Источники бесперебойного питания

ИБП обеспечивает резервное электропитание за счет дополнительных накопительных источников – аккумуляторных батарей. Кроме резервирования, выполняют также функцию улучшения качества электропитания, обеспечивая его характеристики в заданных пределах. Принцип действия резервных ИБП заключается в том, что при выходе сетевого напряжения за допустимый диапазон (в среднем он составляет 160-280 В) или полного прекращения подачи электроэнергии они переводят питание нагрузки на аккумуляторные батареи и снова переключаются на сеть в случае возвращения входного сигнала в рабочий диапазон. Сетевое напряжение они не корректируют.

Резервный источник питания необходим для жизнеобеспечения дома: отопления, роутеры, компьютеры, серверы, системы “умного дома”. Выдать необходимый минимум для поддержания работы устройств могут и генераторы, и ИБП с аккумуляторами.

Достоинства:

✓  работает полностью автоматически;

✓  работает бесшумно;

✓  не требует обслуживания;

✓  экологическая чистота;

✓  стабилизация питающего напряжения;

✓  защита от «скачков» напряжения (по основному вводу);

✓  фильтрация помех электросети;

✓  можно добиться запаса автономии больше, чем время беспрерывной работы генератора;

✓  существенно меньше требований к месту монтажа;

✓  время переключения на питание от аккумуляторов от 0 до 20мс (ПК, газовый котел не успевают перезагрузиться);

✓  возможна интеллектуальная работа с генератором: запуск при низком заряде аккумуляторных батарей;

✓  функции стабилизации и фильтрации предусмотрены не у всех моделей, а только у линейно-интерактивных (Smart UPS), On-Line и с двойным преобразованием (наиболее качественные, используются для питания серверов).

Недостатки:

-   ограничение времени работы десятками минут (для моделей до 20 кВт);

-  особенности размещения из-за шума и необходимости охлаждения, невозможно размещать на улице, или в неотапливаемых помещениях;

-   шум при работе (от вентилятора охлаждения);

-   значительный вес;

-   значительная стоимость.

Виды ИБП:

▶  Резервные ИБП

Данные устройства работают по такому же принципу, как и сетевые фильтры и часто имеют схожий внешний вид. Если внешняя сеть работает в штатном режиме, то ИБП питает нагрузку напрямую от входа и работает аналогично сетевому фильтру. В случае отклонения напряжения от допустимых пределов или при его полном отключении, резервный ИБП автоматически переключает нагрузку на аккумуляторные батареи. Обратное переключение выполняется также автоматически и производится после возвращения сетевого напряжения к норме.

Их выходная мощность редко превышает 1 кВт, поэтому они рассчитаны на автономное электропитание маломощных бытовых электроприборов, например, телевизора или компьютера. Нагрузка может запитываться на непродолжительное время: не более 10 мин при 100% загрузке.

Не стоит применять для защиты современной микропроцессорной техники или устройств, содержащих асинхронные и инверторные двигатели.

▶  Линейно-интерактивные ИБП

Линейно-интерактивные бесперебойники отличаются от предыдущего типа только тем, что имеют в своем составе ступенчатый регулятор напряжения, способный выполнять коррекцию поступающего из сети сигнала.

В линейно-интерактивных ИБП для обеспечения автономной работы потребителей используются как встроенные АКБ, так и внешние аккумуляторы различной емкости, которые позволяют обеспечить работу нагрузки от нескольких минут до суток и более.

Далеко не всё электрооборудование будет успешно работать с линейно-интерактивными ИБП. Линейно-интерактивный ИБП является не лучшим вариантом для котла отопительной системы, IT-аппаратуры и тем более для помеховосприимчивой научной, лабораторной и медицинской техники. Кроме того, линейно-интерактивные ИБП не обеспечивают электропитание, полностью независимое от состояния внешней энергосистемы, что сохраняет риск повреждения нагрузки в результате, например, резкого сетевого перепада.



▶  ИБП для дома топологии on-line (со стабилизацией напряжения)

Самыми лучшими бесперебойниками для обеспечения автономного электроснабжения бытовой электротехники в доме считаются модели топологии онлайн.

Устройство выполняет двойное преобразование поступающего из сети напряжения. Сначала из переменного в постоянное, а затем обратно – из постоянного в переменное. В силовой цепи on-line ИБП аккумуляторы занимают промежуточное положение между непрерывно функционирующими выпрямителем и инвертором (батареи соединены с выходом первого и входом второго). Такая схема позволяет избежать задержек при переходе в автономный режим, так как инвертор подключен к АБ постоянно и каких-либо дополнительных коммутаций, в случае проблем с внешней электросетью, не требуется.

Благодаря этому данные ИБП можно применять с самой электрочувствительной нагрузкой в электросетях со значительными перепадами напряжения. Только on-line ИБП могут эффективно работать с техникой, предъявляющей повышенные требования к качеству питающей электроэнергии: от оборудования домашних систем отопления и водоочистки до контрольно-измерительной аппаратуры и инфраструктуры ЦОДов.

Также важно отметить, что устройства имеют более совершенную систему электронной защиты от перенапряжения, перегрузки, короткого замыкания, перегрева и сетевых помех.

У онлайн ИБП автономная работа нагрузки обеспечивается встроенными батареями и/или внешними аккумуляторными решениями: аккумуляторными модулями или фронтерминальными батареями в стеллажах или шкафах. Как правило, их емкость не превышает более 250 Ач, что может обеспечить резервное электроснабжение подключенных электроприборов больше суток.

Какие же есть варианты подключений?

▶  I. Однофазное подключение дома

Однофазные ИБП с внутренними аккумуляторами - все располагается в одной "стойке/башне". Как правило, время автономии 5-15 минут, в зависимости от нагрузки. Увеличить время автономии нельзя. Предназначены для защиты от провалов (скачков) и кратковременных отключений электроэнергии, компенсируют временное прекращение электропитания в момент перехода на питание от резервного генератора и исключают всплески амплитуды напряжения при переключении обратно.

Однофазные ИБП с внешними аккумуляторами. Необходимо рассчитать, купить, смонтировать внешние АКБ. Количество от 16 до 20 шт. Тем самым достигается резерв на время более 10-15 минут. Конструктивно состоят из самого ИБП, который и одного или нескольких батарейных стеллажей или шкафов с АКБ большой емкости.

Вариант 1. Подключение на резервное питание частного дома от аккумулятора отдельных автоматов в щитке, которые питают самые важные потребители, среди которых могут быть: система отопления, насос водоснабжения, холодильник, основной свет, гостиная и т.п. Как правило, в таком случае используются ИБП и инверторы мощностью от 2 до 6 кВт.

Вариант 2. Подключение всего дома. В этом случае, как правило, мощность источника бесперебойного питания подбирается под номинал вводного автомата. Для расчета аккумуляторного банка необходимо определить среднюю нагрузку во время отключений.

▶  II. Трехфазное подключение участка

В зависимости от схемы, которую вы реализовали на участке, распределение по фазам может быть различным.

Вариант 1. Основной дом "сидит" на одной фазе, другие фазы распределены на подсобные помещения, баню, гостевой дом и т.п.

Вариант 2. Все три фазы заходят в дом и далее по одной фазе на этаж. На резерв можно подключить: отдельные автоматы; всю фазу (весь этаж); две фазы – одна через ИБП, другая через контактор; 3 фазы через автоматический коммутатор (АКФ); использовать ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом (3в1) или трехфазные ИБП/инверторы (3в3).

Вариант 3. Три фазы заходят в дом и равномерно распределяются по всем этажам. В этом случае подключаются на резерв: отдельные автоматы, которые выводятся из под общей схемы (как правило, это одна фаза);  две фазы – одна через ИБП, другая через контактор; все 3 фазы с использованием АКФ; все 3 фазы через ИБП 3в1 или 3в3.

Трехфазные ИБП выпускаются как с внутренними, так и с внешними аккумуляторами. Такие ИБП контролируют наличие напряжения на всех трех фазах, при аварии на одной фазе и исчерпания энергии батарей обесточиваются все три. В случае перегрузки одной из фаз, так же выключаются все остальные. Трехфазники используют один банк батарей и это единственный плюс.

Простую, надежную, отказоустойчивую систему можно сделать из трех однофазных ИБП. Но при этом придется делать три банка батарей, для экономии их можно сделать разными. Но ответственную нагрузку больше, на менее нужную, меньше.

Если в доме есть трехфазные потребители, то применять надо трехфазный ИБП, или исключать их из цепи бесперебойного питания.

Оптимальная схема подключения ИБП - генератор - ДОМ

Подключение ИБП совместно с АКБ.

Установка генератора существенно экономит на батареях. При наличии генератора с электрозапуском и системой АВР (автоматический ввод резерва) задача ИБП упрощается в плане время резерва (автономии).