Ибп типы: Типы ибп: резервные, линейно-интерактивные, онлайн

Типы систем бесперебойного питания. Схемы и применение ИБП

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

1. Оффлайн ИБП

Оффлайн ИБП (off-line, Standby, back ups или резервные) – это тип источника бесперебойного питания, принцип действия которого заключается в переключении оборудования на резервный аккумулятор (является составной частью ИБП) при возникновении сбоев в питании.

Плюсы:	минусы:
простота экономичность компактность	отсутствие стабилизации входного напряжения при работе от электросети более высокий износ аккумулятора (в сравнении с другими типами)

Применение:
для защиты на короткий период домашних ПК, офисного компьютерного оборудования.

Схема ИБП с технологией оффлайн

2. Линейно-интерактивные ИБП

Линейно-интерактивные (line interactive) – это тип ИБП, который способен регулировать выходное напряжение при понижении или повышении напряжения на входе в широком диапазоне – без переключения работу от аккумуляторов. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.

Плюсы:	минусы:
компактность экономичность стабилизация входного напряжения невысокая стоимость	отсутствие корректировки формы выходного напряжения в режиме работы от электросети ступенчатое изменение выходного напряжения наличие времени переключения на питание от аккумуляторов

Применение:
для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.

Схема линейно-интерактивного ИБП

3. С двойным преобразованием или онлайн ИБП

Двойного преобразования (онлайн, online) – это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды – входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.

Плюсы:	минусы:
постоянная стабилизация напряжения и частоты полная фильтрация импульсов и высокочастотных помех основной электросети отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть мгновенное переключение на аккумуляторы в случае сбоев	сложность конструкции и более высокая стоимость в режиме двойного преобразования дополнительные затраты электроэнергии

Применение: Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.

Схема ИБП с технологией онлайн

Типы источников бесперебойного питания (ИБП)

ИБП делятся на три основных класса: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики и соответственно различное применение.

ИБП делятся на три основных класса: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики и соответственно различное применение.

Термины

Входное напряжение, вход – напряжение в электрической сети, розетка. Напряжение в эклектической сети подвержено различным скачкам, перепадам и пропаданием напряжения.

Нагрузка, потребитель – устройство, которое питается от источника бесперебойного питания.

Фильтр – часть схемы, блок, который сглаживает скачки и перепады напряжения электрического тока.

Инвертор – блок ИБП, который преобразует постоянное напряжение в переменное или наоборот. Необходимость данного блока состоит в том, что аккумуляторные батареи заряжаются и выдают только постоянный ток, а нагрузка питается от переменного тока в 50 Гц.

АКБ, аккумулятор, батарея – как правило, свинцово-кислотная аккумуляторная батарея или блок из нескольких батарей.

ИБП класса Off-line (Standby, back ups)

При работе в нормальном режиме нагрузка питается входным напряжением, отфильтрованным от помех EMI/RFI Noise фильтром на входе. Батареи заряжаются от входного напряжения схемой зарядки.

Если входное напряжение пропадает, то ИБП переходит в режим работы от АКБ, включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Инвертор преобразует постоянное напряжение батарей в переменное и подает питание на нагрузку. Достаточно часто, ради удешевления конструкции в ИБП этого класса ставят инверторы прямоугольных сигналов, что дает на выходе напряжение далеко не синусоидальной формы.

Простота Невысокая стоимость Компактность Высокий КПД	Отсутствие сетевого стабилизатора напряжения при работе от сети Более высокий износ аккумуляторов Ненулевое время переключения на режим работы от АКБ

Применение

Для защиты домашних ПК и офисного компьютерного оборудования от кратковременного отключения электричества.

ИБП класса Line-interactive (Линейно-интерактивные, Smart-UPS)

Линейно-интерактивный ИБП – это источник бесперебойного питания, выполненный по схеме Off-Line и дополненной автоматическим регулятором напряжения (AVR) на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками (ступенчатым стабилизатором). Основное преимущество этого типа ИБП по сравнению с предыдущим заключается в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети без перехода в режим питания от АКБ. В итоге продлевается срок службы аккумуляторных батарей.

В ИБП данного типа применяется инверторы двух типов: с аппроксимированной синусоидой (НЧ ШИМ) и полностью синусоидальным (ВЧ ШИМ) выходным напряжением. Первые могут применяться для защиты устройств с импульсными источниками питания, включая компьютерное оборудование. Вторые подходят для защиты устройств, чувствительных к форме входного напряжения – электромоторов, насосов, газовых котлов.

Экономичность Стабилизация входного напряжения Фильтрация импульсов и помех Компактность Высокий КПД	Неполная фильтрации входного напряжения Cтупенчатая (не плавная) стабилизация напряжения Ненулевое время переключения на режим работы от АКБ

Применение

Для защиты компьютеров, сетевого, телекоммуникационного и другого оборудования.

ИБП класса On-Line (С двойным преобразованием, Smart-UPS Online)

Поступающее на вход On-Line ИБП переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Поскольку аккумуляторные батареи всегда подключены к инвертору, нет необходимости в переключении с внешней сети на АКБ, время переключения всегда равна нулю. Схема On-Line обеспечивает идеальное выходное напряжение при любых неполадках в электросети.

К недостаткам схемы On-Line относятся ее сравнительная сложность и более высокая стоимость. За счет двойного преобразования, On-Line ИБП страдают невысоким КПД и требуют дополнительного охлаждения.

Мгновенное переключение на аккумуляторы Постоянная стабилизация напряжения и частоты Отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть	Сложность Высокая стоимость Дополнительные затраты на двойное преобразование, невысокий КПД

Применение

Серверы, рабочие станции, центры обработки данных, прочее вычислительное и телекоммуникационное оборудование, требующее качественное электропитание.

Off-line, Line-Interactive, On-line. Давайте разбираться

Часто приходится сталкиваться с вопросом об отличиях разных типов ИБП. Давайте подробно разберемся с вами с этими понятиями. Какие типы ИБП существуют?

Представим схемку: 

Off-line ИБП или инверторы

Алгоритм работы такого ИБП простой: если есть напряжение – устройство его транслирует на потребителей, не осуществляя функцию стабилизации. При отключении центрального питания за 10-20мс происходит переключение на работу от АКБ. 20мс – это много или мало? Вы увидите, как моргнет лампочка освещения, но ПК, например, в перезагрузку не уйдет (импульсный блок питания имеет определенную емкость благодаря конденсаторам). Надо заметить, что маломощные ИБП Off-line типа рассчитаны на питание не особенно критичной нагрузки – ПК, мониторы, ноутбуки, факсы и т.п. Популярные APC Back-ups относятся именно к этому типу.

Мощные ИБП типа Off-line по-другому называют “инверторы”. Строго говоря, это не совсем корректно, т.к. инвертор – это суть преобразователь напряжения, который является лишь составной частью ИБП, в его задачу входит конвертация постоянного напряжения DC в переменной АС, либо в обратную сторону. Но, так сложилась практика, что применительно к бесперебойному питанию под инверторами подразумевают нечто более, а именно преобразователь AC-DC-AC со встроенным зарядным устройством и контроллером напряжения. Иными словами: прибор, который автоматически даёт электропитание от аккумуляторов в случае пропадании электричества, а при восстановлении его подачи переходит в режим заряда АКБ и параллельно питает нагрузку.

Схема off-line ИБП

К популярным инверторам на нашем рынке можно отнести:

При установке инверторов для целей бесперебойного питания частных домов мы рекомендуем перед  инвертором устанавливать стабилизатор напряжения. Как правило все профессиональные инверторы не имеют встроенного стабилизатора.

Возникает вопрос: почему в списке нет CyberPower и инверторов ПН “Энергия” (не путайте с МАП “Энергия”)? Дело в том, что по всем признакам это не инверторы, а Line-Interactive ИБП.

Line-Interactive ИБП

Если не вдаваться в подробности электронной схемотехники – Line-Interactive это тоже самое, что Off-line только со стабилизатором напряжения и хорошим фильтром помех. Как правило, все небольшие качественные ИБП для ПК как раз относятся к этому типу (скажем APC Smart-UPS). Нужно иметь ввиду, что встроенный стабилизатор напряжения уступает по характеристикам стабилизаторам внешним. Предельная мощность подобных ИБП как правило не превышает 5кВт. Линейно-интерактивные ИБП могут иметь разную форму выходного сигнала: с апроксимированной синусоиды для ПК и приборов с импульсными блоками питания, и с чистой синусоидой для индуктивной нагрузки (например, ПН “Энергия”, Inelt Intelligent и т.д.)

Схема Line-interactive ИБП

On-line ИБП

Этот тип ИБП обеспечивает нагрузку самым качественным электропитанием благодаря системе двойного преобразования.  Входящий сигнал преобразуется в постоянный ток, фильтруется от искажений и помех, и вновь генерируется переменный сигнал максимального качества.

Что в результате:

• 0 сек. переключение на АКБ при пропадании центрального электроснабжения, т.е. не вы, не ваше оборудование не почувствует момента отключения
• Широкий диапазон стабилизации напряжения и что самое важное – стабилизация происходит не ступенчато, а в режиме on-line. Иными словами – чтобы не было на входе, на выходе всегда четко 220В (или 230В).
• Любые помехи, импульсы и прочая “нечисть” осядут в недрах ИБП и никогда не попадут к вашим потребителям
• Он-лайники исправляют форму сигнала, давая на выходе практически идеальную форму синусоиды.

Схема On-line ИБП

Производителей ИБП On-line типа множество в различных ценовых диапазонах. В премиум-сегменте это Eaton, APC, Liebert  и прочие. Средний ценовой диапазон: East, Delta ES, Inelt, Makelsan, Helior и прочие.

Для бесперебойного питания домов существуют решения и на базе ИБП On-line типа и на базе Инверторов. В чем же разница между этими решениями кроме очевидных? Об этом в нашей статье: ИБП VS Инвертор – что лучше для бесперебойного питания дома.

Типы ИБП. Топология источников бесперебойного питания.

Существует три основных типа источников бесперебойного питания – резервные, линейно-интерактивные и ИБП с двойным преобразованием или online (онлайн).

Типы ИБП. Резервные источники бесперебойного питания.

Резервный ИБП (Offline, Back или Standby) — самый простой тип источников бесперебойного питания, назван так, потому что в нормальном режиме работы инвертор и батареи полностью отключены от выхода источника. Переключение на работу от батарей происходит только в случае пропадания напряжения на входе ИБП либо если входное напряжение или частота выходят за допустимые пределы.

Время переключения на работу от инвертора у резервных ИБП составляет обычно сотые доли секунды. Форма выходного сигнала – простейшая аппроксимация синусоиды или меандр.

На рисунке ниже приведена структурная схема источника бесперебойного питания резервного типа.

Основными достоинствами источников бесперебойного питания резервного типа являются низкая стоимость и простота конструкции, а основными недостатками – отсутствие встроенного стабилизатора напряжения и ненулевое время переключения на работу от аккумуляторных батарей. Отсутствие стабилизатора напряжения приводит к тому, что ИБП переключается на работу от аккумуляторов при любых неполадках внешней электросети, тем самым снижается срок службы батарей. Ненулевое время переключения не позволяет использовать ИБП типа offline для защиты чувствительных нагрузок.

Как правило, ИБП резервного типа имеют небольшую номинальную мощность и применяются в основном для защиты персональных компьютеров, рабочих станций, маломощного офисного оборудования. Их использование оправдано в районах с высоким качеством электросетей.

Типы ИБП. Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания.

Линейно-интерактивный ИБП (line-interactive, lineinteractive) — более сложный тип источников бесперебойного питания, в которых к стандартной схеме ИБП с коммутирующим устройством (резервный ИБП) добавлен автоматический регулятор (стабилизатор) напряжения, выполненный на основе автотрансфоматора с переключаемыми обмотками. На рисунке ниже приведена схема линейно-интерактивного источника бесперебойного питания.

По сравнению с источниками бесперебойного питания резервного типа линейно-интерактивные ИБП обладают одним существенным преимуществом, а именно они способны обеспечивать устойчивое питание критичной нагрузки при пониженном или повышенном напряжении без перехода на работу от аккумуляторных батарей. Тем самым значительно продлевается срок службы аккумуляторов ИБП, а значит, снижаются эксплуатационные расходы. Недостаток у линейно-интерактивных аппаратов тот же, что и у резервных – ненулевое (4мс – 6мс) время переключения на работу от аккумуляторных батарей, что не позволяет подключить к источнику чувствительную нагрузку.

По форме выходного сигнала при работе в батарейном режиме линейно-интерактивные ИБП делятся на две группы: ИБП с аппроксимированной синусоидой на выходе и ИБП с чистой синусоидой на выходе. Источники первого типа более распространены и используются в основном для защиты техники с импульсными блоками питания (компьютеры и т.д.). ИБП второго типа могут решать более широкий спектр задач и в некоторых случаях могут стать достойной альтернативой online бесперебойникам. Для примера линейно-интерактивные ИБП Lanches EA210NH отлично справляются с защитой электродвигателей, а также циркуляционных насосов отопительных систем.

Можно сказать, что линейно-интерактивные источники бесперебойного питания по своей эффективности занимают промежуточное значение между простыми и дешевыми, но обеспечивающими меньший уровень защиты, резервными ИБП и дорогими, но значительно более эффективными источниками бесперебойного питания с двойным преобразованием. Чаще всего линейно-интерактивные ИБП используют для защиты оборудования с импульсными блоками питания, такого как персональные компьютеры, рабочие станции, серверное оборудование, маломощная офисная техника.

Типы ИБП. Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием (online).

ИБП с двойным преобразованием (double conversion, online, on-line). В основе работы ИБП данного типа лежит принцип двойного преобразования напряжения. Сначала переменное напряжение на входе источника бесперебойного питания преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью обратного преобразователя (инвертора) постоянное напряжение преобразуется в переменное. Аккумуляторная батарея подключается к точке соединения выпрямителя и инвертора и питает последний в случае пропадания напряжения на входе ИБП. На рисунке ниже приведена схема работы онлайн ИБП.

По сравнению с другими типами ИБП online источники обладают рядом существенных преимуществ, основное из которых это отсутствие временного промежутка между пропаданием внешнего питания и началом питания нагрузки от батарей. Характеризуя данный тип ИБП, очень часто используют выражение «Время переключения 0» или «Нулевое время переключения», что в действительности не совсем корректно, однако полностью описывает суть данного преимущества.

Еще одним достоинством ИБП с двойным преобразованием является возможность корректировать не только напряжение, но и частоту на выходе источника. По сути online источники бесперебойного питания являются самыми лучшими стабилизаторами напряжения. Выходное напряжение у ИБП данного типа всегда имеет форму чистой синусоиды.

Наряду с достоинствами online ИБП присущи и некоторые недостатки, к которым можно отнести высокую стоимость (в два, три раза дороже, чем линейно-интерактивные ИБП), низкий КПД (85% — 94%), повышенное тепловыделение и высокий уровень шума.

Не смотря на некоторые недостатки, именно онлайн ИБП обеспечивают наивысший уровень защиты по энергоснабжению критичной нагрузки. Поэтому для обеспечения бесперебойного энергоснабжения таких важных и дорогостоящих устройств, как файловые серверы, промышленное оборудование, телекоммуникационные системы и т.д., используют только источники бесперебойного питания со схемой online.

Типы ИБП: отличия и принцип работы

ИБП с двойным преобразованием напряжения (Online)

ИБП с двойным преобразованием напряжения обеспечивают максимальное качество, непрерывность и стабильность электропитания, поэтому они востребованы при использовании электрооборудования, имеющего высокую чувствительность к параметрам тока.

Рис. 1 Схемы ИБП с технологией Online

Принцип работы устройств этого типа заключается в следующем:

• Переменное напряжение (220 В), которое поступает на вход ИБП, встроенным выпрямителем преобразуется в постоянное (12 В).
• Заряжая встроенную АКБ, инвертированный ток подается на обратный выпрямитель.
• Последний, в свою очередь, преобразует постоянное напряжение обратно в переменное, но уже со стабилизированной чистой синусоидой. Оно и подается на выход ИПБ.

Отличительной особенностью ИПБ Online является АКБ, постоянно включенная в сеть. Это позволяет мгновенно реагировать на любые скачки напряжения, что, в свою очередь, гарантирует подачу  на выход всегда стабилизированного тока.

Преимущества и недостатки

ИБП с двойным преобразованием – наиболее совершенное решение, способное обеспечить максимальную защиту оборудования от сбоев и неполадок в системах электропитания. К основным преимуществам относятся:

• Фильтрация сетевого напряжения от помех и спонтанных выбросов.
• Помехи, генерируемые нагрузкой, блокируются и не пропускаются обратно в сеть.
• Чистое синусоидальное электропитание, стабилизированное  по частоте, форме и величине напряжения, как при работе от сети, так и от аккумулятора.
• Переключение на питание от АКБ происходит мгновенно, отсутствуют любые переходные процессы.
• Непрерывность фазы.
• Возможность наращивания ёмкости аккумуляторной батареи и ее автоматическая загрузка.

Помимо достоинств online ИБП имеют  и ряд недостатков:

• Высокая стоимость оборудования и его относительная сложность.
• Энергетические потери при двойном преобразовании снижают общий КПД системы.
• Повышенное тепловыделение при работе устройства.

Online ИПБ стоят дороже аналогичных устройств других типов. Поэтому их применение должно быть финансово оправданным и целесообразным. При этом в плане соотношения эффективности и безопасности они способны обеспечить максимальную защиту всего подключенного оборудования. Как правило, онлайн источники бесперебойного питания используются для защиты телекоммуникационного оборудования, файловых серверов или компьютерных сетей, которые имеют большую мощность потребления.

ИБП Offline

ИБП Offline считаются самым простым типом  источников бесперебойного питания. В нормальном режиме работы батарея и инвертор отключены от выхода источника. Когда внешнее напряжение полностью пропадает или его значения выходят за допустимые пределы, устройство переключается на автономный режим. Время переключения составляет приблизительно от 4 миллисекунд, что не влияет на работоспособность подключенных приборов. Специальные инверторы преобразуют постоянный ток в переменный, который и используется для питания электрооборудования.

Рис. 2. Схемы ИБП с технологией Offline

Преимущества и недостатки

Источники бесперебойного питания offline используются для предотвращения внезапной остановки работы приборов, подключенных к  сети. Они обеспечивают беспрерывное питание в течение 15-30 минут, что является достаточным временем для сохранения данных и остановки оборудования.

К основным достоинствам Offline ИПБ относятся:

• Простота конструкции.
• Низкая стоимость.
• Бесшумная работа в штатном режиме.
• Высокий КПД.
• Удобство эксплуатации дома или в офисных помещениях.
• Базовая защита подключенных электроприборов.

Основными недостатками резервных ИПБ являются:

• Ненулевое время переключения в автономный режим. Это не позволяет использовать устройства данного типа для защиты электрооборудования, имеющего высокую чувствительность к параметрам тока.
• Невозможность защитить оборудование от значительных повышений и глубоких провалов напряжения.
• Отсутствие встроенного стабилизатора и узкий диапазон входных напряжений. Это приводит к тому, что источник бесперебойного питания переключается на работу от батареи при малейших неполадках в сети, что значительно снижает строк службы АКБ.

ИБП данного типа, ввиду небольшой номинальной мощности применяются для базовой защиты персональных компьютеров, маломощного офисного оборудования, рабочих станций, IP- телефонии или бытовых приборов. Их рекомендуется использовать в сетях с незначительными отклонениями напряжения.

Виды ИБП и их отличия: три основных вида ИБП

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 22-08-2020

Практически каждый, кто хочет приобрести источник бесперебойного питания, сталкивается с проблемой выбора. Рынок полон самых разнообразных бесперебойников, каждый из которых способен предложить что-то индивидуальное. Рассмотрев виды ИБП и их отличия, сделать выбор будет проще, а классификация ИБП больше не будет вызывать путаницу.

С чем же связана трудность выбора источника бесперебойного питания? В данном случае не получится выбирать, основываясь лишь на мощности потребителя и ряде других параметров. Следует хотя бы поверхностно ознакомиться с особенностями нагрузки, и лишь потом под нее подбирать ИБП соответствующего типа. К этому вопросу стоит подходить ответственно, так как неправильный выбор источника питания, коим можно назвать бесперебойник, негативно скажется на работе и даже исправности потребителя.

Принцип работы ИБП

Основная задача ИБП отражена в его названии. UPS (Uninterruptible Power Supply) создан для того, чтобы обеспечивать непрерывную подачу электроэнергии даже тогда, когда в электросети возникла нештатная ситуация и она была обесточена. То есть это не просто резервный источник питания, а умное устройство, способное определить, когда в этом источнике питания есть нужда. Разумеется, это задачу можно выполнить разными способами. И чем больше прошло времени с момента создания первого ИБП, тем больше выбора различных схем может предложить современный рынок. Упрощенная классификация бесперебойников выглядит следующим образом:

• Off-line. Это классические источники бесперебойного питания, которые замечательно справляются с резервным питанием как бытовых, так и промышленных потребителей. На бумаге конструкция таких ИБП крайне проста: есть резервный источник питания, который состоит из аккумуляторов и инвертора, и зарядное устройство. Система автоматизации управляет данными узлами, своевременно вводя их в работу и отключая. Off-line ИБП обычно обладают небольшим рабочим диапазоном по напряжению, в рамках которого электропитание в транзитном режиме подается на оборудование. Аккумуляторы, при этом, поддерживаются в заряженном состоянии. Стоит входному напряжению выйти за рабочий диапазон, как автоматика за считанные миллисекунды переключит потребителя на резервное питание от АКБ. Постоянный ток аккумулятора непригоден для работы бытовой техники, что и потребовало наличия преобразователя DC/AC – инвертора.

• Line-interactive. Многие пользователи видят именно линейно-интерактивный тип ИБП самым привлекательным, что связано с его сбалансированностью. Основа конструкции аналогична источникам бесперебойного питания off-line. Разница лишь в том, что line-interactive ИБП всегда активны и никогда не находятся в режиме ожидания. Тут рабочий диапазон входных напряжений несколько шире и, что самое главное, в его рамках осуществляется стабилизация напряжения. Да, чаще всего линейно-интерактивные бесперебойники относятся к бюджетному сегменту, поэтому передовых характеристик стабилизатора ожидать не приходится. При достижении границ рабочего диапазона ИБП таким же образом переключается на резервное питание от АКБ с инвертированием постоянного тока в переменный.
• On-line. Если поинтересоваться, какие источники бесперебойного питания установлены на высокотехнологичных производствах, в серверных и т.д., ответом наверняка будет on-line. В отличие от других видов ИБП, данный вид не допускает какие-либо значительные отклонения выходного напряжения ни при каких обстоятельствах. На входе может твориться что угодно — резкие скачки, просадки, обесточивание,- это никак не отразится на параметрах выходного сигнала. Добиться этого удалось благодаря принципу двойного преобразования. Если в двух описанных выше видах ИБП потребитель переключается либо на цепь переменного тока, либо на резервную цепь постоянного тока с инвертором, то в случае с on-line потребитель всегда подключен к единственной цепи постоянного тока. Если сеть работает нормально, то поступающее на вход напряжение сперва преобразуется в постоянный ток, а затем инвертируется в переменный и подается на выход. Если же сеть обесточилась, инвертор продолжит подавать на выход идеальный переменный ток. Просто теперь источником питания будет выступать не выпрямитель сетевого напряжения, а аккумуляторный блок. Обязательное преобразование в постоянный ток даже при наличии сети обеспечивает полную независимость выхода от каких-либо возмущений на входе.

Так какой же ИБП установить?

Чтобы понять, бесперебойник какого типа выбрать, следует рассмотреть его с учетом некоторых характеристик. Мощность мы в расчет не берем, так как это масштабируемая величина и в рамках одного модельного ряда всегда есть более или менее мощные устройства. А автономность и вовсе является величиной масштабируемой.

Так вот, если требуется установить бесперебойник для компьютера и прочей нечувствительной к качеству электропитания бытовой техники, ставьте линейно-интерактивный ИБП. Почему он? Дело в том, что большинство из них оснащены простейшими инверторами, которые преобразуют постоянный ток АКБ не в правильную синусоиду, а в ее ступенчатое подобие (аппроксимированная синусоида). Это абсолютно безопасно для большинства бытовых потребителей, таких как компьютер, телевизор и прочая электроника, в составе которой есть импульсный блок питания. Основная причина купить такой ИБП – это доступная цена.

Если же Вы хотите обеспечить автономность газового котла и тех типов оборудования, для которых форма питающего напряжения имеет значение, рекомендуется остановить выбор на off-line ИБП, а лучше на line-interactive ИБП. В таком случае, вы получите устройство, которое способна работать в широком рабочем диапазоне напряжения, без лишних перехоов на аккумуляторную батарею, без лишних прерываний на переключения из режима в режим, и без износа аккумуляторной батареи.

Ну и онлайновые ИБП – это обязательное условие обеспечения гарантированного электроснабжения профессиональных потребителей. Устанавливать их для бытового оборудования смысла немного ввиду высокой стоимости.

Модульные ибп: типы и виды

Источники бесперебойного питания подразделяются на модульные и моноблочные модели. В этой статье мы расскажем о первой категории оборудования. Что такое модульные ИБП, каковы их основные типы и виды и в чем заключаются их преимущества – обо всем этом читайте ниже.

Основные технические особенности

Источник бесперебойного питания модульной конструкции – это относительно новый вид оборудования в системах электропитания. Его главная особенность – наличие 2-х отдельных рабочих групп, размещенных в отдельных шкафах, но работающих при этом сообща.

То есть, если в моноблочном ИБП есть только 1 силовой модуль, скажем, на 60 кВА, то в модульный источник можно добавить несколько дополнительных модулей, нарастив, таким образом, мощность работы устройства. Именно так работают модульные источники серии ИДП-4 нашего производства, компании РУСЭЛТ. Обращаем ваше внимание на то, что рассказывать о типах и особенностях данного оборудования мы будем именно на примере нашей продукции.

Модульный ИБП 160 кВА серии ИДП-4-3/3-160-8-380-А1 на 8 рабочих модулей

Какие существуют типы модульных ИБП?

Почему мы берем в качестве примера именно наши приборы? Дело в том, что модульный источник бесперебойного питания делится на разные типы в зависимости от производителя и технических характеристик. Что касается модульной конструкции, то это уже сам по себе один из признаков типизации этого вида оборудования – по масштабируемости.

Наряду с этим есть ещё 3 критерия классификации:

• Схема внутреннего строения
• Мощность
• Длительность работы от аккумуляторных батарей 

Модульный ИБП 100 кВА серии ИДП-4-3/3-100-5-380-А1 на 5 рабочих модулей

Какие модульные ИБП лучше?

Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Дело в том, что по состоянию на 2018-19 годы, источники модульного типа все ещё относительно новый товар на рынке. Тем не менее, его активно покупают для серверных комнат. Если рассматривать такой аргумент, как стремление быть «в тренде», используя новые виды электрооборудования, то оно также может стать причиной для покупки.  

В любом случае, сначала стоит изучить характеристики всех устройств и решить, какие из них подойдут для ваших задач.

Технические характеристики

Источники бесперебойного питания рассчитаны на разное количество рабочих модулей, за счет которых осуществляется наращивание мощностей. Например, у нас на сайте представлены модульные ИБП серии ИДП-4 у которых 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 и 10 модулей.

Это один из ключевых факторов выбора. Иногда кому-то достаточно приобрести моноблочный бесперебойник на 100 или 120 кВА. Причина – заказчик точно знает, что последующее наращивание мощности ему точно не потребуется.

Входные и выходные параметры номинального напряжения у источников ИДП-4 следующие:

• Входное 380 / 400 / 415 (межфазное) +/-25%
• Выходное 380 / 400 / 415 (межфазное)

Что касается длительности автономной работы, то её продолжительность зависит от количества модулей аккумуляторных батарей.

Помимо технических характеристик ИБП, всегда стоит иметь в виду и конкретного производителя. Мы, разумеется, не будем говорить о чужих брендах, а приведем аргументы в пользу своей продукции. Наши источники:

• Удостоены звания 100 лучших товаров России
• Имеют различные виды исполнения и степени защиты, подходящие под большинство задач
• Наличие в продаже модульных устройств как вертикальной, так и горизонтальной конструкции

Решение о том, покупать или не покупать ИБП модульного типа, можно принять на основе технологических преимуществ этого вида оборудования. Поэтому ниже мы перечислили 4 основных преимущества, по которым стоит сделать выбор в пользу нашей продукции.

Основные преимущества модульных ИБП от РУСЭЛТ

1. Масштабируемость и гибкость

Так как ИБП состоят из 2-х групп (1 для  повышения мощности автономной работы, 2 – для увеличения её продолжительности), то можно добавлять  новые силовые и батарейные модули, увеличивая мощность. То есть, текущие потребности сегодня могут диктовать необходимость в небольших мощностях, примерно, 20 кВА, то никто не исключает, что завтра их потребуется гораздо больше. И именно тут приходят на помощь модульные источники бесперебойного питания, мощность работы которых можно увеличить до нужного максимума.

2. Двойное преобразование напряжения (On-line)

Сегодня это наиболее эффективный и востребованный отраслевой стандарт. Он защищает нагрузку от любых сетевых неполадок. Обеспечивает нулевое время перехода из сетевого в автономный режим и обратно. Устройства именно с таким типом преобразования используют для защиты серверов, оборудования ЦОД, узлов связи, медоборудования и т.д.

3. Эффективность в эксплуатации

Модульные источники обеспечивают нулевое время простое, менять и добавлять новые силовые модули можно «на горячую», не отключая нагрузку. Также предусмотрена система мониторинга, дистанционно передающая данные о состоянии системы через интернет.

4. Снижение капиталовложений

За счет наивысшего входного коэффициента мощности к ИБП можно подключать оборудование с нагрузкой большей мощности, использовать оборудование при низком напряжении при минимальной нагрузке тока на проводку. Все это поможет сократить потребление электроэнергии. Также сэкономить поможет и хорошая масштабируемость оборудования.

Таким образом, на основе этих преимуществ можно утверждать, что источники модульной конструкции хороши везде, где необходимо обеспечить высокую надежность электросети и где в дальнейшем потребуется наращивать мощность с минимальными финансовыми и трудозатратами.

Какие бывают типы систем ИБП?

Все три основные технологии источников бесперебойного питания (ИБП) находят свое место в защите сегодняшней распределенной ИТ-инфраструктуры, особенно на границе сети. Каждая технология имеет свои преимущества, и каждая может быть необходима для настройки экономичной защиты электропитания, особенно в сложных системах. Выбор ИБП для вашего конкретного применения требует изучения ряда факторов. Размер нагрузки, расположение и критичность защищаемого оборудования являются ключевыми, а также бюджетными соображениями при выборе ИБП для резервного питания.

Три основных типа конфигураций системы ИБП: онлайн с двойным преобразованием , линейно-интерактивный и автономный (также называемый резервным и резервным аккумулятором). Эти системы ИБП определяются тем, как мощность проходит через устройство.

Онлайн двойное преобразование

Мощность

переменного тока стабильна и чиста после генерации. Но во время передачи и распределения он подвержен провалам, скачкам напряжения и полному отказу, которые могут прервать работу компьютера, вызвать потерю данных и повредить оборудование.Когда дело доходит до защиты критических ИТ-нагрузок, только технология двойного онлайн-преобразования полностью защищает от всех этих проблем с питанием, обеспечивая высочайший уровень безопасности для сетей.

Онлайн-систему ИБП также называют двойным преобразованием, потому что входящая мощность преобразуется в постоянный ток (DC), а затем снова преобразуется в переменный ток. Эта конструкция AC-DC / DC-AC обеспечивает повышенную степень изоляции нагрузки от нарушений в основном питании.

Онлайн-ИБП принимает входящий источник питания переменного тока и преобразует его в постоянный ток с помощью выпрямителя для питания батареи и подключенной нагрузки через инвертор, поэтому переключатели переключения мощности не требуются.Если основной вход переменного тока выходит из строя, выпрямитель выпадает из цепи, и батареи поддерживают поток энергии к устройству, подключенному к ИБП. Когда входная мощность переменного тока восстанавливается, выпрямитель продолжает нести большую часть нагрузки и начинает заряжать батареи.

Поскольку питание постоянно проходит через ИБП онлайн, на выходе получается идеальная синусоида. Этот тип ИБП защищает критическую нагрузку практически от всех нарушений питания, включая тонкие гармоники и искажения формы волны.

Это означает, что качество питания от онлайн-ИБП значительно лучше, чем от других технологий.Автономные и линейно-интерактивные технологии уменьшают влияние скачков, скачков и провалов, либо отсекая пики и спады, либо увеличивая мощность, либо переключаясь на резервное питание от батареи. Однако в пределах обычного пути электрической синусоидальной волны большинство колебаний мощности остаются в покое. Онлайн-ИБП регенерирует синусоидальную волну, а не просто регулирует исходное энергоснабжение.

Онлайн-ИБП обеспечивает непрерывную подачу высококачественного переменного тока на оборудование без перерывов при переключении на батарею, защищая оборудование практически от всех сбоев питания из-за отключений, отключений, провалов, скачков напряжения или помех.Настоящий онлайн-ИБП с двойным преобразованием обеспечивает 100% согласование мощности, нулевое время переключения на аккумулятор, отсутствие изменений выходного напряжения и лучшее подавление переходных процессов, чем линейно-интерактивные блоки.

Двойное онлайн-преобразование — это наиболее распространенный режим работы ИБП, используемый для защиты больших центров обработки данных, всегда обеспечивая наивысший уровень качества электроэнергии для нагрузки. Онлайн-системы также обеспечивают регулирование частоты, необходимое для использования с системами резервного генератора для защиты от изменений, типичных для запуска генератора.

Линейно-интерактивный

Системы линейно-интерактивного ИБП

обеспечивают как стабилизацию питания, так и резервное питание от батарей. Эта технология особенно эффективна в областях, где простои случаются редко, но часто возникают колебания мощности. Линейно-интерактивные системы ИБП поддерживают широкий диапазон колебаний входного напряжения перед переключением на резервное питание от батареи.

Помимо резервного питания от батареи, линейно-интерактивный ИБП обеспечивает гораздо лучший контроль над колебаниями мощности, чем автономные системы. Важнейшим преимуществом линейно-интерактивного ИБП является схема повышения напряжения и диапазон входного напряжения, которое принимает ИБП.Чем шире диапазон, тем больше у вас будет полная защита.

Технология линейно-интерактивного ИБП

обеспечивает стабилизацию питания с перерывом в подаче питания на 4-6 миллисекунд при переключении на резервное питание от батареи и защищает от наиболее распространенных проблем с питанием в сети. Здесь ИБП также контролирует уровень напряжения и балансирует пониженное и повышенное напряжение. Эта технология обеспечивает хороший выбор между разумной защитой и умеренными эксплуатационными расходами.

В линейно-интерактивном ИБП инвертор становится частью выхода и всегда включен.Инвертор может работать в обратном направлении, заряжая аккумулятор при нормальном входе переменного тока, и переключаться на питание от аккумулятора при сбое входа, что обеспечивает фильтрацию и регулирование напряжения. Системы линейно-интерактивного ИБП зависят от батареи для обеспечения питания, поэтому этот тип имеет тенденцию разряжать батарею чаще, чем онлайн-системы ИБП, которые регулируют питание посредством процесса двойного преобразования.

При пропадании подачи переменного тока на вход ИБП размыкается безобрывный переключатель, и мощность перетекает от батареи к выходу ИБП.Когда инвертор всегда включен и подключен к выходу, линейно-интерактивный ИБП обеспечивает дополнительную фильтрацию и снижает переходные процессы переключения по сравнению с резервным ИБП. Линейно-интерактивные системы ИБП обычно используются в стоечных системах мощностью менее 5000 ВА.

Offline / Standby / Резервная батарея

Автономный ИБП

, также называемый резервным ИБП или резервным аккумулятором, является экономичным выбором. Улучшенные автономные системы ИБП переключаются на аккумулятор достаточно быстро, чтобы предотвратить аномалии питания и выдержать короткие перебои в работе.Автономный ИБП защищает от большинства скачков напряжения, но не поддерживает идеальную мощность во время небольших провалов и скачков напряжения.

Ключом к качеству автономного ИБП является диапазон мощности, за исключением которого устройство будет работать до переключения на резервный аккумулятор. Чем шире диапазон, тем меньше расходуется батарея и больше доступно время резервного питания при отключении питания. Чем чаще ИБП переключается на резервный аккумулятор, тем меньше срок его службы.

Технология автономных ИБП

защитит от большинства скачков напряжения, подавляя избыточное напряжение, и поможет выдержать более 90% всех отключений.Автономная система ИБП передает электроэнергию переменного тока напрямую через блок, мимо переключателя, к выходной точке, к которой подключена защищаемая нагрузка.

Когда происходит сбой входного питания, встроенная батарея и инвертор, который преобразует мощность постоянного тока батареи в переменный ток, активируются и подключаются к выходу с помощью безобрывного переключателя. Обычно при переключении на резервную батарею происходит перерыв в питании на 6-8 миллисекунд.

Эта технология лучше всего подходит для устройств мощностью менее 1500 ВА, таких как небольшие офисы, персональные домашние компьютеры и другие менее важные приложения.Автономный ИБП — хороший вариант для тех, кому требуется меньшая мощность и стоимость. Технология автономных ИБП обеспечивает защиту от резервного питания для настольного оборудования, игровых консолей, рабочих станций, беспроводных сетей и другой электроники. Во время отключения электроэнергии он обеспечивает достаточное время работы для сохранения незавершенного производства и завершения надлежащего отключения оборудования. В дополнение к резервному питанию большинство автономных систем ИБП также предлагает базовую защиту от перенапряжения.

Типы ИБП (Источники бесперебойного питания)

Изображение предоставлено: Alhim / Shutterstock.ком

Источник бесперебойного питания, сокращенно ИБП, — это устройство, предназначенное для подачи питания в систему при выходе из строя основного источника питания или когда уровень напряжения источника питания падает ниже приемлемых уровней производительности. ИБП — это распространенный элемент, входящий в состав компьютеров, серверных ферм и центров обработки данных, в которых хранятся цифровые данные. В зависимости от требований приложения, ИБП может работать для питания системы достаточно долго, чтобы обеспечить надлежащее отключение, что позволяет избежать проблем, связанных с отказом системы из-за внезапной потери мощности.Или, в других случаях, ИБП может быть сконфигурирован для обеспечения питания в течение гораздо более длительного периода, по сути, обеспечивая непрерывное питание, которое не приводит к прерыванию работы оборудования, подключенного к ИБП.

В этой статье дается обзор распространенных типов используемых систем ИБП, а также обсуждаются их конфигурации и работа.

Пример персонального компьютера

Возможно, самый простой пример ИБП, с которым мы знакомы, — это резервная батарея, используемая в персональных компьютерах.Портативные и планшетные компьютеры питаются от встроенной аккумуляторной батареи, такой как литий-ионная, которая подает питание постоянного тока на электронику компьютера. Блок питания или зарядное устройство, поставляемые с компьютером, служат для подзарядки аккумулятора по мере необходимости, когда уровень заряда падает после использования. Если ноутбук или планшет подключен к источнику питания, а пользователь работает на компьютере, внезапное отключение сетевого питания предотвратит дальнейшую подзарядку аккумулятора источником питания во время периода отключения, но с точки зрения пользователя , у них нет простоев или отключений.Встроенная батарея продолжает обеспечивать питание печатных плат в компьютере, таких как ЦП, поэтому потери данных не происходит. В зависимости от уровня заряда батареи в момент отключения электроэнергии пользователь может продолжать работать без происшествий до тех пор, пока не будет восстановлено электроснабжение от электросети и источник питания снова не начнет заряжать батарею компьютера. Или, в случае низкого уровня заряда, пользователь, по всей вероятности, может успешно сохранить свою работу, закрыть открытые файлы и приложения и выполнить стандартное выключение компьютера.

Этот пример устанавливает структуру работы других конфигураций систем ИБП, которая будет описана в следующем разделе.

Типы систем бесперебойного питания

Системы ИБП

в целом можно отнести к одному из следующих пяти типов:

• Резервный ИБП
• Линейно-интерактивный ИБП
• ИБП с резервным ферро
• ИБП онлайн с двойным преобразованием
• Дельта-преобразование онлайн ИБП

Обратите внимание, что эти типы основаны на потребности в резервном источнике питания переменного тока для нагрузки.

Резервный ИБП

Резервный ИБП — это конфигурация, в которой резервная батарея заряжается от сетевого напряжения и подается через инвертор на передаточный переключатель. Когда основное питание потеряно, передаточный переключатель переводит резервный путь питания в режим онлайн (представленный на рисунке 1 ниже как нижний путь с пунктирной линией). Инвертор обычно не активен до тех пор, пока не произойдет сбой питания, поэтому для описания этого типа ИБП используется термин «резервный». Необходимость активного переключения тракта питания означает, что произойдет кратковременное отключение питания с момента потери основного питания до завершения переключения.Первичный тракт питания, показанный на Рисунке 1, включает LC-фильтр и схему защиты от перенапряжения для шумоизоляции.

Изображение предоставлено: https://www.schneider-electric.com/

Пример портативного компьютера, который был представлен ранее, можно рассматривать как упрощенный тип резервного ИБП, где желаемый выход — постоянный ток, а не переменный ток, и без переключателя передачи не требуется.

Линейно-интерактивный ИБП

Одной из наиболее часто используемых конструкций источников бесперебойного питания является линейно-интерактивный ИБП, представленный на Рисунке 2 ниже.В линейно-интерактивном дизайне основная мощность подается через безобрывный переключатель на инвертор, а затем выводится на нагрузку. Инвертор в этой конструкции всегда активен, и при включении основного питания он работает в обратном направлении, преобразуя входящую мощность переменного тока в постоянный ток, который используется для поддержания заряда резервной батареи. Если сетевое питание пропадает, передаточный переключатель размыкается, и инвертор работает в нормальном направлении, забирая мощность постоянного тока от батареи и преобразуя ее в переменный ток для подачи на нагрузку.

Изображение предоставлено: https: // www.schneider-electric.com/

Эта конструкция, при которой инвертор остается активным, обеспечивает улучшенную фильтрацию и снижает переходные процессы переключения, которые могут присутствовать в конфигурации резервного ИБП. В зависимости от конструкции инвертора эта конфигурация может обеспечить два независимых тракта питания для нагрузки и исключает инвертор как единую точку отказа. Таким образом, даже если инвертор выйдет из строя, мощность переменного тока все равно может поступать на выход. Этот тип ИБП предлагает низкую стоимость, высокую надежность и высокую эффективность и может поддерживать приложения с низким или высоким напряжением.

ИБП с резервным ферро

ИБП с резервным ферро-ферромотором использует трехобмоточный трансформатор для подключения нагрузки к источнику питания, как показано ниже на рис. 3. Основная мощность проходит через передаточный переключатель, который обычно замкнут на катушки в трансформаторе, где она подключается к вторичной обмотке. катушка трансформатора, а затем подает питание на выходную нагрузку. Путь резервного питания передает линейное напряжение на зарядное устройство и поддерживает резервную батарею, которая затем подключается к инвертору, который присоединяется к третьей катушке трансформатора.

Изображение предоставлено: https://www.schneider-electric.com/

При пропадании основного питания передаточный переключатель размыкается, и инвертор подает питание на нагрузку от резервного аккумулятора. В этой проектной конфигурации инвертор находится в режиме ожидания и становится активным при пропадании основного питания и размыкании безобрывного переключателя.

Трансформатор, обеспечивая изоляцию нагрузки от переходных процессов сетевого напряжения, может создавать собственные искажения выходного напряжения и переходные процессы, возможно, более серьезные, чем при плохом соединении переменного тока.Кроме того, неэффективность ферро-трансформатора может привести к выделению значительного количества тепла, причем они довольно большие и тяжелые, что в результате делает системы ИБП с ферро-резервированием громоздкими.

ИБП этого типа в настоящее время реже используются для питания нагрузок современных компьютерных систем, поскольку они могут работать нестабильно. Источники питания, используемые для питания серверов и маршрутизаторов, имеют «коррекцию коэффициента мощности», чтобы потреблять от электросети только синусоидальную мощность. Это достигается за счет использования конденсаторов, имеющих реактивное сопротивление, например, для подачи приложенного переменного напряжения.Трансформаторный выход ИБП с ферро-резервным питанием содержит катушки, индуктивность которых приводит к отставанию напряжения по сравнению с мощностью переменного тока. Эта комбинация индуктивного и емкостного контуров приводит к резонансу или звену, которые могут создавать высокие токи и потенциально могут повредить нагрузочное оборудование.

ИБП онлайн с двойным преобразованием

Для приложений мощностью выше 10 кВА часто выбирают конфигурацию онлайн-ИБП с двойным преобразованием. На рисунке 4 ниже показано, что интерактивный ИБП с двойным преобразованием аналогичен резервному ИБП, за исключением того, что выход инвертора представляет собой основной путь питания, тогда как в резервном ИБП это был вторичный или резервный путь.Основная сеть переменного тока питает выпрямитель (преобразователь переменного тока в постоянный), а затем возвращается обратно в инвертор, который регенерирует мощность переменного тока из мощности постоянного тока. Резервная батарея подключается к линии постоянного тока и заряжается выпрямителем.

Изображение предоставлено: https://www.schneider-electric.com/

Переключатель статического байпаса доступен, но не активируется в случае отказа основного питания переменного тока. Аккумуляторная батарея будет бесперебойно питать инвертор в случае отказа сети переменного тока, в результате чего конструкция не требует времени переключения в случае потери мощности.Поскольку в этой конструкции инвертор и выпрямитель постоянно активны, надежность электрических компонентов снижается по сравнению с другими конструкциями. Но с точки зрения электроэнергии этот тип ИБП обеспечивает идеальную выходную мощность.

Дельта преобразование онлайн ИБП

Онлайн-ИБП с дельта-преобразованием — это относительно новая конструкция, которая была введена для устранения некоторых недостатков, связанных с онлайн-ИБП с двойным преобразованием, описанных ранее.Как и в случае конструкции с двойным преобразованием, онлайн-ИБП с дельта-преобразованием имеет инвертор, который подает выходную мощность на нагрузку и, следовательно, всегда работает. На рисунке 5 ниже показана конструкция этого типа ИБП.

Изображение предоставлено: https://www.schneider-electric.com/

Дельта-трансформатор соединяет сеть переменного тока с дельта-преобразователем, который генерирует выходную мощность постоянного тока. Как и в случае конструкции с двойным преобразованием, выход постоянного тока служит для поддержания заряда резервной батареи, а также питания инвертора, который затем выдает выходной сигнал переменного тока, который передается на нагрузку.Первичная мощность также имеет подачу, которая соответствует выходу инвертора.

Функция дельта-преобразователя сводит к минимуму любые гармоники, которые могут быть отражены обратно в электросеть или подключенную генераторную систему, что делает эту конструкцию ИБП совместимой с генераторными установками и устраняет необходимость в увеличении размеров проводки или генераторов. С точки зрения характеристик выходной мощности онлайн-ИБП с дельта-преобразованием идентичны онлайн-ИБП с двойным преобразованием, но со значительным сокращением потерь энергии или более высоким КПД.

Сводка

В этой статье представлен обзор основных типов систем бесперебойного питания (ИБП). Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг, включая более 650 поставщиков источников бесперебойного питания (ИБП).

Источники:

1. https: //www.schneider-electric.com /
2. https://www.eetimes.com/the-different-types-of-ups-systems/#
3. https://www.vertiv.com/
4. https://www.pcmag.com/encyclopedia/term/ups
5. https://www.cyberpowersystems.com/blog/how-does-a-ups-work/

Статьи по теме

Больше от компании Electric & Power Generation

Различные типы систем ИБП

Выбрать правильную систему резервного питания не всегда легко, существует множество различных типов источников бесперебойного питания (ИБП), и их характеристики часто вызывают путаницу.Как правило, существует три различных технологии ИБП, и их часто разделяют на резервные ИБП и интерактивные ИБП. Различные поставщики обычно производят модели с аналогичным дизайном, но с очень разными рабочими характеристиками.

В этом сообщении в блоге мы стремимся помочь вам понять, как правильно определять и сравнивать системы.

Для реализации систем ИБП используются различные подходы к проектированию, каждая из которых имеет свои характеристики производительности. Наиболее распространенные подходы к проектированию:

• В режиме ожидания / в автономном режиме

• Линия интерактивная

• Двойное преобразование онлайн

Резервный ИБП

Автономный ИБП, часто называемый резервным ИБП, является наиболее распространенным типом, используемым для настольных компьютеров.Передаточный переключатель настроен на выбор фильтрованного сетевого входа переменного тока в качестве основного источника питания и переключается на аккумулятор / инвертор в качестве резервного источника в случае отказа основного (сетевого) источника. Когда это происходит, передаточный переключатель должен сработать, чтобы переключить нагрузку на резервный источник питания аккумулятор / инвертор. Инвертор / аккумулятор запускается только при сбое питания, отсюда и название «режим ожидания». Высокая эффективность, небольшие размеры и низкая стоимость — основные преимущества этой конструкции. При наличии надлежащего фильтра и схемы перенапряжения эти системы также могут обеспечить адекватную фильтрацию шума и подавление перенапряжения.

Линия интерактивного ИБП

Линейный интерактивный ИБП — это наиболее распространенная конструкция, используемая для малых предприятий, веб-серверов и серверов отделов. В этой конструкции преобразователь (инвертор) батареи в переменный ток всегда подключен к выходу ИБП и используется для зарядки батареи в нормальном режиме при наличии сети.

При пропадании входного питания передаточный переключатель размыкается, и мощность перетекает от батареи к выходу ИБП. Благодаря тому, что инвертор всегда включен и подключен к выходу, эта конструкция обеспечивает дополнительную фильтрацию и более чистую мощность, чем автономный / резервный ИБП.Линейный интерактивный дизайн обычно включает в себя переключающий трансформатор. Это добавляет регулирование напряжения за счет регулировки отводов трансформатора при изменении входного напряжения. Регулировка напряжения является важной функцией при наличии низкого напряжения, без этого ИБП переключился бы на батарею при падении напряжения, что могло бы создать ситуацию, когда батарея уже разряжена и не сможет поддерживать нагрузку при отказе сети. Более частое использование батареи может вызвать преждевременный выход батареи из строя.Однако инвертор также может быть спроектирован таким образом, чтобы его отказ все еще позволял перетекать мощность от входа переменного тока к выходу, что исключает возможность одноточечного отказа и эффективно обеспечивает два независимых тракта питания.

Высокая эффективность, небольшие размеры, низкая стоимость и высокая надежность в сочетании с возможностью корректировать условия низкого или высокого напряжения в сети делают этот тип ИБП доминирующим в диапазоне мощностей 0,5–5 кВА.

ИБП on-line с двойным преобразованием

Для наиболее ответственных нагрузок on-line ИБП с двойным преобразованием — действительно единственный вариант.Это наиболее распространенный тип ИБП мощностью более 10 кВА. В онлайн-ИБП с двойным преобразованием основным трактом питания является инвертор, а не сеть переменного тока.

В интерактивном исполнении с двойным преобразованием отказ входного переменного тока не вызывает срабатывания безобрывного переключателя, поскольку входной переменный ток заряжает источник резервного аккумулятора, который обеспечивает питание выходного инвертора. Следовательно, во время сбоя входного переменного тока работа в режиме онлайн не приводит к временному переключению. И зарядное устройство, и инвертор преобразуют весь поток мощности нагрузки в этой конструкции.

Этот ИБП обеспечивает почти идеальную выходную электрическую мощность. Но постоянный износ силовых компонентов снижает надежность по сравнению с другими конструкциями.

Обзор типов ИБП

Каждый тип ИБП подходит для разных целей, и ни один тип ИБП не подходит для всех приложений. Некоторые характеристики ИБП, такие как эффективность, продиктованы выбором типа ИБП. Поскольку реализация и качество изготовления в большей степени влияют на такие характеристики, как надежность, эти факторы необходимо оценивать в дополнение к этим характеристикам конструкции.

Самый важный вопрос, который стоит задать себе, — насколько важна моя нагрузка? Для наиболее важного оборудования вы всегда должны рассматривать ИБП в режиме онлайн, если качество электроэнергии является проблемой, но ваш бюджет ограничен, линейный интерактивный ИБП, вероятно, даст вам то, что вам нужно, и если все, что вам действительно нужно, это 5-10 минут резервной батареи для некритичного устройства, тогда Off-line может быть для вас.

Но если вы все еще не знаете, куда идти, свяжитесь с одним из наших сотрудников сегодня, и мы обсудим все варианты.

▷ Типы и размеры ИБП

Привет всем, это Яссер, и я вернулся с гостевым постом. У меня к вам вопросы:

Вы когда-нибудь сердились из-за потери данных во время работы на компьютере и отключения электроэнергии? Вы когда-нибудь представляли, что произойдет, если на некоторых основных серверах Интернета отключится электричество?

Также в больницах, представьте, что может случиться, если в операционных отключится электричество на несколько секунд, это подвергнет жизнь пациента опасности.Таким образом, непрерывность обслуживания является обязательной в некоторых приложениях для обеспечения безопасности данных, а также персонала.

Источник бесперебойного питания

— ключевое решение этой проблемы, так как он обеспечивает переход от обычного источника питания к системе хранения от батареи за миллисекунды, поэтому ваш компьютер не потерпит перебоев в подаче электроэнергии.

В этой статье мы обсуждаем общие принципы работы ИБП и способы подбора ИБП для ваших нагрузок.

Типы ИБП по топологии

Резервный ИБП

Самый простой и распространенный тип, используемый во многих небольших приложениях, таких как персональные компьютеры.Его размер колеблется от 200 кВА до 1 кВА, и этот тип славится небольшими размерами, низкой стоимостью, энергоэффективностью и надежностью.

Так почему он называется режимом ожидания ?! И как это работает? !! Это называется так, потому что ИБП поддерживает свои накопители энергии в режиме ожидания, поэтому при наличии электросети ИБП обходит сетевой ток через аккумуляторные батареи, а в случае потери мощности автоматический выключатель подключает нагрузку к сети. выход батарей.

В некоторых проектах реализован фильтр для улучшения характеристик электроснабжения коммунального предприятия.На следующем рисунке показан принцип работы.

Рисунок 1 Принцип работы резервного ИБП

Линейный интерактивный ИБП

Эта топология характерна для малых предприятий и приложений, где требуется стабильное чистое переменное напряжение.

Принцип работы этого ИБП настолько прост: ваша нагрузка всегда подключается к выходу инвертора и через безобрывный переключатель, а инвертор подключается либо к обычному источнику питания, либо к системе батарей. Таким образом, ваше питание всегда фильтруется, вы больше не подвержены переходным процессам, достигается высокая надежность и более эффективный источник нагрузок.

Дополнительным преимуществом линейно-интерактивного ИБП является то, что он имеет ограничитель перенапряжения, поэтому, если ваши нагрузки находятся в суровых условиях, этот тип является хорошим решением для вас. А иногда он включает в себя трансформатор с переключением ответвлений для улучшения регулирования напряжения.

Номинальные характеристики для этого типа колеблются от 2 кВА до 10 кВА

Рисунок 2 Блок-схема линейно-интерактивного ИБП

ИБП с двойным преобразованием в режиме онлайн

Для промышленного использования эта топология является лучшей и очень распространена для номиналов выше 10 кВА.Это устройство в основном обеспечивает надлежащую непрерывность питания, но износ электрических частей снижает его надежность, так как в нем много электрических компонентов, и это станет вам ясно после того, как мы обсудим, как оно работает.

Нагрузка подключена к выходу инвертора, который по очереди подключается к выпрямителю и батареям, поэтому в случае нормального питания мощность преобразуется в постоянный ток, а затем инвертируется в переменный, так что кажется, что у вас действительно отличная форма волны. Но если один из основных компонентов вышел из строя, то переключатель статического байпаса подключает нагрузку к нормальному источнику питания.На следующем рисунке показано, как это работает.

Поскольку мощность нагрузки всегда подается через выпрямитель и инвертор, эффективность использования энергии снижается.

Рисунок 3 ИБП с двойным преобразованием

ИБП с дельта-преобразованием

Мы упоминали, что двойное преобразование имеет некоторый недостаток из-за того, что мощность нагрузки всегда отбирается от выпрямителя и инвертора, что снижает энергоэффективность. Таким образом, технология дельта-преобразования призвана устранить эти недостатки.

Компоненты ИБП такие же, как и двойное преобразование, но в нем есть еще один элемент — дельта-трансформатор. Эта конструкция доступна в диапазоне от 10 кВА до 1 МВА.

Итак, чем преобразование дельты лучше, чем двойное преобразование, просто предположим, что ваша нагрузка составляет 2 кВА, ваша нагрузка будет получать питание от трансформатора треугольника, и если внезапно ваша нагрузка увеличится до 3 кВА, тогда поток мощности будет от трансформатора треугольника и инвертор. Таким образом, не вся мощность нагрузки проходит через выпрямитель и инвертор, и тогда повышается энергоэффективность.

Рисунок 4 ИБП с дельта-преобразованием

Рисунок 5 Различия между дельта-преобразованием и ИБП с двойным преобразованием

Типы ИБП в зависимости от производства

• Обычный или автономный ИБП — это компактное устройство, в котором все компоненты находятся в одном устройстве, а масштабируемость в этой модели недоступна, поэтому вы покупаете устройство со встроенными батареями.
Модульный ИБП
• является более гибким и масштабируемым типом ИБП, поскольку вы покупаете ИБП для монтажа в стойку, а если у вас есть устройство для увеличения нагрузки, вы можете купить больше стоек.В случае отказа одной стойки вы можете отключить ее без прерывания работы.

Рисунок 6 Модульный ИБП (слева), Обычный ИБП (справа)

Вы должны начать с определения ваших важных нагрузок, и после рассмотрения ваших потребностей и того, какая топология наиболее подходит для вашей системы, вы рассчитаете нагрузку в кВА, а затем умножите ее. это с запасом прочности 1,2.
И после этого вам нужно связаться с производителем для получения вашего ИБП. Y

ou следует также учитывать время резервного питания, которое колеблется от десяти минут до 1 часа, и важно учитывать пространство, необходимое для ИБП.

Благодарю за внимание,
Яссер
Расскажите Яссеру о своих впечатлениях, опубликовав комментарий ниже.

Различные типы батарей ИБП

В источниках бесперебойного питания используются три основных типа батарей: никель-кадмиевые , свинцово-кислотные и литий-ионные . Не существует единственной «лучшей» аккумуляторной технологии ИБП — выбор следует делать в каждом конкретном случае.

Свинцово-кислотные батареи ИБП

Свинцово-кислотные батареи

зарекомендовали себя как надежные при использовании в системах бесперебойного питания.В приложениях с большой мощностью, где вес не является решающим фактором, они представляют собой наиболее экономичный выбор.

Эта экономическая эффективность сочетается с другими характеристиками, такими как низкий внутренний импеданс и высокая устойчивость.

Свинцово-кислотные батареи

бывают двух разных типов:

Также известный как герметичный свинцово-кислотный (SLA), это наиболее распространенный тип, встречающийся в современных системах ИБП. Обычно они имеют расчетный срок службы 5 или 10 лет и лучше всего хранить в сухом помещении с контролируемым климатом при температуре 20-25 ° C.

Батареи

VRLA запечатаны внутри корпуса, в котором есть клапан, который выпускает газ, если внутреннее давление становится слишком большим, отсюда и термин «регулируемый клапаном».

Поскольку они герметичны, их можно устанавливать как вертикально, так и горизонтально, поэтому они подходят для использования в аккумуляторных отсеках, лотках для монтажа в стойку или внешних шкафах. Кроме того, они не нуждаются в каком-либо прямом обслуживании, например, в регулярном доливе воды.

В батарее ИБП VRLA используется два основных типа состава электролита: абсорбированный стеклянный мат (AGM), где электролит удерживается в сепараторе из пористого микроволоконного стекла; и гель, который сделан из смеси серной кислоты и кремнезема.

Технология

AGM является нормой для батарей ИБП из-за ее более низкой стоимости, более низкого внутреннего сопротивления и более высокой скорости заряда / разряда.

Для сравнения: VRLA с гелевым наполнением имеет более высокое внутреннее сопротивление, что делает его менее подходящим для высокоскоростной разрядки, характерной для ИБП. Он предлагает преимущества с точки зрения более широкого диапазона рабочих температур (от -40 ° C до + 55 ° C) и увеличенного срока службы.

Эти батареи, также известные как «затопленные», имеют пластины, залитые электролитной кислотой.Они имеют длительный расчетный срок службы (до 20 лет) и обычно используются в крупных установках, требующих высокого номинала в ампер-часах (Ач).

Поскольку они не герметичны, любой образующийся водород улетучивается непосредственно в окружающую среду. Это означает, что установки, использующие батареи VLA, требуют более мощных систем вентиляции и могут представлять большую угрозу безопасности.

Чтобы избежать этих рисков, батареи VLA должны быть размещены в специальном помещении с оборудованием для смыва на случай утечки кислоты.Поскольку они вентилируются сверху, их также необходимо держать в вертикальном положении, при этом уровень воды доливается вручную.

Их нельзя использовать в шкафах или стойках, а это значит, что они не подходят для офисных помещений или центров обработки данных. Батареи VLA также дороже, чем альтернатива VRLA.

Никель-кадмиевые батареи ИБП

Никель-кадмиевые (NiCd) батареи

раньше были популярным вариантом для телекоммуникационных установок, но до сих пор используются для ИБП в местах с очень высокими температурами окружающей среды, особенно на Ближнем Востоке.

Электроды батареи состоят из гидроксида никеля на положительной пластине и гидроксида кадмия на отрицательной пластине.

NiCds обладают такими преимуществами, как 20-летний расчетный срок службы, способность работать в широком диапазоне температур окружающей среды (от -20 ° C до + 40 ° C), длительный срок службы и устойчивость к глубоким разрядам.

С другой стороны, никель-кадмиевые батареи для ИБП намного дороже, чем более традиционные батареи VRLA. А поскольку никель и кадмий являются токсичными материалами, это делает процессы утилизации и переработки в конце срока службы непомерно дорогими.

Это особенно актуально в странах со строгой экологической политикой и правилами, например в Великобритании.

Литий-ионные батареи ИБП

Литий-ионные (Li-Ion) батареи

уже давно используются в электронных устройствах, таких как ноутбуки и смартфоны, а сейчас они являются ключевыми элементами в развитии электромобилей. Но в последнее время они становятся все более жизнеспособным вариантом для источников бесперебойного питания и других систем хранения энергии, таких как использование энергии от технологий возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце.

Преимущества Li-Ion включают более высокую надежность, чем традиционные батареи VRLA / SLA, благодаря встроенным системам мониторинга и управления батареями, которые проверяют каждую отдельную ячейку на предмет любых изменений в производительности.

Еще одним преимуществом литий-ионных батарей для ИБП является то, что они значительно меньше и легче из-за более высокой удельной мощности. У них также более быстрое время зарядки, более длительные циклы и как минимум вдвое больший срок службы по сравнению с VRLA / SLA.

Несмотря на то, что стоимость литий-ионных аккумуляторов ИБП за последние годы снизилась, они по-прежнему являются гораздо более дорогим начальным выбором, чем другие варианты.

Однако более длительный срок службы компенсирует более высокие первоначальные капитальные затраты. Литий-ионные аккумуляторы выделяют меньше тепла и могут работать при более высоких температурах, что означает, что им не требуется столько кондиционирования воздуха, что может снизить затраты на охлаждение.

Некоторые ИБП Riello поддерживают совместимость с литий-ионными аккумуляторами, включая Multi Power и NextEnergy.

Дополнительная литература:

Типы ИБП или источников бесперебойного питания

Введение в ИБП или источники бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания (ИБП) — это система, защищающая электронное оборудование от колебаний напряжения. ИБП — это устройство, соединенное между электрической сетью (подключенной к электросети, например, ESKOM в Южной Африке) и оборудованием, которое требует защиты.

ИБП или источник бесперебойного питания — Тип

Существуют различные типы ИБП или источников бесперебойного питания и подходы к проектированию, используемые для реализации систем ИБП, каждый со своими безошибочными характеристиками.Ниже перечислены наиболее распространенные подходы к проектированию:

• Резервный
• Интерактивная линия
• Резервный ферро
• Двойное преобразование онлайн

Резервный ИБП

Резервный ИБП — наиболее распространенный тип, используемый для персональных компьютеров. Как минимум, даже с очень маленьким устройством, резервные ИБП обеспечат вас достаточной мощностью, чтобы ваш компьютер можно было корректно выключить или перевести в режим гибернации и вернуть в работу после того, как отключение электроэнергии или другая ситуация с питанием были разрешены.С надлежащим фильтром и схемой перенапряжения резервные ИБП также могут обеспечить адекватную фильтрацию шума и подавление перенапряжения.

Линейный интерактивный ИБП

Линейно-интерактивный ИБП аналогичен резервному ИБП, но с добавлением многоотводного автотрансформатора переменного напряжения. Это особый тип трансформатора, который может добавлять или убирать катушки с проводом, тем самым увеличивая или уменьшая магнитное поле и выходное напряжение трансформатора.

ИБП с резервным ферро

В свое время ИБП с резервным ферро-приводом были доминирующей формой ИБП в диапазоне 3–15 кВА.Эта конструкция зависит от специального насыщающего трансформатора, который имеет три подключения питания. Основное питание поступает от входа переменного тока через безобрывный переключатель, затем через трансформатор и на выход. В случае сбоя питания передаточный переключатель размыкается, и инвертор принимает выходную нагрузку.

Инвертор в исполнении Standby-Ferro находится в режиме ожидания и получает питание при пропадании входной мощности, что размыкает передаточный переключатель. Трансформатор имеет специальную «феррорезонансную» способность, которая обеспечивает ограниченное регулирование напряжения и «формирование» формы выходного сигнала. Изоляция от переходных процессов переменного тока, обеспечиваемая ферро-трансформатором, такая же или даже лучше, чем у любого доступного фильтра.

ИБП онлайн с двойным преобразованием

Это наиболее распространенный тип ИБП мощностью более 10 кВА (вольт-ампер). Он-лайн ИБП с двойным преобразованием аналогичен резервному ИБП, за исключением того, что основным источником питания является инвертор, а не сеть переменного тока.

В проекте работы с двойным преобразованием в режиме онлайн отказ входного переменного тока не вызывает срабатывания безобрывного переключателя, поскольку входной переменный ток не является первичным источником, а скорее резервным. Следовательно, во время сбоя входного переменного тока работа в сети не приводит к временному переключению.Оперативный режим работы показывает время переключения при отказе питания от зарядного устройства первичной батареи / батареи / инвертора.

Источники

WIKI
Что такое резервный ферро-ИБП
ИБП с двойным преобразованием в режиме онлайн

3 типа систем ИБП и как не выбрать неправильную

Существует три основных типа систем ИБП, каждая из которых предназначена для защиты устройства, прибора или компьютера от отключения электроэнергии, отключения электроэнергии и катастрофических событий. В конечном счете, работа или любой другой тип ИБП состоит в том, чтобы защитить ваше оборудование от одной из потенциальных проблем с питанием.Решение для обеспечения полного качества электроэнергии требует большего, чем просто резервный аккумулятор.

1. Резервный ИБП

Нагрузка системы ИБП в режиме ожидания или «офлайн» питается напрямую от входной мощности. Когда напряжение становится слишком высоким или слишком низким, ИБП автоматически переключается в режим резервного питания от батареи.

Существует время переключения между нормальным питанием и питанием от батареи. Переключение может занять до 25 миллисекунд (мс) в зависимости от того, сколько времени требуется резервному ИБП для обнаружения потери напряжения в электросети.ИБП предназначен для питания некоторого второстепенного оборудования, например персональных компьютеров.

2. Линейно-интерактивный ИБП

Линейно-интерактивный ИБП похож на резервный ИБП, но с добавлением многоотводного автотрансформатора переменного напряжения, который обеспечивает встроенное регулирование напряжения — обычно называемое функцией понижающего / повышающего напряжения. Специальный тип трансформатора может добавлять или убирать катушки с проводом, тем самым увеличивая или уменьшая магнитное поле и выходное напряжение трансформатора.Понял?

Этот тип ИБП способен выдерживать постоянные падения напряжения и скачки перенапряжения без использования батарей, что помогает продлить срок их службы. Когда напряжение слишком высокое или слишком низкое для возможности понижающего / повышающего напряжения, ИБП автоматически переходит на питание от батареи. Существует время переключения между обычным питанием и питанием от батареи, однако, в отличие от резервного ИБП, время переключения очень быстрое и должно происходить менее чем за 5 мс. Этот тип ИБП отлично подходит для устройств / оборудования, питаемых от импульсного источника питания (SMPS).SMPS легко переносит переключение.

3. ИБП онлайн

Онлайн-ИБП обеспечивает постоянный источник электроэнергии от батареи, в то время как батареи заряжаются от входящего источника переменного тока. Он использует метод «двойного преобразования» для приема входного переменного тока, выпрямления до постоянного тока для прохождения через перезаряжаемую батарею (или цепочки батарей), а затем обратного инвертирования до необходимого переменного напряжения для питания защищенного оборудования.

В онлайн-системах ИБП батареи всегда подключены к инвертору, поэтому время переключения при отключении отсутствует. Когда происходит потеря мощности, выпрямитель просто выпадает из цепи, и батареи поддерживают стабильную и неизменную мощность. Когда питание восстанавливается, выпрямитель продолжает нести большую часть нагрузки и начинает заряжать батареи.

Большинство ИБП мощностью менее 1 кВА являются линейно-интерактивными или резервными. Онлайн-ИБП предназначен для критически важных приложений. Клиническое, аналитическое, лабораторное и гарантированное время бесперебойной работы ИТ-оборудование должно быть защищено ИБП с питанием.

Выбор подходящего

Многие потребительские приложения прекрасно переносят стандартные ИБП с большими ящиками.