Как работает бесперебойник: Устройство ИБП и принцип его работы. Как работает ИБП?

Устройство ИБП и принцип его работы. Как работает ИБП?

Источник бесперебойного питания — компонент системы питания, который располагают между нагрузкой и питающей сетью. Главная функция ИБП состоит в обеспечении бесперебойного питания. Как устроен бесперебойник? Упрощённая схема ИБП включает аккумуляторные батареи и специальные элементы ИБП, компенсирующие возмущения в магистральной сети, а именно инвертор, выпрямитель, фильтр и в некоторых случаях байпас. На сегодняшний день бесперебойники разделяют на три группы. У каждой из групп принцип работы ИБП имеет свои особенности.

Ключевым компонентом ИБП являются аккумуляторные батареи. Именно АКБ определяют сколько работает ИБП при отключении питания в сети. Как правило, в ИБП используются свинцово-кислотные аккумуляторы, имеющие следующие параметры: напряжение 12В и ёмкость 7Ач или 9Ач. АКБ относятся к типу герметичных и не обслуживаемых. В самых простых ИБП используется 1 аккумулятор, а в мощных бесперебойниках их количество может быть во много раз больше.

Резервные ИБП

Так называемые резервные ИБП являются самыми простыми и доступными. Принцип работы бесперебойника данного типа крайне прост: электропитание нагрузки осуществляется через сеть, если там имеется напряжение, в противном случае происходит переключение питания от АКБ. Зарядка АКБ осуществляется вовремя работы ИБП. Согласно статистике, эффективность таких ИБП при сбоях питания составляет 55-60%.

В большинстве случаев рассказать о том, как работает ИБП для компьютера, можно сославшись на принцип работы оффлайн ИБП. Большинство домашних бесперебойников для компьютера выполнены по данной технологии. Уровень защиты, который они могут обеспечить является самым низким из всех существующих бесперебойников. Фильтрация сигнала осуществляется лишь частично. Зачастую такого уровня защиты для домашней техники вполне достаточно, так как качество питания в таких сетях несколько выше, чем в промышленных.

Резервные ИБП прекрасно работают в паре с компьютером, но при этом они абсолютно не совместимы для работы в паре с насосами, котлами отопления и другой подобной техникой, так как работа ИБП резервного типа не обеспечивает синусоидальную форму напряжения. Для компьютеров это не критично, так как в них используются коммутируемые источники питания. Этот факт позволяет таким устройствам выдержать небольшой провал питания за счёт наличия некоторого количества энергии в собственных конденсаторах. Время переключения офлайн с сети на АКБ колеблется от 2 до 15 миллисекунд. Схема работы ИБП включает в себя инвертор, который превращает постоянный ток АКБ в переменный. Следует заметить, что такие ИБП, как правило, являются маломощными.

Линейно-интерактивные ИБП

Устройство и работа источников бесперебойного питания интерактивного типа практически идентичен резервным ИБП. Исключением является способность стабилизации напряжения, которое осуществляется с помощью коммутирующего устройства. Преимущество стабилизации заключается в отсутствии необходимости на переключение питания при существенных отклонениях напряжения. Отклонения входного напряжения может достигать порядка 20% от нормального значения. Выходное напряжение бесперебойника при этом практически не колеблется. Эффективность защиты линейно-интерактивных ИБП составляет 85%.

В сравнении с резервными ИБП они обеспечивают более высокий уровень защиты, но уступают онлайн ИБП. Работа бесперебойника линейно-интерактивно типа может быть разделена на две группы. Устройства, относящие к первой группе, дают на выходе аппроксимированную синусоиду, то есть ступенчатую. Вторая группа выдаёт «чистую» синусоиду без каких-либо искажений. Последние в некоторых случаях могут стать заменой онлайн ИБП. Наличие чистой синусоиды на выходе позволяет применять их для защиты электродвигателей и котлов отопления.

Онлайн ИБП

Самые надёжные и высокотехнологичные ИБП относятся к типу онлайн. В них реализована технология двойного преобразования – самая прогрессивная из всех существующих. Степень защиты обеспечиваемый такими устройствами стремится к 100% независимо от того какие режимы работы ИБП активны: от сети или АКБ.

Как работает ИБП с онлайн топологией? На самом деле принцип работы вложен в само название. Ток на входе преобразуется на выпрямителе в постоянный, после чего инвертор преобразует его снова в переменный. Переменный ток на выходе обладает идеальными параметрами как по форме напряжения, так и по его значению. ИБП содержит в себе резервную линию — байпас, по которой осуществляется питание в случае неисправности какого-либо из узлов источника бесперебойного питания.

Принято говорить, что время переключения на АКБ равно нулю, но на самом деле аккумуляторные батареи всегда подключены к цепи. Поэтому данные ИБП и называются онлайн. Такое устройство бесперебойника позволяет защитить нагрузку от любых видов возмущений, которые могут встречаться в магистральной сети.

Применяются такие ИБП для защиты критической и очень чувствительной нагрузки. Все мощные ИБП выполняются по данной технологии. Несмотря на высокую мощность применяются дополнительные решения, которые позволяют увеличить автономность. Чаще всего конструкция позволяет ИБП — как пользоваться в связке с генератором, так и с внешними АКБ.

Однако, двойное преобразование имеет и свои недостатки. Устройство ИБП является довольно сложным, что влияет на его стоимость не лучшим образом. Наличие двойного преобразования понижает КПД, но на современных ИБП он довольно высокий. Реализованы специальные технологии энергосбережения, позволяющие довести коэффициент полезного действия до максимальных значений. Кроме того, процесс двойного преобразования сопровождается тепловыделением и шумами. Стоит признать, что удельный вес всех этих минусов является несравнимо малым в сравнении со всеми достоинствами, а в главную очередь с уровнем защиты.

Как работает источник бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания (ИБП или UPS) представляет собой устройство, которое позволяет компьютеру автономно работать за счет поддержания постоянного напряжения в течение некоторого времени после отключения электропитания или скачка напряжения в сети. Использование ИБП даст возможность сохранить данные. Кроме того, запас времени нужен, чтобы правильно выключить компьютер и избежать его поломки.

Источник бесперебойного питания работает от собственного аккумулятора – батареи, вырабатывающей напряжение 220 вольт. Именно на такое напряжение рассчитаны современные компьютеры и бытовые приборы. Не стоит экономить на таком устройстве, как UPS. Обеспечение надежной защиты вашего компьютера позволит избежать проблем при скачках напряжения. Гораздо лучше купить источник бесперебойного питания, чем потом покупать новую бытовую технику за гораздо большие деньги.

Как обеспечить бесперебойное питание для персональных компьютеров

Если вы приобретаете бесперебойник, то предусмотрите несколько входов для электрических штепселей. К ИБП имеет смысл подключить не только процессор, но все остальные комплектующие персонального компьютера (монитор, принтер). Данная система подключения обеспечит надежную и бесперебойную работу всех комплектующих.

Для автономной работы персонального компьютера выделены такие виды UPS:

• наружные
• вмонтированные в устройство

Вмонтированные UPS можно встретить в любом мобильном девайсе – от смартфона до ноутбука. Встроенные в устройство UPS предполагают автономную бесперебойную защиту оборудования при скачках напряжения за счет переключения нагрузок. Если для работы вы постоянно используете различные гаджеты, то вам не нужно искать дополнительные устройства обеспечения бесперебойного питания. Встроенные системы позволят вам обеспечить надежную защиту ваших устройств.

Типы источников бесперебойного питания

По принятому стандарту IES (Международной электротехнической комиссии) все UPSподразделяются на 3 класса:

• line-interactive
• passive standby
• double conversion

Устройства для обеспечения бесперебойного питания с двойным преобразованием или UPSdoubleconversion

Для обеспечения работы серверных станций и сетевого серверного оборудования используются более мощные источники бесперебойного питания. В основу их работы положено двойное преобразование сетевого напряжения. Инверторное преобразование здесь также идет в виде синусоидального напряжения. Независимо от разницы частот, ИБП с двойным преобразованием не пропускает помехи и не возвращает выбросы обратно через сетевой фильтр. Нагрузка питается напрямую через электросеть. Для этого в работу подключена специальная обходная линия байпас. Это дает существенный плюс при автономной работе, так как поддержание напряжения остается на нужном уровне даже при выходе из строя инвертора.

Линейно-интерактивные источники питания или line-interactive

ИБП данного типа выполняют стабилизацию напряжения аналогично passivestandby. В основу работы линейно-интерактивного UPS в данном случае положен трансформатор со ступенчатым стабилизатором.

Наиболее часто встречающаяся проблема электросетей в России – скачки напряжения. Устройство Line-interactiveUPS обеспечивает нормальное питание в данной ситуации, не переходя в режим автономной работы. Существенным недостатком линейно-интерактивного UPS считается малое время перехода с обычного на аккумуляторное питание (около четырех мс)

Преимущество Line-interactiveUPS состоит в довольно низкой стоимости и удобстве использования для защиты компьютеров.

Устройства line-interactiveUPS с аппроксимированной синусоидой приобретают для персональных компьютеров, где в качестве источников питания используются импульсы. Данный вид ИБП наиболее распространен.

Устройства с синусоидальным напряжением используется для более мощных электрических приборов.

Сколько работает ИБП в автономном режиме

При выборе бесперебойника важным аспектом является время автономной работы. Идеальным считается время около пяти минут. Обычному пользователю вполне хватит этого времени для того, чтобы сохранить документы и выключить компьютер.

Существуют UPS-устройства, которые способны поддерживать время работы до двадцати минут. Такие приборы уместно использовать для офисной работы или локальной сети компьютеров.

Сколько будет автономно работать тот или иной ИБП, будет зависеть от уровня емкости батареи. Эти данные легко можно найти в паспорте UPS.  Там же указана мощность ИБП. Более или равно 1 КВ – время работы составит около пяти минут. Выбирая нужную мощность, вы сможете обеспечить себя необходимым количеством времени для завершения работы.

Одним из решений для увеличения времени работы аккумулятора UPS является установка новой автономной батареи ли аккумулятора. Этот вариант довольно не безопасен, так как вы можете попросту вывести из строя родную батарею ИБП. Но если ваш UPS имеет для дополнительных устройств специальные слоты, то этот метод сработает с гарантией на 100%. Но при подключении обязательно посмотрите, какова схема питания вашего системного блока.

Как выбрать источник бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания устанавливается:

• на одно рабочее место
• для офиса
• для серверной станции

При выборе источника бесперебойного питания (ИБП) вам необходимо учитывать, сколько времени вам необходимо для корректного отключения вашего персонального компьютера. Если вы предполагаете установить UPS только на одно рабочее место, то отдайте предпочтение линейно-интерактивным источникам питания. В данной ситуации вы будете обеспечены достаточным временем для завершения работы и убережете свой компьютер от возникновения поломок.

Если вы выбираете бесперебойный источник питания для обеспечения постоянного напряжения в офисе или для серверной станции, отдайте предпочтение ИБП doubleconversion. Данные источники питания смогут обеспечить довольно длительное время автономной работы. Даже при выходе из строя инвертора, такой ИБП будет продолжать работать и даст возможность не потерять важные данные.

При выборе бесперебойного источника питания внимательно изучайте паспорт устройства, выбирайте нужный уровень мощности в зависимости от того, сколько нужно времени для автономной работы. Не пытайтесь установить дополнительные аккумуляторные батареи, если UPS не предназначен для этого.

При выборе UPS лучше всего положиться на мнение специалистов, услуги которых можно заказать легко и быстро на сайте youdo.com. Заказ можно оформить оперативно, а услуги исполнителей стоят недорого.

для чего нужен и как устроен?

Опубликовано 11.08.2020 автор Андрей Андреев — 0 комментариев

Всем привет! Сегодня рассмотрим, как работает ИБП для компьютера, что это такое, какие функции выполняет и для чего нужен. О том, как рассчитать мощность ИБП для компьютера, можно почитать здесь (скоро на блоге).

ИБП: как он устроен

ИБП (по-английски UPS) — прибор, который подает на ПК непрерывное напряжение для его бесперебойной работы в течение времени, необходимого для безопасного отключения, или же до восстановления подачи электроэнергии. Его использование позволяет сохранить пользовательские данные и страхует от выхода из строя компонентов вследствие скачка напряжения.

Устройство работает от встроенного аккумулятора. Постоянный ток, который вырабатывает батарея, преобразуется в переменный с напряжением 220 вольт с помощью инвертора. Такой принцип лежит в основе работы UPS любого типа независимо от дополнительных «наворотов».

Батарея заряжается, если бесперебойник подключен к электрической сети. Подключенные к нему устройства работают напрямую, минуя батарею. Как только напряжение пропадает, все девайсы переводятся на питание от аккумулятора. Многие модели UPS оборудованы индикатором и звуковой сигнализацией, которые оповещают о начале автономной работы.

Как правило, на современных ИБП предусмотрено или несколько гнезд под штепсели системного блока и монитора, или одно для сетевого фильтра.

Прочие периферические устройства подключать к источнику бесперебойного питания нет особого смысла — для корректного завершения работы Windows и выключения компьютера достаточно подключить сам системный блок и монитор, чтобы видеть на экране, что вы нажимаете.

Итак, для чего нужен UPS, мы с вами разобрались. Теперь рассмотрим 3 типа таких устройств, которые сегодня можно найти в продаже.

Резервные бесперебойники

Самый простой и доступный тип. Принцип работы не отличается от описанного выше: все периферические устройства и системный блок потребляют энергию из сети, а при отсутствии электрического тока переводятся на питание от батареи. По статистике, эффективность таких устройств не превышает 60%.

По такому принципу работает большинство UPS, рассчитанных для домашнего использования. Хотя уровень обеспечиваемой защиты самый низкий, но и стоят такие девайсы недорого. Фильтрация некачественного сигнала может выполнять лишь частично. Впрочем, для домашней электроники и этого достаточно.

Такой бесперебойник отлично работе в связке с ПК, однако неэффективен для обеспечения электроэнергией холодильников, насосов или отопительных котлов, так как не выдает на выходе синусоидальный сигнал. Как правило, такие ИБП не отличаются большой мощностью.

Линейно-интерактивные бесперебойники

От предыдущей конструкции такой девайс отличается функцией стабилизации напряжения на входе благодаря встроенному коммутатору. Если значения выходят за пределы допустимых норм, UPS переводит всех потребителей на питание от батареи. Выходное напряжение при этом стабильное, без существенных колебаний.

По сравнению с предыдущим типом такие устройства обеспечивают лучшую защиту.

Онлайн бесперебойники

Самые высокотехнологичные и надежные устройства из рассматриваемых. Здесь используется технология двойного преобразования сигнала, обеспечивающая практически 100% защиту.

Встроенный выпрямитель преобразует входящий ток в постоянный, а инвертор трансформирует его обратно в переменный. Такой ток имеет идеальные параметры частоты и напряжения, так как корректируется встроенными микросхемами. Встроенная резервная линия обеспечивает непрерывное питание на случай выхода из строя любого из компонентов.

По такому принципу работают все мощные UPS, обеспечивающие питание сервера. Использование внешних объемных АКБ позволяет добиться внушительного времени автономной работы.

Также советую почитать «Что такое холодный старт ИБП» (скоро появится статья). Буду признателен всем, кто поделится этим постом в социальных сетях. До скорой встречи!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.

Разновидности ИБП: мощность и топология

Частые перебои в энергосети не оставляют другого выбора, как купить ИБП для компьютера, котла отопления, офисного сервера или другой ответственной техники. Потребность защитить оборудование от поломки из-за нестабильного питания в сети целиком оправдывает такие расходы, как покупка бесперебойника. Практика показывает, что куда выгоднее приобрести источник бесперебойного питания, чем надеяться на удачу и попасть в ситуацию, когда нужно в короткий срок отремонтировать или купить новую технику. 

Существующие виды ИБП включают модели различной мощности, габаритов, дополнительных опций и стоимости, потому для каждого покупателя найдется подходящий качественный бесперебойник.

Но чтобы сделать правильный выбор, который станет разумным вложением и обезопасит систему технических устройств дома, офиса, предприятия, медицинского учреждения или центра хранения данных, следует рассмотреть типы источников бесперебойного питания.

ИБП по мощности

Вы наверняка и сами интуитивно догадались о том, что бесперебойник обязательно должен соответствовать потребностям защищаемой системы по мощности. Слишком мощный агрегат покупать нет смысла: для защиты простейшего компьютера ИБП 2кВт – избыточный вариант. Такой источник никогда не будет работать с максимальным КПД при таких условиях, и вместо этого станет лишним прибором, потребляющим электроэнергию. В то же время, для офисного сервера с подключенной системой периферийных устройств вряд ли подойдет ИБП мощностью менее 1 кВА, который будет представлять собой оптимальное решение для защиты домашнего ПК. Если прибор будет иметь меньшую мощность, чем общая подключенная нагрузка, то бесперебойник выключится в связи с перегрузкой. Вслед за ним выключится и всё подключенное к нему оборудование.

В зависимости от мощности аппарата различается и вес бесперебойника, и уровень шума, производимого им, и габариты. Убедитесь, что подобранная вами модель не будет излишне мешать вашему досугу и работе, и что вам есть, где разместить такой агрегат.

Есть много категорий источников бесперебойного питания, и подбирать устройство необходимо, исходя из потребностей вашей техники. В первую очередь, рассчитайте общую максимальную нагрузку. Желательно выбирать ИБП с небольшим запасом мощности – около 20-30%. Это гарантирует безопасность оборудования, создает благоприятные условия для работы самого бесперебойника и позволяет несколько видоизменять конфигурацию защищаемой системы, добавляя или заменяя определенные ее элементы. 

ИБП по топологии

Основная классификация источников бесперебойного питания затрагивает топологию их работы, или схемы построения устройства:

1. Резервные ИБП (off-line, back-UPS, standby) — простейшие бесперебойники, которые при помощи пассивных фильтров ликвидируют электромагнитные помехи и высоковольтные импульсы. Если напряжение пропадает или выходит за рамки нормированных значений, то нагрузка, питаемая от сети, переходит автоматически на питание от батареи ИБП.

2. Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) — модели бесперебойников со стабилизатором напряжения, позволяющим регулировать уровень входного напряжения. Современные производители настолько усовершенствовали линейно-интерактивный ИБП, что это устройство по сочетанию цены и надежности стало оптимальным решением для домашнего использования. При существенной нестабильности сети (частых колебаниях напряжения в диапазоне от 15-20 В) резервный бесперебойник будет постоянно переключать нагрузку на автономное питание, что негативно скажется на сроках службы батарей. Линейные ИБП больше подходят для сетей с нестабильным напряжением. Время переключения на работу от аккумулятора меньше, чем у первого типа бесперебойникв. Могут различаться по форме выходного напряжения: ИБП синусоидальный или с прямоугольным (трапецеидальным) напряжением.

3. ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line, double conversation) — профессиональные бесперебойники большой мощности с самым высоким уровнем надежности. ИБП с двойным преобразованием применяются для защиты серверов, ЦОД, рабочих станций, узлов связи, медицинского оборудования, критически важных приложений. 

Принцип работы ИБП on-line типа заключается в следующем:

• переменный ток на входе преобразуется в постоянный;
• инвертор преобразует постоянный ток в переменный и подает его к нагрузке.

Таким образом, бесперебойнику удается постоянно обеспечивать нагрузку чистым и стабильным (колебания не более 1%) напряжением. Время автономной работы некоторых моделей при подключении дополнительных аккумуляторных модулей может быть продлено до нескольких десятков часов.

ИБП on-line типа в системе ЦОД

Как выбирать бесперебойник?

Различные виды бесперебойников демонстрируют свои преимущества и недостатки, и выбор должен основываться исключительно на ваших возможностях и индивидуальных потребностях вашей системы. Вычислите показатели вашего оборудования, детально рассмотрите типы ИБП, ознакомьтесь с модельным рядом различных производителей – и вы найдете подходящее устройство, которое станет надежной защитой вашей технике.

сферы применения и основные назначения

Некачественное электропитание – одна из основных проблем выхода из строя бытовой, офисной или промышленной техники. Несмотря на то, что помехи, возникающие в электрической сети, носят периодический характер, они оказывают пагубное влияние на компоненты современных электронных устройств, подключаемых к розетке. Для защиты критически необходимого оборудования или сохранения данных при исчезновении питающего напряжения наиболее часто используются источники бесперебойного питания.

Основные схемы работы и сферы применения источников бесперебойного питания

Назначение ИБП – обеспечение корректной работы нагрузки при резких «провалах» или «всплесках» напряжения, а также обеспечение кратковременной автономной работы подключенного оборудования при полном отключении электроэнергии. Современные бесперебойники делятся на три класса:

1. Резервные или Offline
2. Линейно-интерактивные
3. С двойным преобразованием энергии

Их конструкция и функционал несколько отличаются, но, как пользоваться бесперебойником, разобраться сможет каждый.

Для чего нужен ИБП резервного типа? Основная сфера его применения – защита бытового компьютерного и мультимедийного оборудования. Схема его работы предельно проста: в штатном режиме нагрузка питается от сети, а при исчезновении в ней напряжения прибор переключается в режим работы от батареи. Время переключения между типами функционирования — ненулевое. Бесперебойник питания для дома стоит относительно недорого и позволит защитить оборудование от незначительных перепадов напряжения и кратковременного исчезновения напряжения.

Преимущества ИБП линейно-интерактивного типа заключаются в более плавной стабилизации сигнала и возможности работы в широком диапазоне входных напряжений. Такие устройства не позволяют корректировать частоту сигнала при питании от сети, в режиме же питания от аккумуляторных элементов могут выдавать «чистую» или аппроксимированную синусоиду. Как можно использовать бесперебойник Line-Interactive? Он отлично подходит для защиты мониторов, системных блоков, узлов ЛВС, рабочих станций, компьютерной периферии и прочих устройств с импульсными блоками питания, что делает его отличным ИБП для офиса. 

Наиболее совершенный в плане защиты оборудования – ИБП с двойным преобразованием энергии. Но что ценного в бесперебойнике, разработанного по схеме Online? Для него характерно мгновенное переключение между режимами работы и независимость параметров сигнала на выходе от параметров на входе UPS. Поэтому именно этот тип ИБП предназначен для коммутации оборудования, особенно требовательного к качеству электропитания. Среди бесперебойников Online топологии, исходя из сферы их применения, можно выделить следующий типы:

Альтернативные варианты защитного оборудования

Многие задаются вопросом: а нужен ли бесперебойник, если напряжение в сети не пропадает, а просто «скачет»? Нужен ли бесперебойник для компьютера в таком случае? Ответом на эти вопросы может стать взгляд в сторону стабилизаторов напряжения. Эти устройства позволяют корректировать сигнал в очень широком диапазоне, подавая на вход нагрузки напряжение такого уровня, который был задан пользователем. В этом заключается основное достоинство данных приборов. Основным же недостатком является то, что стабилизатор перестаёт работать одновременно с исчезновением напряжения в электросети. Основная проблема устройств стабилизации – невозможность обеспечить автономную работу нагрузки. Поэтому важно чётко понимать, от чего именно необходимо защитить аппаратуру: от колебаний уровня сигнала или от частых и кратковременных отключений электроэнергии. В первом случае выходом из ситуации станет стабилизатор напряжения, во втором же – источник бесперебойного питания, назначение которого несколько обширнее.

Но что делать, если уровень сигнала в электросети относительно стабильный, но имеют место длительные отключения энергии? Выходом из такой ситуации может стать приобретение дизельного генератора. Они выпускаются с разными диапазонами мощностей и могут быть применены для обслуживания как бытовых, так и промышленных объектов. Различают модели на дизельном топливе и на бензине. Стартёр устройства может быть как ручным, так и электрическим. Преимущество использования такой установки заключается в том, что она может обеспечивать длительное время автономной работы оборудования с перерывами исключительно на сервисное обслуживание или дозаправку. Такая техника компактна, проста в обслуживании и легка в эксплуатации.

Эксплуатация ДГУ не лишена и ряда недостатков, к ним можно отнести:

• Невозможность самостоятельного перехода на питание нагрузки при исчезновении напряжения в сети электропитания;
• Шум в процессе работы;
• Наличие выхлопных газов;
  
• Большое количество расходных материалов (свечи, топливо и пр.)

Комплексные решения для защиты электронной аппаратуры

Для обеспечения максимальной защиты телекоммуникационного, серверного или промышленного оборудования использования одного типа устройств может быть недостаточно. Поэтому наиболее оптимальным решением может стать их комбинирование. К примеру, ИБП для аварийного освещения не обеспечит должного уровня автономности. Такая задача решается путём последовательного подключения блока бесперебойного питания и ДГУ. Для чего нужен бесперебойник в такой схеме? Для фильтрации напряжения и обеспечения автономности работы системы до тех пор, пока генератор не запустится и не войдёт в рабочий режим.

Для чего и как можно использовать бесперебойник в паре с стабилизатором напряжения? Для корректной работы оборудования на участках электросети, где наблюдаются частные перепады напряжения, которые не сопровождаются полным его отключением. За счёт этого может быть достигнуто существенное удешевление конструкции: недорогое устройство стабилизации обеспечит эффективную корректировку сигнала, а ИБП среднего уровня позволит добиться приемлемого уровня автономности.

Как выбрать бесперебойник (ИБП) для котла, насоса, сервера

Выбор бесперебойника становится актуальным для каждого владельца дорогой домашней техники при условиях нестабильной подачи электроэнергии.

К вопросу «как выбрать бесперебойник» вас могут подтолкнуть следующие сбои и неполадки в электросети:

• внезапное полное отключение напряжения;
• резкий «провал» напряжения – исчезновение сигнала на короткое время;
• повышение напряжение – скачок вверх;
• понижение напряжения по номиналу;
• возникновение радиочастотных и электромагнитных помех;
• появляющиеся высоковольтные импульсы;
• высокочастотные импульсные сигналы;
• коммутация с переходным процессом;
• различные искажения в синусоидальном сигнале напряжения.

Устранить негативные последствия этих явлений позволяет источник бесперебойного питания. Из-за широкого распространения проблем с энергопитанием многие задаются вопросом, какой бесперебойник выбрать для котла, и как подобрать ИБП для компьютера. Каким требованиям должен соответствовать оптимальный ИБП, который не станет неразумной тратой денег? Мы привели 9 простых советов, на которые вы можете опираться в решении, какой ИБП выбрать.

Совет 1: Определите, с какими проблемами электропитания приходится сталкиваться

Решая, какой ИБП выбрать для газового котла или как правильно выбрать ИБП для сервера, самым первым шагом, который от вас требуется, будет определение самых часто случающихся проблем в энергосети. Выпускаемые на современный рынок источники бесперебойного питания обладают существенным разбросом по техническим характеристикам и по стоимости. Поэтому шанс ошибиться и переплатить за чересчур мощный агрегат равно такой же, как и вероятность выбрать недостаточно надежный бесперебойник.

Обращайте внимание:

• мигают ли в квартире/доме/офисе лампочки;
• часто ли случается полное незапланированное отключение электричества;
• скачет ли напряжение настолько, что электроприборы выключаются или перезапускаются.

Совет 2: Определитесь со степенью нужной надежности ИБП

Существует 3 топологии производства ИБП, в зависимости от которых варьируется выходное напряжение, время переключения устройства на аккумуляторный режим работы, изменение напряжения при переходе на работу от батареи. Чтобы работа техники не прервалась при внезапных сбоях в электросети, выбор ИБП для компьютера или других устройств должен пасть на бесперебойник со временем переключения на батарейный режим менее 10 мс.

1. Резервные бесперебойники (Standby, Off-line, Back-UPS).
Ответ на вопрос, какой ИБП выбрать для компьютера. Если у вас не игровая станция и не сложный офисный узел оборудования, то самый простой тип ИБП – резервный – будет прекрасным экономным вариантом. Он обеспечит технику 5-7 минутами после отключения питания в сети, а этого времени достаточно, чтобы корректно завершить несложные программы и процессы и безопасно отключить ПК.

Перед тем, как выбрать ИБП резервного типа, убедитесь, что в вашей сети не наблюдаются сильные перепады напряжения (175-190 В). В этом случае бесперебойник, не имея стабилизатора, будет постоянно переключаться на режим работы от батареи, что укоротит век его батареи.

2. Линейно-интерактивные ИБП (Line-interactive) оснащаются автоматическим регулятором напряжения. Это выбор бесперебойника для компьютера или даже целой серверной комнаты при сильных скачках уровня напряжения. Устройство корректирует форму напряжения на выходе и стабилизирует его. В сравнении с резервными ИБП, линейные – дороже, но и надежнее в защите вашего оборудования. Остановившись на этом варианте, вы сможете как выбрать бесперебойник для насоса отопления, так и для негабаритного, но сложного и чувствительного оборудования и критически важных приложений.

3. Бесперебойники с топологией двойного преобразования напряжения (On-line, double conversation) – устройства с самой высокой степенью надежности и защиты вашей техники. Нет лучшего средства, чтобы обезопасить бесперебойник для газового котла, как выбрать он-лайн устройство. Он непрерывно преобразовывает поступающую энергию в стабильное (колебания не более 1%) напряжение постоянного тока. Недостаток таких приборов в их дороговизне: целесообразно применять такие ИБП в серверных, крупных дата-центрах, медицинских заведениях и на предприятиях.

Совет 3: Мощность ИБП должна быть больше мощности системы на 20-30%

Лучший возможный совет о том, как подобрать бесперебойник – это учет запаса мощности. Если выбор ИБП по мощности будет осуществлен неверно, и к бесперебойнику будет подключено более мощное оборудование, это приведет к отключению бесперебойника из-за перегрузки и самого оборудования. Как выбрать источник бесперебойного питания для компьютера: рассчитайте максимальную мощность всей нагрузки (вместе с периферийными устройствами) и выберите ИБП с номинальной мощностью больше полученного значения на 20-30%. По такому же принципу можно вычислить, как подобрать ИБП для газового котла.

Совет 4: Вычислите требуемое время автономной работы

Ищете источник бесперебойного питания? Какой выбрать, чтобы защищаемое оборудование точно не повредилось из-за скачков напряжения? Если вы выясняете, как выбрать ИБП для ПК, то для обычного компьютера достаточно 5-7 минут для сохранения текущих документов и корректного закрытия всех приложений и программ. Это среднее время, обеспечиваемое любым современным источником питания. Но если речь идет о более сложных и тяжелых программах, то не остается ничего другого, кроме как подобрать ИБП с более длительным временем работы от батареи.

Длительность времени резервирования может быть продлена при помощи установки дополнительных батарей. При необходимости вы можете решить, какой купить бесперебойник: модели с поддержкой внешний батарей оснащены специальными разъемами.

Совет 5: Убедитесь в наличии программного обеспечения

Перед тем, как выбрать бесперебойник для компьютера, логично удостовериться, что на этом самом компьютере будет работать специальное ПО для установки, наладки, управления и контроля за ИБП. Программное обеспечение позволит сохранять данные при завершении нестандартных программ, сложных приложений. Даже если вы не будете присутствовать в помещении рядом с компьютером во время сбоя в энергосети, ваши данные и техника будут в полной безопасности под надежной защитой бесперебойника.

Совет 6: Позаботьтесь о защите телефонных линий

Как выбрать правильный ИБП? Удостовериться, что он имеет достаточные возможности для обеспечения защиты не только компьютера, но и периферийных устройств. Если ИБП оснащен разъемами для телефонных линий, то ваш факс и модем тоже не испугаются перепадов напряжения. Разрушительные помехи могут возникать даже во время грозы: если модем подключен к бесперебойнику, он спокойно выдержит это испытание.

Совет 7: Предпочитайте бесперебойники с понятным управлением

Этот нюанс особенно актуален для домашнего применения источников бесперебойного питания. Помимо вопроса, как выбрать ИБП для дома, вам придется столкнуться и с необходимостью самостоятельно управляться с этим агрегатом впоследствии. Подбирайте модели с интуитивно понятными интерфейсом, удобным ЖК-дисплеем для отображения информации. Вы хотя бы сможете найти значение символов на экране в инструкции по эксплуатации бесперебойника и понять, о чем устройство пытается сообщить.

Совет 8: Возможность замены батарей – это плюс

Решая, какой ИБП выбрать для котла, компьютера или другой домашней техники, остановите выбор на модели с заменяемыми батареями. Ресурс батареи ИБП – не более 3-5 лет, а модуль аккумуляторов составляет почти 50% стоимости всего устройства. Дешевле купить новую батарею, чем заменить весь ИБП!

Совет 9: Найдите подходящее место для ИБП в квартире

Источники бесперебойного питания при работе весьма шумны (40-45 децибел), потому располагать устройство в спальне – не лучшая идея. Даже с тем, как выбрать бесперебойник для котла и разместить его, могут возникнуть трудности. Важно, чтобы оборудование (ИБП и внешние батарейные модули) не перегревалось, иначе оно выйдет из строя раньше срока. Постарайтесь располагать каждую единицу техники на расстоянии не менее 1 метра от другого корпуса, чтобы работа батарей не приводила к перегреву от соседствующего агрегата.

Что такое бесперебойник для дома и зачем он нужен в хозяйстве?

26.08.2014

Обеспечить автономное существование загородного дома, не зависящее от внешних факторов — мечта любого хозяина. Как часто вы сталкивались с ситуацией, когда летом отключается электричество в коттеджном поселке, куда вы только приехали на выходные, привезли скоропортящиеся продукты? У вас есть маленькие дети, которым нужно качественное питание, нужно принять душ и т.п. И все эти блага цивилизации становятся недоступны при отключенном электричестве. Зимой при отключении электричества ситуация усугубляется не только холодом, но и чревата выходом из строя отопительного оборудования. От отключений электроэнергии не застрахован никто, независимо от места проживания или времени года.

Бесперебойник для дома

Итак, чтобы добиться автономной работы дома, нужно дополнительное оборудование, которое защитит от отключения электроэнергии или скачков напряжения в сети. В роли такого инструмента защиты вашей независимости успешно выступает бесперебойник для дома, он же источник бесперебойного питания (ИБП). Этот эффективный аппарат не оставит без питания такие важные системы вашего дома, как отопление, необходимые бытовые приборы, охранная система и т.п. На время отключения питание оборудования будет осуществляться за счет энергии, накопленной ИБП в аккумуляторных батареях. Этот способ намного эффективнее, экологичнее и дешевле, чем использование генераторов. Рассмотрим внимательнее применение бесперебойника для дома в разных ситуациях:

Бесперебойник для котла и бесперебойник для отопления

Бесперебойник для котла и бесперебойник для отопления — это тождественные понятия, так как котел — центральное звено отопительной системы дома. Бесперебойник для котла должен быть онлайн типа (например, ИБП Stark Country Online), так как именно эти ИБП выдают сигнал в виде чистой синусоиды. Это обязательное требование для большинства газовых котлов. Без синусоиды горелка не сможет правильно работать, что будет приводить к остановке котла. Другое важное требование газовых котлов к ИБП заключается в обеспечении стабилизированного напряжения в 230 вольт без скачков. С этой задачей бесперебойник для отопления справляется отлично. И последнее, правильно подобранный бесперебойник для котла должен обеспечивать 12-20 часов автономной работы котла при отключении внешнего питания. Мощность бесперебойника для отопления зависит от его оснащения аккумуляторными батареями.

Бесперебойник для насоса

Бесперебойник для насоса необходим в том случае, если в работе отопительного оборудования используются циркуляционные насосы. Важно понимать, что мощность насоса достаточно высока (60–150 Вт) — учитывайте это при подборе мощности ИБП. Кроме того электродвигателю насоса необходимо напряжение без скачков с чистой синусоидой, что идеально обеспечивает ИБП онлайн типа. Таким образом, бесперебойник для насоса эффективно защищает двигатель от перегрева и преждевременного износа.

Бесперебойник для компьютера

Бесперебойник для компьютера отличается от бесперебойника для отопления тем, что компьютеру не нужна большая мощность и чистая синусоида. Лучше всего для этих целей подойдут линейно-интерактивные ИБП, например, Stark Country 600 или Stark Country 2000. Такой ИБП защитит компьютер от скачков напряжения и обеспечит автономное питание в течение нескольких часов.

Бесперебойник для дома — как выбрать?

1. Первым делом, определитесь, какой тип ИБП вам нужен — онлайн или линейно-интерактивный.
2. Подсчитайте примерную нагрузку на ИБП, необходимую для одновременной работы, например, котла, насоса, охранной системы, чайника, мини-холодильника и аварийного освещения. Обратите внимание, что нужно учитывать пусковые токи (самое высокое значение из списка этих приборов, вы же не собираетесь включать все приборы одновременно), а не работу оборудования в стандартном режиме. Лучше всего проконсультироваться по этим вопросам у специалистов компании Stark, выпускающей на российский рынок высококачественные ИБП.
3. Правильно подбирайте аккумуляторные батареи и их количество из ожидаемого времени автономной работы. Сопоставьте это время и планируемую мощность работающего оборудования. Для увеличения срока службы оборудования, зарядного устройства и самих батарей выбирайте модели, рекомендованные производителями ИБП, а также ИБП с контролем уровня заряда АКБ. Компания Stark рекомендует для своих ИБП аккумуляторы следующих фирм: B.B. Battery, Ventura.
4. Узнайте, какова гарантия, есть ли авторизированные центры, работающие с выбранным вами оборудованием. Предоставляются ли услуги установки, настройки и т.п. К слову, компания Stark предлагает гарантийное обслуживание в 180 авторизированных центрах по всей России.
5. Обращайте внимание на сертификаты, адаптацию оборудования к российским условиям и т.п. В комплектацию должна входить инструкция и программное обеспечение на русском языке, доступное руководство по эксплуатации. Это продлит срок службы бесперебойника для дома.

Доверяйте безопасность вашего дома только надежным и проверенным производителям. Компания Stark — это немецкое качество бесперебойников для дома, полная адаптация оборудования к использованию в России и экологическая направленность (возможна коммуникация ИБП с солнечными батареями и ветрогенераторами).

Как работает источник бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания (ИБП) — это устройство, подключенное между источником питания и компьютером, чтобы гарантировать, что электрический ток не прерывается. В ИБП используются батареи, чтобы компьютер продолжал работать в течение некоторого времени после сбоя питания. Его не следует путать с резервными генераторами, которые не обеспечивают защиту от кратковременного отключения электроэнергии или которые могут привести к кратковременному отключению электроэнергии при включении генератора вручную или автоматически.Устройства ИБП обычно обеспечивают защиту от скачков напряжения, падений напряжения и шума в сети. ИБП состоит из трех основных компонентов:

1. Выпрямитель : сохраняет линейное питание в батарее после преобразования переменного тока в постоянный. Сбои в подаче электроэнергии влияют только на процесс зарядки аккумулятора, потому что аккумулятор заряжается выпрямителем.
2. Батарея : сохраняет энергию для использования при отключении источника питания и определяет время, в течение которого ИБП будет поддерживать ваше оборудование.
3. Инвертор : Преобразует питание постоянного тока батареи в питание переменного тока для оборудования. Инвертор обеспечивает непрерывное питание компьютера так же, как аккумулятор обеспечивает бесперебойное питание инвертора.

Мощность ИБП указывается в ВА. Обычно для ПК с ЭЛТ-мониторами мощность 500 ВА обеспечивает резервную батарею примерно на 15 минут. Системы бесперебойного питания можно разделить на три категории — Offline, Line Interactive и Online:

1. Offline UPS : В автономном ИБП линия переменного тока является основным источником питания.Если ИБП обнаруживает падение тока или напряжения, он автоматически переключается на резервную батарею. Когда питание переменного тока восстанавливается, ИБП снова переключается. Время переключения (передачи) должно составлять не более четырех миллисекунд — это предел допуска типичного блока питания компьютера. Если отключение питания будет продолжительным, большая часть электронного оборудования отключится. Это наименее дорогая разновидность источников бесперебойного питания, предназначенная только для домашнего пользователя.
2. Line Interactive UPS : В этом типе ИБП отдельное зарядное устройство, инвертор и переключатель выбора источника автономного ИБП были заменены комбинированным преобразователем / инвертором.Этот инвертор / преобразователь заряжает аккумулятор и преобразует его постоянный ток в переменный для вывода на защищенные устройства. Электропитание от сети переменного тока по-прежнему является основным источником питания, а аккумулятор — второстепенным. Когда сеть работает, инвертор / преобразователь заряжает аккумулятор; при отключении питания передаточный переключатель размыкается и работает в обратном направлении. Благодаря тому, что инвертор всегда включен и подключен к выходу, эта конструкция обеспечивает дополнительную фильтрацию и снижает переходные процессы переключения по сравнению с топологией Offline UPS.Обычно они дороже по сравнению с автономными ИБП и поэтому используются в основном в качестве резервных копий для корпоративных рабочих станций. ИБП с дельта-преобразованием — это модификация линейного интерактивного ИБП. В этой конфигурации первичный источник энергии смешивается с мощностью от инвертора. Когда первичная мощность отклоняется от нормального значения, инвертор оживает, чтобы компенсировать разницу.
3. Онлайн-ИБП : это также называется онлайн-источниками бесперебойного питания с истинным или двойным преобразованием, которые преобразуют переменный ток в постоянный, а затем преобразуют постоянный ток обратно в переменный для питания подключенного оборудования.Батареи напрямую подключены к уровню постоянного тока. Это эффективно отфильтровывает линейный шум и все другие аномалии от сети переменного тока. Дополнительным преимуществом этой технологии является то, что система остается в том же рабочем режиме. По сравнению с другими топологиями ИБП есть потери эффективности из-за двойного преобразования всей мощности, необходимой для нагрузки. Будучи более сложным, он обычно стоит больше, чем автономный ИБП. Он также менее эффективен, имеет более высокие эксплуатационные расходы и более высокую рабочую температуру.

.

Типы устройств бесперебойного питания с работающими

Полная форма ИБП — источник бесперебойного питания или источник бесперебойного питания. Это электрическое устройство, обеспечивающее аварийное питание различных нагрузок, когда обычно отсутствует входная мощность. ИБП отличается от системы аварийного питания тем, что обеспечивает почти мгновенную защиту от прерываний питания i / p, обеспечивая энергию, хранящуюся в батареях, суперконденсаторах. Время работы от батареи для большинства ИБП относительно невелико, но его достаточно для включения резервного источника питания.Основная цель ИБП — обеспечить защиту такого оборудования, как компьютеры, электрическое оборудование, компьютеры и центры обработки данных, когда происходит сбой питания. Это устройство поддерживает работу компьютера в течение нескольких минут после отключения электроэнергии и защищает данные на компьютере. В настоящее время существуют различные типы систем ИБП с программным компонентом, который позволяет выполнять резервное копирование в автомобиле в случае отсутствия перебоев в подаче электроэнергии, когда вы находитесь вдали от компьютера.

Источник бесперебойного питания 10

Принципиальная схема источника бесперебойного питания

Принципиальная схема ИБП показана ниже, на которой показано, как батареи в оборудовании работают во время сбоя питания.Входное напряжение первичной обмотки трансформатора (TR1) составляет 240 В. Вторичная обмотка трансформатора (TR2) может быть увеличена до 15 В, если значение не менее 12 В при токе 2 А. Предохранитель используется для защиты схемы совы от коротких замыканий. Присутствие электричества вызовет свечение светодиода led1. Светодиодный индикатор гаснет при отключении питания, и батарея ИБП заменяет его. Эта схема предназначена для обеспечения более гибкой схемы, в которой ее можно модифицировать, используя различные батареи и регуляторы, чтобы обеспечить регулируемое и нерегулируемое напряжение.Используя последовательно две батареи на 12 В и положительный вход регуляторов 7815, мы можем управлять питанием 15 Вольт.

Принципиальная схема источника бесперебойного питания

Типы ИБП

Проникновение в сеть электропитания может проявляться в различных формах, таких как скачки напряжения, провалы напряжения, скачки напряжения и гармоники. Эти проблемы могут вызвать серьезные повреждения электрических передач, в основном на этапах производства или критической обработки действия. Чтобы снизить риск искажения электропитания, системы ИБП часто интегрируют в электрические сети.Производители оборудования для электронных источников питания могут предложить постоянный высококачественный поток энергии для различных устройств с электрической нагрузкой, и эти устройства обычно используются в промышленных приложениях, медицинских услугах, аварийном оборудовании, телекоммуникациях и компьютеризированных системах обработки данных. Система ИБП может быть полезным устройством для обеспечения точной работы источника питания.

Типы ИБП

Источники бесперебойного питания подразделяются на три типа:

• Резервный ИБП
• Линейно-интерактивный ИБП
• Онлайн-ИБП

Резервный ИБП

Резервный источник бесперебойного питания также называется как автономный ИБП, который обычно используется для ПК.Блок-схема этого ИБП показана ниже. Этот ИБП включает в себя батарею, инвертор переменного, постоянного и постоянного или переменного тока, статический переключатель и фильтр LPF, который используется для уменьшения частоты коммутации от выходного напряжения и ограничитель перенапряжения. Система резервного ИБП работает с устройством переключения. для выбора переменного тока i / p в качестве основного источника питания и переключения на аккумулятор и инвертор в качестве резервных источников в случае нарушения основного питания. Инвертор обычно работает в режиме ожидания, срабатывая только в случае сбоя питания, а безобрывный переключатель обычно переключает нагрузку на резервные блоки.Этот тип системы ИБП отличается небольшими размерами, высокой эффективностью и довольно низкими затратами, что делает его простым в изготовлении.

Резервный ИБП

Line Interactive UPS

Блок-схема Line Interactive UPS показана ниже, это наиболее распространенный ИБП, используемый для малого бизнеса. Конструкция линейно-интерактивного ИБП аналогична резервному ИБП, кроме того, конструкция Line Interactive обычно включает в себя автоматический регулятор напряжения (АРН) или переключающий трансформатор. Это улучшает регулирование напряжения за счет регулирования отводов трансформатора при изменении напряжения i / p.Регулировка напряжения является важной функцией при наличии низкого напряжения, иначе ИБП переключился бы на батарею, а затем, наконец, отключил бы нагрузку. Использование более распространенной батареи может вызвать ее преждевременный выход из строя. Характеристики этого ИБП — небольшой размер, низкая стоимость, высокая эффективность позволяют сделать ИБП мощностью 0,5-5 кВА

Линейно-интерактивный ИБП

Онлайн-ИБП

Онлайн-ИБП также называют онлайн-ИБП с двойным преобразованием. бесперебойный источник питания.Это наиболее часто используемый ИБП, блок-схема которого приведена ниже. Дизайн этого ИБП аналогичен резервному ИБП, за исключением того, что основным источником питания является инвертор, а не сеть переменного тока. В этой конструкции ИБП повреждение i / p AC не вызывает срабатывания переключателя передачи, потому что i / p AC заряжает источник резервного аккумулятора, который подает питание на инвертор o / p. Таким образом, при отключении питания переменного тока i / p эта операция ИБП приводит к отсутствию времени переключения.

Онлайн-ИБП

В этой конструкции и инвертор, и зарядное устройство изменяют общий поток мощности нагрузки, что приводит к снижению эффективности и связанному с этим повышенному тепловыделению.Этот ИБП обеспечивает почти идеальную электрическую производительность. Но постоянный износ силовых компонентов снижает надежность по сравнению с другими конструкциями, а энергия, расходуемая из-за неэффективности электроэнергии, является важной частью стоимости жизненного цикла ИБП. Кроме того, i / p-мощность, потребляемая большим зарядным устройством, часто бывает нелинейной и может мешать силовой проводке здания с резервными генераторами.

Это все о том, что такое ИБП (Источник бесперебойного питания), принципиальная схема ИБП с пояснениями, типы ИБП.Мы надеемся, что вы лучше понимаете концепцию ИБП. Кроме того, любые вопросы по этой теме или проектам электроники, пожалуйста, оставьте свой отзыв, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, каковы применения ИБП?

Фото:

.

Источник бесперебойного питания (ИБП): обзор и руководство по покупке

<------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------>

ЧТО ТАКОЕ ИБП?

Источник бесперебойного питания (ИБП) — это электронное устройство с батарейным питанием, которое продолжает подавать электроэнергию на нагрузку в течение определенного периода времени во время сбоя в электросети или когда напряжение в сети выходит за нормальные пределы.Его типичное применение — резервное питание ПК. Более крупные устройства с постоянной проводкой можно использовать для питания серверов и другого оборудования или даже всего дома. Помимо резервирования, большинство моделей также обеспечивают защиту от перенапряжения и стабилизацию питания. Общий стандарт для систем резервного питания ИБП — серия IEC 62040. Излишне говорить, что даже кратковременное отключение питания может привести к потере несохраненных данных на работающем настольном компьютере или к сбросу модема. Вот почему ИБП необходим как дома, так и в офисе.С технической точки зрения, чтобы обеспечить бесперебойное электропитание, вам понадобится резервная аккумуляторная батарея, зарядное устройство AC-DC и инвертор DC-AC.

ВИДЫ ИБП

. Существует три основных типа ИБП: резервный (автономный), линейно-интерактивный и оперативный. Каждый из этих типов поставляет энергию от батареи при отказе сети, но в нормальных условиях они обрабатывают энергию по-разному. Обратите внимание, что в отличие от домашних генераторов, ни один из них не требует движущихся частей.

A Резервный ИБП (SPS) включает реле переключения.Он переключает нагрузку на инвертор с батарейным питанием, когда первичный переменный ток выходит за пределы допустимого диапазона. Типичное время переключения составляет от 2 до 10 мс, в зависимости от количества времени, необходимого для обнаружения потери напряжения в электросети и включения инвертора. В это время ток нагрузки на мгновение прерывается. Поэтому перечисление таких устройств как «бесперебойные» несколько вводит в заблуждение. Сегодняшние ПК включают в себя внутренний импульсный блок питания, который по своей сути обеспечивает определенное время задержки («прохождения»).Для справки, блок питания SMPS для персональных компьютеров должен обеспечивать время удержания не менее 16 мс при номинальной нагрузке (это число соответствует одному циклу входной частоты 60 Гц). Поскольку это время превышает нормальное время переключения ИБП, на большинство ПК переключение с сети на ИБП не влияет. С положительной стороны, поскольку инвертор SPS работает в режиме ожидания и запускается только при выходе из строя входного источника, он имеет самый высокий КПД (95-98%) и надежность. Поскольку это также самый дешевый источник питания для ИБП (менее $ 0.10 на номинальный вольт-ампер), это стало наиболее распространенным продуктом резервного копирования, используемым для настольных ПК. Обратите внимание, что в некоторых старых системах инвертор генерировал выходной сигнал прямоугольной формы, а не синусоидальный, что могло вызвать проблемы для некоторого чувствительного оборудования. Примером популярной резервной модели с хорошими отзывами является CyberPower CP750LCD.

Феррорезонансный тип резервного ИБП имеет дополнительный феррорезонансный трансформатор, который формирует выходное напряжение и накапливает энергию для более плавной передачи. Его главный недостаток — нестабильность при загрузке от SMPS с входным каскадом PFC.По этой причине такие системы больше не используются.

ИБП Line Interactive в нормальных условиях сглаживает и до некоторой степени регулирует входное переменное напряжение с помощью фильтра и переключающего трансформатора.

Двунаправленный инвертор / зарядное устройство всегда подключается к выходу и использует часть переменного тока для поддержания заряда аккумулятора. Когда входной источник выходит из строя, передаточный переключатель отключает вход переменного тока, и аккумулятор / инвертор затем питает нагрузку. Типичный КПД этого типа составляет 90-96%.В настоящее время это наиболее распространенная конструкция в диапазоне мощностей 0,5–5 кВА. Примером линейно-интерактивного типа является Tripp Lite AVR550U.

Онлайн-ИБП всегда передает всю или, по крайней мере, часть выходной мощности через свой инвертор даже при нормальных сетевых условиях, и, следовательно, обеспечивает истинное бесперебойное питание с временем переключения 0 мс. Примером сетевого типа является CyberPower OL1000RTXL2U. Этот вид дороже. Его основные приложения — небольшие серверы и сети, но в настоящее время он используется также и дома.Существует два основных типа ИБП с подключением к сети: двойное преобразование и дельта-преобразование.

Онлайн-ИБП с двойным преобразованием непрерывно обрабатывает всю мощность через последовательно подключенные выпрямитель / зарядное устройство постоянного тока и инвертор постоянного тока. Дополнительный переключатель байпаса позволяет поддерживать нагрузки непосредственно от источника переменного тока при некоторых неисправностях (таких как отказ инвертора). Хотя такой тип обеспечивает PFC и лучшее качество выходного напряжения, чем другие конструкции, двойная обработка энергии приводит к снижению эффективности (обычно 80-90%).Этот тип распространен для критически важных приложений.

Онлайн-ИБП с дельта-преобразованием включает дополнительный «дельта-преобразователь», который подает часть энергии непосредственно на нагрузку и обеспечивает коррекцию коэффициента мощности. Такое частичное шунтирование каскадов выпрямителя / инвертора во время нормальной работы приводит к более высокому КПД (до 97%).

Для большинства настольных приложений достаточно SPS-типа. Однако, если вы хотите избежать даже кратковременных перебоев в подаче электроэнергии, ищите линейный интерактивный тип.Среди основных отечественных поставщиков Tripp Lite, пожалуй, единственный, кто четко указывает типы своих моделей. Различные требования к характеристикам и испытаниям, такие как пределы амплитуды и продолжительности отклонения выходного напряжения, допустимого для нагрузок блока питания в режиме переключения (SMPS), определены стандартом IEC 62040-3. Обратите внимание, что производители небольших серийных источников питания ИБП для ПК обычно рекламируют свои системы по номиналу вольт-ампер (ВА). Типичная максимальная активная мощность в ваттах такого резервного источника питания составляет всего 60% от номинальной мощности, указанной на паспортной табличке.Такое соотношение по умолчанию между ваттами и ВА основано на старом компьютерном блоке питания без PFC, который имел коэффициент мощности от 0,6 до 0,7. Поэтому при покупке блока питания ИБП убедитесь, что полезная мощность ваших нагрузок не превышает 60% от его номинальной мощности в ВА. Чтобы найти требуемую мощность, добавьте токи на паспортных табличках всех устройств, которые вы хотите зарезервировать, и умножьте результат на 120. Обратите внимание, что технически это даст вам вольт-ампер, а не ватт. Однако современная электроника имеет коэффициент мощности, близкий к единице.Итак, ваши ватты будут почти такими же. Например, если ваша система потребляет 2,5 А, то она потребляет до 2,5×120 = 300 Вт. В этом случае необходимо выбрать резервное устройство мощностью не менее 300 / 0,6 = 500 ВА.

Хотя источники ИБП обычно дешевы, компактны и удобны, они подходят не для всех приложений. Их общий недостаток — относительно короткое время работы. Вот почему в большинстве технических данных указано с половинной нагрузкой . Для небольших потребительских устройств время работы при половинной нагрузке обычно составляет 13-20 минут.Обратите внимание, что эта характеристика не линейна. При полной нагрузке вы можете получить только 1/3 срока службы при половинной нагрузке. Если вы ищете более длительную резервную копию, рассмотрите возможность использования электрических генераторов.

.

Как спроектировать схему источника бесперебойного питания (ИБП)

В этом кратком руководстве мы узнаем, как спроектировать индивидуальную схему ИБП в домашних условиях с использованием обычных компонентов, таких как несколько микросхем NAND и несколько реле.

Что такое ИБП

ИБП, обозначающие источник бесперебойного питания, представляют собой инверторы, предназначенные для бесперебойной подачи сетевого питания переменного тока на подключенную нагрузку без малейшего прерывания, независимо от внезапных сбоев в подаче электроэнергии, колебаний или даже отключения электроэнергии.

ИБП становится полезным для ПК и другого подобного оборудования, которое связано с обработкой критически важных данных и не может позволить отключение питания от сети во время важной операции обработки данных.

Для этого оборудования ИБП становится очень удобным благодаря его мгновенному резервному питанию нагрузки и предоставлению пользователю достаточно времени для сохранения важных данных компьютера до тех пор, пока фактическое сетевое питание не будет восстановлено.

Это означает, что ИБП должен очень быстро переключаться с сети на инвертор (резервный режим) и наоборот во время возможного сбоя в электросети.

В этой статье мы узнаем, как сделать простой ИБП со всеми минимальными функциями, гарантирующими, что он соответствует указанным выше основам и обеспечивает пользователя бесперебойным питанием хорошего качества на протяжении всей работы.

Этапы ИБП

Базовая схема ИБП будет иметь следующие основные этапы:

1) Схема инвертора

2) Аккумулятор

3) Схема зарядного устройства

4) Ступень переключающей схемы с использованием реле или других такие устройства, как симисторы или SSR.

Теперь давайте узнаем, как можно собрать и интегрировать вышеупомянутые схемные каскады для реализации достаточно приличной системы ИБП.

Блок-схема

Упомянутые функциональные этапы источника бесперебойного питания можно подробно понять с помощью следующей структурной схемы:

Здесь мы видим, что основная функция переключения ИБП выполняется парой ступеней реле DPDT.

Оба реле DPDT питаются от источника питания 12 В переменного тока в постоянный или адаптера.

Слева можно увидеть реле DPDT, управляющее зарядным устройством. Зарядное устройство аккумулятора получает питание, когда сеть переменного тока доступна через верхние контакты реле, и подает вход для зарядки аккумулятора через нижние контакты реле. При отключении сети переменного тока контакты реле переключаются на замыкающие. Верхние контакты реле отключают питание зарядного устройства, а нижние контакты теперь соединяют аккумулятор с инвертором, чтобы начать работу в режиме инвертора.

Контакты реле с правой стороны используются для переключения с сети переменного тока на сеть переменного тока инвертора и наоборот.

Практическая конструкция ИБП

В следующем обсуждении мы попытаемся понять и разработать практическую схему ИБП.

1) Инвертор.

Поскольку ИБП имеет дело с критически важными и чувствительными электронными приборами, задействованный каскад инвертора должен иметь разумную форму волны, другими словами, обычный прямоугольный преобразователь не может быть рекомендован для ИБП, и поэтому для нашей конструкции мы делаем уверен, что об этом условии правильно позаботятся.

Хотя я разместил на этом веб-сайте много инверторных схем, включая сложные синусоидальные типы ШИМ, здесь мы выбираем совершенно новую конструкцию, чтобы сделать статью более интересной, и добавляем новую схему инвертора в список.

Конструкция ИБП использует только единственная микросхема IC 4093 и, тем не менее, способна выполнять на выходе хорошо модифицированные синусоидальные функции ШИМ.

Список деталей

• N1 — N3 вентили NAND от IC 4093
• Mosfets = IRF540
• Трансформатор = 9-0-9V / 10 ампер / 220V или 120V
• R3 / R4 = 220k pot
• С1 / С2 = 0.1 мкФ / 50 В
• Все резисторы имеют номинал 1 кОм 1/4 Вт

Работа схемы инвертора

IC 4093 состоит из 4 вентилей NAND типа Шмидта, эти вентили сконфигурированы надлежащим образом и расположены в показанной выше схеме инвертора для реализации необходимых технические характеристики.

Один из вентилей N1 настроен как генератор для генерации 200 Гц, в то время как другой вентиль N2 подключен как второй генератор для генерации импульсов 50 Гц.

Выход N1 используется для управления подключенными МОП-транзисторами с частотой 200 Гц, в то время как затвор N2 вместе с дополнительными затворами N3 / N4 поочередно переключает МОП-транзисторы с частотой 50 Гц.

Это сделано для того, чтобы МОП-транзисторы никогда не могли проводить одновременно от выхода N1.

Выходы от N3, N4 разбивают 200 Гц от N1 на чередующиеся блоки импульсов, которые обрабатываются трансформатором для создания переменного тока с ШИМ при заданном напряжении 220 В.

На этом этап инвертора в нашем руководстве по изготовлению ИБП завершается.

На следующем этапе объясняется схема переключающего реле и то, как вышеупомянутый инвертор должен быть соединен с переключающими реле для облегчения операций автоматического резервного копирования инвертора и зарядки аккумулятора во время сбоя в электросети и наоборот.

Ступень переключения реле и схема зарядного устройства батареи

На изображении ниже показано, как трансформаторная часть схемы инвертора может быть сконфигурирована с несколькими реле для реализации автоматического переключения для предлагаемой конструкции ИБП.

На рисунке также показана простая схема автоматического зарядного устройства с использованием IC 741 в левой части схемы.

Сначала давайте узнаем, как подключены переключающие реле, а затем мы можем перейти к объяснению зарядного устройства.

Всего на этом этапе используются 3 набора реле:

1) 2 реле SPDT в форме RL1 и RL2

2) Одно реле DPDT как RL3a и RL3b.

RL1 соединен со схемой зарядного устройства и управляет отсечкой высокого / низкого уровня заряда для батареи и определяет, когда батарея готова к использованию для инвертора, а когда ее нужно удалить.

SPDT RL2 и DPDT (RL3a и RL3b) используются для мгновенных действий по переключению во время сбоя питания и восстановления.Контакты RL2 используются для подключения или отключения центрального отвода трансформатора с аккумулятором в зависимости от наличия или отсутствия сети.

RL3a и RLb, которые представляют собой два набора контактов реле DPDT, становятся ответственными за переключение нагрузки через сеть инвертора или сеть во время перебоев в подаче электроэнергии или периодов восстановления.

Катушки RL2 и DPDT RL3a / RL3b соединены с источником питания 14 В, так что эти реле быстро активируются и деактивируются в зависимости от состояния входной сети и выполняют необходимые действия по переключению.Этот источник питания 14 В также используется в качестве источника для зарядки инверторной батареи при наличии сетевого питания.

Катушка RL1, как можно видеть, подключена к схеме операционного усилителя, которая контролирует зарядку батареи и обеспечивает отключение питания батареи от источника 14 В, как только оно достигает того же значения.

Он также гарантирует, что пока аккумулятор находится в режиме инвертора и потребляется нагрузкой, его нижний уровень разряда никогда не опускается ниже 11 В, и он отключает аккумулятор от инвертора, когда он достигает этого уровня.Обе эти операции выполняются реле RL1 в ответ на команды операционного усилителя.

Процедура настройки вышеупомянутой схемы зарядного устройства батареи ИБП может быть изучена из этой статьи, в которой обсуждается, как сделать зарядное устройство с отсечкой по нижнему и верхнему пределам с помощью IC 741

Теперь просто необходимо объединить все вышеперечисленные этапы вместе для выполнения прилично выглядящий небольшой ИБП, который можно использовать для обеспечения бесперебойного питания вашего ПК или любого другого подобного устройства.

Вот и все, на этом завершается наше руководство по проектированию персональной схемы ИБП, которое может легко сделать любой новичок, следуя приведенному выше подробному руководству.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.