Все имеющиеся в настоящий миг на рынке ИБП условно можно
поделить на три класса.
Off-line или Standby
Принцип работы таких источников понятен из названия
- нагрузка (т. е. Ваш потребитель) через некоторый сетевой фильтр напрямую
связан с городской электрической сетью. При отключении входного напряжения,
ИБП Off-line переходит на питание нагрузки инвертором от
встроенных аккумуляторная батарея. К недостаткам этих устройств необходимо отнести:
- отсутствие хорошей фильтрации и стабилизации выходного напряжения,
выходное напряжение при работе от сети в любой момент равняется входному;
- даже при незначительных падениях и бросках напряжения ИБП
переходит в режим работы от встроенных аккумуляторная батарея;
- время перехода на аккумуляторная батарея и обратно (период непредсказуемых
последствий) 5-20мсек;
- в некоторых ситуациях время переключения может утраиваться;
- большая часть моделей при работе от аккумуляторная батарея не воспроизводят
на выходе напряжение синусоидальной формы;
Гибридные (Line-interactive, Ferroresonant,
и др.)
Принцип действия в основном аналогичен Off-line,
но с целью подавления некоторых видов помех и улучшения работы потребителей
при долгом падении или увеличении напряжения в этих источниках
используются разные дополнительные устройства («бустеры», «кондиционеры
линий» и др.). Недостатки ГИБРИДНЫХ ИБП те же, что и у Off-line,
помимо этого, их регулирующие напряжение узлы могут порождать устойчивые
искажения выходного сигнала и непредсказуемые переходные процессы
On-line c двойным преобразованием
ИБП преобразует 100% поступающего к нему
на вход переменного тока в постоянный (т. н. выпрямление), а потом
исполняет обратное преобразование. Это своего рода электростанция,
преобразующая всю поступающую на вход “грязную” энергию в “чистую”,
т. е. вольного от помех и каких-либо искажений, и исходя из этого идеально
подходящей для питания сложных потребителей. ИБП класса On-line
обеспечивают прецезионную стабилизацию величины и формы выходного
напряжения и полную фильтрацию любых помех, возникающих в электросети.
Помимо этого, как правило, они корректируют Км (коэффициент мощности)
нагрузки, снижая, так, ток потребления от сети, благодаря
чему не нужно устанавливать более мощные защитные автоматы и использовать
провода увеличенного сечения, чем в случае применения ИБП
других классов. При их переходе на аккумуляторные батареи вполне
отсутствуют переходные процессы у выходного напряжения.
On-line c дельта-преобразованием
Преимущества этого принципа заключаются в том,
что двойному преобразованию подвергается не вся энергия потребляемая
от сети, а лишь ее часть (приблизительно 20%, из этого места и название принципа
дельта-преобразование). Такой части энергии, как правило достаточно
для компенсации отклонений входного напряжения от номинального значения,
и соответственно поддержания стабильного выходного напряжения, а
это ведет к уменьшению потерь и разумеется увеличению КПД.
У таких источников выпрямитель на входе отсутствует,
а это резко снижает коэффициент не синусоидальности входного тока,
без применения особого входного фильтра.
Помимо этого значительно повышается входной коэффициент
мощности [Км] до 1.
Все эти особенности разрешили не ставить на входе
дополнительных фильтров и минимизировать реактивную мощность ИБП,
а при стыковке такого ИБП с дизельгенераторной установкой
(ДГУ) принимать коэффициент запаса по мощности ДГУ
не более 1,3.
Если постараться проанализировать эти классы то
можно увидеть, что такая характеристика как время перехода на аккумулятор
присутствует лишь у ИБП классов Off-line и ГИБРИДНЫХ. Типовое
значение времени перехода на аккумулятор у этих классов, составляет
4-5 мсек. (согласно рекламных материалов). Но необходимо иметь
в виду, что это верно только при обрыве входной линии. В случае, когда
входное напряжение исчезает за счет короткого замыкания на входе
или отключения питания на трансформаторной подстанции, оно может
увеличиться в 4-6 раз. Теоретически современные компьютеры способны
выдержать без мгновенных последствий единичный перерыв в питании
продолжительностью до 15 мсек., но с более долгими перерывами
уже приходится считаться, особенно противные последствия могут
случиться, если компьютеры связаны в ЛВС.
Off-line и ГИБРИДНЫЕ ИБП
Выходное напряжение при работе в автономном режиме
имеет, как правило, прямоугольную или ступенчатую формы. Многие
ошибочно полагают, что форма выходного напряжения не важна для компьютерной
нагрузки, но коэффициент нелинейных искажений (КНИ) у такого напряжения
может быть около 50% или 30% соответственно. В советах специалистов
МЭКа (Интернациональной Электротехнической Комиссии) но говорится,
что выходное напряжение должно иметь гладкую синусоидальную форму,
а в отдельных статьях даже указывается, что КНИ не должен превышать
5%.
Такое понятие, как стабильность выходного напряжения
у ИБП Off-line вообще отсутствует, так как выходное напряжение
в любой момент равняется входному, если источник не работает от аккумуляторная батарея.
Как правило, диапазон входного напряжения у Off-line без перехода
на аккумуляторная батарея равен 187-264 В. Исходя из этого точно так же будет изменяться
и выходное напряжение. У ГИБРИДНЫХ диапазон входного напряжения
пару шире, как правило, 176-264 В, а выходное напряжение при
этом изменяется в пределах 187-264 В. Расширение нижней границы
входного диапазона обусловлено так называемым «бустером». Практически
бустер представляет собой автотрансформатор с отводами, который
ступенчато или поднимает выходное напряжение, или снижает его. Таким
образом, говорить о стабилизации напряжения ГИБРИДНЫМИ ИБП
также не приходится.
ИБП класса On-line
ИБП класса On-line с двойным или дельта-преобразованием
энергии, во-первых, не имеют времени перехода на аккумуляторная батарея (оно
равняется нулю). Так, при переходе на аккумулятор или обратно
выходная синусоида не имеет разрывов или каких-либо других искажений.
Во-вторых, форма выходного напряжения в любой момент синусоидальная и не
зависит от формы, частоты и величины входного напряжения, и следовательно,
электромагнитная совместимость этих ИБП неизмеримо выше,
чем Off-line и ГИБРИДНЫХ.
Обрисованные выше правила построения ИБП On-line
имеют, кроме перечисленных, еще множество очень полезных
для пользователя следствий, к примеру:
Гальваническая развязка
Высококачественные On-line, за исключением особо
малых, ИБП обычно имеют так называемую гальваническую развязку,
т.е. в них отсутствует замкнутая электрическая цепь между входом
и выходом (т.о. электроцепи «до» и «после» прибора не связаны проводниками
между собой), что значительно существенно помехоустойчивость защищаемого
оборудования.
Ресурс аккумуляторная батарея
Стоимость аккумуляторная батарея составляет 40-50% от стоимости
ИБП класса On-line. Ресурс аккумуляторная батарея__НУЛЛ__ определяется
числом циклов заряд-разряд, температурой окружающей среды,
оптимальностью зарядного и разрядного тока и их периодическими «тренировками».
Число циклов заряд-разряд определяется диапазоном
входного напряжения - чем он шире, тем реже ИБП переходит
в автономный режим. Наиболее комфортная температура для аккумуляторная батарея
20-25С, при понижении снижается их емкость при увеличении возрастает
их саморазряд. Оптимизация зарядного и разрядного тока выполнена
в них аппаратными средствами, а чтобы осуществлять тренировку аккумуляторная батарея
в ИБП встроен таймер, который каждые 28 дней включает аккумуляторная батарея
на внутреннюю нагрузку, определяя их емкость, после этого производится
автоматический подзаряд батарей. Если емкость батарей ниже 75% первоначальной,
пользователь получает соответствующее предупреждение. Благодаря
этому ресурс аккумуляторная батарея в On-line ИБП составляет не менее 6-10
лет.
Режим Ву-Раss
By-Pass представляет собой режим, при котором нагрузка
питается непосредственно от внешней сети через фильтр, в некоторых
моделях еще и через трансформатор гальванической развязки, находящиеся
в ИБП. Различают By-Pass автоматический и ручной.
Автоматический By-Pass включается при перегрузках
ИБП, к примеру при включении нагрузки, пусковая мощность которой
в 3 - 7 раз выше номинальной, при отказах возникающих внутри источника,
при перегреве и т.п. Без автоматического By-Pass нереально построение
некоторых резервированных систем бесперебойного питания. При резервировании
входы ИБП и By-pass должны быть раздельными. Вход основного ИБП
питается от сети, а вход By-Pass от стоящего в горячем режиме резервного.
В случае отказа основного ИБП он автоматически переключается
в By-pass и нагрузка получает питание от резервного. Существуют
и другие архитектуры систем бесперебойного питания, в которых необходимо
наличие автоматического By-Pass.
Ручной By-pass необходим при ремонтах, регламентных
работах, производимых с ИБП, для обеспечения непрерывности
в питании нагрузки.
Так, наличие режима By-Pass разрешает
экономить на мощности ИБП (выбирать ИБП без учета
пусковой мощности защищаемого оборудования), повышает надежность,
обеспечивает гибкость при создании не простой систем бесперебойного
питания, создает удобства при обслуживании и ремонте ИБП.
Холодный старт
Холодный старт - это режим автономного запуска
ИБП при отсутствии напряжения во входной сети. На большом растоянии не
все ИБП имеют такую возможность. «Холодный старт» обеспечивает
дополнительные удобства, к примеру возможность срочно передать факс
или вывести какой-либо файл на принтер при отсутствии напряжения
в сети.
Следовательно:
- ИБП On-line - совершенная защита для нагрузки даже в таких
критических ситуациях, как удары молний или статические разряды
в элементы электросети. В этом случае все действие возникающего
электрического пика принимает на себя выпрямитель ИБП,
а нагрузка продолжает получать чистое питание без помех и сбоев.
- Нагрузка, запитанная через ИБП класса On-line, не может
быть выведена из строя или повреждена путем «электро» диверсии
(целенаправленного действия на электроприбор или группу устройств
через внесение специально подобранной последовательности возмущений
в питающую их электрическая сеть).
- ИБП On-line является единственной полностью надежной
защитой от попыток считывания информации с компьютера путем анализа
его обратного действия на электрическая сеть.
Из-за высоких технических показателей источников
класса On-line в последнее время некоторые производители, не владеющие
соответствующими технологиями, а также их торговые партнеры, выдают
свои ГИБРИДНЫЕ источники за On-line. Основополагающим признаком,
отличающим все ИБП этого класса, является следующий - если
поступающий на вход источника ток, претерпевает как минимум двойное
преобразование (переменный ток-постоянный-переменный), тогда ИБП
относится к классу On-line, по другому - нет.
