерами, локальными сетями, бытовыми газовыми котлами.

Интерактивные (Line-Interactive)

Главное отличие от предыдущей схемы – наличие ступенчатого стабилизатора на входе, который отвечает за регулировку напряжения. Преимущество системы – меньшее время переключения на резервный источник питания. Из минусов – невозможность применения для питания устройств с асинхронными двигателями, а это подавляющая часть бытовой техники. Зато их можно использовать для мини-АТС, серверов, телекоммуникационного оборудования, а также для осветительных и обогревательных приборов.

С режимом двойного преобразования (Double-Conversion, Online)

Принцип работы ИБП основан на преобразовании входного тока в постоянный, а затем с помощью инвертора – в переменный. Такой подход позволяет получить качественную синусоиду, подходящую для питания даже самого капризного оборудования. Так как АКБ перманентно подключены к цепи, то при пропадании напряжения в сети время переключения на батареи равно 0. Дополнительное преимущество – возможность коррекции частоты и напряжения тока. Но есть и недостатки, например, скромный КПД (80-96%), повышенный уровень шума, значительное тепловыделение.

Расчет требуемой мощности ИПБ

В первую очередь при выборе обращают внимание на выходную мощность источника бесперебойного питания. Агрегат, рассчитанный на несколько бытовых приборов, не подойдет для ресурсозатратного промышленного или медицинского оборудования. Для определения необходимого показателя мало суммировать общую нагрузку подключаемых устройств. Дело в том, что пусковые токи для некоторых приборов в несколько раз превышают норму, поэтому для них существуют специальные коэффициенты. Например, потребляемая мощность бойлера и насоса составляет по 200 Вт, а их пиковые пороги при пуске больше в 3,4 и в 3,5 раза соответственно. То есть максимальное значение энергопотребления для котла будет равна 680 Вт, а для насоса – 700 Вт. Их суммарная мощность составит 1380 Вт.

Но если выбирать источник бесперебойного питания с выходной мощностью 1400 Вт, то при первом же включении случится перегруз и прибор автоматически отключится или просто сломается. Загвоздка в том, что при работе ИБП (преобразовании напряжения) неизбежны потери мощности в трансформаторах или резисторах. Поэтому для расчета требуемой мощности бесперебойника необходимо разделить полученную суммарную нагрузку, в данном случае – 1380 Вт, на коэффициент потерь 0,7. Итоговая цифра – 1971 Вт и есть искомая величина, показывающая, какой должна быть выходная мощность ИПБ для обеспечения стабильной работы двух подключенных устройств – бойлера и насоса.

Источники бесперебойного питания Legrand

Если говорить о производителях, то одним из мировых лидеров в сфере электрики является французская компания Legrand. Бренд выпускает ИБП для дома и промышленных целей, а также обширный ассортимент сопутствующих товаров (батареи, батарейные шкафы, силовые модули, интерфейсы). Немалое внимание уделяется внешнему виду устройств, компактные корпуса выглядят стильно и лаконично. Бытовые приборы на базе линейно-интерактивной схемы обладают мощностью от 360 Вт, яркий представитель бюджетного сегмента – Keor SPX 800 BA IEC C13. Для офиса подойдет модель помощнее – NikyS 3кВа IEC USB/RS232 с активной мощностью до 1800 Вт, с жидкокристаллическим дисплеем, индикацией и возможностью дистанционного управления.

Промышленные образцы типа Online (работающие по принципу двойного преобразования) имеют крупные габариты, выполняются в горизонтальных или вертикальных корпусах, многие модели снабжаются транспортировочными роликами, как, например, Keor S мощностью до 10 кВА. Многие модели имеют возможность подключения блоков аккумуляторных батарей. Уточнить детали или подобрать ИБП по нужным параметрам можно на сайте официального дилера компании e-legrand.ru.