Если вы решили почитать эту статью, значит вам знакомы буквы «ИБП». На всякий случай напомним, что ИБП – это источник бесперебойного питания. Название говорит само за себя – это источник электроэнергии, который питает нагрузку бесперебойно, то есть без перерыва.
Важность этого устройства для некоторых применений трудно переоценить. Вот четыре особо критичных нагрузки, в питании которых используется ИБП:
1. Компьютеры и другие устройства с оперативной памятью. Если в ноутбуках и планшетах всегда есть встроенный аккумулятор, то системные блоки резервного источника питания не имеют, и малейший перерыв подачи электроэнергии может привести к потере информации и нервных клеток пользователя.
2. Оборудование объектов связи и телекоммуникаций, а также оборудование различных промышленных объектов. Остановка этого оборудование может привести к нарушению технологического процесса предприятий, а следовательно, к большим финансовым убыткам.
3. Системы отопления с циркуляционными насосами. На практике нередки случаи, когда в лютый мороз отключают электричество. Всё бы ничего, но даже если подача газа не прерывается, через день-два температура в доме может пуститься ниже нуля, а трубы отопления весной придётся менять.
4. В четвёртом примере речь пойдет о духовной и материальной пище – о телевизоре и холодильнике, без которых современный человек увы, не может. Ведь для некоторых без очередного выпуска ток-шоу и холодного напитка из холодильника бывает очень нелегко.
Во всех этих случаях предотвратить или, по крайней мере, значительно оттянуть наступление «блэкаута» поможет ИБП, выбору которого и посвящена наша статья.
Рассмотрим три основных критерия, по которым выбирается ИБП для различных применений.
1. Выбор типа ИБП
ИБП по своей внутренней электрической схеме разделяются на три вида:
- Off-Line
Эти ИБП также называют Резервный, Back или Standby. Принцип один – когда сетевое напряжение выходит за определенные допустимые пределы или вовсе пропадает, нагрузка подключается к выходу встроенного инвертора, преобразующего напряжение постоянного тока от аккумуляторной батареи (АКБ) в напряжение переменного тока стандартной частоты и напряжения.
К основным плюсам Off-Line ИБП можно отнести:
- Высокая перегрузочная способность (до 300% в течение 10 с), что позволяет без проблем подключать нагрузки с наличием двигателей,
- Возможность подключения внешних батарей большой емкости, для чего имеется встроенное зарядное устройство с большим зарядным током,
- Длительное время работы в автономном режиме, что следует из предыдущего пункта,
- Низкая цена.
С напряжением на выходе Off-Line ИБП есть некоторые особенности. Данные ИБП при работе в автономном режиме на выходе имеют чистый синус, 220 В +/- 1%. Но при работе в дежурном режиме пропускают через себя напряжение по встроенной обводной цепи и у них на выходе тоже самое что и на входе, за исключением фильтрации импульсных и высокочастотных помех. Так же ИБП данного типа при переходе из дежурного режима в автономный и обратно имеют перерыв в электропитании (до 10 милисекунд). Эти особенности могут быть критичными для некоторых чувствительных нагрузок, особо требовательных к параметрам напряжения.
Off-LineИБП, как правило, не имеют встроенных батарей, позволяя пользователю самому решить вопрос выбора необходимого времени автономной работы. Поэтому именно на таком типе ИБП строят системы бесперебойного питания с большим временем автономной работы.
Off-Line– самый распространенный тип ИБП, который с успехом используется для питания бытовой техники, а также систем освещения, отопления и кондиционирования. Если выбираете ИБП для дома или офиса, Off-Line ИБП – это то, что вам подойдёт в большинстве случаев!
Хорошим примером ИБП данного типа является ИБП серии Garant
- Line-Interactive
Такой тип ИБП ещё называют Smart-UPS, что может означать «умный ИБП». Весь его «ум» заключается лишь в том, что Line-Interactive ИБП в некоторых пределах стабилизирует выходное напряжения в дежурном режиме, напоминая работу релейного стабилизатора напряжения. Если же входное напряжение выходит за пределы, и «умный стабилизатор» не может ничего с этим поделать, он переключается на работу от АКБ (в автономный режим).
В остальном принцип действия Line-Interactive ИБП ничем не отличается от Off-Line ИБП.
- On-Line
Это – лучшая из существующих схем реализации ИБП. В On-Line ИБП происходит двойное преобразование энергии – из входного переменного напряжения в постоянное, а потом из постоянного в выходное переменное. Получаем следующие плюсы:
- Постоянно работающий инвертор обеспечивает стабильное выходное напряжение 220 В ±1% (функция практически идеального стабилизатора),
- Всегда чистый синус на выходе с ничтожно малым коэффициентом гармоник,
- Время переключения режима нулевое, по принципу действия его вообще нет,
- Низкий уровень помех, провалов и скачков напряжения, которые могут действовать от питающей сети.
Из минусов можно отметить небольшую перегрузочную способность (до 130% в течение 10 с), небольшой зарядный ток и небольшую максимальную ёмкость подключаемой АКБ, что накладывает некоторые ограничения на время работы в автономном режиме.
Но если вам нужно обеспечить идеальным питанием сервер, домашнюю котельную, измерительное и медицинское оборудование, то On-Line ИБП – то, что нужно! Хороший пример – линейка On-Line ИБП серии EcoPower, в которую входят ИБП различного конструктива с мощностями от 1000 до 10000 ВА.
2. Выбор мощности ИБП
Казалось бы, какие тут могут быть вопросы? Посчитать суммарную мощность нагрузки, и выбрать модель из каталога! Но тут много тонкостей, о которых мы сейчас расскажем.
- Мощность нагрузки
Это – отправная точка в расчетах необходимой мощности. Для примера, мы сложили мощности всех домашних нагрузок, включая 100-ваттный холодильник, и получили значение 3000 Вт. Но этого не достаточно. Нужно знать полную суммарную мощность, которая учитывает потери на реактивную составляющую. Эти потери выражаются в коэффициенте мощности (cosφ).
У некоторых нагрузок, содержащих электродвигатели (холодильники, насосы, и т.д.) коэффициент мощности может быть 0,7…0,8. Но в основном бытовая нагрузка имеет коэффициент мощности не менее 0,9.
Возьмем распространенный случай – у нас вся нагрузка имеет коэффициент мощности = 0,9, кроме холодильника (0,7). Тогда полная мощность холодильника составит 100/0,7=143 ВА. Остальная нагрузка имеет полную мощность 2900/0,9=3222 ВА. Итого полная мощность всей нагрузки – 143+3222=3365 ВА.
- Пусковой ток
Пусковой ток возникает при включении инерционной нагрузки. Это может быть не только насос, но и несколько светильников, при одновременном включении которых возникает скачок тока. В каждом случае нужно разбираться отдельно, но обычно для инерционной бытовой нагрузки достаточно принять пусковой ток в 3-4 раза больше номинального.
Холодильник, который мы рассматриваем в примере, при включении кратковременно будет потреблять мощность 143х4=572 ВА. Из этого следует, что полная мощность повысится до 572+3222=3794 ВА.
Логично, что у кондиционера или насоса мощностью 1500 Вт с учетом коэффициента мощности и пусковых токов полная потребляемая мощность может превышать мощность остальной нагрузки. Поэтому такую нагрузку подключать через ИБП экономически невыгодно.
По данному критерию выигрывают Off-LineИБП, поскольку они легко держат перегрузку до 300% в течение 10 с. On-LineИБП могут держать перегрузку только до 130%.
- Запас
С учетом необходимого запаса, для нашего случая мощность ИБП должна быть не менее 4000 ВА. А для запаса по времени работы лучше всего выбрать ИБП мощностью 5000 ВА.
Такой выбор объясняется также возможным небольшим увеличением нагрузки, а также падением емкости АКБ в результате естественного старения.
3. Выбор аккумуляторных батарей и расчет времени работы в автономном режиме
ИБП не является в полной мере резервным источником питания. ИПБ – это аварийный источник, заменяющий основную линию на случай аварии. Если нужно небольшое время автономной работы, например, чтобы сохранить данные, то вполне достаточно On-Line ИБП со встроенной АКБ. Если же нужно продлить полноценную работу на несколько часов, нужно выбирать модель ИБП с внешними батареями и производить расчет времени.
Существует простое правило: время, в течение которого ИБП будет служить резервом, прямо пропорционально напряжению и ёмкости батареи и обратно пропорционально потребляемой мощности.
Отсюда вывод: для увеличения времени автономной работы следует выбирать модель ИБП с высокой максимальной емкостью и напряжением подключаемых АКБ, а также по возможности снижать нагрузку.