Ибп для дома на длительное время автономной работы: Как расчитать время автономной работы ИБП

Как выбрать ИБП для дома и дачи

Несмотря на движущийся вперед прогресс, нехватка электроэнергии с каждым годом увеличивается. И это происходит не только в отдаленных селах и деревнях, но и в крупных городах, имеющих даже свою гидроэлектростанцию. Почему это происходит? Ответ очень прост. Растет количество мощных потребителей, которых раньше просто не существовало. Сети, рассчитанные еще в СССР, практически не изменились. Вот, чтобы не перегружать линию, в часы пик, энергослужбы отключают потребителей третьего класса, то есть жилые дома. И это происходит чаще всего без предупреждения. Сидишь в интернете или перед телевизором, и бац…! свет потух. В такой ситуации, кроме нервов, может испортиться дорогая бытовая техника, а крайнего не найдешь.

Но выход есть. Приобрести источник бесперебойного питания для дома. Какие они бывают и как работают — эти и другие вопросы, ответы на них, будут рассмотрены далее в статье.

Назначение

Основной задачей источника бесперебойного питания является электроснабжение дома или квартиры при отключении или аварии на основной энерголинии. При подаче напряжения в основную сеть, ИБП, автоматически, без участия человека, переключит питание обратно на эту линию. Кроме этого, ИБП имеет защиту от перепадов напряжения и стабилизирует его:

Типы ИБП

1. ИБП — резервный. Это чаще всего применяемый источник бесперебойного питания. Обусловлено это: низкой ценой, высоким КПД и малым тепловыделением. Недостатком такого типа прибора является: медленное переключение с сети на батарею, некачественный входной и выходной фильтр помех, переключение питания нагрузки при незначительных колебаниях напряжения сети. Это приводит к преждевременному изнашиванию контактов реле и частой замене батарей.
2. Линейно-интерактивные ИБП. С более высокой скоростью переключения, нежели первые. Оборудованы устройством автоматической регулировки сетевого напряжения. Это устройство до последнего пытается стабилизировать напряжение в сети, и только когда это не удается, оно переключает питание на батареи. Отсюда длительная жизнедеятельность всех узлов и блоков, а также высокая стоимость ИБП.
3. Онлайн UPS. Самый дорогой тип ИБП. Переключение с источников питания происходит практически без задержек. Применяется в промышленных структурах на ответственных объектах, таких как АТС и серверные.

Исполнение

ИБП бывают разного типа исполнения. В одних батареи встроены в один корпус с другими блоками, в других, аккумуляторы находятся отдельно и подключаются дополнительным кабелем. В чем различия, плюсы и минусы таких конструкций?

Если ИБП небольшой мощности, то батареи обычно малогабаритные, и расположены в одном шкафу с инвертором и зарядным. Плюс такого исполнения — занимает мало места и мобильность. Минус — в случае замены, необходимо ставить такие же батареи, которые не всегда можно найти. Также нет возможности увеличить время работы, заменой на более емкостные АКБ.

Важно! При выборе батарей, обращайте внимание на напряжение. Оно должно быть таким, какое необходимо для этого устройства.

Другое дело ИБП с внешним аккумулятором. Здесь можно экспериментировать. К тому же внешние АКБ можно разместить в отдельном, хорошо проветриваемом помещении со стабильной температурой. Ведь батареи могут выделять вредные испарения и не переносят перепады температур.

Устройство ИБП

Практический каждый источник бесперебойного питания состоит из таких блоков, как:

• входной фильтр;
• выпрямитель;
• зарядное устройство;
• аккумуляторные батареи;
• инвертор;
• коммутирующее устройство;
• приборы контроля;
• выходные цепи;
• корпус.
  

Входной фильтр состоит из конденсаторов и катушек, которые удаляют помехи сети, и в то же время подавляют свои от инвертора.

Выпрямитель преобразует переменное напряжение сети 220 Вольт в постоянное, необходимое для работы зарядного блока и инвертора. Выпрямитель состоит из диодного моста, электролитических конденсаторов и дополнительных элементов, которые улучшают сглаживание тока.

Зарядное устройство. В его состав входят электронные блоки, регулирующие и контролирующие оптимальный заряд аккумуляторов.

Аккумуляторные батареи просто необходимы в этом устройстве. В случае отключения напряжения в сети, они питают инвертор, который вырабатывает аварийное напряжение. Именно от качества и емкости батарей, зависит время работы ИБП во время отключения общей сети.

Инвертор состоит из генератора импульсов заданной частоты, которые подаются на первичную обмотку трансформатора, возбуждая в ней магнитное поле. Со вторичной обмотки снимается напряжение, которое выпрямляется и стабилизируется. Оно-то и используется для питания электроприборов дома. Благодаря такому длинному пути преобразований, ток на выходе имеет правильную форму и высокую стабильность. Домашняя аппаратура надежно защищена от скачков напряжения и перепадов.

Важно! ИПБ должен обязательно иметь защиту от короткого замыкания на выходе, иначе при замыкании инвертор выйдет из строя.

Коммутирующее устройство имеет в своем составе быстродействующие реле, которые в момент отключения сети, быстро переключают с одного источника питания на другой.

Приборы контроля в зависимости от модели ИБП, могут быть как электронные, так и механические вольтметры, и амперметры. Благодаря им, можно контролировать напряжение и ток как на входе, так и на выходе устройства.

Выходные цепи — это тоже, что и на входе — катушки индуктивности и конденсаторы убирающие помехи. Кроме перечисленного — это выходные зажимы или клеммы для подключения домашней электросети.

Конечно, для защиты всех этих блоков необходим надежный и эстетичный корпус. У разных моделей, корпус имеет свои особенности. Поэтому выбирая ИБП, следует обращать внимание на материал, есть ли достаточно прорезей для охлаждения внутренних блоков и, разумеется, цвет, если кому-то это важно.

Принцип работы

Как уже частично описывалось выше, принцип работы заключается в следующем:

• переменное напряжение сети выпрямляется выпрямителем;
• выпрямленное постоянное напряжение используется для зарядного устройства аккумуляторов и питания инвертора;
• выпрямитель заряжает аккумуляторы, которые при отключении питают инвертор;
• инвертор, в свою очередь, выдает в сеть дома стабилизированное переменное напряжение 220 Вольт.

Установка и подключение ИБП для дома

Подключение не составляет особого труда. К каждому аппарату есть инструкция со схемой и рекомендациями подключения и установки. В любом случае на вход устройства подключается кабель сразу с выхода счетчика, а выход с ИБП — к сети дома. То есть, просто ИБП устанавливают в разрыв между счетчиком и домашней сетью. Поставить аппарат, если это не мешает, можно прямо в коридоре частного дома около счетчика, и все подключения сделать по наименьшему пути. Это самый простой вариант. Если теряется эстетика, придется ставить ИБП где не портит вид, а входной и выходной кабель вести к счетчику.

Важно! Будьте внимательны при работе около счетчика, чтобы не сорвать случайно пломбу.

Иногда в схему включают еще бензиновый или дизельный генератор, который, разумеется, должен стоять отдельно в нежилом помещении или на улице. Нужен он, тогда, когда АКБ уже исчерпали свой заряд, а электроэнергию так и не подали. Генератор дополнительно даст энергию и зарядит аккумуляторы.

Как выбрать ИБП для дома и дачи

Перед тем как выбирать это устройство, нужно посчитать потребляемую мощность вашей сети. Для этого берем мощность всех бытовых приборов, которые используются в доме и суммируем ее. К этому значению еще прибавляем 10—20 процентов, и получаем максимальную мощность. Например, у вас в доме: холодильник — 200 Вт, телевизор — 100 Вт, компьютер — 300 Вт, стиральная машина — 2500 Вт и утюг — 2000 Вт. Суммируем, и получаем значение в 5100 Вт (5,1 кВт). Накидываем 20% и получаем примерно 6 кВт. Вот на такую мощность и надо выбирать ИБП для дома. Понятно, что все приборы не могут быть включены одновременно, но лучше брать с запасом на будущее, да и номиналы на устройствах ИБП чаще всего завышены, чем на самом деле они могут дать.

Также немаловажным моментом выбора есть качество батарей. Они самое дорогое в этом устройстве, поэтому выбирать нужно известных брендов с гарантией и возможностью найти замену.

Внимание! Мощность указывается как на корпусе, так и в техпаспорте устройства.

ИБП для газового котла

В принципе если у вас уже есть ИБП для всего дома, то покупать еще один для котла нет никакого смысла. Но. если первый вариант для вас не по карману, то можно купить ИБП отдельно для котла.

Выбор ИБП для компьютера.

Этот вид ИБП давно используется и получил немалую популярность.

Что можно учитывать при его выборе:

• известный бренд с возможностью замены батареи;
• достаточное количество розеток на выходе;
• звуковой сигнал при отключении внешней сети;
• максимально быстрая скорость переключения;
• время работы от аккумуляторов;
• выходная мощность.
  

Вообще, чем тяжелее блок, тем лучше. Берите именно тот, что весит больше, при одинаково указанных мощностях на корпусе.

ИБП для дома и дачи собственными руками

Да, можно сделать это устройство собственноручно. Самый простой способ — найти старый компьютерный ИБП с нерабочими батареями и использовать его инвертор и корпус:

Что еще нужно сделать?

1. Снять корпус.
2. Отключить старую батарею и сделать эти выводы с выходом наружу. Для этого, можно сделать в корпусе отверстия и посадить эти концы на клеммы. Теперь к этим клеммам можно подключить внешние аккумуляторы на такое же напряжение, что и старые. Емкость чем больше, тем лучше.
3. На корпусе или на задней панели монтируем розетки и соединяем их, сначала между собой, а затем с выходом инвертора.
4. Отламываем на плате динамик. Иначе он будет постоянно пищать.
5. Для лучшего охлаждения вырезаем в корпусе отверстие на 120 мм и вставляем в него стандартный вентилятор. Нужен он для охлаждения инвертора.

Вот так можно соорудить собственную систему резервного питания. Главное, подобрать качественные аккумуляторы на напряжение для инвертора. Вычислить напряжение можно по старым.

Внимание! Будьте осторожны. При изменениях в схеме, отключайте как шнур из розетки, так и АКБ.

ИПБ, бесспорно, нужная вещь. Он защитит вашу аппаратуру, и в аварийных ситуациях не оставит вас в полной темноте. Даже если у вас отключений нет, то лучше быть к этому готовым уже сейчас.

Как выбрать источник бесперебойного питания | ИБП | Блог

Сколь бы надежен не был ваш поставщик электропитания, броски напряжения иногда случаются на любых линиях. Каждый пользователь ПК хоть раз, да сталкивался с внезапной перезагрузкой или отключением компьютера из-за неполадок на питающей линии. И компьютеры – не единственный вид техники, требующий бесперебойного электропитания.

Продолжительное отключение электропитания может привести к заморозке системы отопления частного дома. ИБП с подключаемыми аккумуляторами способен «продержать на плаву» циркуляционный насос и электронику котла в течение нескольких часов, и стоить такой ИБП будет намного дешевле, чем генератор с автозапуском.

Роутер, подключенный к ИБП, позволит оставаться «онлайн» и при отсутствии электропитания. Потребляет роутер совсем немного и емкости аккумулятора даже недорогого «бесперебойника» хватит на пару-тройку часов его работы.

Серверам и внешним дисковым накопителям бесперебойное питание совершенно необходимо – внезапное отключение электричества может привести к потере данных.

И вообще, наличия ИБП требует любая автоматика, сбой в работе которой может привести к серьезным последствиям – медицинское и технологическое оборудование, системы пожарной и охранной сигнализации и т. д. Но параметры электропитания у разных видов техники разные, поэтому и ИБП для них потребуется с различными характеристиками.

Характеристики источников бесперебойного питания.

Вид устройства.

Резервный ИБП имеет наиболее простую конструкцию. Электроника источника следит за уровнем входного напряжения, и, при его выходе за установленные рамки (обычно +10% от номинала), переключается на питание от аккумулятора.

Конструкция проста и надежна, но в некоторых ситуациях от такого ИБП будет больше вреда, чем пользы. Например, если он имеет минимальное входное напряжение 180 В и используется для защиты компьютера с блоком питания, работающим от 110 до 240 В. Без ИБП компьютер бы спокойно работал, а ИБП при падении напряжения ниже входного (180 В) перейдет на аккумулятор и после его разряда выключит питание компьютера. Поэтому для этого вида ИБП следует обеспечить соответствие минимального и максимального напряжений «бесперебойника» и потребителя – лучше всего, если диапазон напряжений ИБП будет незначительно (5-10В) уже диапазона напряжений электроприбора. Например, для диапазона рабочих напряжений потребителя 180-240 В, диапазон ИБП должен быть примерно 190-230 — это позволит перейти на питание от аккумулятора до того, как напряжение станет неприемлемым для защищаемого прибора.

Кроме того, переключение на аккумулятор занимает некоторое время, что может быть критичным для некоторых видов техники. Например, для импульсных блоков питания с активным корректором мощности (APFC), которым оснащено большинство таких БП мощностью более 400 Вт. При подборе ИБП для компьютеров, специальной аппаратуры, аудио- и видеотехники с подобными блоками питания следует оставлять большой запас по мощности, либо выбирать ИБП другого вида.

Линейно-интерактивный ИБП, фактически, состоит из резервного ИБП и стабилизатора. При наличии в сети пониженного или повышенного напряжения, автоматический регулятор напряжения (AVR) стабилизирует его, а на аккумулятор ИБП переключается только при настолько большом отклонении напряжения от нормального, что стабилизировать его уже невозможно.

Линейно-интерактивные ИБП немного дороже резервных, но для бытового применения именно этот вид является оптимальным. Единственный случай, когда ему следует предпочесть резервный – когда в вашей сети стабильно пониженное напряжение, подходящее, однако, для защищаемого электроприбора. Резервный ИБП просто пропустит это напряжение в компьютер, а линейно-интерактивный будет его повышать до нормального. Но продолжительная работа в таком режиме может сильно сократить ресурс AVR (особенно на недорогих «бесперебойниках»).

Недостаток, связанный с кратковременным отсутствием питания во время переключения на аккумулятор у линейно-интерактивных ИБП также присутствует.

Устройства с двойным преобразованием (on-line) обеспечивают наилучшее качество электропитания. У ИБП этого вида аккумулятор подключен к цепи питания постоянно, поэтому провалы напряжения в момент перехода на автономное питание отсутствуют. Входной ток выпрямляется, его напряжение понижается до напряжения аккумулятора, после чего инвертор преобразует его в переменный 230 В /50 Гц.

Такие ИБП стоят заметно дороже остальных видов, зато выдают стабильную частоту, напряжение и форму синусоиды при любых помехах на входной линии питания.

Выходная мощность (ВА) стабилизатора определяет максимальную суммарную полную мощность подключенных к нему электроприборов. Однако следует иметь в виду, что приведенное в паспорте на электроприбор значение в Ваттах – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.

Многие подключаемые к ИБП электроприборы создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку, и полная выходная мощность ИБП должна подбираться с её учётом. Для определения полной мощности электроприбора следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:

Поскольку чаще всего ИБП используется для защиты ПК, часто возникает вопрос: какую мощность имеет компьютер? Самый точный способ определения мощности – расчет на основе замера потребляемого им тока. Проще и безопаснее всего это сделать с помощью токовых клещей и самодельного удлинителя с раздельными проводниками.

Измерение тока с помощью мультиметра связано с опасностью поражения электрическим током и делать это, не обладая соответствующими навыками, небезопасно.

Измерение следует производить, дав на процессор и видеокарту максимальную нагрузку – это можно сделать с помощью требовательной к ресурсам игры или с помощью специальных программ (например, OCCT в режиме power supply). Измеренное значение умножается на величину напряжения в сети – это и будет искомая полная мощность (ВА) компьютера.

Простой, но грубый способ – взять максимальную мощность блока питания (в Ваттах), обычно приведенную на корпусе БП и поделить на коэффициент мощности. Реальная мощность компьютера, скорее всего, будет ниже, но уж точно не выше.

К примеру, для защиты компьютера с блоком питания без PFC мощностью 300 Вт и монитором мощностью 50 Вт потребуется ИБП с входной мощностью (ВА) 300/0,65+50/0,8 = 524 ВА. Поскольку реальная мощность системного блока, скорее всего, ниже 300 Вт, ИБП на 500 ВА могло бы и хватить для этого компьютера. Однако с учетом того, что пусковые токи (неизбежные при переключении на аккумулятор) могут превышать номинальные вдвое, выбор ИБП на 750 или 1000 ВА представляется более оправданным.

Следует также отметить, что недорогие ИБП часто характеризуются слабой перегрузочной способностью и не могут выдерживать высокие токи даже очень непродолжительное время (менее 100 мс). Поэтому при покупке недорогого ИБП необходимо следить, чтобы пиковая мощность нагрузки не превышала выходную мощность «бесперебойника».

Если определение полной выходной мощности (ВА) представляется слишком сложным, можно подобрать ИБП по активной выходной мощности (Вт) – обычно этот параметр тоже приводится в паспорте ИБП.

Однако большинство производителей при указании активной выходной мощности ориентируются на cos(φ) = 0,6-0,7, подходящий только при использовании ИБП для защиты компьютеров с блоками питания без PFC.

Коэффициент мощности многой другой техники выше, и, подбирая ИБП по активной мощности в ваттах, вы рискуете переплатить, выбрав ИБП более мощный, чем вам действительно необходимо.

Тип формы напряжения может быть важен для некоторых видов техники. В электродвигателях, трансформаторах, катушках индуктивности «ступенчатая» форма питающего тока приводит к дополнительным нагрузкам – это может проявляться изменением звука работы, увеличенным нагревом обмоток и ускоренным износом. Проблемы могут возникнуть с некоторыми моделями аудио- и видеотехники, измерительными приборами и медицинской техникой.

Импульсные блоки питания к форме напряжения невосприимчивы – ступенчатая аппроксимация синусоиды подходит для любых компьютеров. Проблемы, возникающие на современных блоках питания с активным корректором мощности (APFC) чаще всего связаны не с формой сигнала, а с недостатком запаса по мощности и низкой перегрузочной способностью ИБП. При переключении на аккумулятор и падении входного напряжения, APFC резко увеличивает потребляемый ток, при этом нарастание потребления происходит так быстро, что ИБП часто отключается защитным автоматом (токовым реле), при том, что контроллер даже не успевает «заметить» перегрузку.

Однако, некоторые блоки питания с APFC плохо работают при ступенчатой синусоиде – корректор успевает среагировать на горизонтальную «ступеньку» как на пониженное напряжение, увеличивает ток потребления и перегружает ИБП, приводя к срабатыванию его защиты и отключению. И, хотя многие БП с APFC прекрасно «уживаются» со ступенчатой синусоидой, чтобы не оказаться в ситуации, когда ПК откажется работать с «бесперебойником», следует либо убедиться в их совместимости перед покупкой, либо выбирать ИБП подороже: с «чистой» синусоидой и запасом по мощности, либо ориентироваться на устройство с двойным преобразованием. В последнем случае чрезмерный запас по мощности не нужен, а синусоида у таких устройств и так «чистая».

Тип выходных разъемов питания на современных ИБП может быть различным. Старые ИБП все имели выходные разъемы стандарта IEC 320 C13 («компьютерные») для подключения питающих кабелей системного блока и монитора.

Но роутеры, внешние жесткие диски и многие современные мониторы для подключения к сети используют обычную «евро» вилку. Поэтому сегодня уместнее выбирать ИБП с выходными разъемами типа CEE 7/* — «евророзетками». Обратите внимание, чтобы количество розеток соответствовало количеству потребителей.

Некоторые специализированные ИБП, предназначенные для создания линий бесперебойного электропитания, оснащаются клеммами для удобства прямого подключения линейных проводов.

Удобно, если ИБП имеет какой-нибудь интерфейс, по которому он может «сообщить» работающему на ПК приложению о пропадании напряжения. Это позволит сохранить все открытые документы, записать на диск данные из буфера и корректно завершить работу компьютера в автоматическом режиме, даже если оператора поблизости нет. Особенно это важно для серверов: сбой сервера – вещь неприятная, но она может стать еще неприятнее, если «испортятся» хранящиеся на нём данные из-за некорректного завершения работы. ИБП с интерфейсом USB или RS-232 подключается интерфейсным кабелем непосредственно к защищаемому компьютеру, на котором должно быть запущено соответствующее ПО.

Совсем другое назначение имеют разъмы RJ-11/RJ-45 расположенные парой IN/OUT — это защита телефонных и компьютерных сетей от импульсных помех (часто возникающих, например, во время грозы). Входную (уличную) линию следует подключать к разъему IN, а к разъему OUT — локальную телефонную или компьютерную сеть, которая, таким образом, будет защищена от приходящих «извне» помех.

Функция «холодного старта» позволяет осуществить запуск подключенных к ИБП электроприборов при отсутствии питающего напряжения. Холодный старт позволяет использовать ИБП как автономный источник питания для маломощной нагрузки.

Время автономной работы зависит от емкости установленных аккумуляторов и суммарной мощности подключенных потребителей. Производителем обычно указывается продолжительность автономной работы при определенной мощности нагрузки. Но зачастую мощность нагрузки сильно отличается от приведенной производителем. В этом случае следует иметь в виду, что емкость аккумулятора сильно зависит от тока разряда. При быстрой разрядке (5-10 минут) аккумулятор выдает всего 20-30% от номинальной емкости.

Так, если производителем приводится время автономной нагрузки в 5 минут при нагрузке 200 Вт, то при вдесятеро меньшей нагрузке (20 Вт) время автономной работы будет не 50 минут, а около двух часов, потому что емкость при разряде такой продолжительности будет примерно вдвое больше. Максимальная (100%) емкость аккумуляторной батареи достигается при продолжительности разряда в 20 часов и более, это следует учитывать, если предполагается длительная работа оборудования от ИБП.

«Бесперебойники», рассчитанные на продолжительную автономную работу, часто имеют возможность подключения дополнительных батарей. Это позволяет набрать емкость, необходимую для поддержания работы потребителей в течение необходимого времени.

Имейте в виду, что аккумуляторная батарея имеет ограниченный ресурс и через некоторое время (0,5-5 лет в зависимости от качества батареи и частоты циклов заряда/разряда) она потребует замены. В этом случае возможность замены батарей будет совсем нелишней. Оборудование, которое должно работать непрерывно, следует защищать с помощью ИБП с возможностью горячей замены батарей — т.е., без отключения ИБП от сети.