Системи безперебійного живлення: типи, характеристики, монтаж. Джерела безперебійного живлення

Вітчизняне електропостачання характеризується невисокою надійністю і незадовільною якістю електроенергії. Це пов'язано із застарілими електричними мережами, зносом обладнання, низькими характеристиками перетворювачів енергії, перехідними процесами у джерел і користувачів електрики, природними та кліматичними факторами. У таких умовах вкрай необхідні системи безперебійного харчування для забезпечення роботи споживачів як першої, так і інших категорій.
Для власників квартир і будинків стабільна робота електромережі також важлива. Припинення роботи побутових приладів - це не найбільша з бід. Набагато важливіше безвідмовне функціонування систем життєзабезпечення, зокрема системи опалення, якщо вона прямо залежить від електропостачання. На допомогу приходить безперебійне живлення UPS (ДБЖ) - пристрій, що захищає електроприймачі від відключення за рахунок накопичення електроенергії в акумуляторних батареях (АКБ) і гарантує необхідну якість енергії (СЕ) в автономному та мережному режимах роботи.


Перш ніж окреслити підхід до створення живлення навантажень без збоїв, слід дізнатися, які збої можна очікувати від вітчизняних електромереж.

Збої живлення в електромережах

Знижений напруга - часте явище в електропостачанні. Але воно не особливо переважає над підвищеним, яке також часто зустрічається. У нічний час напруга стабільне, вдень воно знижується, а ввечері, коли більша частина навантажень відключається, зростає. Нестабільна частота також є збоєм, хоча досить рідкісним. При високій завантаженості мережі вона може знизитися до 45 Гц, що призводить до істотних спотворень сигналу, що негативно впливає на роботу ІБЖ. Деякі пристрої сприймають зниження частоти як аварію, і батарея може швидко розрядитися.


Повне відключення електрики - це не такий вже рідкісний випадок. Електрики не дуже рахуються з роботою електроніки і можуть несподівано знеструмити будівлю. Миттєвого відключення електрики достатньо для втрати інформації на комп'ютері. При перевантаженні мереж можуть відбуватися відключення електрики. Тому важливо, як надійно поставляє система UPS безперебійне живлення.

Класифікація ДБЖ

Їх об'єднують у три групи:

Малопотужні ДБЖ для підключення через електричні розетки. Виконання буває настільним або підлоговим, а потужність становить від 025 до 3 кВт.

Пристрої середньої потужності - від 3 до 30 кВт - містять блок розеток, вбудованих всередину, або включаються також через групи розеток в мережі живлення споживачів від щита управління. Пристрої виготовляються для розміщення як в офісах, так і в окремих обладнаних приміщеннях.

ДБЖ великої потужності - від 10 до 800 кВт. Розташовуються в електромашинних приміщеннях. Їх збирають в групи і створюють енергетичні системи високої потужності - до декількох тисяч кВт.

Типи ДБЖ

Зараз поширені 4 типи ДБЖ (ИБП). Загальними для всіх властивостями є:

фільтрація від імпульсів і шумів;

усунення спотворень форми сигналу;

стабілізація напруги (не у всіх моделей);

підтримка АКБ зарядженої;

коли батарея ДБЖ розрядиться, вона спочатку подає сигнал, а потім відключає споживача.

Off-line UPS

Принцип дії пристроїв даної модифікації полягає в харчуванні споживача від діючої мережі і миттєвому переходу на автономне резервне живлення при аварійних ситуаціях (4-12 мс). Вони простіше і дешевше інших типів.
ДБЖ зазвичай перемикається на роботу від вбудованого акумулятора. При роботі від мережі пристрій пригнічує шуми з імпульсами та підтримує напругу на заданому рівні. Частина енергії витрачається на підзарядку АКБ. У разі роботи мережі в нестандартному режимі відбувається перемикання споживача на роботу від батареї. Кожна модель ДБЖ по-своєму визначає необхідність переходу на цей режим. Час роботи через батарею залежить від її характеристик і споживаної навантаженням потужності. У разі розрядження джерела резервного живлення подається команда на відключення споживача. Якщо напруга мережі досягає нормального рівня, ДБЖ переходить у звичайний мережевий режим роботи, починається зарядка АКБ.

Лінійно-інтерактивні

Моделі Line interactive ups оснащені стабілізаторами, які постійно працюють і забезпечують рідкісне підключення акумуляторів. Пристрій взаємодіє з мережею, контролюючи амплітуду та форму мережевої напруги. При зниженні або збільшенні напруги блок коригує його величину, перемикаючи відводи автотрансформатора. Таким шляхом підтримується його номінальне значення. Якщо параметр виходить за допустимі межі і діапазону перемикань вже не вистачає, ДБЖ переходить на резервне живлення від батареї. Блок може відключатися від основного живлення, коли надходить сигнал спотвореної форми. Є моделі, які коригують форму напруги без переходу на роботу від АКБ.

Ферорезонансний ДБЖ

Пристрій містить ферорезонансний трансформатор, який працює як стабілізатор напруги. Його перевагою є накопичення енергії в магнітному полі, яка вивільняється при перемиканнях протягом 8-16 мс. Цього проміжку часу достатньо для виходу ДБЖ на новий режим роботи.
Трансформатор виконує додаткову функцію фільтра шумів. Спотворення вхідної напруги не впливає на форму вихідного, яка залишається синусоїдальної.

Double Conversion UPS

Пристрій подвійного перетворення енергії працює за принципом випрямлення напруги мережі, а потім знову перетворює його в змінну стабілізовану. Тут застосовується більш потужний випрямляч, який не тільки заряджає батарею, але також постачає інвертор стабілізованою постійною напругою. З виходу пристрою змінну стабілізована напруга надходить на навантаження. Коли подвійного перетворення недостатньо для коригування напруги мережі, від батареї надходить додатковий заряд до інвертора. Перемикань не відбувається, але режим вже інший. При виході з ладу інвертора відбувається перемикання на роботу від мережі через байпас. Вибір ДБЖ подвійного перетворення для приватного використання є нераціональним з-за великих втрат енергії. Даний вид захисту застосовують організації, де потрібна висока надійність обладнання.

Види систем

Системи безперебійного електропостачання можуть бути централізованими або розподіленими. У першому випадку на всю будівлю або окремий поверх працює один ДБЖ, який справляється з усіма навантаженнями. Розподілені системи безперебійного живлення включають кілька пристроїв захисту, кожне з яких працює на один комп'ютер або іншу одиницю обладнання. Вони досить ефективні. Переваги розподіленої системи наступні:

ДБЖ підбирається спеціально для окремого пристрою, що є найбільш важливим або працює у важких умовах.

Система може поступово збільшуватися, починаючи з захисту сервера і переходячи на робочі станції.

Вийшли з ладу ДБЖ можна замінити на інші, з менш важливих елементів системи.

Малопотужний ДБЖ не потребує встановлення та обслуговування спеціальним персоналом.

Можливість підключення до звичайної електромережі через розетки.

ДБЖ застосовуються незалежно один від одного.

Централізовані системи безперебійного живлення включають ДБЖ високого рівня, які найкраще захищають обладнання. Незважаючи на їх високу вартість, в цілому досягається економія коштів, оскільки один пристрій коштує дешевше, ніж кілька. Але для простих комп'ютерів система буде коштувати дорожче, так як для її обслуговування потрібен персонал високої кваліфікації або послуги спеціалізованих фірм, що виробляють монтаж систем безперебійного живлення та їх обслуговування. Вона необхідна в наступних випадках:

комп'ютери є основним навантаженням мережі;

деякі організації потребують дуже надійних системах, наприклад банки;

споживачі істотно розрізняються по потужності: комп'ютерна система, аварійне освітлення, зв'язок, система безпеки.

На що звертати увагу при виборі ДБЖ?

При виборі системи безперебійного електропостачання необхідно враховувати кілька важливих факторів. Перелічимо основні з них.

Від чого захищається обладнання?

Перш за все необхідно провести вимірювання напруги в електричній мережі. Мінімальним циклом по тривалості будуть добу. Він найбільшою мірою відображає роботу електричної мережі. Якщо доводиться працювати у вихідні дні, потрібно отримати інформацію по тижневому циклу, протягом дня і ночі. Важливо визначити максимальне і мінімальне напруження, а також потужність і частоту імпульсів в мережі. Приладом може служити цифровий осцилограф або реєстратор. Найпростішим способом для користувача є заміри напруги, під час яких, на його думку, напруга досягає максимуму і мінімуму. Не варто залишати без уваги вихідні дні. Якщо у господаря квартири є потужне обладнання, треба виміряти напругу в домашній мережі при його включенні і виключенні. Слід з'ясувати, як часто відключається напруга в електромережі будинку і з яких причин. Важливо наявність в квартирі заземлюючого проводу. При цьому слід з'ясувати, наскільки надійно він підключений до шини поверхового щита.

Вид обладнання, що захищається

Складається список устаткування, для якого необхідно застосування ДБЖ. При цьому треба знати споживану кожним приладом потужність. Досить визначити її номінальне значення, яке є в технічних характеристиках. Деяке обладнання іноді споживає максимальну енергію, що в декілька разів перевищує номінал. Для нього слід встановити запас по потужності.

Період автономної роботи

Тут важливо визначити, за який період можна безпечно зберігати дані або завершити необхідні технологічні операції (передача інформації, збереження файлів, прийом повідомлення).

Необхідний персонал

В залежності від складності системи потрібен певний штат фахівців для її експлуатації. Це необхідно з'ясувати, щоб правильно розрахувати всі витрати. Ціна системи захисту не повинна перевищувати 10 % від вартості основного обладнання.

ДБЖ для будинку

Для середнього котеджу зручна система безперебійного живлення ДБЖ (ИБП) потужністю близько 15 кВт. Щоб забезпечити автономну роботу на 2-3 години, потрібні 4 акумулятора сумарною ємністю 2000 Ач. Вони дозволяють акумулювати електроенергію близько 7 квтг. В будинку найбільш важливими є система опалення і побутова техніка з комп'ютером. Вартість ДБЖ залежить від потужності, кількості акумуляторів і виробника. Для котла можна придбати джерело потужністю 360 Вт за ціною 7 тис. Для всього будинку знадобиться потужність ДБЖ до 15 кВт, ціна якого становить понад 70 тис. руб. Крім перетворювачів, необхідні батареї, які потрібно періодично міняти. ДБЖ для будинку обходиться в кругленьку суму. Особливо витратними є акумуляторні системи безперебійного живлення. Незважаючи на це, можна заощадити на ремонті іншої техніки. Крім того, є альтернативні варіанти з застосуванням генераторів. Іноді можна обійтися установкою стабілізаторів напруги, які справляються з багатьма завданнями, включаючи коректне відключення обладнання. Сучасні ДБЖ оснащені зрозумілим інтерфейсом. По дисплею можна стежити за роботою системи, де основними параметрами є напруга на вході і виході, витрата потужності, схема роботи, заряд батарей. Який вибрати ДБЖ, залежить від потреб користувача. Для домашнього комп'ютера може бути достатньо енергії на час його відключення. Для безперебійної роботи котла протягом 8-9 година буде потрібно захисний пристрій на 1 кВт з трьома АКБ за 65 А/ч.

Висновок

Системи безперебійного живлення призначені для забезпечення автономної роботи електроприладів та електронної техніки нетривалий час. Основним показником є потужність ДБЖ і ємність АКБ. Доцільно вибирати обладнання, що містить стабілізатор напруги. Час роботи через батарею залежить від її характеристик і споживаної навантаженням потужності. У разі розрядження джерела резервного живлення подається команда на відключення споживача. Якщо напруга мережі досягає нормального рівня, ДБЖ переходить у звичайний мережевий режим роботи і починається зарядка АКБ.