ИБП устройство и принцип работы

Устройство ИБП и принцип его работы

Источник бесперебойного питания — компонент системы питания, который располагают между нагрузкой и питающей сетью. функция ИБП состоит в обеспечении бесперебойного питания. Как устроен бесперебойник? Упрощённая схема ИБП включает аккумуляторные батареи и специальные элементы ИБП, компенсирующие возмущения в магистральной сети, а именно инвертор, выпрямитель, фильтр и в некоторых случаях байпас. На сегодняшний день бесперебойники разделяют на три группы.

У каждой из групп принцип работы ИБП имеет свои особенности.

Ключевым компонентом ИБП являются аккумуляторные батареи. Именно АКБ определяют сколько работает ИБП при отключении питания в сети. Как правило, в ИБП используются свинцово-кислотные аккумуляторы, имеющие следующие параметры: напряжение 12В и ёмкость 7Ач или 9Ач. АКБ относятся к типу герметичных и не обслуживаемых.

В самых простых ИБП используется 1 аккумулятор, а в мощных бесперебойниках их количество может быть во много раз больше.

Резервные ИБП

Так называемые резервные ИБП являются самыми простыми и доступными. Принцип работы бесперебойника данного типа крайне прост: электропитание нагрузки осуществляется через сеть, если там имеется напряжение, в противном случае происходит переключение питания от АКБ. Зарядка АКБ осуществляется вовремя работы ИБП. Согласно статистике, эффективность таких ИБП при сбоях питания составляет 55-60%.

В большинстве случаев рассказать о том, как работает ИБП для компьютера, можно сославшись на принцип работы оффлайн ИБП. Большинство домашних бесперебойников для компьютера выполнены по данной технологии. Уровень защиты, который они могут обеспечить является самым низким из всех существующих бесперебойников. Фильтрация сигнала осуществляется лишь частично.

Зачастую такого уровня защиты для домашней техники вполне достаточно, так как качество питания в таких сетях несколько выше, чем в промышленных.

Резервные ИБП прекрасно работают в паре с компьютером, но при этом они абсолютно не совместимы для работы в паре с насосами, котлами отопления и другой подобной техникой, так как работа ИБП резервного типа не обеспечивает синусоидальную форму напряжения. Для компьютеров это не критично, так как в них используются коммутируемые источники питания.

Этот факт позволяет таким устройствам выдержать небольшой провал питания за счёт наличия некоторого количества энергии в собственных конденсаторах. Время переключения офлайн с сети на АКБ колеблется от 2 до 15 миллисекунд. Схема работы ИБП включает в себя инвертор, который превращает постоянный ток АКБ в переменный.

Следует заметить, что такие ИБП, как правило, являются маломощными.

Линейно-интерактивные ИБП

Устройство и работа источников бесперебойного питания интерактивного типа практически идентичен резервным ИБП. Исключением является способность стабилизации напряжения, которое осуществляется с помощью коммутирующего устройства. Преимущество стабилизации заключается в отсутствии необходимости на переключение питания при существенных отклонениях напряжения.

Отклонения входного напряжения может достигать порядка 20% от нормального значения. Выходное напряжение бесперебойника при этом практически не колеблется. Эффективность защиты линейно-интерактивных ИБП составляет 85%.

В сравнении с резервными ИБП они обеспечивают более высокий уровень защиты, но уступают онлайн ИБП.

Работа бесперебойника линейно-интерактивно типа может быть разделена на две группы. Устройства, относящие к первой группе, дают на выходе аппроксимированную синусоиду, то есть ступенчатую. Вторая группа выдаёт «чистую» синусоиду без каких-либо искажений. Последние в некоторых случаях могут стать заменой онлайн ИБП.

Наличие чистой синусоиды на выходе позволяет применять их для защиты электродвигателей и котлов отопления.

Онлайн ИБП

Самые надёжные и высокотехнологичные ИБП относятся к типу онлайн. В них реализована технология двойного преобразования – самая прогрессивная из всех существующих. Степень защиты обеспечиваемый такими устройствами стремится к 100% независимо от того какие режимы работы ИБП активны: от сети или АКБ.

Как работает ИБП с онлайн топологией? На самом деле принцип работы вложен в само название. Ток на входе преобразуется на выпрямителе в постоянный, после чего инвертор преобразует его снова в переменный. Переменный ток на выходе обладает идеальными параметрами как по форме напряжения, так и по его значению.

ИБП содержит в себе резервную линию — байпас, по которой осуществляется питание в случае неисправности какого-либо из узлов источника бесперебойного питания.

Принято говорить, что время переключения на АКБ равно нулю, но на самом деле аккумуляторные батареи всегда подключены к цепи. Поэтому данные ИБП и называются онлайн. Такое устройство бесперебойника позволяет защитить нагрузку от любых видов возмущений, которые могут встречаться в магистральной сети. Применяются такие ИБП для защиты критической и очень чувствительной нагрузки. Все мощные ИБП выполняются по данной технологии. Несмотря на высокую мощность применяются дополнительные решения, которые позволяют увеличить автономность. Чаще всего конструкция позволяет ИБП — как пользоваться в связке с генератором, так и с внешними АКБ.

Однако, двойное преобразование имеет и свои недостатки. Устройство ИБП является довольно сложным, что влияет на его стоимость не лучшим образом. Наличие двойного преобразования понижает КПД, но на современных ИБП он довольно высокий.

Реализованы специальные технологии энергосбережения, позволяющие довести коэффициент полезного действия до максимальных значений. Кроме того, процесс двойного преобразования сопровождается тепловыделением и шумами.

Источник: https://eaton-enkom.ru/articles/ustroystvo-ibp-i-printsip-ego-raboty/

Источник бесперебойного питания (ИБП). Виды и работа. Как выбрать

Для того чтобы обезопасить электроприборы от перебоев, возникающих в электросети, используется источник бесперебойного питания. Намного выгоднее раз купить такой аппарат, чем постоянно ремонтировать вышедшую из строя технику или покупать новую. Существует различие ИБП по мощности, размерам, наличию дополнительных функций.

Виды ИБП

Мощность системы, защищаемой от перепадов напряжения, может быть разной, поэтому при совершении выбора ИБП, надо обязательно учитывать этот параметр. Если необходимо защитить только компьютер, то нет смысла покупать дорогой и мощный ИБП, так как он не будет использовать свои возможности и станет дополнительным потребителем электроэнергии. Для домашнего компьютера будет достаточно прибора мощностью менее 1 кВА, тогда как для офиса, где есть много периферийных устройств, такое решение не подойдет.

Если общая подключенная мощность будет выше мощности ИБП, то он просто выключится, соответственно выключится и все оборудование. Мощность прибора будет влиять и такие его характеристики, как вес и габариты. Их также надо учитывать, чтобы была возможность установить аппарат в выбранном месте, и он вам не мешал.

Чтобы выбрать источник бесперебойного питания по мощности, надо сложить мощности всех подключаемых приборов и добавить к ней 20-30% запаса. Это позволит добавлять или убирать некоторое оборудование и не будет влиять на работу бесперебойника.

Существует три вида ИБП:

• Оффлайн (Standby). Это самый простой прибор, который представляет собой сетевой фильтр с преобразователем напряжения и имеет небольшую батарейку. Такое оборудования способно обеспечить работу подключенных приборов, после отключения напряжения на 3-25 минут. Этого вполне достаточно, чтобы сохранить информацию и отключить компьютер.

• Линейно интерактивный (Line-Interactive). Это наиболее распространенное оборудование. В нем установлена система автоматического контроля напряжения, которая включает батарею не только при отключении питания, но и при скачках напряжения.

• Онлайн (On-Line). Это самый эффективный ИБП, но и стоимость у него самая высокая. Он имеет сложную конструкцию: трансформатор, инвертор, выпрямитель напряжения. В этом случае нет задержек при и переключении на батарею. Такое оборудование является профессиональным и используется для защиты серверов и корпоративных сетей.

Устройство ИБП

Устройство бесперебойника будет отличаться у разных его видов. Если говорить об упрощенной его схеме, то такое оборудование состоит из аккумулятора и специальных устройств, компенсирующих перепады напряжения в сети. В его составе есть выпрямитель, инвертор и фильтр, у некоторых моделей может быть Bypass (обход).

Главным элементом, независимо от того, какой тип ИБП, будет аккумуляторная батарея. Именно от ее мощности будет зависть то, сколько времени после отключения электроэнергии сможет работать подключенное оборудование. Обычно источник бесперебойного питания имеет свинцово-кислотные батареи.

Их параметры: напряжение 12 В и емкость 7-9Ач. Такие батареи герметичные и не обслуживаются. Самые простые офф-лайн модели имеют всего один аккумулятор, тогда как в мощных приборах их намного больше. Могут быть и гелиевые батареи, если срок службы у свинцово-кислотных 6-10 лет, то у гелиевых 10-15 лет.

Принцип работы

Источник бесперебойного питания имеет следующий принцип работы: когда в сети исчезает напряжение или его параметры выходят за допустимые пределы, а также происходит перекос фаз и изменение частоты, он автоматически переключает питание подключенного оборудования от своего аккумулятора. Батарея питает инвертор, который преобразует ее постоянное напряжение в переменное.

Некоторые ИБП имеют программное обеспечение, что позволяет дистанционно контролировать уровень заряда аккумулятора и напряжение на выходе прибора. В случае, когда компьютер или сервер питаются от ИБП и уровень заряда его батареи становится критичным, то происходит завершение используемых программ и отключение всех приборов.

Применение бесперебойников

• Защита подключенного оборудования от небольших и непродолжительных перебоев питания в электросети.
• Снижение шумов и фильтрация импульсных возмущений, возникающих в сети.
• Энергоснабжение подключенных устройств на протяжении определенного времени.
• Защита от перегрузок и короткого замыкания.

Приборы, имеющие более сложную конструкцию, обладают рядом дополнительных функций:

• Возможность автоматически отключать подключенное оборудование при длительных отключениях электроэнергии, а также перезагрузка его, после восстановления питания.
• Контроль и отслеживание основных параметров прибора, и его работоспособности.
• Отображение на дисплей параметров ИБП и параметров питающей сети.
• При наличии внештатных ситуаций, автоматическая сигнализация.
• Наличие таймера позволяет настраивать параметры отключения и включения подключенных приборов.

Кроме защиты компьютера, источник бесперебойного питания может использоваться для защиты различной бытовой техники.

Как выбрать источник бесперебойного питания

ИБП может устанавливаться на одно рабочее место, для офиса или для большой серверной станции. При его выборе учитывается время, которое необходимо для корректного отключения оборудования. Для одного компьютера будет достаточно линейно-интерактивного ИБП. Он обеспечивает работу компьютера на протяжении времени, которого достаточно, чтобы корректно завершить работу и уберечь компьютер от выхода из строя.

https://www.youtube.com/watch?v=GOzyJ3DCgOo

Для офиса или серверной станции, лучше всего приобретать он-лайн ИБП, которые могут обеспечивать работу подключенного оборудования на протяжении длительного периода времени.

Совершая выбор ИБП, изучите его паспортные данные и выбирайте мощность, которая обеспечит необходимое время автономной работы. Нельзя самостоятельно устанавливать дополнительные аккумуляторы, если это не предусмотрено для указанного прибора.

Для защиты не только компьютера, но и данных, надо использовать ИБП с программным обеспечением. Оно позволяет контролировать состояние сети и при длительных сбоях, открытые программы и все данные автоматически сохраняются, поэтому не происходит потеря информации.

Удобно, когда ИБП имеет не одну, а несколько розеток, что позволяет подключать сразу несколько потребителей. Наличие световой и звуковой индикации будет сигнализировать о переходе работы на автономный режим. Еще более удобно, когда есть дисплей, на котором отображается вся необходимая информация.

Надо приобретать приборы, у которых есть возможность замены батареи, так как срок ее службы ограничен, если такой возможности нет, то придется покупать новый ИБП, а это дорого.

Достоинства онлайн ИБП:

• Возможность регулирования и стабилизации напряжения и частоты тока.
• Время переключения на автономный режим происходит без задержки и поэтому потребитель не замечает, когда это происходит.

Недостатки:

• За счет того, что выполняется двойное преобразование, происходит потеря электроэнергии.
• Имеет сложное устройство.
• Он постоянно работает, поэтому присутствует определенный уровень шума.
• Во время своей работы создает электромагнитные помехи.

Оффлайн ИБП находится в режиме ожидания и начинает работать, как только в сети появляются неисправности.

Основные достоинства:

• Более высокий коэффициент полезного действия.
• Так как работает только при аварии и для подзарядки батареи, то шумит намного меньше.

Недостаток такого оборудования в том, что при переключении на автономный режим, есть небольшая пауза, обычно она составляет 20 мс, в это время может происходить скачек напряжения. Кроме этого, эти приборы не могут регулировать такие показатели как напряжение и частота тока.

Интерактивный источник бесперебойного питания работает в режиме ожидания, но в нем есть автотрансформатор, который регулирует напряжение. Когда изменения напряжения не может быть скорректировано трансформатором, ИБП переходит на питание от аккумулятора.

Преимущества:

• Более плавный переход, чем у оффлайн, но все же задержка есть, она порядка 5 мс.
• Возможность стабилизации напряжения.
• Контролирует и регистрирует показатели электросети.

Недостаток такого оборудования в том, что оно не может регулировать частоту тока и если на выходе прямоугольные импульсы, то имеет такую же задержку во времени, как и оффлайн ИБП.

Полезные советы

Если вы хотите, чтобы источник бесперебойного питания служил долго и надежно, надо придерживаться следующих рекомендаций:

• Учтите, что в среднем срок службы ИБП составляет 4-6 лет, а в идеальных условиях, он может достигать 10-12 лет.
• На срок службы негативно влияет частая полная разрядка батареи и сильная ее перегрузка.
• Если прибор не используется, то батарею надо хранить в заряженном состоянии, и раз в 3-4 месяца подзаряжать.
• Если вы приобрели новый источник бесперебойного питания, то перед его включением надо зарядить аккумулятор, так как он во время хранения разряжается, дальше все происходит автоматически.
• Нельзя покупать новую батарею впрок, так как она имеет определенный срок хранения.
• Чтобы не произошел сбой калибровки прибора, надо вовремя менять вышедшие из строя аккумуляторы.
• Если прибор внесли с мороза, надо чтобы он нагрелся до комнатной температуры.
• Время от времени надо выполнять самотестирование оборудования.
• Менять аккумуляторы можно только на однотипные батареи.

В связи с тем, что качество питания в наших электросетях не самое лучшее и часто возникают отключения электроэнергии, покупка и установка ИБП поможет сохранить технику от выхода из строя и даст возможность продолжить работу при кратковременном отключении электросети.

Похожие темы:

Источник: https://tehpribory.ru/glavnaia/oborudovanie/istochnik-bespereboinogo-pitaniia.html

Ибп для компьютера: на что стоит обратить внимание при покупке

Стабильная работа компьютеров и другой оргтехники полностью зависит от наличия питания в сети, к которой они подключены. В случае перебоев с подачей электроэнергии техника просто перестанет функционировать. В современных условиях эта проблема легко решается путем подключения источника бесперебойного питания. Поэтому многих волнует вопрос, когда возникает необходимость в Ибп для компьютера: на что стоит обратить внимание при покупке данного оборудования. Какие параметры и критерии следует учитывать?

Рекомендуется изначально определиться, для каких целей необходимо это устройство. Если проблема заключается лишь в стабилизации сетевого напряжения, можно вполне обойтись более простыми и дешевыми сетевыми фильтрами. Однако в случае регулярных перебоев с подачей электроэнергии, обязательно потребуется ИБП, который нужно правильно выбрать для конкретного компьютера.

Применение ИБП в быту

Многие пользователи не вполне отчетливо представляют себе, что такое ИБП. Данное устройство ни что иное, как своеобразный посредник между компьютером и электрической сетью, которая питает компьютер.

ИБП улавливает колебания напряжения и при перебоях с подачей тока берет питание компьютера на себя.

В нем установлены аккумуляторы, которые способные, в зависимости от емкости и энергопотребления подсоединенной системы, питать ПК в течение небольшого времени, достаточного для того чтобы сохранить свои данные и выключить компьютер. Также он защитит компьютер от любых скачков напряжения в сети.

К основным неполадкам сети относится полное отсутствие напряжения, наличие высоковольтных импульсных помех, краткосрочные и продолжительные скачки напряжения, высокочастотные помехи и другие факторы, при наличии которых требуется использование ИБП. Данные устройства обеспечивают бесперебойную работу компьютерной техники от нескольких минут до одного часа.

Схема бесперебойного питания выбирается в соответствии с условиями эксплуатации, временем переключения нагрузки от сети на аккумулятор и обратно, а также продолжительностью работы самой аккумуляторной батареи.

Ибп для домашнего компьютера

Прежде чем приобретать то или иное устройство, следует выяснить, как работает ИБП. В его блоке установлен датчик, который непрерывно проверяет характеристики тока в сети и уровень напряжения. Если параметры начинают расти или падать слишком быстро, он отключает компьютер от сети и тут же переключает его на использование запасного источника питания.

При переключении на запасной источник ИБП подает световой и звуковой сигналы. Помимо этого, практически ко всем ИБП есть программа, которая разрешает автоматически отключать компьютер по исчерпании заряда аккумулятора. Когда в сети снова появится электроток, датчик сигнализирует об этом и он переключает компьютер на питание от сети и начнет заряжать встроенный аккумулятор.

Аккумуляторные батареи, применяемые в устройствах, рассчитаны на низкое напряжение. Для получения рабочего значения, с помощью инвертора выполняется его преобразование в синусоидальное. Одновременно напряжение аккумулятора повышается и выравнивается с номинальным напряжением сети. Таким образом, батарея всегда готова к работе и мгновенно переключается, когда это необходимо.

В процессе эксплуатации следует учитывать, что работа ИБП при номинальной нагрузке возможна лишь в течение короткого времени. За этот период можно успеть сохранить данные и корректно отключить компьютер. Во время работы не допускаются перегрузки, в этих случаях защита сразу же отключает выход устройства. Данные проблемы легко решаются за счет увеличения емкости аккумулятора и мощности инвертора.

Какой ИБП выбрать для компьютера

Существуют различные типы устройств для бесперебойного питания компьютерной техники. Они отличаются принципом действия и разделяются на три основных типа:

• Резервные ИБП. Применяется, когда в сети возникает сильное падение напряжения или оно полностью отсутствует. В этом случае происходит переключение на аккумуляторы резервного ИБП. Переключение происходит очень быстро – в течение 10 миллисекунд и менее, что никак не нарушает бесперебойную работу компьютера. При переключениях во время скачков напряжения рекомендуется использовать стабилизатор. Это позволит увеличить срок службы аккумуляторной батареи. Решая вопрос, как выбрать источник бесперебойного питания, следует помнить, что данное устройство получило широкое распространение, благодаря сравнительно невысокой стоимости, высокому КПД и низкому уровню шума. Устройство может работать в автономном режиме 5-15 минут. При выборе и покупке рекомендуется создавать запас по мощности в пределах 20-30%.
• Линейно-интерактивные ИБП. Конструкция этих устройств дополнена стабилизатором напряжения, поэтому они более функциональные и дорогие. Переключение на аккумуляторы происходит только при полном отсутствии электричества, поэтому срок эксплуатации батарей более продолжительный. В автономном режиме линейно-интерактивные ИБПработают до 20 минут. Они отличаются повышенной экономичностью и более высокой степенью защиты. Из недостатков следует отметить шум, создаваемый вентилятором охлаждения стабилизатора.
• ИБП с двойным преобразованием напряжения. Относятся к категории наиболее сложных и дорогих устройств. В процессе работы переменный ток преобразуется в постоянный, а затем, опять в переменный. Выходное напряжение составляет 220 В и характеризуется идеальной синусоидой. Батареи постоянно находятся во включенном состоянии, поэтому времени на переключения вообще не требуется. Решая вопрос, как выбрать ИБП для компьютера по мощности, нужно учитывать, что данные устройства обеспечивают бесперебойную работу дорогостоящей аппаратуры, которая не должна останавливаться даже на короткое время. Недостатками являются низкий КПД, высокая стоимость, высокий уровень выделения тепла и шума.

При покупке того или иного устройства нужно обращать внимание на его основные характеристики. Мощность самого ИБП выражена в вольт-амперах (ВА), а мощность подключенного компьютера – в ваттах (Вт). Перевести одну величину в другую можно с помощью коэффициента 0,7. Например, если мощность устройства составляет 1000 ВА, то получится 1000 х 0,7 = 700 Вт. С учетом запаса мощности к данному ИБП может подключаться нагрузка в пределах 500 Вт.

https://www.youtube.com/watch?v=eQ-MUGyJVF8

Кроме того, делая выбор ИБП для компьютера, следует обращать внимание на продолжительность автономной работы при максимальной нагрузке, наличие или отсутствие защиты от коротких замыканий самого ИБП и подключенной аппаратуры. Рекомендуется получить информацию у продавца о возможности замены батареи, проверить наличие дисплея и других специфических элементов.

Как подобрать ИБП для компьютера по мощности

Довольно часто возникает вопрос, какую мощность должен иметь ИБП? Чем больше энергопотребление компьютера, тем большей мощностью должен обладать его блок питания и, соответственно также, ИБП. Большинство моделей выражают мощность не в привычных ваттах, а в вольт-амперах.

Рассчитать мощность ИБП для компьютера довольно легко путем, умножения мощность монитора и блока питания в ваттах на 1,6. Допустим, что сумма энергопотребления вашего монитора и блока питания равняется 200 Вт. В этом случае вам потребуется источник бесперебойного питания мощностью в 320 ВА (1,6х200). Для большей надежности повысьте это значение еще на одну треть. В результате выйдет величина порядка 400 ВА. Потом просто, ищите модель как раз с такой мощностью.

У некоторых пользователей возникает проблема, расчета мощности ИБП для компьютера. Для этого нужно определить мощность нагрузки, которая не должна быть выше 70% от мощности ИБП на выходе.

Например, потребление электроэнергии процессором составляет 65 Вт, видеокартой – 170 Вт, материнской платой – 40 Вт, приводом DVD – 20 Вт, диском HDD – 40 Вт, прочим оборудованием – 30 Вт. Количество возможных потерь условно принимается за 20%.

Таким образом, потребление компьютера без потерь будет до 365 Вт, а с потерями – 438 Вт. Следовательно, приобретаемый источник бесперебойного питания должен обладать мощностью в пределах 500-620 Вт.

Подключение источника бесперебойного питания для компьютера

Иногда у хозяев компьютерной техники возникает вопрос, как установить ИБП? Нужно источник бесперебойного питания подсоединить к обычной электрической розетке, а далее в розетки, размещенные на его корпусе, вставьте сетевые вилки устройств, которые вы собираетесь защитить от перебоев с электропитанием. Если источник бесперебойного питания поддерживает автоматическое отключение компьютера и другие функции управления, которые осуществляются при помощи ПК, его следует подсоединить также к системному блоку, как правило, при помощи USB-шнура.

Существует несколько вариантов подключения в том числе и с использованием стабилизатора напряжения, компенсирующего перепады от 140 до 260 вольт. Данный способ используется наиболее часто, поэтому его следует рассмотреть подробнее. Кроме стабилизатора потребуется сетевой фильтр. Перед подключением нужно уточнить параметры всех составляющих. Мощность стабилизатора и ИБП должны быть примерно равны, а мощность ИБП должна быть выше мощности блока питания компьютера.

Порядок подключения:

• Стабилизатор напряжения подключается в сеть, после чего к нему подключается сетевой фильтр.
• После этого сам ИБП соединяется с сетевым фильтром. На корпусе устройства имеется кнопка, которая нажимается и удерживается до тех пор пока не загорится индикатор включения.
• Далее к ИБП подключается компьютер, то есть системный блок и монитор. При наличии дополнительных выходов можно подключить колонки, принтер и другое оборудование.

Некоторые источники бесперебойного питания оборудуются программным управлением, которое нужно правильно настроить после подключения. В панели управления, в разделе «Электропитание», после установки прибора высветится отдельное окно ИБП. В нем настраиваются все необходимые параметры в зависимости от мощности компьютера и условий эксплуатации.

Источник: https://electric-220.ru/news/ibp_dlja_kompjutera/2011-04-26-18

Бесперебойный источник питания: принципы работы ИБП разных типов

Системы бесперебойного питания в настоящее время становятся очень востребованными. Неважно, где живёт современный человек, — в городской квартире, в загородном доме, в его жизнь прочно вошли различные бытовые приборы, цифровая компьютерная техника, системы жизнеобеспечения.

Возрастают требования к качеству электропитания всех этих устройств. Качество питания внешних электрических сетей не всегда удовлетворяет население. Случаются резкие перепады напряжения как в сторону понижения, так и повышения его величины.

Это очень неблагоприятно сказывается на работе бытового оборудования, а иногда приводит к выходу её из строя.

В зависимости от схемных решений, которые определяют основные характеристики источников бесперебойного питания, их можно разделить на несколько категорий. Каждая из них обеспечивает бесперебойную работу определённой группы потребителей.

Резервные бесперебойники

Они могут защитить только простую технику для дома и настольные компьютеры.

Если сетевое напряжение соответствует норме — потребители подключаются непосредственно к ней. При колебаниях напряжения в сети аппаратура переключается на питание от аккумулятора, который является составной частью ИБП. Частично подавляются шумы и высокочастотные импульсы, напряжение поддерживается на заданном уровне, производится подзарядка аккумуляторной батареи. Стабилизация сетевого напряжения, питающего подключённую к его выходу аппаратуру, у бесперебойных блоков питания этой категории не производится.

Необходимость перехода на работу от аккумулятора в каждой модели бесперебойного блока питания определяется по-своему. Пределы работы от сети определяются разработчиком данной модели. Они устанавливаются исходя из условий нормального функционирования аппаратуры потребителя.

Аккумуляторный режим работы продолжится до тех пор, пока показатели напряжения в сети не придут в норму. После этого происходит переключение в обратную сторону. Аккумулятор источника должен обеспечить не менее чем пятиминутный запас по времени при работе от него. Этого хватает для сохранения данных на компьютере и безаварийного выключения аппаратуры потребителя.

К недостаткам источников бесперебойного питания этой категории следует отнести следующие:

1. Отсутствие стабилизатора сетевого напряжения.
2. Большое время переключения (~20 мс).
3. Ступенчатая форма выходного напряжения.
4. Наличие высокочастотных помех.

Переключение на автономный режим питания происходит при любом незначительном отклонении параметров сетевого напряжения от нормы. Это приводит к быстрому износу аккумулятора.

Линейно-интерактивные источники

Модели этой категории оснащены стабилизаторами напряжения сети, которые выполнены по схеме автотрансформатора. Переключение его обмоток в зависимости от величины входного сетевого напряжения происходит ступенчато по командам встроенного в схему бесперебойника ИБП микропроцессора. Таким образом, удается поддерживать на выходе блока напряжение близкое к норме (220−230) В. Дополнительно в схеме имеется фильтр, защищающий потребителя от сетевых помех.

Подключение аккумулятора и отключение от сети происходит тогда, когда параметры напряжения на входе блока выходят за границы порогов стабилизации. Количества выводов автотрансформатора не хватает для поддержания на выходе номинального напряжения. Существуют допуски и на форму входного сигнала. При больших искажениях также осуществляется переход на аккумуляторный режим питания аппаратуры потребителя.

Процесс перехода на питание от аккумуляторной батареи проходит довольно гладко для большинства потребителей и занимает время не более 4 мс.

Таким образом, сравнивая источники этой категории с резервными ИБП можно заметить их преимущества:

1. Стабилизация сетевого напряжения имеет ступенчатый характер.
2. Форма выходного напряжения близка к синусоиде.
3. Фильтрация сетевых помех.
4. Экономия ресурса аккумуляторной батареи за счёт меньшего количества включений её в работу.

Феррорезонансные блоки питания

По своей сути они являются линейно-активными источниками. Стабилизатором сетевого напряжения в них служит феррорезонансный трансформатор.

Он может накапливать энергию магнитного поля, которая поддерживает напряжение во вторичной обмотке трансформатора в моменты переключения. Переходный процесс длится не более (8−16) мс. Это допустимо для большинства потребителей.

Форма напряжения на его выходе синусоидальная, защищённая от сетевых помех. Свои функции источник выполняет по командам собственного блока анализа сети и управления.

Линейные бесперебойные устройства

К этой категории относятся ИБП с двойным преобразованием. В своём составе они имеют преобразователь переменного тока в постоянный (выпрямитель) и преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор).

Выходное напряжение инвертора используется для питания аппаратуры, подключённой в качестве нагрузки. Напряжение выпрямителя используется для подзарядки внутреннего аккумулятора.

Он включён в цепь выпрямителя и постоянно находится в активном режиме, который зависит от качества входного переменного напряжения.

К положительным качествам ИБП этой категории относятся:

1. Стабильность выходного напряжения.
2. Возможность замены аккумуляторной батареи без отключения ИБП.

К недостаткам можно отнести:

1. Низкий коэффициент полезного действия (КПД).
2. Ресурс аккумулятора снижается из-за его постоянной работы.

Аппараты этой категории применяются для работы оборудования больших организаций, на серверах которых хранятся важные данные. Они должны быть сохранены при любых перепадах в сети и любых нарушениях в её работе.

Основные характеристики

При приобретении ИБП необходимо тщательно понять, какие требования к нему предъявляются. Надо выбрать модель, наиболее удовлетворяющую критерию «цена — качество».

При выборе бесперебойного источника питания большое внимание надо уделить сравнению характеристик разных моделей. К ним относятся следующие:

• мощность ИБП.
• время автономной работы.
• время переключения на работу от аккумулятора и обратно.
• диапазон изменения входного напряжения.
• границы изменения частоты напряжения сети.

Мощность рассчитывается из суммарной нагрузки источника. Её величина должна быть больше мощности потребителей минимум в полтора раза. Оптимальной мощностью блока, установленного в квартире, считается мощность 1000 VA (1000 вольт-ампер).

Время переключения напрямую зависит от величины нагрузки, подключённой в данный момент к выходу источника. Чем больше потребляемый ею ток, тем меньше время работы аккумуляторной батареи. Ёмкость установленной батареи также определяет длительность работы.

Любые модели ИБП имеют элементы визуальной сигнализации. Это могут быть лампочки различных цветов, светодиодные индикаторы, которые определяют состояние бесперебойника в текущий момент.

Горящие постоянно зелёные индикаторы являются признаком нормальной работы блока. Если светодиод работает в импульсном режиме (прерывистое его свечение), то возможны или уже возникли проблемы. Это предупредительная сигнализация, привлекающая внимание.

Постоянное свечение красного индикатора сигнализирует о возникновении аварийной ситуации. Её возникновение сопровождается предупреждающими звуковыми сигналами в виде прерывистых гудков.

Правила эксплуатации

Правильная эксплуатация оборудования — залог её долгой и надёжной работы. К основным правилам, которые надо выполнять при эксплуатации бесперебойного источника питания относятся:

• Необходимость постоянного наблюдения за световой индикацией и звуковой сигнализацией блока.
• Подключение потребителей, действительно требующих бесперебойного питания.
• Заземление ИБП при помощи розетки с тремя гнёздами для подключения вилки прибора.

Если произошло отключение электричества, необходимо выключить всё включённое на этот момент оборудование. ИБП желательно оставить включённым в розетку для возможной подзарядки аккумулятора после устранения неисправности сети. Работа блока с разряженной батареей приводит к быстрому выходу её из строя. Ресурс аккумулятора ограничен и составляет не более 5 лет.

Соблюдение этих нехитрых, но необходимых правил продлит жизнь всему оборудованию, для работы которого требуется бесперебойное питание, а главное, позволит сохранить важную информацию на жёстких дисках компьютеров, которая могла бы быть безвозвратно потеряна в случае внезапных неисправностей в электрических сетях.

Источник: https://220v.guru/vse-ob-elektroenergii/naznachenie-istochnika-bespereboynogo-pitaniya-ibp-vidy-istochnikov.html

Принцип работы источника бесперебойного питания

Слово «инвертор» применительно к электротехнике означает устройство, преобразующее напряжение постоянного тока в переменный ток. При этом амплитуда напряжения может изменяться в большую или меньшую сторону.

Инверторы могут быть как отдельными устройствами (сварочный или преобразователь напряжения бортовой сети автомобиля в напряжение 220 В переменного тока), так и отдельным блоком или частью схемы (блок питания компьютера, телевизора). Мы же сейчас поговорим об устройствах, использующихся для электропитания в аварийных ситуациях, связанных с исчезновением напряжения сети.

Куда уходит напряжение и когда вернется?

Нет сетей со стопроцентной надежностью. Внезапно свет в квартире или доме гаснет. Связано это с повреждениями кабельных или воздушных линий, электрооборудования подстанций. Аварии в пределах города, если они не связаны со стихийными бедствиями, ликвидируются относительно быстро. Для этого работают диспетчерские службы и оперативные бригады. А исключить поврежденный участок и заменить его другим возможно из-за их взаимного резервирования.

В сельской местности и дачных хозяйствах все иначе. Линия питания одна, ехать бригаде далеко. После ураганов или гроз количество поваленных деревьев на провода линий увеличивает шансы остаться в темноте надолго. А при повреждении силового трансформатора ждать придется больше суток.

Ремонт воздушной линии электропередач

Время идет, продукты в холодильнике портятся. Не вскипятить чайник – он электрический. Приготовить ужин не на чем. Разрядилась батарея мобильного телефона – невозможно позвонить в МЧС. В темноте не найти лекарство для бабушки. Остывают нагревательные приборы, а вместе с ними – и сам дом.

Чтобы этого не происходило, нужен персональный, независимый от сети источник электроснабжения. Для этой цели и применяется инвертор.

Простейший инвертор – источник бесперебойного питания (ИБП) компьютера. Внутри него находится аккумулятор, накапливающий энергию. Он работает в режиме постоянной подзарядки. Для этой цели в состав ИБП входит зарядное устройство, следящее за уровнем напряжения на батарее. В зависимости от него оно регулирует ток заряда или отключает батарею.

Источник бесперебойного питания для компьютера

Как только напряжение питания исчезает, устройство управления отключает нагрузку от сети. Одновременно она подключается к аккумулятору через инвертор, являющийся частью ИБП.

Аккумуляторные батареи на 220 В существуют, но занимают помещение, размером с комнату. Поэтому во всех ИБП аккумуляторы изготавливаются на низкое напряжение. Инвертор, преобразуя его в синусоидальное, одновременно повышает эту величину до номинального напряжения сети.

Такой источник питания хорош тем, что постоянно готов к работе и переключается мгновенно. Но вот главные его недостатки, не позволяющие использовать ИБП для бесперебойного электроснабжения дома или его части:

Недостаток	Меры по устранению
Работа с номинальной нагрузкой возможна короткое время, достаточное лишь для сохранения важных данных и корректного отключения компьютера	Увеличить емкость аккумуляторной батареи
Нельзя работать с перегрузкой, при этом защита отключит выход ИБП	Увеличить мощность инвертора

Инвертор для бесперебойного энергоснабжения дома

Инвертор является логичным развитием источника бесперебойного питания компьютера, лишенным присущих ему недостатков.

Внешний вид инвертора

Увеличение емкости аккумуляторной батареи напрямую связано с ее габаритными размерами. Размещать ее в корпусе инвертора становится нецелесообразным. Поэтому он выделяется в самостоятельное устройство, решающее три основных задачи:

• заряд батареи и контроль напряжения сети;
• переключение источников снабжения;
• преобразование напряжения батареи в величину 220 В переменного тока.

Основная характеристика инвертора – его мощность. Но при ее выборе учитывается один нюанс. Мы уже говорили, что ИБП не может работать с перегрузкой. То же самое касается и инвертора.

Если в составе нагрузки планируются холодильник, электродвигатели насосов отопительных котлов, то учитываются их пусковые токи. В момент запуска электродвигатели потребляют ток, в 3-5 раз больший номинального.

Если суммарный ток нагрузки при включении холодильника превысит номинальный ток инвертора, его отключит защита.

Ни одно бытовое полупроводниковое устройство не сгенерирует синусоидальное напряжение так, чтобы оно в точности повторяло сетевое. Величина напряжения на выходе изменяется не плавно, а дискретно, ступеньками.

Чем чаще происходит это изменение (выше частота дискретизации), тем точнее сформированный сигнал повторяет синусоидальный.

Отличие формы напряжения на выходе инвертора от синусоидальной

Но увеличение частоты дискретизации ведет к удорожанию устройства. А ступенчатая форма напряжения неприемлема для работы электродвигателей и некоторых полупроводниковых устройств.

Такие инверторы, вырабатывающие так называемую модифицированную синусоиду, используются только для питания активной нагрузки: нагревательные элементы, лампы накаливания.

Для приборов, критичных к форме напряжения питания, придется приобрести более дорогой инвертор.

Выбор аккумуляторов для инвертора

Батареи к инвертору приобретаются отдельно. Но и тут есть особенность: аккумуляторы бывают кислотными или щелочными. Принципы заряда у них разные, поэтому каждый инвертор годится только для работы с определенным типом батарей. Иначе он будет неправильно определять степень заряженности аккумуляторов и заряжать их.

Свинцово-кислотный аккумулятор Delta серии HRL

Использование автомобильных аккумуляторных батарей в составе инверторов не оправдано. Они, хоть и способны выдать в течение короткого времени мощный импульс тока (в автомобиле это нужно для работы стартера), не переносят глубоких разрядов. А разряды неизбежны при длительной работе инвертора. Поэтому ресурс таких батарей в системах энергоснабжения ограничен.

Для работы с инверторами оптимально применение гелевых или стекловолоконных аккумуляторов. Они изготовлены по специальной технологии и способны многократно переносить глубокие разряды без потерь. И опять же: зарядное устройство инвертора должно поддерживать режим заряда таких батарей.

Гелевый аккумулятор Delta серии DTM

Выбирая емкость аккумуляторов, исходят из желаемого времени автономной работы устройства (T). Его нетрудно подсчитать, зная емкость (C) , мощность планируемой нагрузки (P) и напряжение батареи (U):

Пример расчета времени автономной работы
Напряжение батареи, В	Емкость батареи, А∙ч	Нагрузка, Вт	Время работы, ч
12	55	150	4
12	190	150	15

Цифры в последней колонке не впечатляют. Да и стоимость инверторов и аккумуляторов к ним не такая уж и маленькая.

Так есть ли смысл в инверторе?

Достоинства и недостатки инверторов

Альтернативой инверторам являются дизельные или бензиновые генераторы. Поэтому и выявлять их достоинства будем, сравнивая с получением электричества с помощью двигателей внутреннего сгорания. Перечислим недостатки генераторов, от которых можно избавиться с помощью инверторов:

• необходимость постройки отдельного помещения с вентиляцией и подогревом в зимнее время;
• хранение запаса топлива (а для дизеля – замена летнего топлива на зимнее при наступлении холодов);
• шум при работе, доставляющий неудобство не только хозяевам, но и соседям;
• необходимость периодического обслуживания (проверки уровня масла, замены свечей, фильтров);
• ручной запуск, необходимость контроля параметров в процессе работы.

Инвертору же не требуется отдельного помещения, он не создает шума при работе (работа вентиляторов охлаждения – не в счет). Вмешательство пользователя в процесс работы не требуется. При разряде аккумулятора (падении величины напряжения на батарее до минимально возможного уровня) устройство само отключится и замрет в ожидании восстановления напряжения сети. Затем оно зарядит батарею, и будет ждать, когда сможет вновь оказаться полезным.

Дизельный генератор

И автоматическое переключение с питания от сети на питание от батареи подкупает. Но время автономной работы инвертора мало. Даже, если уменьшить нагрузку до минимально возможной, рано или поздно батарея разрядится. «Конец света» отсрочен, но неизбежен.

Поэтому при решении вопроса: что использовать для аварийного питания жилища – генератор или инвертор рассматривают комплекс факторов.

Инвертор или генератор?

Для начала собирают статистические данные о том, как часто и на какой период пропадает напряжение в городе или поселке. Если эти события случаются очень редко, то нет смысла приобретать генератор, строить для него отдельное помещение, где он будет простаивать в ожидании своего часа.

Затем определяют суммарную мощность электроприборов, питание которых планируется от инвертора в аварийном режиме работы. В этот список нет смысла включать наружное и подвальное освещение, а при наличии в доме трех телевизоров достаточно одного. В целях экономии жертвуют теми электроприборами, без которых можно пережить сутки или двое. Остальные при исчезновении напряжения питания придется отключить от сети вручную, или предусмотреть для этой цели автоматику.

Но зато учитывают систему теплоснабжения (отопительный котел), если он есть. Причем, с учетом всех пусковых токов его электродвигателей, не исключено, что ему придется запускаться при питании дома от инвертора.

По суммарной мощности нагрузки выбирают модель инвертора, учитывая дополнительно, какого качества синусоидальное напряжение он будет вырабатывать.

Затем выбираются аккумуляторные батареи с учетом желаемого времени работы инвертора на рассчитанную ранее нагрузку. И здесь нужен разумный подход. Если финансов недостаточно, то придется заранее продумать, чем можно пожертвовать. Во главу угла ставятся те нагрузки, для которых требуется постоянная работа: холодильник, котел, приборы отопления. Компьютеры и телевизор на определенном этапе придется отключить, чтобы батарея инвертора продержалась подольше.

Осталось сложить цены, получив итоговую сумму. И проделать тот же самый расчет для генераторной установки. Здесь тоже можно сэкономить: при нечастых отключениях от сети совсем не обязательно строить под нее помещение. Можно хранить ее в сарае, а при необходимости – вынести на улицу и подключить к сети с помощью гибкого кабеля и разъемного соединения.

Не забудьте добавить в список запасные части, необходимые для обслуживания установки в течение срока службы альтернативного ей инвертора. Только так можно рассчитать экономический эффект, а не первоначальные затраты на приобретение оборудования.

Инвертор не потребует дополнительных капиталовложений на протяжении всего срока службы, а вот двигателю внутреннего сгорания уход необходим всегда.

Теперь сравниваем получившиеся суммы и принимаем решение. И помните: за комфорт всегда нужно переплачивать. Готовы вы к этому или нет – решать вам.

Источник: http://electric-tolk.ru/invertor-preobrazovatel-napryazheniya/