Основные типы ИБП по принципу их построения, степени защиты оборудования и сферам применения.
Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.
Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.
1. Оффлайн ИБП
Оффлайн ИБП (off-line, Standby, back ups или резервные) – это тип источника бесперебойного питания, принцип действия которого заключается в переключении оборудования на резервный аккумулятор (является составной частью ИБП) при возникновении сбоев в питании.
Плюсы: | минусы: |
простота экономичность компактность | отсутствие стабилизации входного напряжения при работе от электросети более высокий износ аккумулятора (в сравнении с другими типами) |
Применение:
для защиты на короткий период домашних ПК, офисного компьютерного оборудования.
Схема ИБП с технологией оффлайн
2. Линейно-интерактивные ИБП
Линейно-интерактивные (line interactive) – это тип ИБП, который способен регулировать выходное напряжение при понижении или повышении напряжения на входе в широком диапазоне – без переключения работу от аккумуляторов. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.
Плюсы: | минусы: |
компактность экономичность стабилизация входного напряжения невысокая стоимость |
отсутствие корректировки формы выходного напряжения в режиме работы от электросети ступенчатое изменение выходного напряжения наличие времени переключения на питание от аккумуляторов |
Применение:
для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.
Схема линейно-интерактивного ИБП
3. С двойным преобразованием или онлайн ИБП
Двойного преобразования (онлайн, online) – это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды – входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.
Плюсы: | минусы: |
постоянная стабилизация напряжения и частоты полная фильтрация импульсов и высокочастотных помех основной электросети отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть мгновенное переключение на аккумуляторы в случае сбоев |
сложность конструкции и более высокая стоимость в режиме двойного преобразования дополнительные затраты электроэнергии |
Применение: Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.
Схема ИБП с технологией онлайн
Типы источников бесперебойного питания (ИБП)
Недорогие ИБП, предназначенные, в основном, для защиты не очень критичных рабочих станций. ИБП этого типа передает на нагрузку напряжение непосредственно от входной сети, фильтруя импульсные помехи. При выходе напряжения за допустимые пределы ИБП переводит оборудование на питание от батарей через простейший инвертор, дающий на выходе ступенчатую аппроксимацию синусоиды.
ИБП линейно-интерактивные (Line-Interactive)
ИБП этого типа обеспечивает питание нагрузки через ступенчатый стабилизатор, корректирующий пониженное или повышенное входное напряжение, фильтруя импульсные помехи. При выходе входного напряжения за пределы диапазона регулировки ИБП переводит оборудование на питание от батарей через инвертор. Линейно интерактивные ИБП рекомендуется использовать для серверов, рабочих станций, групп рабочих станций, мини-АТС и другой офисной техники, а также сетевого и телекоммуникационного оборудования.
По форме напряжения инвертора линейно-интерактивные модели ИБП делятся на 2 класса:
1) Со ступенчатой аппроксимацией синусоиды на выходе (ELTENA Smart Station).Такие ИБП пригодны только для защиты оборудования с импульсными блоками питания.
2) C синусоидальным выходным напряжением. (ELTENA Intelligent).
ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)
Эта схема построения ИБП обеспечивает качественно иной уровень защиты нагрузки. Поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Таким образом, на выходе ИБП формируется качественная синусоида c постоянной амплитудой независимо от наличия и формы входного напряжения. Аккумуляторная батарея непрерывно включена в цепь постоянного напряжения, что обеспечивает нулевое время перехода на батареи. При перегрузке или выходе ИБП из строя нагрузка продолжает получать питание через обходную цепь байпас.
К этому типу ИБП относятся все модификации ELTENA Monolith. ИБП, построенные по такой схеме, можно использовать для защиты практически любого оборудования, вплоть до самого критичного. Для достижения максимальной надежности и/или увеличения мощности системы бесперебойного питания ИБП с двойным преобразованием напряжения могут объединяться в параллельные системы. В случае системы с резервированием N+1 (добавляется один дополнительный ИБП к системе, рассчитанной на нагрузку: N*мощность одного ИБП) выход одного ИБП из строя никак не сказывается на работе подключенного к системе оборудования. Заметим, что строить параллельные системы без резервирования не рекомендуется, так как это снижает надежность системы в целом: выход из строя любого из ИБП приводит к перегрузке.
Отличия offline и online ИБП
Сталкивались ли вы когда-нибудь с ситуацией, когда компьютер вдруг выключался потому что отключили электричество? Это очень нежелательные ситуации и они могут нанести много вреда: во-первых, велик риск утери важной информации, а во-вторых, нередко отключение света может привести к поломке оборудования, это касается не только компьютера, а, например, газового котла отопления. Чтобы избежать подобных ситуаций, лучше всего вложить деньги в Источник бесперебойного питания. Что это? Это устройство, которое обеспечивает подачу питания к потребителям от встроенного аккумулятора даже тогда, когда основное питание было выключено. Вы можете выбрать между оффлайн и онлайн ИБП.
ИБП дает вам дополнительное время для безаварийного отключения оборудования, либо поддержания его бесперебойной работы. Данное устройство работает не только как резервное питание, но и как стабилизатор сети, что обеспечивает правильное питание электричеством вашей техники и предотвращает любые колебания и всплески во внешней сети. Как уже упоминалось выше, самыми распространенными типами современных электропитающих устройств являются ИБП системы онлайн и оффлайн.
Основные отличия
Off-line ИБП — это такой тип источника бесперебойного питания, который подключается напрямую к сети переменного тока. Если в электросети происходит сбой, подключается ИБП в автономном режиме и используется для электропитания через внутренний аккумулятор, который использует DC-AC инверторную схему.
В отличие от offlineИБП, в онлайн (online) ИБП используется DC-AC инвертор, который напрямую направляет энергию в нагрузку. В online ИБП не требуется механизм переключения, но используются свои резервы, поскольку он постоянно подает питание на нагрузку.
В автономном режиме ИБП заряжает аккумуляторы, подключенные к сети во время штатного режима питания, но так как подключение происходит с нагрузкой, это может вызвать некоторые электрические шумы. Поэтому этот тип источника бесперебойного питания не рекомендуется для чувствительных и критических электронных устройств. Тем не менее, важно понимать, что онлайн ИБП всё время обеспечивает питание компьютеров именно от своих аккумуляторов. Онлайн ИБП заряжает свои батареи преобразованным постоянным током. Следующим шагом является повторное преобразование тока на выходе аккумуляторов в переменный, с целью конечного питания нагрузки. Таким образом, с помощью онлайн UPS, нагрузка всегда получает стабилизированный ток, независимо от энергетических проблем, которые могут появиться. Благодаря этому свойству онлайн-ИБП рекомендуется для чувствительных и критически важных устройств, таких как газовые котлы или лабораторная техника.
Типы ИБП: Off-line, Line-Interactive, On-line. Давайте разбираться
Представим схемку:
Off-line ИБП или инверторы
Алгоритм работы такого ИБП простой: если есть напряжение – устройство его транслирует на потребителей, не осуществляя функцию стабилизации. При отключении центрального питания за 10-20мс происходит переключение на работу от АКБ. 20мс – это много или мало? Вы увидите, как моргнет лампочка освещения, но ПК, например, в перезагрузку не уйдет (импульсный блок питания имеет определенную емкость благодаря конденсаторам). Надо заметить, что маломощные ИБП Off-line типа рассчитаны на питание не особенно критичной нагрузки – ПК, мониторы, ноутбуки, факсы и т.п. Популярные APC Back-ups относятся именно к этому типу.
Мощные ИБП типа Off-line по-другому называют “инверторы”. Строго говоря, это не совсем корректно, т.к. инвертор – это суть преобразователь напряжения, который является лишь составной частью ИБП, в его задачу входит конвертация постоянного напряжения DC в переменной АС, либо в обратную сторону. Но, так сложилась практика, что применительно к бесперебойному питанию под инверторами подразумевают нечто более, а именно преобразователь AC-DC-AC со встроенным зарядным устройством и контроллером напряжения. Иными словами: прибор, который автоматически даёт электропитание от аккумуляторов в случае пропадании электричества, а при восстановлении его подачи переходит в режим заряда АКБ и параллельно питает нагрузку.
Схема off-line ИБП
К популярным инверторам на нашем рынке можно отнести:
- МАП “Энергия” (лидер рынка в бюджетном сегменте)
- Stark INV
- Studer
- Victron
- Xantrex
При установке инверторов для целей бесперебойного питания частных домов мы рекомендуем перед инвертором устанавливать стабилизатор напряжения. Как правило все профессиональные инверторы не имеют встроенного стабилизатора.
Возникает вопрос: почему в списке нет CyberPower и инверторов ПН “Энергия” (не путайте с МАП “Энергия”)? Дело в том, что по всем признакам это не инверторы, а Line-Interactive ИБП.
Line-Interactive ИБП
Если не вдаваться в подробности электронной схемотехники – Line-Interactive это тоже самое, что Off-line только со стабилизатором напряжения и хорошим фильтром помех. Как правило, все небольшие качественные ИБП для ПК как раз относятся к этому типу (скажем APC Smart-UPS). Нужно иметь ввиду, что встроенный стабилизатор напряжения уступает по характеристикам стабилизаторам внешним. Предельная мощность подобных ИБП как правило не превышает 5кВт. Линейно-интерактивные ИБП могут иметь разную форму выходного сигнала: с апроксимированной синусоиды для ПК и приборов с импульсными блоками питания, и с чистой синусоидой для индуктивной нагрузки (например, ПН “Энергия”, Inelt Intelligent и т.д.)
Схема Line-interactive ИБП
On-line ИБП
Этот тип ИБП обеспечивает нагрузку самым качественным электропитанием благодаря системе двойного преобразования. Входящий сигнал преобразуется в постоянный ток, фильтруется от искажений и помех, и вновь генерируется переменный сигнал максимального качества.
Что в результате:
- 0 сек. переключение на АКБ при пропадании центрального электроснабжения, т.е. не вы, не ваше оборудование не почувствует момента отключения
- Широкий диапазон стабилизации напряжения и что самое важное – стабилизация происходит не ступенчато, а в режиме on-line. Иными словами – чтобы не было на входе, на выходе всегда четко 220В (или 230В).
- Любые помехи, импульсы и прочая “нечисть” осядут в недрах ИБП и никогда не попадут к вашим потребителям
- Он-лайники исправляют форму сигнала, давая на выходе практически идеальную форму синусоиды.
Схема On-line ИБП
Производителей ИБП On-line типа множество в различных ценовых диапазонах. В премиум-сегменте это Eaton, APC, Liebert и прочие. Средний ценовой диапазон: East, Delta ES, Inelt, Makelsan, Helior и прочие.
Для бесперебойного питания домов существуют решения и на базе ИБП On-line типа и на базе Инверторов. В чем же разница между этими решениями кроме очевидных? Об этом в нашей статье: ИБП VS Инвертор – что лучше для бесперебойного питания дома.
Читайте также:
Об авторе
Сергей Леднёв
Руководитель комплексных проектов по стабильному и бесперебойному электропитанию. 220@tok-shop.ru
Комментарии
Александр 18.10.2017 | Ответить
Здравствуйте, Сергей. У меня Stark Country 600 Line-Int , в его характеристиках заявлено, что у него есть встроенный стабилизатор напряжения, но судя по индикации входного и выходного напряжения его либо нет, либо он не работает. Входное, будь оно 180 или 240 В всегда равно выходному. Stark неисправен?
Сергей Леднёв 19.10.2017 | Ответить
У этого ИБП есть встроенный стабилизатор, но с низкой точностью (малое число ступеней). Если он не стабилизировал входное напряжение в 180В – источник неисправен
Александр 29.10.2017 | Ответить
Позвольте задать вам ещё один вопрос, Сергей. У меня котел Протерм “Гепард” 24 атмосферный (с естественным выхлопом ) , внешнего циркуляционного насоса нет. Максимальное потребление этого котла – 120 ватт по паспорту (в среднем наверно меньше). Стоит , описанный мной выше бесперебойник Stark Country 600, и был к нему аккумулятор Вентура GPL 12 -75. Эта конструкция обеспечивала 8 часов работы котла при разряде батареи максимум на 3 четверти ( судя по индикации на Штарке). На то , что Штарк не стабилизирует напряжение (это я описал выше) я внимания не обращал, вернее не стал придавать этому значения, у меня был стабилизатор Кварц 500 ВА – через него я подключил Штарк. То есть : Сеть – Кварц – Штарк с Дельтой – Котел. Аккумулятор прослужил с момента покупки всего 2 года Моя вина, что я сразу не обратил внимание на не стабилизирующий напряжение, Штарк (это моя вина, что не разобрался в этом сразу , а вышел из положения подключив стаб.), закрыл дверцы шкафа ( где всё это стоит) и был доволен два года. За это время батарея ни разу не разряжалась в ноль, так как свет не выключают на долго – не больше 8-ми 9-ти часов (часто намного меньше) да и не так уж часто : 2-4 раза в месяц. Циклов на год не много выходит. Пока однажды через час после отключения Штарк не запищал. Оказалось, что Вентура разрядилась в ноль. За час. Думал, что что -то не то , но в другой раз через неделю – то же самое. Проверили дельту нагрузочной вилкой 100 А – напряжение падает до 8 вольт – выходит батарея умерла. Почему она умерла за два года хотя заявленный срок службы GPL 10 лет? Ну хотя бы 3-4 года я думал прослужит, а оказалось, что нет. Мало. Моя вина – Штарк стоял почти вплотную к Вентуре, из-за этого бок батареи был теплый. Могла ли из-за этого батарея выйти из строя за два года? Или 2 года это нормально для этой батареи? Или Штарк совсем не исправен (продавец дал гарантию на него год) и убил батарею ?
Сергей Леднёв 20.12.2017 | Ответить
Александр, здравствуйте! Скорее всего ваш аккумулятор подвергался частичному нагреву, что привело к быстрой сульфатации свинцовых пластин. Следствие этого – быстрая нарастающая потеря емкости. Если у вас получится обеспечить комфортную температуру для АКБ в пределах 10-20 градусов, срок жизни аккумулятора приблизится к 50-70% от паспортного. Так же надо иметь ввиду, что срок жизни АКБ указывается при идеальных условиях эксплуатации с максимально корректным и интеллектуальным током заряда, который есть у дорогих ИБП. Дельта серий GX (Гелевые) – хороший выбор, однако в буферном режиме у них нет приемущества над серией DTM/HR