Вы можете обратиться в нашу компанию и мы профессионально поможем вам подобрать ИБП для нужд вашего производства.
В помощь нашим партнёрам и заказчикам — что такое ИБП и как его грамотно подобрать (где купить ИБП Вы теперь знаете!):
Исто́чник бесперебо́йного пита́ния, (ИБП) (англ. Uninterruptible Power Supply, UPS) — источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого — обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы.
ГОСТ 13109-87 определяет следующие нормы в электропитающей сети: напряжение 220 В ± 10 %; частота 50 Гц ± 1 Гц; коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно).
Неполадками в питающей сети считаются:
- авария сетевого напряжения (напряжение в питающей сети полностью пропало);
- высоковольтные импульсные помехи (резкое увеличение напряжения до 6 кВ продолжительностью от 10 до 100 мс);
- долговременные и кратковременные подсадки и всплески напряжения;
- высокочастотный шум (высокочастотные помехи, передаваемые по электросети);
- побег частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).
Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до одного часа) время продолжить работу. Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрами электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами. ИБП способен корректировать параметры (напряжение, частоту) выходной сети. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором).
Важными показателями, обуславливающими выбор схемы построения ИБП, являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время работы от аккумуляторной батареи.
Классы ИБП, Сравнение Источников Бесперебойного Питания
Сравнение Источников Бесперебойного Питания ИБП/UPS различных классов может быть проведено по их поведению в различных режимах работы:
Нормальный режим работы – работа от входной сети
При работе от входной сети, ИБП фильтруют напряжение, поступающее на нагрузку (выступают в качестве фильтра сетевых помех) и, кроме самых простых моделей, стабилизируют напряжение.
От качества фильтрации и уровня стабилизации напряжения зависит качество работы и срок службы защищаемого ИБП оборудования. Питание нагрузки от повышенного или пониженного напряжения уменьшает время жизни оборудования, серьезные помехи приводят к сбоям в его работе.
Работа оборудования от встроенных аккумуляторов.
При отключении питания или выходе напряжения в сети за определенный диапазон, ИБП переходит на работу от встроенных аккумуляторов. Переменное напряжение для нагрузки формируется из постоянного, получаемого от аккумуляторных батарей.
Форма и стабильность генерируемого напряжения — основополагающая характеристика ИБП при работе от батарей. Идеальной формой выходного сигнала является гладкая синусоида.
Переход на аккумуляторы и обратно.
Каждый ИБП имеет диапазон входного напряжения, при котором он способен работать без перехода на аккумуляторы. Основополагающей характеристикой при переходе ИБП на аккумуляторы и обратно, является время перехода. Многие ИБП не в состоянии обеспечить непрерывность выходного сигнала и при переходе на батареи и обратно нагрузка имеет перерыв в электроснабжении.
Чем шире диапазон допустимого входного напряжения, тем реже ИБП переходит на аккумуляторы. Чем выше класс ИБП, тем время перехода на батареи и обратно меньше, ИБП с максимальным классом защиты не имеют разрыва выходной синусоиды при переключениях, время перехода =0.
Все имеющиеся в настоящий момент на рынке ИБП условно можно разделить на 3 класса:
OFF-LINE или Standby, часто такие ИБП/UPS называются Back UPS
Это – самые простые и дешевые ИБП. ИБП не стабилизируют напряжение, выходная амплитуда и частота изменяются так же, как и входные. В нормальном режиме ИБП фильтруют переменное напряжение пассивными фильтрами и при падении/повышении его относительно определенного уровня (например, падении ниже 180В), переходят на аккумуляторы, работают от батарей 5-7 мин и отключают нагрузку.
Основное применение: Защита некритичной нагрузки от отключения напряжения в районах со стабильным напряжением без серьезных помех.
Недостатки ИБП:
- отсутствие стабилизации напряжения;
- отсутствие хорошей фильтрации напряжения;
- даже при незначительных падениях и бросках напряжения ИБП переходит в режим работы от встроенных аккумуляторов;
- время перехода на аккумуляторы и обратно (период непредсказуемых последствий) 4—15 мсек, вероятность «подвисания» оборудования в этот момент велика.
- в некоторых ситуациях время переключения может утраиваться;
- большинство моделей при работе от аккумуляторов не воспроизводят на выходе напряжение синусоидальной формы.
Линейно-интерактивные (Line-interactive), часто называются Smart UPS
Это – средние по стоимости и самые популярные на рынке ИБП.
Линейно-интерактивные ИБП стабилизируют переменное напряжение ступенчато, при помощи автотрансформатора (бустера). Пример: При 220В на входе они дают 220В на выходе, 210В – 210В, При падении до 200В, они «набрасывают» 20В и получают 220В. При работе в нормальном режиме, ИБП не корректируют частоту. ИБП имеют пассивные фильтры и в нормальном режиме, фильтруют ими переменное напряжение. При пропадании напряжения, ИБП, оборудованные дополнительными батареями, могут поддержать нагрузку до часа-полутора.
Основное применение: Защита не очень ответственной нагрузки в районах со стабильной частотой и небольшими колебаниями амплитуды напряжения. Входная сеть не имеет серьезных помех.
Недостатки ИБП:
- ступенчатая (не плавная) стабилизация напряжения;
- отсутствие хорошей фильтрации напряжения (серьезные помехи нельзя уничтожить при помощи пассивных фильтров);
- время перехода на аккумуляторы и обратно (период непредсказуемых последствий) 2—6 мсек, вероятность «подвисания» оборудования в этот момент невелика.
- регулирующие напряжение узлы могут порождать устойчивые искажения выходного сигнала и непредсказуемые переходные процессы
ИБП структуры ON-LINE
1. ИБП структуры ON-LINE с двойным преобразованием напряжения
Это ИБП с максимальным классом защиты.
Онлайновые ИБП преобразует 100% поступающего к нему на вход переменного напряжения в постоянное, а затем выполняет обратное преобразование. При первом преобразовании стабильное постоянное напряжение, можно получить из очень плохого внешнего переменного напряжения (плохой формы, повышенного, пониженного и т.д.), но на выходе ИБП всегда формирует синусоиду заданного качества, которую он формирует сам.
ИБП обеспечивают 100% защиту питаемой нагрузки от всех существующих помех в электросети: импульсных высоковольтных бросков, длительного или кратковременного повышения или понижения напряжения изменении частоты, интерференции, нестабильности формы, полного отключения электропитания
ИБП не имеют времени перехода на батареи и обратно, могут работать с импульсной нелинейной нагрузкой, нормально работают при 100% сбросе/набросе нагрузки
Основное применение: Защита критичной, ответственной нагрузки в районах с нестабильной частотой и колебаниями амплитуды напряжения. Входная сеть может иметь серьезные помехи.
2. ИБП структуры с дельта-преобразованием напряжения
ИБП на специальном узле – дельта трансформаторе много раз за период корректируют форму входного напряжения. Получаемая синусоида имеет практически идеальную форму и не уступает по качеству синусоиде, производимой ИБП с двойным преобразованием напряжения.
При работе ИБП, двойному преобразованию подвергается не вся энергия потребляемая от сети, а только ее часть (до 15%) необходимая для поддержания стабильного выходного напряжения (отсюда и такое название принципа). ИБП не корректируют частоту входной сети ИБП не имеют времени перехода на батареи и обратно, могут работать с импульсной нелинейной нагрузкой, нормально работают при 100% сбросе/набросе нагрузки
Основное применение: Защита критичной, ответственной нагрузки в районах со стабильной частотой. Возможны сильные колебаниями амплитуды входного напряжения.
Дополнительные преимущества ИБП структуры on-line
Гальваническая развязка
ИБП могут иметь гальваническую развязку, т.е. в них отсутствует замкнутая электрическая цепь между входом и выходом, что существенно улучшает помехоустойчивость защищаемого оборудования и позволяет использовать ИБП в сложных промышленных условиях. Гальваническая развязка обеспечивается трансформатором гальванической развязки
Режим Ву-Раss (байпас)
Байпас представляет собой «обходной» режим, при котором нагрузка питается непосредственно от внешней сети через фильтр, находящиеся в ИБП.
Сервисный байпас необходим при ремонтах, регламентных работах, производимых с ИБП, для обеспечения непрерывности в питании нагрузки.
Автоматический байпас включается при перегрузках ИБП, например при включении нагрузки, пусковая мощность которой в несколько раз выше номинальной (например электродвигатели), при отказах ИБП, его перегреве.
Ресурс аккумуляторов
Часто стоимость аккумуляторов составляет до половины от стоимости ИБП. Время жизни батарей в таком случае играет существенную роль. В ИБП структуры On-line аккумуляторы работают дольше:
- ИБП имеют максимально широкое входное окно и реже других уходят на аккумуляторы. Чем реже используются аккумуляторы, тем дольше они живут
- ИБП часто имеют специальную программу «бережного» отношения к батареями. Например, в ИБП eaton Powerware используется технология АВМ. Вместо постоянной подзарядки слабым током ИБП следит за уровнем заряда батареи и заряжает ее только тогда, когда это необходимо. Этот продлевает срок службы батареи до 50%, так как износ пластин существенно меньше, чем в традиционных ИБП.
Краткое сравнение ИБП разных классов:
| Off-line | Line-Interactive | On-line | |
|---|---|---|---|
| Мощность ИБП | Менее 1,5 кВА | Менее 4 кВА | Не ограничена |
| Нормальный режим работы | |||
| Стабилизация напряжения | Нет | Ступенчатая | Полная |
| Стабилизация частоты | Нет | Нет | Есть* |
| Фильтрация помех | Слабая | Средняя | Максимальная |
| Батарейный режим | |||
| Частота переходов | Частая | Средняя | Редкая |
| Время прехода на батареи | 5-15 мсек | 2-6 мсек | Нет** |
| Форма синусоиды | Часто трапецеидальная | Синусоидальная | Синусоидальная |
| Время работы от батарей | 5-7 мин | До 1-1,5 часа | До неск часов |
| Режим By-pass | Нет | Нет | Есть |
| Гальваническая развязка | Нет | Нет | Возможна |
* с дельта-преобразованием — нет
** Современные компьютеры могут держать паузу до 10-15 мсек
Основные выводы
Выбор ИБП зависит от задачи, которую Вы ставите перед ИБП. Для некритичной нагрузки можно использовать ИБП структуры off-line, для средней – Line-interactive. При необходимости максимального класса защиты, промышленных условиях эксплуатации стоит использовать ИБП структуры on-line
Методика расчета мощности/выбора Источника Бесперебойного Питания ИБП/UPS
Расчет мощности /выбор Источника Бесперебойного Питания ИБП /UPS
- Определите перечень защищаемого оборудования.
- Определите суммарное номинальное потребление оборудования
- Определите, есть ли у Вас нагрузка с пусковыми токами (электродвигатели, кондиционеры, насосы). Кондиционер часто имеет пусковой ток 3-5 номинального потребления, обычный асинхронный двигатель до 6-8 номинального потребления. Посчитайте потребление нагрузки с учетом пусковых токов.
- Определите необходимое время автономной работы нагрузки.
- Подумайте, будет ли расти нагрузка в ближайшее время и надо ли на это учесть в расчетах
- Подумайте, нужна ли Вам отказоустойчивая система бесперебойного питания N+1
Мощность одиночного ИБП (системы без резервного модуля) выбирается исходя из 2 величин – что больше:
- (Номинальная нагрузка + Рост)*1,2 -учет того, что ИБП должен быть загружен на 80%
- ИБП с учетом перегрузочной способности (часто до 150% на 30 сек) должен покрывать пусковые токи нагрузки. Для надежности можно не закладываться на полную перегрузочную способность и считатьее около 110-120%
Пример — как выбрать ИБП/UPS для защиты компьютерной сети из 180 компьютеров:
- 80 шт имеют 17-19 дюймовые ж/к мониторы = 80 х 250 ВА = 20 кВА
- 100 шт имеют 15’ ЭЛТ монитор = 100 х 300 ВА = 30 кВА
- 5 серверов = 5 х 800 ВА = 4 кВА
- Телефонная станция на 200 номеров = 2 кВА
- 10 лазерных принтеров = 10 х 600 ВА = 6 кВА (можно включить и в бытовую сеть)
- Кондиционер серверной: номинальный ток 10А (10А х 220 В = 2.2 кВА), пусковой ток около 50А (10-12 кВА)
- Пожарная и охранные сигнализации = 2 кВА
Пусковой ток кондиционера в данном примере можно не учитывать, т.к. пусковое потребление составляет 74-76 кВА, что меньше мощности подобранного ИБП
Итого суммарное потребление нагрузки 66 кВА. С учетом рекомендованного запаса 20% и возможности роста нагрузки в будущем, подбираем 80 кВА. Если не учитывать коэффициент спроса (то, что обычно не все оборудование работает одновременно), получается ИБП 80 кВА.
Краткие данные по мощности оборудования:
- Рабочая Станция с 15-17 дюймовым ж/к (LCD) монитором 200-250 ВА/140-180 Вт
- Рабочая Станция с 19 дюймовым ж/к (LCD) монитором 300 ВА/210-250 Вт
- Рабочая Станция с 15-19 дюймовым CRT монитором 300-400 ВА/210-300 Вт,
- Средний сервер потребляет 500-1000 ВА/400-900 Вт
- Телефонная станция на 50-200 номеров потребляет 500 ВА – 2 кВА
- Лазерный принтер потребляет до 500-700 ВА
- Средний коммутатор/switch потребляет 100-200 ВА
Как перевести ток (А) или активную мощность (Вт) в полную мощность (ВА).
- Если однофазная нагрузка потребляет ток 10А, то ее полная мощность P= 10А * 220В = 2200 ВА
- Если трехфазная нагрузка потребляет ток 10А, то ее полная мощность P=10А*3*220В=6600 ВА
- Для компьютерной/промышленной нагрузки Вт переводятся в ВА с коэфф 0.8: 100 ВА = 80 Вт
На что надо обратить внимание при подборе ИБП:
- От ИБП надо отводить тепло (кондиционер или приточно-вытяжная вентиляция). Наши ИБП имеют высокий КПД 93-95%, но часть энергии все равно выделяют в тепло. Тепло надо отводить
- Надо подумать о месте установки ИБП: при больших батареях ИБП имеют большое давление на пол и стоит проверить перекрытия; стоит заранее подумать о маршруте заноса ИБП на объект
