Источники бесперебойного питания уже давно стали неотъемлемой частью системы электропитания. Современный рынок предлагает множество разнообразных решений, что приводит к проблеме определения оптимальной конфигурации. Одна из задач, которые приходится решать на этапе проектирования — выбор между трансформаторной и бестрансформаторной архитектурой ИБП.
Две технологии
Для защиты критически важного оборудования используются ИБП вида On-Line, работающие по схеме двойного преобразования напряжения. В таких устройствах питание с входного выпрямителя или аккумуляторной батареи поступает на инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный. Главное различие между трансформаторной и бестрансформаторной технологиями заключается в наличии или отсутствии выходного трансформатора.
Трансформаторные ИБП оснащаются выходным трансформатором. Он обеспечивает как требуемое напряжение, так и гальваническую развязку нагрузки. Это позволяет изолировать входную сеть от выходной.
В бестрансформаторных ИБП функции повышения напряжения выполняют электронные компоненты управления инвертором. А сам инвертор выдаёт готовое напряжение сразу на нагрузку, без промежуточного трансформатора.
Поскольку инвертор бестрансформаторных ИБП формирует высокое выходное напряжение, батареи нуждаются в повышающем преобразователе — бустере. При этом выход ИБП гальванически не изолирован от входа.
В трансформаторных ИБП используются микропроцессоры работающие на низкой частоте, поэтому иногда их называют ИБП низкой частоты или низкочастотными ИБП. Соответственно, бестрансформаторные ИБП — это ИБП высокой частоты или высокочастотные.
Все крупные производители ИБП выпускают оба вида ИБП. В частности, лидер азиатского рынка источников питания Evada Electronics выпускает для корпоративного сектора одну серию трансформаторных ИБП и шесть серий бестрансформаторных ИБП.
Основные особенности разных технологий
Важнейший критерий выбора ИБП для потребителя — надёжность. Отказ ключевого элемента системы аварийного энергоснабжения чреват очень серьёзными убытками.
В общем случае надёжность устройства определяется количеством возможных точек отказа. У трансформаторного ИБП их четыре: выпрямитель, аккумуляторная батарея, инвертор и байпас. У бестрансформаторных помимо этого есть ещё зарядное устройство и бустер.
По этой причине трансформаторный ИБП в общем случае более надёжен. Также на надёжность влияет и частота работы процессора. Чем ниже частота генератора, тем надёжнее работа вычислительной системы. Применительно к ИБП — блока управления. Но надёжность тут выше именно в общем случае, поскольку важную роль играет ряд факторов.
Прежде всего следует учитывать условия эксплуатации. Трансформатор более чувствителен к температуре и влаге, чем электронные компоненты. На некоторых производствах влага может стать причиной коррозии на металлических частях трансформатора.
Также сравнение надёжности корректно проводить между продукцией сопоставимой стоимости произведённой компаниями одинаковой репутации. Дорогой бестрансформаторный ИБП серьёзного вендора практически всегда надёжней дешёвого трансформаторного ИБП, выпущенного малоизвестным вендором.
Второй важный параметр — размер. Бестрансформаторные ИБП, как правило, имеют меньшие габариты, чем трансформаторные ИБП аналогичной мощности.
КПД бестрансформаторных ИБП в режиме работы от преобразователя, как правило, превышает 95%, а в энергосберегающем режиме — 99%. Наряду с более низкой начальной стоимостью эти устройства более экономически эффективны.
Недостатком бестрансформаторных ИБП принято считать отсутствие гальванической развязки. Однако, объективно требующие это качество проекты на практике встречаются не часто.
Области применения
Анализ особенностей ИБП различной архитектуры показывает, что нет оснований считать какую-то лучшей или худшей. Трансформаторные и бестрансформаторные ИБП — это просто разные устройства, предназначенные для защиты разного оборудования. Рассмотрим несколько типичных примеров.
В каждой современной клинике имеется магнитный томограф. Этот тип медицинского оборудования отличается большой индуктивностью и большими перепадами токов. В данном случае для защиты оптимальны трансформаторные ИБП. Например, любой ИБП серии Evada HQ33.
К ИБП, устанавливаемых в дата-центрах, предъявляются повышенные требования по габаритам. Защищаемое оборудование оснащено импульсными блоками питания, которые применяются в современной телекоммуникационной вычислительной нагрузке. Тут оптимальные бестрансформаторные ИБП, устанавливаемые в стойку. Например, модель Evada DPS-1106A со встроенным литиевым аккумулятором.
С промышленным оборудованием, как правило, лучше работают трансформаторные ИБП. Электродвигателю свойственны большие пусковые токи и его потребление имеет ярко выраженный индуктивный характер, поэтому для совместимости ему необходим именно трансформатор.
В общем случае для защиты емкостных нагрузок предпочтительней бестрансформаторные ИБП, а для защиты индуктивных — трансформаторные.
Выводы
Как правило, любое современное предприятие использует разнообразное электротехническое оборудование. Каждый тип оборудования требует отдельного подхода к его защите. Для выбора оптимального комплекта ИБП рекомендуется руководствоваться следующими правилами:
- для защиты ИТ-оборудования предпочтительней бестрансформаторные ИБП;
- для защиты промышленного или медицинского оборудования предпочтительней трансформаторные ИБП;
- при выборе ИБП необходимо учитывать внешние условия эксплуатации: температуру, влажность, ограничения по размерам;
- для удобства обслуживания предпочтительней выбирать ИБП одного вендора.