Без электрической энергии невозможны производственные процессы, комфортный быт, работа систем безопасности. Даже кратковременный сбой в сети энергоснабжения способен причинить убытки предприятию и коммерческой организации. Далеко не в каждом случае возможна подача резервного тока от бензинового или дизельного генератора по соображениям пожаробезопасности или экономической целесообразности. В таких ситуациях наиболее подходящий выход — модульный источник бесперебойного питания (ИБП или UPS). При отключениях электричества такая установка питается себя и нагрузку за счет накопленного заряда аккумуляторной батареи.

Среди главных преимуществ UPS:

• высокое качество тока;
• компактность;
• экологичность;
• высокий КПД и бесшумная работа;
• простота монтажа и обслуживания;
• возможность использования в бытовых и офисных помещениях;
• последовательное подключение нескольких модулей для постепенного увеличения емкости батарей.

Сфера применения ИБП очень обширна. В первую очередь, к ней относятся потребители с высокими требованиями к качеству тока: аппаратура связи и обработки данных, сетевое оборудование, спутниковые станции, медицинская и лабораторная техника, ПК, системы сигнализации и контроля. Пожалуй, единственный минус этих модулей — ограниченное время работы на заряде аккумуляторов, после чего им потребуется подзарядка.

Принцип работы и устройство UPS

ИБП представляет собой модульную конструкцию в прочном корпусе для настольного или напольного размещения. Лицевая панель легко снимается для обслуживания.

В состав конструкции входят:

• одна или несколько аккумуляторных батарей;
• панель управления с ЖК дисплеем и светодиодной индикацией;
• автоматические выключатели;
• платы инвертора, выпрямителя и опционных функций;
• фильтры импульсов и шумов;
• байпас;
• соединительные и внешние кабели, порты.

Аккумуляторные батареи — основной элемент ИБП, поэтому его работа зависит от их эксплуатационных характеристик и уровня заряда. Производители наиболее часто устанавливают свинцово-кислотные батареи с герметичной конструкцией (SLA) и с клапанным регулированием (VRLA). Они не требуют обслуживания, работают по принципу внутренней рекомбинации газа, поэтому абсолютно безопасны и могут использоваться даже в жилых помещениях без специальной вентиляции. Батареи обеспечивают высокий ток и непрерывную работу, не подвержены «эффекту памяти».

Разновидности ИБП

Источники бесперебойного питания подразделяются на 3 типа:

• резервные (off-line);
• с двойным преобразованием (on-line);
• линейно-интерактивные (in-line).

У резервных ИБП сетевое напряжение сразу подается на выход. Работа начинается только после прекращения подачи сетевого напряжения. Нагрузка питается инвертором, который подключен непосредственно к аккумуляторным батареям. Модели этого вида применяют для питания домашних ПК, оборудования с подключением к интернету, кассовые аппараты, факсы, промышленную и бытовую автоматику.

ИБП с двойным преобразованием энергии или on-line, то есть с постоянным подключением к сети, сначала преобразует поступающий ток в постоянный, а затем инвертором в переменный. При нормальном напряжении в сети выпрямитель питает инвертор, а в аварийных ситуациях питание инвертора осуществляется за счет аккумуляторной батареи постоянного тока, в то время как инвертор продолжает подавать переменный ток нагрузке. Форма выходного напряжения не зависит от формы входного. Подавляются все помехи, отсутствует временной промежуток переключения с одного питания на другое. Благодаря наличию автоматического байпаса при возникновении неисправностей ток подается на нагрузку в обход ИБП. UPS с двойным преобразованием применяют в телекоммуникации, для защиты выделенных линий и поддержания работы медицинского оборудования, вводных распределительных систем.

Линейно-интерактивные установки пропускают сетевое напряжение через систему фильтрации и оснащены автоматической стабилизацией. Такая обработка входного тока не гарантирует отсутствие помех и искажения формы напряжения. При исчезновении напряжения в сети ток питание осуществляется от батарей с инверторным преобразованием. Такие UPS используются в корпоративных компьютерных сетях, системах безопасности и освещения.

Основные характеристики UPS и критерии выбора

К основным параметрам ИБП относят:

• мощность — от 250 ВА до 1250 ВА и выше;
• КПД — варьируется в диапазоне 90-99 в зависимости от уровня нагрузки и заряда батареи;
• время работы от аккумуляторов.

При выборе UPS определяется полная мощность нагрузки с учетом коэффициента мощности, учитывается количество фаз сети и частота, вид батарей.

В ИБП используются батареи с разным сроком службы. Стандартные АКБ служат 5-6 лет, с увеличенным сроком эксплуатации — 10 лет. Сократить срок может высокая температура окружающей среды. При каждом повышении на 10 оС сверх нормы срок службы укорачивается вдвое. Неблагоприятно влияют интенсивные и продолжительные разрядки и перезарядки, слишком высокие/низкие токи. Оптимизировать эти процессы помогают современные системы управления.

Выбор оборудования производится с учетом типа архитектуры. Отдельный ИБП для каждой нагрузки подбирается при защите некритичной аппаратуры или при ее расположении в разных помещениях. Преимущества такого размещения заключаются в возможности использования уже имеющейся проводки и розеток, выборе удобных типоразмеров. При этом возникают сложности с управлением и контролем, увеличивается объем работ по обслуживанию и расходы, а также энергопотребление.

При централизованной архитектуре один ИБП обслуживает всю нагрузку, что значительно упрощает монтаж и обслуживание, повышает энергоэффективность системы. Однако в этом случае желательно иметь резервный ИБП, кроме того может потребоваться очень громоздкое устройство. По этой причине в крупных организациях отдается предпочтение модульным и блочным конструкциям из UPS небольшой мощности.