Обзор подготовлен

Источники бесперебойного питания: тонкости выбора

Современное оборудование крайне чувствительно к перебоям в энергоснабжении. Скачок напряжения может вывести его из строя, а падение приводит к сбою в работе и потере ценной информации. Поэтому особенно важно понимать, какой тип ИБП необходим для защиты конкретного используемого оборудования.

Cтраницы:   1   2  следующая

В соответствии с международным стандартом IEC 62040-3 все ИБП подразделяются на три класса в зависимости от связи параметров на выходе с параметрами на входе. У пассивных или резервных ИБП (passive stand-by или VFD) частота и напряжение на выходе определяются частотой и напряжением на входе (Voltage-Frequency Dependent). Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive или VI) характеризуются стабилизацией напряжения на выходе (Voltage Independent), при этом частоты на входе и выходе совпадают. Устройства с двойным преобразованием (double conversion или VFI) характеризуются преобразованием переменного напряжения на входе в постоянное и последующей генерацией из него переменного синусоидального напряжения с напряжением и частотой, никак не связанными с указанными параметрами на входе ИБП (Voltage-Frequency Independent). Зачастую ИБП с двойным преобразованием ошибочно называют системами Online, но следует помнить, что в терминологии международных стандартов такое понятие отсутствует.

Базовая защита: резервные ИБП

ИБП любой топологии состоит из трёх ключевых элементов, взаимодействующих определённым образом: выпрямителя или выпрямительно-зарядного устройства (т.е. преобразователя AC/DC — переменного тока в постоянный); инвертора или преобразователя DC/AC (постоянного тока в переменный) и накопителя энергии, в качестве которого чаще всего используются аккумуляторные батареи. Также могут применяться и другие устройства — к примеру, топливные водородные ячейки (fuel cell).

Резервный ИБП подключается параллельно сети электропитания. В нормальном режиме питание на нагрузку подаётся непосредственно от сети и одновременно происходит подзарядка батарей.

Принципиальная схема работы резервного ИБП

Зачастую в схеме современных резервных ИБП присутствует ещё и дополнительный сетевой фильтр, отсекающий всплески напряжения и помехи в сети. В случае пропадания электропитания в сети статический ключ переключает на питание от батарей через инвертор. Преимуществами резервных ИБП являются простота дизайна, низкая стоимость, малые размеры и вес.

Недостатки этих ИБП  вытекают из особенностей их топологии. Во-первых, отсутствует реальная изоляция нагрузки от вводной сети распределения питания. Во-вторых, данному типу ИБП требуется длительное время для переключения на питание от батарей (> 10 мс). В-третьих, отсутствуют регулировки выходного напряжения и выходной частоты, которые повторяют входные значения напряжения и частоты в определённом ограниченном диапазоне. За пределами этого диапазона происходит переход на питание от батарей.

Резервные ИБП: наиболее популярные модели

Источник: CNews Analytics, 2005

Обычная область применения резервных ИБП — защита персональных компьютеров или вспомогательного оборудования, где значимость хранимой информации или выполняемых операций сравнительно невелика. Эта топология не подходит для использования в случае частых отключений электропитания и в среде с высокой степенью помех.

Как результат, наиболее распространённая область применения резервных ИБП — защита бытовой техники и оборудования в малом офисе. Это может быть различная аудио и видео техника, домашние кинотеатры, записывающие устройства (CD и DVD рекордеры), домашние компьютеры. Практически все эти устройства в настоящее время оснащены импульсными блоками питания, способными работать в достаточно широком диапазоне входных напряжений. Поэтому ИБП чаще всего выполняет две основные роли — сетевая фильтрация и обеспечение возможности завершения выполняемых процессов и сохранения информации при внезапном пропадания электропитания. Как указывалось выше, значимость таких процессов относительно невелика и основной причиной выбора ИБП с резервной топологией является их достаточно низкая цена. Кроме того, как правило, именно эти ИБП чаще всего оснащаются «бытовыми» выходными розетками (для российского рынка это в основном «евро» розетки стандарта DIN), что облегчает подключение именно бытовой аппаратуры.

В то же время, passive stand-by ИБП нежелательно применять там, где уровень ответственности и уровень потенциальных проблем при сбое аппаратуры становится выше. К примеру, для сервера начального уровня, для пожарной или охранной сигнализации, для сетевого и телекоммуникационного оборудования, да даже для дорогостоящей плазменной панели лучше использовать линейно-интерактивные ИБП, обеспечивающие стабилизацию напряжения питания в заданном диапазоне и снижающие влияние переходных процессов на работоспособность защищаемого оборудования.

Универсальная защита: линейно-интерактивные ИБП

Основное отличие линейно-интерактивного ИБП заключается в наличии устройства стабилизации напряжения или автотрансформатора. В обычном режиме ИБП подключен параллельно сети питания и контролируется микропроцессором, который отслеживает состояние электросистемы и реагирует на его изменение. Цепи компенсации напряжения, бустер (понижающий напряжение) и федер (повышающий напряжение) активируются в случае изменений амплитуды напряжения для его ступенчатой стабилизации без использования энергии батарей. При этом частота на входе и выходе совпадает. Если же напряжение на входе пропадает совсем или  выходит за заданные сравнительно широкие рамки — только тогда происходит переключение на питание от батарей.

 Принципиальная схема работы линейно-интерактивного ИБП

Преимуществами данной технологии является стабилизация напряжения, меньшее время переключения на батареи (около 5 мс) и практически идеальная синусоидальная форма волны напряжения в ИБП с «чистой» синусоидой. Надо заметить, что имеются также более дешёвые разновидности линейно-интерактивных ИБП с «апроксимированной» или «ступенчатой» синусоидой, которые, обеспечивая стабилизацию напряжения при питании от сети, всё-таки не позволяют генерировать идеальный синусоидальный сигнал при питании от батарей.

К недостаткам линейно-интерактивных систем БП можно отнести отсутствие реальной изоляции нагрузки от вводной сети распределения питания; отсутствие регулировки и стабилизации входной частоты; сравнительно слабая стабилизация выходного напряжения, особенно при переходных процессах или в случае пошагового изменения нагрузки; низкая эффективность при питании нелинейных нагрузок.

Линейно-интерактивные ИБП: наиболее популярные модели

Источник: CNews Analytics, 2005

К линейно-интерактивным относятся также ИБП с так называемым дельта-преобразованием, в которых, как и в остальных line-interactive ИБП, частота на выходе в режиме питания от сети определяется частотой на входе. Иногда их называют системами Online, но, как отмечалось выше, такое понятие в международной классификации отсутствует. Линейно-интерактивные ИБП, естественно, дороже, чем резервные. Как отмечалось выше, их уже можно использовать для защиты более профессиональных рабочих станций, серверов среднего уровня, коммутаторов, маршрутизаторов и другого сетевого оборудования.

С другой стороны, существует большой класс оборудования, для защиты которого линейно-интерактивного ИБП оказывается недостаточно. Во-первых, это сложное телекоммуникационное оборудование, где требуемый уровень электромагнитной совместимости (обычно это класс В) зачастую может быть достигнут только на ИБП с двойным предобразованием. Тем более это актуально при использовании дополнительных батарейных модулей для увеличения времени батарейной поддержки, при подключении которых оборудование многих производителей перестаёт удовлетворять требуемым стандартам по электромагнитной совместимости. Помимо телекоммуникационной отрасли, а также систем автоматизации и диспетчеризации транспортных потоков (особенно на железной дороге и в метрополитене), это требование очень актуально при организации защиты сложного и дорогостоящего медицинского оборудования (рентгеновских кабинетов, томографов, операционных комнат и т.д.), где большая часть оборудования чрезвычайно чувствительна к электромагнитным помехам, колебаниям напряжения питания, и, в ещё большей степени, к нестабильности частоты питания.

По тем же причинам линейно-интерактивные ИБП не подходят для защиты непрерывных технологических процессов, а также для построения централизованных систем гарантированного электропитания, где очень важно обеспечить полную независимость электрических параметров на выходе ИБП от параметров на входе.

Cтраницы:   1   2  следующая