Ибп (источник бесперебойного питания) для компьютера. что это такое и как выбрать?

Линейно-интерактивный ИБП

Линейно-интерактивные источники отличаются от пассивных, в частности, тем, что имеют в своем составе автотрансформатор.

Это позволяет работать в более широком диапазоне входного сетевого напряжения без перехода на аккумуляторы. Автотрансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что содержит не две (или более) гальванически изолированные обмотки, а, по сути одну обмотку с отводами.

Если входное сетевое напряжение длительное время снижено, контроллер, коммутируя посредством ключей обмотки автотрансформатора, повышает уровень напряжения на выходных разъемах ИБП. Если же напряжение длительное время повышено (в известных, разумеется, пределах) контроллер, коммутируя обмотки, понижает его уровень на выходных разъемах. Эта технология получила название AVR (Automatic Voltage Regulation).

Генерируемое инвертором сигнал может иметь вид аппроксимированной (ступенчатой) синусоиды или вид почти прямоугольных импульсов.

Последнее не так плохо, как этого можно было бы ожидать.

Большинство современных блоков питания, в том числе и компьютерные, — импульсные, в них сетевое напряжение все равно сначала выпрямляется.

Основные типы бесперебойников

На рынке Украины представлены три типа ИБП. Это on-line, off-line и линейно — интерактивные.On-line — это самые современные источники, которые существуют в мире на сегодняшний день. Суть их конструкции в том, что они имеют функцию двойного преобразователя. Сначала, напряжение преобразуется в постоянное, а затем с постоянного на переменный

Проще говоря, не важно, какой показатель тока на входе, на выходе будет тот показатель, который необходим. Естественно, простота и надёжность стоят дорого, но зато надёжно.Оff-line – вариант более бюджетный, но наделен не такой функцией как предшественник

В данном варианте, какое напряжение зашло на входе, такое же напряжение вышло на выходе. В случае, если напряжение выходит за пределы возможностей ИБП в работу включается инвертор, который начинает черпать энергию с аккумулятора, тем самым преобразуя её к примеру с 12В примеру в 220В. При покупке источника такого типа необходимо учесть фактор идентичности входа и выхода энергии. Это говорит о том, что если вы уверенны у стабильности величины напряжения в вашем доме, то прибор подходит. Если же возникнет случай, когда напряжение будет достигать точки скажем 250 В, при норме 220 то здесь могут возникнуть проблемы. При постоянном повышенном напряжении котёл или насос впоследствии могут выйти из строя.Линейно интерактивные приборы работают по тому же принципу, что и приборы Оff-line, но в отличие от него имеют встроенный выпрямитель (стабилизатор) напряжения. Суть его работы я думаю ясна. Стабилизатор выравнивает напряжение в случае отклонения в ту или иную сторону. В случае если сила напряжения выходит за пределы его возможностей, тогда в работу включается аккумулятор.

Виды систем

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

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

Преимущества распределенной системы следующие:

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

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

Она необходима в следующих случаях:

• компьютеры являются основной нагрузкой сети;
• некоторые организации нуждаются в очень надежных системах, например банки;
• потребители существенно различаются по мощности: компьютерная система, аварийное освещение, связь, система безопасности.

Бытовые и промышленные ИБП

Разделение ИБП на бытовые и промышленные не совсем корректно. Производители и продавцы этих приборов защиты группируют ИБП по комбинации двух параметров: мощности и типу.

ИБП мощность

Мощность ИБП параметр понятный, так как существует в параметрах всех бытовых приборов. Показывают мощность ИБП, чаще, в двух значениях. Во-первых, значение полной мощности прибора. Она показывается во внесистемной единице измерения В⋅А (вольт–ампер). Во-вторых, это выходная мощность прибора. Она показывается в знакомых ваттах или киловаттах (Вт или кВт).

Указываются эти два параметра через слеш. Отличаются В⋅А от Вт на коэффициент 0,7. Например, ИБП APC Symmetra LX, который вы можете найти на сайте https://www.ritm-it.ru/ups/apc/, имеют параметры по мощности 11,2кВт/16кВА. Очевидно, 11,2=16×0,7.

ИБП APC Symmetra LX

Кстати, значение выходной мощности ИБП является базовой для подбора прибора. А именно, мощность каждого подключаемого к ИБП прибора, умножается на коэффициент пусковых токов этого типа прибора. Полученные мощности складываются. Сумма умножается на коэффициент запаса по мощности 1,2-1,3. Полученная величина умножается на коэффициент 0,7. В итоге получаем значение полной мощности ИБП в В⋅А.

ИБП тип

Тип ИБП, собственно, показывает, где данный прибор может использоваться. Без комбинирования. Здесь три варианта.

1. Резервные ИБП, срабатывают через не более 10мс. Назначение бытовое и офисное, для компьютера и периферии.
2. Линейно интерактивные ИБП. Включатся через 2-4мс. Применяют для бесперебойной работы  газовых котлов отопления, работы офисных серверов.
3. Третий тип ИБП, называют приборами двойного преобразования. Время срабатывания отсутствуют. Применяются в медицине и ЦОД.

Советы и рекомендации при выборе интерактивного ИБП для ПК

ИБП различаются не только своими техническими характеристиками и способностью бесперебойно подавать так нужное питание. Есть и дополнительные особенности, которые могут повлиять на ваш выбор:

лучше выбирать те варианты, у которых есть экран. Так вы сможете легче контролировать уровень зарядки вашего ИБП, но всё зависит от ваших предпочтений — кому-то намного удобнее просто заряжать аккумулятор на максимальную мощность и не контролировать его заряд каждую секунду;
разъём USB для подключения. Важный параметр, который позволит вам подключать девайс не только к компьютеру, но и к другим устройствам персонального пользования;
проверить устройство на наличие дополнительных портов: RJ-11, RJ-45. Так вы сможете обеспечить ещё более эффективную работу устройства;
проверить, наличествует ли такая функция, как «холодный старт»

Так можно использовать ваше оборудование без лишнего напряжения сети, питая его от ИБП;
обращайте внимание на дизайн. С развитием рынка ИБП появились различные дизайны, но чаще всего они ограничиваются различием в раскраске.

Видео — А нужен ли сегодня ИБП для домашнего ПК

Лучше всего выбирать такую модель, которая рассчитана на пользовательскую смену аккумулятора. Так вы сможете самостоятельно осуществлять замену, не заезжая постоянно в сервис-центры.

ИБП можно сделать и самостоятельно, виртуозно сочетая сетевой фильтр со стабилизатором. Таким образом вы сможете избавиться от поломок в результате непредвиденных сбоев в напряжении. Конечно, лучше всего покупать ИБП, пользуясь описанным рейтингом, но если у вас катастрофическая нехватка средств, то можно воспользоваться и этим способом.

Классификация устройств ИБП

Если не вдаваться в сложности электромеханики, производителями ИБП для компьютера принято разделение на три базовых вида.

1. Устройство-фильтр. Такой ИБП позволяет фильтровать входящее напряжение для компьютера. Установив необходимый диапазон (в основном в пределах 190-230 вольт), можно рассчитывать, что устройство сработает лишь при нарушении установленных порогов напряжения. Такие устройства на рынке являются самыми дешевыми.
2. Устройство-аккумулятор. При отключении электричества ИБП подхватывает работу компьютера, обеспечивая его автономную работу в пределах нескольких минут, чего вполне достаточно для сохранения информации и завершения работы.
3. Интерактивный фильтр-аккумулятор. Устройство способно не только поддержать обеспечение компьютера электроэнергией, а и защитить систему от перепадов напряжения. Именно об этом ИБП и пойдет речь в статье.

Включение ИБП и ПК

Вначале активируется бесперебойник, только потом ПК – питание идет от ИБП к компьютеру, а не наоборот. Схема подключения:

1. Подсоединить ИБП к сети. Сетевой шнур должен быть вставлен в розетку, потому остается только нажать на клавишу ВКЛ.
2. Подождать, пока прибор включится. На корпусе располагается световой индикатор — он загорится зеленым.
3. Включается компьютер. После того, как индикатор загорелся, можно нажимать на ВКЛ, расположенный на корпусе ПК.
4. Включить монитор.

Последовательность поможет избежать «конфликтов» между бесперебойником и блоком питания ПК. Остается только установить драйвера на ИБП, если они заранее не были инсталлированы.

Как это будет работать

У роутеров есть свои штатные блоки питания. В этой схеме мы его убрали и заменили на 9 вольтовый. От такого напряжения работает новое устройство.

Или более подробно. Новым 9-ти вольтовым блоком питания подается напряжение на повышающий преобразователь, который работает в паре с балансным контроллером заряда. Напряжение 12 Вольт в штатном режиме идет для питания роутера.

Но если произойдет отключение тока, наш контроллер заряда переключит работу ИБП от встроенных батарей. По мере использования аккумуляторов, их выходное напряжение будет падать. Чтобы избежать их полного разряда, контроллер отключит работу в тот момент, когда выходное напряжение достигнет 2.7 В.

ИБП отключается при работе

Почему отключается ИБП во время работы? Данная проблема является весьма распространённой, когда посреди работы через непродолжительное время бесперебойник просто отключает нагрузку. Этому может способствовать ряд причин. В таком случае для начала стоит проверить есть ли какие-то неучтённые перегрузки на выходе

Стоит обратить внимание на то, в каком режиме бесперебойник отключается: при работе от магистральной сети или в автономном режиме. Если отключение происходит при работе от аккумуляторной батареи, то скорее всего неисправна или попросту изношена сама аккумуляторная батарея, что не позволяет ей обеспечить необходимо время работы

Если вы заметили, что бесперебойник выключает компьютер даже при наличии электроэнергии, то не спешите с выводами. Провалы напряжения могут быть очень короткими, что человек этого может не заметить их. Однако, ИБП в таком случае перебрасывает питание нагрузки на АКБ, а если он опять-таки не исправен, то на лицо и отключение нагрузки.Возможен ещё один случай, когда ИБП выключает компьютер при работе в автономном режиме. Это может быть вызвано специальным программным обеспечением. В число стандартных возможностей в том числе входит и возможность отключения компьютера по заданным установкам. Такие установки могут быть установлены автоматически вместе с программным обеспечением. В таком случае как сделать, чтобы бесперебойник не отключался понятно сразу. Стоит заметить, что такие отключения могут производиться в определённое время или даты.Точно такая же проблема может возникнуть при удалённом мониторинге. Если вы используете не «родной» кабель для удалённого мониторинга, который идёт в комплекте с источником бесперебойного электропитания. Ответ на вопрос почему выключается бесперебойник может крыться именно в нём. Использование не фирменных аксессуаров может явиться не только причиной того, что отключается ИБП, но и ряда других проблем.

Внезапное отключение может происходить от того, что греется ИБП. Высокая температура не самым лучшим образом сказывается на АКБ. Выделение тепла является характерным для ИБП с онлайн топологией. Но даже их нагрев должен находится на определённом уровне. Если вы заметили, что греется бесперебойник, то необходимо убедиться, что исправно работают вентиляторы охлаждения. Они не должны быть прикрыты или забиты пылью, пухом или чем-то другим, что может помешать циркуляции воздуха.В случае, когда бесперебойник включается и выключается, проблема может заключаться в низком уровне напряжения сети. Это может стать проблемой для резервных ИБП. Устранить это можно покупкой более продвинутого ИБП или с помощью стабилизатора напряжения.

Возможно отключение происходит при переключении на АКБ. Если ИБП не переключается на батарею, но известно, что АКБ исправна, тогда вероятно проблема находится в неисправном реле, осуществляющем данное переключение. При подключении маломощной нагрузки можно столкнуться с тем, что бесперебойник отключается через 5 минут. В некоторых моделях минимальная мощность нагрузки воспринимается ИБП как сигнал для отключения. Суть идеи состоит в том, что ИБП воспринимает это так будто, например, компьютер выключен, а сам ИБП отключается, чтобы сэкономить заряд.

Типы источников бесперебойного питания, принцип действия

Виды ИП

Стандарт IEC 62040-3 имеет классифицирует все ИБП для питания бытовой высокотехнологичной техники по схеме построения:

• Резервные;
• Линейно-интерактивные;
• Двойного преобразования.

В зависимости от напряжения нагрузки ИБП бывают:

• Однофазными;
• Трехфазными;
• Однофазные в трехфазных групповых сетях.

3.1. Резервный

Резервный ИБП (другие названия Off-line, Back UPS, Standby) – это электронный прибор, переключающий питание оборудования на резервный аккумулятор (находится в составе устройства) при сбоях питания.

Недорогие бесперебойники предназначенные для защиты не очень важных рабочих станций. Устройство передает входное напряжение непосредственно на нагрузку. Контролируется качество подачи напряжения и при сбоях питания переводится на питание от батареи через инвертор. Время переключения с внешнего питания на АКБ приблизительно 0.01 сек.

3.2. Линейно-интерактивный

ИБП данного вида обеспечивают питание через ступенчатый стабилизатор. Данный узел устройства корректирует напряжение на входе (повышенное и пониженное) и фильтрует помехи. При сбое питания включается батарея и через инвертор питает нагрузку. Время переключения с внешнего питания на АКБ приблизительно 0.01 сек.

3.3. ИБП двойного преобразования

ИБП такого вида являются самыми сложными и самыми надежными. Принцип работы заключается в преобразовании входного переменного тока в постоянный. Постоянный ток заряжает аккумулятор и инвертируется в переменный. Даже если напряжение на входе очень низкое или очень высокое все равно на выходе устройства “чистая” синусоида нормальной частоты и амплитуды. В случае полного пропадания напряжения инвертор начинает питаться от батареи. Никаких перепадов на выходе бесперебойника при переключении питания на аккумулятор не происходит.

4. Схема ИБП (электрическая)

Как работает ИПБ.

Блок схема данного резервного ИБП выглядит так:

Характеристики и принцип работы

Основными характеристиками, на которые следует обратить внимание, являются мощность и тип. ИБП бывают:

• резервного типа;
• линейно-интерактивные (гибридные);
• с двойным инвертированием (онлайн).

Принцип работы бесперебойника заключается в автоматическом обеспечении напряжением подключённой нагрузки за счёт накопленной энергии аккумуляторов при исчезновении сетевого напряжения или изменении его показателей.

ИБП резервного типа

Они являются простыми и недорогими устройствами, не предназначенными для стабилизации выходного напряжения, их амплитуда и частота остаются неизменными. В основе работы лежит использование реле. При обычном режиме работы реле подключает нагрузку напрямую к электросети, а при её пропадании переключает устройство на работу от аккумулятора. Фильтрация входного напряжения пассивная.

Недостатки:

• не имеют функций стабилизации;
• слабая фильтрация входного сигнала;
• длительное время переключения на режимы работы составляет порядка 5 миллисекунд;
• при работе от аккумулятора искажённая форма сигнала (несинусоидальная форма);
• присутствие паразитных процессов при переключении режимов;
• быстрая выработка аккумуляторов.

UPS этого типа, как правило, не выпускаются большой мощности и используются совместно с техникой, не требующей синусоидального сигнала на выходе (персональные компьютеры или бытовая техника).

Положительными чертами этого типа устройств является применение пассивного охлаждения, не требующего вентиляторов, и низкая стоимость. С другой стороны, из-за повышенной температуры в корпусе изделия быстрее приходят в негодность аккумуляторы, что влечёт за собой дополнительные траты.

Если нагрузка на ИБП составляет менее 10 процентов от мощности самого устройства, то нередко она просто отключается через некоторое время. Из-за этого питание маломощных устройств, таких, как модем, сигнализация, невозможно.

https://youtube.com/watch?v=-YJEA-aK-PA

Гибридные устройства

В ценовом сегменте они занимают среднее положение, в основе работы лежит автотрансформатор с реле. Могут работать в большом диапазоне входного сигнала без переключения на автономное питание. Как и у предыдущего типа устройств, по входу применяются пассивные фильтры и не корректируется частота.

Основные преимущества:

• способность поддерживать питание нагрузки при изменении напряжения электрической сети в широком диапазоне без перехода на батарею;
• при работе от батареи форма сигнала близкая к правильной синусоиде;
• возможность подсоединения нагрузки напрямую к входной сети при перегрузке или нарушениях в работе устройства;
• имеется возможность подключения дополнительных аккумуляторов;
• имеется расширенная функциональность по настройке и управлению при использовании внешнего подключения.

Но наряду с достоинствами есть и недостатки:

• нет стабилизации частоты;
• из-за прямого подключения нагрузки к сети ухудшается способность её защиты при внешних изменениях;
• присутствие переходных процессов при переключении режимов;
• время переключения режимов не мгновенное, в среднем 3 миллисекунды;
• для охлаждения электронных частей применяется активная система охлаждения. Это подразумевает использование вентиляторов, что вносит шум при работе.

Основное применение бесперебойник такого типа получил для работы с серверными станциями, коммуникационным оборудованием и т. п.

ИБП двойного преобразования

Устройства этого типа имеют лучшую защиту. В основе работы лежит преобразование переменного напряжения в постоянное и обратное инвертирование. Благодаря двойному инвертированию выходной сигнал имеет правильную форму, скорость переключения стремится к нулю.

Основными достоинствами являются:

• высокая способность защиты нагрузки вне зависимости от внешних изменений;
• увеличенный срок службы аккумуляторов при сравнении с другими типами;
• почти идеальная синусоида на выходе.

К недостаткам относятся:

• среднее значение КПД составляет 90 процентов;
• высокая цена;
• осложнённая схемотехника.

Для снижения недостатков в последнее время стали использовать IGBT-выпрямители. Их применение позволило снизить коэффициент нелинейных искажений менее чем на 4% и обеспечить идеальный синусоидальный импульс на входе.

Рекомендации по правильному выбору блока бесперебойного питания для компьютера

Источники бесперебойного питания – прибор, который спас немало бытовых приборов от поломки, компьютерных файлов от гибели (когда «сохраниться» не успели), а хозяев от пикантных ситуаций (от замены подгузников и варки супа наощупь до душа в темноте) в периоды внезапного отключения света.

И если временный дискомфорт пережить можно, то сгоревший холодильник, к примеру, пережить больно с финансовой стороны.

Устройство ИБП для компьютера

Источник бесперебойного питания, или импульсный блок, предназначен для того, чтобы в случае проблем с энергоснабжением не произошло мгновенного выключения аппаратуры. Бесперебойник, как называют его в народе, эффективен в таких случаях:

• обесточенная сеть;
• скачки напряжения, частоты или высокочастотного шума.

Если в доме погас свет, то подобное устройство разрешит доделать важные дела без разрушения ваших планов.

Устройство состоит из несколько сложных элементов. Это не просто аккумуляторы в цепи, а именно:

• свинцово-кислотные батареи с постоянным напряжением в 24/36 вольт;
• схема ИБП для компьютера позволяет постоянный ток из сети преобразовать в переменный;
• микроустройство — контролирует заряд батареи не на 100%, чтобы продлить срок эксплуатации бесперебойника;
• система для заряда аккумуляторов (как проверить на работоспособность у автомобиля такой агрегат, мы уже научились);
• некоторые модели обустроены стабилизаторами частоты тока и напряжения.

Потому тем, как подобрать ИБП для компьютера или отдельного электроприбора, обращайте внимание, входит ли в сборку стабилизатор. Это отразится на стоимости, но предотвратит более масштабные траты

К примеру, скачки напряжения могут вывести бытовые приборы из строя без шанса ремонта. И тогда на ПК погибнут не только последние несохраненные документы, но и, возможно, вся накопленная за годы библиотека файлов

Это отразится на стоимости, но предотвратит более масштабные траты. К примеру, скачки напряжения могут вывести бытовые приборы из строя без шанса ремонта. И тогда на ПК погибнут не только последние несохраненные документы, но и, возможно, вся накопленная за годы библиотека файлов.

Предназначение и принцип действия

Принцип работы элементарно прост: через блок бесперебойного питания проходит напряжение, благодаря специальному устройству аккумуляторы заряжаются на тот максимум, который доступен после ограничения самим же прибором. Когда в сети наблюдаются какие-либо неполадки, источник выравнивает поток напряжения за счет встроенных стабилизаторов, увеличивая или снижая его. Также при полном отсутствии напряжения в цепи устройство мгновенно включается и заменяет прямой источник питания. Для пользователя данный промежуток не заметен.

Использовать ИБП рекомендуют только в аварийных ситуациях, как временный альтернативный источник питания. На постоянную работу он не рассчитан.

Также предоставлены для выбора различные модели: от небольших и маломощных агрегатов до машин, которые смогут обеспечить энергией все электроприборы на время ЧП.

Распространенные случаи применения ИБП:

• котлы для отопления жилых помещений;
• бытовые приборы, теле- и аудиосистемы;
• компьютерные системы, а также связи и коммуникации;
• оборудование промышленного типа, банковские электронно-цифровые устройства и системы;
• другое.

Как выбрать источник бесперебойного питания для компьютера?

Есть некоторые параметры, которые обязательно учитывать при выборе источника бесперебойного питания. Иначе прибор либо будет работать некорректно, либо совсем сломается.

Итак, определим основные пункты, которые нужно знать для правильного выбора ИБП для компьютера:

1. Входящее напряжение (вольты) – то есть, тот максимум, что предоставляет вам электросеть (с учетом скачков напряжения). Потому выбирайте модель с возможностью напряжения «на вырост».
2. Исходящее напряжение (ватты) – после того, как ИБП стабилизировал поток напряжения, он выдает его в вашу частную сеть дома. Здесь тоже в учет нужно брать, насколько мощные приборы работают в помещении, чтобы обеспечение было в достаточном объеме.
3. Время работы ИБП в автономном состоянии – зависит от того, насколько емки аккумуляторы. Чем больше это значение, тем дольше ваше «светлое» времяпрепровождение.
4. Срок эксплуатации ИБП – граничит в отрезке 5-10 лет.

В заключение стоит сказать, что ИБП — необходимый электроприбор, который найдет свое применение при каждом компьютере.

Также его доступность гарантирована не только разнообразным ассортиментом моделей, но и довольно низкой стоимостью с размахом на любой хозяйский кошелек.

Виды источников бесперебойного питания

• Back UPS. Однозначно один из самых распространённых типов устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу питания на ваш персональный компьютер. Он работает на основе принципа реле напряжения, когда основная нагрузка пропадает, а наш Back UPS (Ups — англоязычный аналог ИБП) и просто переключает всю работу на аккумулятор;
• Smart UPS. В быту ещё ходит название УПС «лайн-интерактив», то есть интерактивный ИБП. Принцип такой же, как и у предыдущего устройства, входное напряжение как бы стабилизируется посредством переключения. В крайнем же случае осуществляется перенос всего обеспечения на батарею. С помощью этого ИБП мы можем поддерживать уровень напряжения даже при больших отклонениях на входе (сто пятьдесят-триста вольт). Можно очень долго переключать выводы автотрансформатора, и задействовать аккумулятор лишь в самый последний момент, таким образом можно значительно экономить батарею, включать её только когда питание полностью пропадает. Рассматриваемый девайс тоже напоминает стабилизатор типа реле, который использует в своей основе ступенчатое переключение обмотка автотрансформатора. Разница одна — когда происходит выход на рабочие пределы обеспечения, стабилизатор уже ни на что не годен, а наш «Smart UPS» просто задействует аккумулятор и питание не пропадает;
• Online UPS. Этот ИБП — отличное инверторное устройство, основанный на двойном преобразовании. Принцип действия совершенно отличен от рассматриваемых первых двух типов ИБП. Здесь в основе стоит преобразование энергии в постоянное готовое напряжение, генерируется синус. Аккумулятор поддерживается в 100% готовности, его энергия готова в любой момент пойти на обеспечение устройства, которое в какой-то момент этой самой энергии лишилось.

Классификация ИБП

Напряжение на выходе Back UPS

Я провёл исследование с использованием осциллографа Fluke 124. Осциллограммы (форма импульсов и колебаний на выходе ups) привожу и комментирую ниже.

Back UPS. Осциллограмма при переходе с сети на батарею.

Что видно по этой временной диаграмме? Период 20мс, частота 50Гц, амплитуда 315В. Стоит отметить, что фаза синуса и генерируемых импульсов совпадает, что хорошо. При пропадании сетевого напряжения ИБП мешкается 5-7 мс, и затем идут импульсы, которые называются “квази-синус”. Вот они:

Back UPS. Напряжение на выходе при питании от батарей.

Осциллограф померял RMS напряжение (среднеквадратическое), оно соответствует норме. Однако, когда я измерил это же напряжение мультиметром, я получил значение 155 В. Почему на выходе UPS низкое напряжение?

Дело в том, что мультиметр меряет только первую гармонику с частотой 50Гц. Для синуса всё гладко. Но если измерять напряжение таких вот импульсов, надо мерять именно RMS, среднеквадратическое, иначе не будут учтены следующие гармоники – 100, 150, 200 Гц. А они составляют значительную часть энергии, до 30%. Эту особенность знают производители UPS, и чтобы не заморачиваться (и не повышать цену на свои изделия), выдают на наши приборы такие импульсы с амплитудой около 370В.

Подробнее об измерении среднеквадратического несинусоидального напряжения – на видео:

Вот укрупненный график, где видно, что напряжение после переключения сначала повышается на пол секунды до 400В, а потом стабилизируется:

Back UPS. Выход, длительность 2 секунды

А вот как меняется форма напряжения на выходе Back-UPS в момент перехода с батарейного на сетевое питание:

Back UPS, – Напряжение на выходе ИБП при переходе с батареи на сеть. Форма импульсов на выходе ups

Тоже фаза не меняется, всё замечательно. Подключал на выход ИБП пускатель 2-й величины, переключал туда-сюда режимы питания – пускатель втянут надежно, никаких проблем.

В качестве испытуемого был ИБП APC Back-500-RS, параметры на фото ниже:

Параметры Back UPS – задняя панель

Проблемы с напряжением

Немного предыстории. Обратился ко мне один клиент с такой проблемой. У него имеется огромный холодильник-цистерна для хранения молока. У холодильника два трехфазных компрессора, оба по 11 кВт мощности.

Всё бы ничего, но иногда бывают внезапные отключения света, что может привести к прокисанию молока и недопустимым материальным потерям. Чтобы перестраховаться от таких форс-мажоров, которые бывают несколько раз в день (это сельская местность), было решено купить дизельный генератор мощностью 30 кВт для питания этого холодильника.

Получилось так, что генератор установлен на расстоянии около 100 м от холодильника, при этом используются 2 разъема, 1 болтовое соединение, и контакты двух автоматических выключателей. Жилы в кабеле сечением 6 мм² меди и 16 мм² алюминия. Устанавливал генератор не я, но последствия этого безобразия устранять пришлось мне.

Питание от генератора_старая схема

А безобразие проявлялось вот в чём. Генератор выдавал на холостом ходу честные 225В по каждой фазе. При включении холодильника напряжение на вводе холодильника опускалось до 125…145 В. Естественно, ни один компрессор не захочет запускаться в таких условиях.

И дело прежде всего в том, что блок управления не может нормально управлять запуском. Блок управления выдаёт напряжение на включение пускателей, которые включают компрессоры (не одновременно!). Пускатели (контакторы) включаются, компрессор запускается, напряжение падает, пускатель отпускает, компрессор отключается.

Я был на объекте со специалистом фирмыИК Энергопартнер (благодарности ниже), и у нас был замечательный прибор – анализатор качества напряжения HIOKI 3197. C помощью этого прибора видно всё, что происходит в сети. Мы подключились на входе питания холодильника, и вот что увидели:

Провалы напряжения при включении холодильника

Как видно из графика, напряжение в момент запуска падало до примерно 125 В. А вот соответствующие скачки тока:

Скачки тока при включении питания

Налицо – большое падение напряжения, и повышением мощности генератора тут точно проблему не решить.

Было предложено перенести генератор, чтобы схема питания выглядела примерно так:

Питание от генератора_новая схема

Но перенести генератор тоже было проблематично, не будем об этом.

Вот такой замкнутый круг. Конечно, я не собирался стабилизировать трехфазное напряжение, питающее весь холодильник. Достаточно было стабилизировать управляющее напряжение, которое берется от одной из фаз, питающих трехфазные компрессоры.

А это одна фаза 220В и мощность не более 300ВА.

Качество выдаваемого тока

Бесперебойные источники питания должны выдавать ток надлежащего качества. При работе от батарей за это отвечает инвертор, а в случае питания от сети, проблемные моменты должны сглаживать фильтры и стабилизатор. Возникающие в электрической цепи помехи имеют разный генезис и последствия для электроники. Поэтому в этом вопросе тоже нужно тщательно разобраться.

Сетевые помехи и защита

Все современные ИБП оснащены защитой от проблем, связанных со стороны обслуживаемых приборов. Если суммарная нагрузка будет превышать максимально допустимую или произойдет короткое замыкание, то бесперебойник сразу отключит питание.

Помехи в сети можно условно разделить на частотные и импульсные. Первые не так опасны, особенно для блоков питания компьютеров или телевизоров, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Вторые могут вызвать проблему у любой электроники.

Поэтому большинство ИБП оснащены защитой от импульсов и гармоник с помощью варисторов и высокочастотных фильтров.

Удаление помех на линии происходит в два этапа. Сначала варисторы отсекают высокочастотные импульсы, а затем фильтр сглаживает мелкие скачки

Проблема появления высоковольтных импульсов характерна не только для силовых кабелей, но и для сетей передачи данных – компьютерных или телефонных. Они могут возникнуть по причине воздействия атмосферного электричества, пробоев рядом расположенной проводки, возникающих электрических наводок и других причин.

Многие производители выпускают модели с возможностью защиты локальной сети. Для этого у ИБП есть два разъема RJ-45 – один на вход и один на выход. Сигнал проходит через фильтр, который подавляет всплески напряжения. Для телефонных линий система такая же, только разъемы имеют формат RJ-11.

Низкое и высокое напряжение

Регулировка вольтажа происходит с помощью автоматического регулятора напряжения (AVR), основным элементом которого служит автотрансформатор. Принцип его функционирования опирается на изменении количества витков одной из обмоток, в результате чего происходит изменение напряжения в сторону увеличения или уменьшения его значения.

Наличие AVR в ИБП позволяет не включать каждый раз автономный режим при незначительном отклонении напряжения от нормативных показателей. Это значительно увеличивает срок службы аккумуляторов.

Профессиональные мультиметры, такие как CEM DT 9909, способны в течение длительного времени записывать значение напряжения. Применение такого прибора может помочь в выборе стабилизатора или ИБП

Согласно ГОСТ 29322-2014 допустимо 10-и процентное отклонение напряжения от эталонного значения на время не более чем 1 час. Все современные ИБП с регуляторами справляются с такими колебаниями.

Чистота выходящего сигнала

От модели инвертора, которая установлена в бесперебойник, зависит тип выходного сигнала. В идеале, кривой напряжения переменного тока должна быть синусоида. Но после преобразования через инвертор она принимает ступенчатый вид.

Чем больше количество ступенек в кривой зависимости мгновенного напряжения от времени, тем лучше качество переменного тока

Для некоторых устройств это важно. Для оборудования, которое содержит асинхронные электродвигатели (холодильник, кондиционер), трансформаторные блоки питания (качественная аудиотехника), блоки питания APFC (сервера и мощные вычислительные компьютеры) нужна чистая или хорошо аппроксимированная синусоида

Для оборудования, которое содержит асинхронные электродвигатели (холодильник, кондиционер), трансформаторные блоки питания (качественная аудиотехника), блоки питания APFC (сервера и мощные вычислительные компьютеры) нужна чистая или хорошо аппроксимированная синусоида.

Ни один инвертор, а значит, и ИБП не выдает чистую синусоиду, чтобы не писали в рекламных брошюрах производители оборудования. Приближение выходящего сигнала к синусоиде оценивают через коэффициент нелинейных искажений (THD).

Выходящий от блока сигнал можно считать синусоидальным при THD<5%. У некоторых моделей, например IMV NetPro 2000, этот показатель равен всего 2%.