Вимоги до якості електроенергії законодавчо прописані державними стандартами і досить жорсткими нормативами. Електропостачальної організації докладають багато зусиль для їх дотримання, але, вони не завжди реалізуються.
У наших квартирах, та й на виробництві, періодично виникають:
повні відключення електрики на невизначений час;
апериодические короткочасні (10 ÷ 100 мс) високовольтні (до 6 кВ) імпульси напруги;
сплески і зниження напруги з різною тривалістю;
накладки високочастотних шумів;
відходи частоти.
Всі ці неполадки негативно впливають на роботу побутових і офісних споживачів електроенергії. Особливо страждають від якості електроживлення мікропроцесорні і комп'ютерні пристрої, які не тільки роблять збої, але і можуть повністю втратити свою працездатність.
Призначення і види джерел безперебійного живлення
Щоб скоротити ризики від виникнення несправностей живильної електричної мережі використовуються резервні пристрої, які прийнято називати джерелами безперебійного живлення (ДБЖ) або UPS (утворено від скорочення англійської фрази «Uninterruptible Power Supply»).
Вони виготовляються з різною конструкцією для вирішення специфічних завдань споживача. Наприклад, потужні ДБЖ з гелієвими акумуляторами здатні підтримувати енергопостачання цілого котеджу протягом декількох годин.
Їх АКБ отримують заряд від лінії електропередач, вітрогенератора, або інших носіїв електроенергії через випрямний пристрій інвертора. Вони ж підживлюють електричні споживачі котеджу.
Коли зовнішнє джерело відключається, то акумулятори розряджаються на підключену в їх мережу навантаження. Чим більше ємність АКБ і менше ток їх розряду, тим довше вони працюють.
Іісточнікі безперебійного живлення середньої потужності можуть резервувати, систем підтримки мікроклімату в приміщеннях і подібного обладнання.
У той же час найпростіші моделі UPS здатні тільки завершити програму аварійного відключення комп'ютера. При цьому тривалість всього процесу їх роботи не перевищить 9 ÷ 15 хвилин.
Комп'ютерні джерела безперебійного живлення бувають:
вбудованими в корпус пристрою;
зовнішніми.
Перші конструкції поширені в ноутбуках, нетбуках, планшетах і подібних мобільних пристроях, що працюють від вбудованого акумулятора, який забезпечений схемою перемикання харчування і навантаження.
АКБ ноутбука з вбудованим контролером є джерелом безперебійного живлення. Його схема в автоматичному режимі захищає працююче обладнання від несправностей електромережі.
Зовнішні конструкції ДБЖ, Призначені для нормального завершення програм стаціонарного комп'ютера, виготовляються окремим блоком.
Їх підключають через мережевий адаптер харчування до електричної розетки. Від них живиться тільки ті пристрої, які відповідають за роботу програм:
системний блок з підключеною клавіатурою;
монітор, що відображає процеси, що відбуваються.
Решта периферійні пристрої: сканери, принтери, акустичні колонки та інше обладнання від UPS НЕ живити. Інакше вони при аварійному завершенні програм забиратимуть на себе частину енергії, накопиченої в акумуляторах.
Варіанти побудови робочих схем ДБЖ
Комп'ютерні та промислові UPS виготовляють за трьома основними варіантами:
резервування електроживлення;
інтерактивної схеми;
подвійного перетворення електроенергії.
При першому методі резервної схеми, Позначається англійськими термінами «Standby» або «Off-Line» напруга надходить з мережі до комп'ютера через ДБЖ, в якому електромагнітні перешкоди усуваються вбудованими фільтрами. Тут же встановлено, ємність якого підтримується струмом заряду, регульованим контролером.
Коли пропадає або виходить за встановлені нормативи зовнішнє живлення, то контролер направляє енергію АКБ на харчування споживачів. Для перетворення постійного струму в змінний підключається простий інвертор.
Переваги UPS Standby
Джерела безперебійного живлення схеми Off-Line володіють високим ККД, при поданому на них напрузі, тихо працюють, мало виділяють тепла і відносно дешеві.
недоліки
UPS Standby виділяються:
довгим переходом на харчування від акумулятора 4 ÷ 13 мс;
спотвореної формою вихідного сигналу, що видається інвертором у вигляді меандру, а не гармонійної синусоїди;
відсутністю коригування напруги і частоти.
Такі пристрої найбільш поширені на персональних комп'ютерах.
ДБЖ інтерактивної схеми
Їх позначають англійським терміном «« Line-Interactive ». Вони виконуються за попередньою, але більш ускладненою схемою за рахунок включення стабілізатора напруги, що використовує автотрансформатор із ступінчастим регулюванням.
Це забезпечує коригування величини вихідної напруги, але управляти частотою сигналу вони не здатні.
Фільтрація перешкод в нормальному режимі і перехід на инверторное харчування при аваріях відбувається за алгоритмами UPS Standby.
Додаванням стабілізатора напруги різних моделей з методиками управління ім дозволило створювати інвертори з формою сигналу не тільки меандру, а й синусоїди. Однак, невелика кількість ступенів регулювання на основі релейних перемикань не дозволяє реалізувати функції повної стабілізації.
Особливо це характерно для дешевих моделей, які при переході на живлення від акумулятора не тільки завищують частоту вище номінальної, а й спотворюють форму синусоїди. Перешкоди вносить вбудований трансформатор, в осерді якого відбуваються процеси гистерезиса.
У дорогих моделях працюють інвертори на напівпровідникових ключах. UPS Line-Interactive мають більшу швидкодію при переході на живлення від АКБ, ніж у ІБП Off-Line. Воно забезпечується роботою алгоритмів синхронізації між вхідним напругою з видаються сигналами. Але при цьому відбувається деяке заниження ККД.
ДБЖ Line-Interactive не можна використовувати для харчування асинхронних двигунів, які масово встановлені на всій побутовій техніці, включаючи системи опалення. Їх використовують для роботи пристроїв з, де харчування фільтрується і випрямляється одночасно: комп'ютерів і побутової електроніки.
ДБЖ подвійного перетворення
Ця схема UPS отримала назву з англійської словосполучення On-line »і працює на обладнанні, що вимагає високоякісного харчування. У ній виробляється подвійна конверсія електроенергії, коли синусоїдальні гармоніки змінного струму постійно перетворюються випрямлячем в постійну величину, що пропускається через інвертор для створення повторної синусоїди на виході.
Тут АКБ постійно підключений в схему, що виключає необхідність його комутацій. Цим способом практично виключається період підготовки джерела безперебійного живлення на перемикання.
Роботу ДБЖ On-line станом акумулятора можна розділити на три етапи:
стадія заряду;
стан очікування;
розряд на роботу комп'ютера.
період заряду
Ланцюги входу і виходу синусоїди розірвані внутрішнім перемикачем UPS.
Підключений до випрямителю акумулятор отримує енергію заряду до тих пір, поки його ємність не відновиться до оптимальних значень.
період готовності
Після закінчення заряду АКБ автоматика джерела безперебійного живлення замикає внутрішній перемикач.
Акумулятор підтримує стан готовності до роботи в буферному режимі.
період розряду
АКБ автоматично перекладається на харчування комп'ютерної станції.
У джерел безперебійного живлення, що працюють за методикою подвійного перетворення електроенергії, ККД в режимі харчування від лінії нижче, ніж у інших моделей через витрати енергії на виділення тепла і шуму. Але в складних конструкціях застосовуються методики, що дозволяють збільшити ККД.
UPS On-line споосбни виправляти не тільки величину напруги, але і його частоту коливань. Це вигідно відрізняє їх від попередніх моделей і дозволяє використовувати для харчування різних складних пристроїв з асинхронними двигунами. Однак, вартість таких пристроїв значно вище попередніх моделей.
склад ДБЖ
Залежно від виду робочої схеми в комплект джерела безперебійного живлення входять:
акумулятори для накопичення електроенергії;
Що забезпечує підтримання працездатності АКБ;
інвертор для формування синусоїди,
схема управління процесами;
програмне забезпечення.
Для віддаленого доступу до пристрою може використовуватися локальна мережа, а підвищити надійність схеми можна за рахунок її резервування.
В окремих джерелах безперебійного живлення використовується режим «Байпас», коли навантаження живиться відфільтрованим напругою мережі без роботи основної схеми пристрою.
Частина UPS має ступінчастий регулятор напруги «Бустер», керований від автоматики.
Залежно від необхідності виконувати складні технічні рішення джерела безперебійного живлення можуть оснащуватися ще додатковими спеціальними функціями.
Перш ніж купити новий ДБЖ, слід ознайомитися з деякими «внутрішніми» аспектами його функціонування. А для того щоб джерело безперебійного живлення служив вам як можна довше і вкладення ваших коштів виявилося максимально ефективним, постарайтеся слідувати наведеним нижче радам.
Які батареї використовуються в ДБЖ
У всіх ДБЖ, вироблених АРС (і іншими відомими великими виробників ДБЖ), використовуються свинцеві кислотні акумуляторні батареї, дуже схожі на звичайні автомобільні акумулятори. Різниця полягає в тому, що, якщо вже приводити таке порівняння, то батареї, які використовуються АРС, виготовлені за однією технологією з найдорожчими з доступних на сьогоднішній день автомобільними акумуляторами: що міститься всередині електроліт знаходиться в гелеобразном стані і не розливається при пошкодженнях корпусу; батарея герметизирована, внаслідок чого вона не вимагає догляду, не виділяє при експлуатації шкідливих і вибухонебезпечних газів (водню), її можна «кантувати» як завгодно, без побоювання пролити електроліт.
Наскільки довговічні батареї ДБЖ
Незважаючи на те що в різних ДБЖ використовується, здавалося б, одна і та ж батарейна технологія, спостерігаються коливання терміну експлуатації батарей ДБЖ різних виробників в широких межах. Це дуже важливо для користувачів, оскільки заміна батарей коштує дорого (до 30% початкової вартості ДБЖ). Вихід батарей з ладу знижує ефективність системи, є джерелом простоїв і зайвого головного болю. На надійність батареї сильно впливає температура. Справа в тому, що природні процеси, що викликають старіння батареї, багато в чому залежать від температури. Докладні дані випробувань, надані виробниками батарей, показують, що термін експлуатації батареї при підвищенні температури на кожні 10 ° C знижується на 10%. Це означає, що конструкція ДБЖ повинна передбачати мінімальний нагрів батареї. Всі ДБЖ з топологією online і гібридні online-джерела нагріваються сильніше, ніж резервні або лінійно-інтерактивні (ось чому першим потрібно вентилятор). Це найважливіша причина, через яку ДБЖ резервного і лінійно-інтерактивного типів рідше потребують заміни батарей, ніж ДБЖ з топологією online.
Чи варто звертати увагу на конструкцію зарядного пристрою при виборі ДБЖ?
Зарядний пристрій є важливим компонентом ДБЖ. Умови підзарядки батарей істотно впливають на їх довговічність. Термін служби батареї ДБЖ максимальний в тому випадку, якщо вона безперервно заряджається від зарядного пристрою з постійним або «плаваючого» типу напругою. Фактично термін експлуатації заряджається батареї значно перевищує термін простого зберігання. Це відбувається тому, що деякі природні процеси старіння припиняються постійної підзарядкою. Тому необхідно заряджати батарею, навіть якщо ІБП відключений. У багатьох випадках ДБЖ відключають регулярно (якщо захищається навантаження відключена, то нема чого тримати включеним і ІБП, оскільки він може спрацювати і викликати небажаний знос батареї). Багато із запропонованих у продажу ИБП не забезпечують важливу функцію постійної підзарядки.
Чи впливає напруга на надійність?
Батареї складаються з окремих осередків, приблизно по 2 В кожна. Для створення батареї більш високої напруги окремі елементи з'єднують послідовно. У 12-вольтової батареї - шість елементів, в 24-вольтової - 12 елементів і т.д. Коли батарея знаходиться під безперервним підзарядкою, як в системах ДБЖ, окремі елементи заряджаються одночасно. В силу неминучого розкиду параметрів деякі елементи відбирають більшу в порівнянні з іншими частку напруги зарядки. Це викликає передчасне старіння подібних елементів. Надійність групи з послідовно з'єднаних елементів визначається надійністю найменш надійного елемента. Тому, коли один з елементів виходить з ладу, виходить з ладу і батарея в цілому. Доведено, що швидкість процесів старіння безпосередньо пов'язана з кількістю елементів в батареї, в зв'язку з цим швидкість старіння зростає при підвищенні напруги батареї. У кращих типах ДБЖ застосовується менша кількість більш потужних елементів замість більшої кількості елементів меншої потужності, тим самим досягається підвищена надійність. Деякі виробники застосовують батареї високої напруги, що при заданому рівні потужності дає можливість зменшити число провідних з'єднань і напівпровідників, знизивши, таким чином, вартість ДБЖ. Напруга батареї більшості типових ДБЖ при потужності близько 1кВА становить 24 ... 96 В. При такому рівні потужності у батарей ДБЖ фірми АРС, зокрема сімейства Smart-UPS, напруга не перевищує 24 В. Батареї низької напруги в ДБЖ, вироблених компанією АРС, мають більш високий у порівнянні з конкуруючими пристроями термін експлуатації. Середній термін експлуатації в батареях АРС дорівнює 3-5 років (залежно від температурного режиму, частоти циклів розряд / заряд), тоді як деякі виробники вказують термін експлуатації тільки 1 рік. Протягом 10-річного терміну використання ІБП користувачі деяких систем витрачають на батареї вдвічі більше, ніж на сам пристрій! Хоча розробка ІБП із застосуванням високовольтних батарей виявляється простіше і обходиться виробнику і дешевше, на користувача в такому випадку лягають приховані витрати у вигляді укороченого терміну експлуатації ДБЖ.
Чому «пульсуючий» ток зменшує термін служби батареї
В ідеальному варіанті для збільшення часу використання батарею ДБЖ необхідно постійно тримати на «плаваючою» або постійної підзарядки. У такій ситуації повністю заряджена батарея відбирає від зарядного пристрою невелика кількість струму, званого плаваючим струмом, або струмом самозарядка. Незважаючи на рекомендації виробників батарей, в деяких системах ДБЖ батареї додатково піддаються дії пульсуючого струму. Пульсуючі струми виникають тому, що інвертор, що виробляє змінний струм для навантаження, споживає на вході постійний струм. Випрямляч ж, що знаходиться на вході ДБЖ, завжди видає пульсуючий струм. Коефіцієнт залишається ненульовим навіть при використанні найсучасніших схем випрямлення і придушення пульсацій. Тому батареї, включеної паралельно виходу випрямляча, доводиться віддавати якійсь ток в ті моменти часу, коли струм на виході випрямляча зменшується, і навпаки, - підзаряджатися тоді, коли струм на виході випрямляча падає. Це викликає міні-цикли розрядки / зарядки з частотою, рівній, як правило, подвоєною робочої частоті ДБЖ (50 або 60 Гц). Названі цикли зношують батарею, нагрівають її і викликають її передчасне старіння.
В ДБЖ з батареєю, що знаходиться в резерві, таких як класичний резервний, резервний феррорезонансного типу, лінійно-інтерактивний, батарея нічого піддається впливу пульсуючих струмів. Батарея ДБЖ типу online в різному ступені (в залежності від конструктивних особливостей), але тим не менше завжди піддається їх впливу. Щоб з'ясувати, чи мають місце пульсуючі струми, необхідно проаналізувати топологію ДБЖ. В ДБЖ типу online батарея розміщена між зарядним пристроєм і інвертором, і пульсуючі струми будуть завжди. Це класичний, «історично» найраніший тип ДБЖ «online з подвійним перетворенням». Якщо ж в ДБЖ типу on-line батарея відокремлена від входу інвертора замикаючим діодом, перетворювачем або перемикачем того чи іншого типу, то пульсуючого струму бути не повинно. Природно, в цих конструкціях батарея не завжди підключена до контуру, а тому ДБЖ з подібною топологією зазвичай відносять до гібридних.
На що в ДБЖ не можна покладатися
Батарея - найменш надійний елемент більшості добре сконструйованих систем ДБЖ. Проте архітектура ДБЖ може впливати на довговічність цього критичного компонента. Якщо тримати батарею під безперервної підзарядкою навіть при відключенні ДБЖ (як це робиться в усіх ДБЖ, вироблених АРС), термін її експлуатації збільшується. При виборі ДБЖ слід уникати топологій з високою напругою батареї. Слід остерігатися ІБП, в яких батарея піддається впливу пульсуючих струмів та перегрівання. У більшості систем ДБЖ застосовуються однакові батареї. І все ж конструктивні відмінності між ДБЖ різних систем обумовлюють значні відмінності в терміні служби батарей, а отже, і в розмірах експлуатаційних витрат.
Перш ніж почати користуватися нового ІБП обов'язково слід зарядити батареї
Батареї нового ДБЖ за час транспортування і зберігання на складі, природно, втратили більшу частину «заводського» заряду. Тому, якщо ви відразу ж поставите ДБЖ під навантаження, батареї не зможуть забезпечити належний рівень підтримки харчування. Більш того, процедура самотестування, автоматично запускається при кожному вмиканні ІБЖ (крім Back-UPS), в числі інших діагностичних операцій, перевіряє, чи в змозі батарея впоратися з навантаженням. А оскільки незаряджена батарея впоратися з навантаженням не може, система, можливо, повідомить, що батарея несправна і вимагає заміни. Все, що потрібно зробити в такій ситуації - дати батареям зарядитися. Залиште ДБЖ підключеним до мережі на 24 години. Це перша зарядка батарей, тому вона потребує більше часу, ніж звичайна штатна зарядка, регламентована в технічному описі. Сам ДБЖ може бути вимкнений. Якщо ви принесли ДБЖ з холоду, дайте йому зігрітися при кімнатній температурі протягом декількох годин.
Підключайте до ДБЖ тільки те навантаження, яке дійсно вимагає безперебійного живлення
Використання ДБЖ виправдано лише там, де втрата харчування здатна привести до втрати даних, - в персональних комп'ютерах, серверах, концентраторах, маршрутизаторах, зовнішніх модемах, стримерах, дисководах і т.п. Принтери, сканери і вже тим більше освітлювальні лампи не потребують ДБЖ. Що станеться, якщо принтер втратить харчування під час друку? Зіпсується аркуш паперу - цінність його не можна порівняти з вартістю ДБЖ. Крім того, принтер, підключений до пристрою безперебійного живлення, при переході на живлення від батарей витрачає на себе їх енергію, віднімаючи її у комп'ютера, який дійсно її потребує. Для того щоб захистити від розрядів і перешкод обладнання, що не несе інформації, яка може бути втрачена в результаті збою живлення, досить застосування мережевого фільтра (наприклад, APC Surge Arrest) або, при значних коливаннях напруги в мережі, мережевого стабілізатора.
Якщо ваш джерело часто переходить на режим харчування від батарей, перевірте, чи правильно він налаштований. Може статися, що поріг спрацьовування або чутливість виставлені занадто вимогливо.
Тестируйте ДБЖ. Періодично запускаючи процедуру самотестування, ви завжди будете впевнені, що ваш ДБЖ повністю готовий до роботи.
Не вимикайте ДБЖ з розетки.Вимикайте ДБЖ за допомогою кнопки на передній панелі, але не висмикуйте його шнур з розетки, якщо тільки ви не залишаєте його на тривалий термін. Навіть у вимкненому стані ДБЖ виробництва АРС здійснює зарядку батарей.
КомпьютерПресс 12 "1999
Підвищення вимог до якості електроенергії в нинішній час є цілком закономірним процесом. Вимоги згаданих стандартів обумовлені двома складовими. До першої можна віднести бажання споживачів максимально захистити себе від наслідків аварійних ситуацій в енергосистемі. Друга складова пов'язана з умовами роботи навантаження. Сюди слід віднести вимоги стабільною і безперервної роботи інтелектуального і силового електрообладнання, зниження втрат в мережі живлення та інше. Один з ефективних варіантів технічних рішень проблеми якості електроенергії - джерела безперебійного живлення (ІБП, англ. UPS).
Основне завдання ДБЖ - забезпечити споживача електроенергією в момент виходу параметрів якості з регламентованих норм (просадка, підвищення напруги, значне спотворення форми ...). Виконуючи це завдання ДБЖ може:
- відключатися від мережі живлення і передавати потужність навантаження, використовуючи власне джерело;
- живити навантаження скоригованими напругою мережі живлення.
У більш дорогих ДБЖ може бути реалізована функція поліпшення якості споживаної електроенергії (інтегрований коректор коефіцієнта потужності).
Типи «безперебійників»
Існують три базових типу ДБЖ.
- резервний UPS (Standby, offline, back-ups). Найбільш просте і недороге технічне рішення (наприклад, популярний APC Back-UPS CS 500). При значно підвищеній або зниженій напрузі ДБЖ відключається від мережі 220В і переходить на режим роботи від акумулятора. Основні елементи offline ДБЖ: акумулятори (батарея), зарядний пристрій, інвертор, що підвищує трансформатор, система управління, фільтр (рис. 1).
а)
б)
Мал. 1 Нормальний режим роботи (а) і режим роботи від акумуляторів (б) Перевагою offline ІБП є низька вартість і високий ККД при роботі від мережі. Недоліки: високий рівень спотворень вихідної напруги (високий коефіцієнт гармонік, ≈30% в разі прямокутного сигналу), відсутність можливості регулювання параметрів вхідного напруги. Більш докладно характеристики вихідної напруги будуть розглянуті нижче.). - інтерактивний UPS (Англ. Line - interactive). Чи є проміжним типом між дешевим і простим offline ІБП і дорогим багатофункціональним online ДБЖ (наприклад, ippon back office 600). На відміну від offline ДБЖ інтерактивний джерело має автотрансформатор, що дозволяє підтримувати рівень вихідної напруги в межах 220 (+ -10%) при просадках / підвищеннях напруги (рис. 2). Як правило, число рівнів напруги автотрансформатора коливається в межах двох - трьох.
(А)
(Б)
(В)
(Г)
Мал. 2 Робота інтерактивного ДБЖ при нормальній напрузі мережі (а), при осіданні напруги мережі (б), при підвищеній напрузі мережі (в), при зникненні напруги або при значному підвищенні (г) Регулювання вихідної напруги реалізована шляхом перемикання на відповідну отпайку обмотки трансформатора. При глибокої просадки або при значному підвищенні, або повне зникнення напруги даний клас ДБЖ функціонує аналогічно offline класу: відключається від мережі і генерує вихідну напругу, використовуючи енергію акумуляторів. Відносно форми вихідного сигналу, вона може бути як синусної, так і прямокутної (або ж трапецеидальной).
Переваги line - interactive в порівнянні з резервним ДБЖ: менший час перемикання на автономну роботу від акумуляторів, стабілізація рівня напруги на виході. Недоліки: більш низький ККД при роботі від мережі, більш висока ціна (порівняно з offline типом), погана фільтрація сплесків (імпульсна перенапруга). - ДБЖ з подвійним перетворенням (Англ. Double-conversion UPS, online). Найбільш функціональний і дорогий тип ДБЖ. Безперебійник завжди включений в мережу. Вхідний синусний струм проходить через випрямляч, фільтрується, потім знову інвертується в змінний. У ланці постійного струму може бути встановлено окремий DC / DC конвертер. Оскільки інвертор завжди знаходиться в роботі, затримка на перемикання в режим харчування від батарей практично дорівнює нулю. Стабілізація напруги на виході при просадках або провалах напруги більш якісна, на відміну від стабілізації line - interactive ДБЖ. ККД може перебувати в межах 85% ÷ 95%. Напруга на виході часто має Синусно форму (коефіцієнт гармонік<5%).
Мал. 3 Функціональна схема одного з варіантів online ІБПНа рис. 3 представлена \u200b\u200bструктурна схема варіанту online ДБЖ. Напруга тут випрямляється напівкерованих випрямлячем. Імпульсна напруга фільтрується і потім інвертується. У схемах online ДБЖ може бути присутнім один або кілька так званих байпасів (обхідних комутаторів). Функція такого комутатора аналогічна функції реле: перемикання навантаження для харчування від батареї або безпосередньо від мережі.
На основі структури online створюють не тільки малопотужні однофазні, а й промислові трифазні ДБЖ. Безперервність електроживлення великих файлових серверів, медичної техніки, телекомунікацій здійснюється виключно на основі online структури ИБП. - Особливі типи ДБЖ. Використовуються й інші специфічні типи ДБЖ. Наприклад, ферорезонансний джерело безперебійного живлення. В даному ДБЖ спеціальний трансформатор накопичує заряд енергії, якого повинно вистачити на час перемикання харчування від мережі на акумулятори. Також в якості джерела енергії деякі ДБЖ використовують механічну енергію супермаховика.
Основні характеристики ПБЖ.
- потужність. Одиниці виміру потужності: вольт-ампер (ВА), ват (Вт), вольт-ампер реактивний (Вар). Нагадаємо, що існує повна S, активна Р і реактивна Q потужності. Рівняння, що зв'язує потужності
S2 \u003d P2 + Q2
активна потужність (Вт) витрачається на корисну роботу, реактивна (Вар) - не виконує корисної роботи. Відповідно, повна потужність по визначенню - максимальна потужність, якою повинен володіти джерело для забезпечення навантаження необхідною енергією. Ставлення активної потужності до повної показує якість використання електроенергії і називається коефіцієнтом потужності (англ. Power Factor, PF):
(Лампи розжарювання, обігрівачі) має PF \u003d 1, повна потужність дорівнює активною. ПК, мікрохвильові печі, кондиціонери імеютПрімер розрахунку.
Розрахувати джерело безперебійного живлення для комп'ютера (два ПК + два монітори). Потужність ПК легко оцінити, знаючи на яку потужність розрахований блок живлення. Нехай в ПК встановлено блоки живлення 450 Вт (активна потужність). При невідомому PF для ПК з блоком живлення без PFC (англ. Power Factor Corrector, коректор коефіцієнта потужності) PF можна приймати рівним 0,65. Аналогічно PF монітора приймаємо рівним 0,65. Активна потужність монітора 50 Вт. В результаті, загальна активна потужність споживача (два робочих місця)
Р \u003d 450 + 50 + 450 + 50 \u003d 1000 Вт
Повна потужність (з формули 2):
S \u003d Р / PF \u003d 1000 / 0.65 \u003d 1538 (ВА).
Якщо в блоках живлення (БП) ПК і монітора встановлено коректор коефіцієнта потужності (PF \u003d 1), то повна потужність S дорівнює активною.
S \u003d P \u003d 1000 (ВА)
Для навантаження у вигляді ПК можна розраховувати ДБЖ без запасу по потужності, виходячи з таких фактів:
- Комп'ютерні блоки живлення мають захист від перевантаження. Іншими словами, ПК не зможе споживати потужність, велику, ніж заявлена \u200b\u200bпотужність БП.
- Потужність блоку живлення - максимальна потужність. За фактом в ненавантаженому режимі (відразу після запуску) ПК споживають близько 50% своєї потужності.
Результат.
Отже, необхідні мінімальні параметри ДБЖ:
- для ПК з блоками живлення без PFC - 1кВт / 1540 ВА.
- для ПК з блоками живлення з PFC - 1кВт / 1кВА.
Для першого варіанту підійде джерело безперебійного живлення apc Smart-UPS C 2000VA (лінійно - інтерактивний ДБЖ 2кВА / 1.3 кВт). Для другого - ДБЖ Ippon Smart Winner 1500 (1.35 кВт) або Eaton 5SC 1500 ВА (1.05 кВт).
При розрахунку важливо врахувати короткочасне підвищення потужності для такого навантаження, як електродвигуни. У моменти пуску струм Iпуск в п'ять, сім разів вище номінального Iн:
Iпуск \u003d (5 ÷ 7) * Iн
Особливості застосування.
Джерела безперебійного живлення для котла опалення, а також джерела безперебійного живлення для газових котлів мають особливість, пов'язану з режимами роботи нульового провідника. Найчастіше автоматика котла вимагає підключення нейтралі мережі. Справа в тому, що ланцюг контролю полум'я пальника підключена до заземлення і в чьотирьох мережі 220В нульовий провідник і заземлення котла в кінцевому рахунку замикаються через фізичну землю. Однак, при обриві нейтралі або при механічному відключенні нуля споживача від нуля мережі живлення (автономна робота offline ІБП) ланцюг контролю полум'я виявляється розірваним. Для усунення цієї проблеми можливі наступні рішення:
висновки
Початковий пункт вибору джерела безперебійного живлення - визначення характеру навантаження (ІБП для комп'ютера, для котлів опалення ...). Для відповідальних споживачів і пристроїв, що містять електродвигуни змінного струму, слід вибирати дорогі і функціональні online ДБЖ. Для ПК і офісної апаратура підійдуть більш дешеві line-interactive або back ИПБ. Наступний пункт вибору - обчислення потужності і часу роботи від батарей ДБЖ. Також слід передбачити можливість використання «наскрізного» нуля. При формуванні кінцевого рішення слід враховувати популярність брендів на ринку: лідеру APC належить близько 50% всіх продажів, далі зі значним відривом слідують Ippon, Eaton Powerware, Powercom.
Джерело безперебійного живлення, ДБЖ, UPS - як тільки не називають цей нехитрий апарат, здатний забезпечувати безперебійне енергопостачання на об'єктах особливої \u200b\u200bважливості. До таких об'єктів, в першу чергу, відносяться підприємства атомної енергетики, нафтовидобувні, нафтопереробні комплекси та об'єкти соціальної інфраструктури.
Не менш важливе значення набуває безперебійне електропостачання і в домашніх умовах: ефективна робота локальних комп'ютерних мереж і персональних комп'ютерів безпосередньо залежить від електроенергії. У разі перебоїв з електропостачанням або при його повне відключення дозволить працювати комп'ютера ще кілька десятків хвилин, чого достатньо для збереження необхідних даних і безпечного відключення комп'ютера.
Зрозуміло, що ціни на ДБЖ для одного комп'ютера і ціни на ДБЖ для великого виробництва будуть відрізнятися один від одного. Тому, вибираючи ДБЖ /UPS, Необхідно знати про ті чи інші види таких апаратів.
Класифікація та види ДБЖ
Виходячи з різних параметрів, ДБЖ прийнято розділяти на кілька видів. Якщо в якості визначального фактора використовувати потужність ДБЖ, То серед них виділяються апарати високої, середньої і малої потужності. Той чи інший клас потужності використовується для різних цілей, і ясно, що використовувати потужністю в кілька сотень ват буде не зовсім доцільно в домашніх умовах для одного комп'ютера.
Іншим класифікують параметром, що визначає типи ДБЖ, Прийнято вважати принцип дії самих систем безперебійного живлення. У зв'язку з цим виділяють такі категорії ДБЖ як онлайнові (on-line), офлайнові (off-line) і лінійно-інтерактивні (line-interactive).
офлайновий джерело безперебійного живлення при нормальній роботі забезпечує підключення до основної мережі живлення. В аварійному режимі харчування перемикається на резервні джерела, в даному випадку на акумуляторні батареї. основною перевагою ДБЖ офлайнового типу залишається його простота виконання і невибагливість в роботі.
Лінійно-інтерактивні ДБЖ крім комутуючого пристрою мають в своєму складі стабілізатор вхідної напруги. Тобто джерело безперебійного живлення такого типу не тільки забезпечує автономне енергопостачання приладів при відключенні електроенергії, але і захищає від зниженого або підвищеної напруги без загального перемикання на аварійний режим.
онлайновий джерело безперебійного живлення побудований за принципом подвійного перетворення напруги. Що поступає на вході змінну напругу за допомогою випрямляча трансформується в постійне, а потім за допомогою інвертора знову стає змінним. Все це сприяє встановленню стабільного рівня вихідної напруги, а також гасить перешкоди основної живильної мережі.
Вітаю вас, мої дорогі читачі! У нинішніх російських реаліях власники стаціонарних комп'ютерів змушені вирішувати проблеми безперебійного енергопостачання. Вирішити дану проблему можна за допомогою джерел безперебійного живлення. Їх різноманітність на комп'ютерному ринку дозволяє підібрати ДБЖ під свої конкретні потреби. Про те, що таке ДБЖ і які бувають джерела безперебійного живлення ми і поговоримо в даній статті.
ДБЖ, або джерело безперебійного живлення, - це пристрій, що виконує функцію «акумулятора» енергії. При перебоях в електромережі ДБЖ автоматично перемикає електроживлення комп'ютера на харчування від вбудованих батарей, що дозволяє коректно завершити роботу і зберегти всі потрібні документи.
Різноманіття джерел безперебійного живлення
Безперебійник - це ваша гарантія збереження документів і компонентів комп'ютера в цілому. Адже при некоректному відключенні комп'ютера може постраждати і жорсткий диск, і материнська плата, і оперативна пам'ять.
З тим, що таке джерело безперебійного живлення, ми розібралися. Перейдемо до наступного питання.
Які бувають ДБЖ?
Джерела безперебійного живлення діляться на три види:
- Оффлайн джерела безперебійного живлення,
- Лінійно-інтерактивні джерела безперебійного живлення,
- Онлайн ДБЖ (ИБП з подвійним перетворенням).
Розглянемо окремо кожен з видів безперебійників. Ця інформація допоможе вам при виборі ДБЖ для власних потреб.
оффлайн ДБЖ
Принцип роботи даного типу джерела живлення полягає в автоматичному перемиканні комп'ютера або іншого підключеного пристрою на харчування від вбудованих батарей при відключенні від зовнішньої електромережі.
Найчастіше роль перемикача виконує механічне реле, в зв'язку з чим ви можете почути клацали звук при переході безперервного живлення від зовнішнього джерела живлення на акумулятори і навпаки.
Даний вид набув широкого поширення у рядових користувачів і в офісах.
До плюсів таких ІБП можна віднести простоту, компактність і дешевизну. основним же мінусом є неможливість стабілізації вхідної напруги, в зв'язку з чим ваш комп'ютер не буде захищений від різких перепадів напруги. Також у даного виду спостерігається підвищений знос акумуляторних батарей.
Лінійно-інтерактивні ДБЖ
Даний вид безперебійників в більшості випадків застосовується для захисту мережевого та іншого телекомунікаційного обладнання, а також груп комп'ютерів.
Основною особливістю даних джерел є можливість регулювання вихідної напруги без підключення до акумуляторів незалежно від того, яка напруга (підвищений або знижений) на вході.
плюсами даного типу ДБЖ є невеликі розміри, низька вартість, автоматичне регулювання напруги, економічність.
Але є у нього і мінуси - це відносно тривалий перемикання на акумуляторні батареї, неможливість коригування форми вихідної напруги при роботі від зовнішньої мережі живлення, зміна вихідної напруги відбувається поступово.
ДБЖ з подвійним перетворенням
Даний тип ДБЖ виконує перетворення напруги двічі: вхідна змінна напруга перетвориться в постійну, а потім постійне перетворюється в еталонне змінну напругу і подається на пристрої.
Застосовується даний вид там, де потрібно еталонне напруга, а живлення пристроїв вимогливі до якості харчування. Пристрої, що підключаються можуть бути самі різні: звичайні робочі станції, файлові сервери, мережеві пристрої та інше вимогливе до харчування обладнання.
плюси у онлайн ІБП істотні: повний контроль вхідної та вихідної напруги, нульовий час очікування перемикання на акумулятори, підключене устаткування ніяким чином не впливає на зовнішню електромережу.
мінуси теж є: дорожнеча, складна конструкція, споживання електроенергії «на себе» в режимі подвійного перетворення.
Для дому та офісу цілком вистачає першого типу ДБЖ. Але якщо є фінансова можливість, то я б порекомендував вам останній вид. Це найбільш надійний тип захисту вашого комп'ютерного обладнання від неякісного напруги.
Основні характеристики ПБЖ
У ІБП є кілька основних характеристик, на які варто звертати увагу при покупці. Розглянемо їх нижче.
- потужність. Дана характеристика безпосередньо визначає яке обладнання може бути підключено до даного ДБЖ. Завжди вибирайте джерело з запасом по потужності. Це дозволить уникнути можливих проблем з нестачею потужності.
Зазвичай дана характеристика позначається величиною VA або Вт. Якщо величина вказана в VA (ВА), то помножте її на 0,6, щоб отримати значення в більш зрозумілих нам Ватах.
- Тип ДБЖ. Про типах безперебійників я розповідав вище. Ми прийшли до висновку, що найбільш оптимальним буде ДБЖ з подвійним перетворенням, але для домашніх потреб буде достатньо оффлайн або лінійно-інтерактивного джерела.
- Час роботи від акумуляторів. Дана величина дуже важлива, так як від неї залежить наскільки довго пропрацює комп'ютер без зовнішнього живлення. Зазвичай час автономної роботи встановлюється в діапазоні 5-30 хвилин. Врахуйте, що при максимальному навантаженні на ДБЖ час роботи без електрики значно знижується.
Ці три характеристики є найбільш важливими. Крім них у ІБП є ще безліч характеристик. Наприклад, при виборі бесперебойніка в магазині звертайте увагу на те, які роз'єми живлення встановлені в джерелі, чи є дисплей і додаткові інтерфейси (RJ-11, USB), скільки батарей встановлюється та інші.
Часто виникають проблеми
- Найголовніша проблема, яка виникає у ІБП найчастіше - це вихід з ладу акумуляторної батареї. Акумулятор, що сів можна визначити по тому, що бесперебойник перестає тримати навантаження - при відключенні електрики комп'ютер відразу ж вимикається. Також зіпсована батарея може проявляти себе по іншому: бесперебойник зовсім не включається, або включається і безперервно пищить. Про те, як поміняти акумулятор в бесперебойніка я писав в. Там написано про конкретний ІБП, але принцип заміни у всіх джерелах практично не відрізняється.
- ДБЖ може зовсім не включатися через перегорів запобіжника.
- Якщо джерело безперебійного живлення нормально запускається, але комп'ютер не включається, то перевірте дроти, вони можуть вийти з гнізд.
Сподіваюся моя стаття була для вас корисною і ви почерпнули для себе щось нове. Якщо ж у вас залишилися питання, то можете задавати їх у коментарях.