Безперебійне живлення

Відмітні особливості існуючих класів ДБЖ можуть бути наочніше всього оцінені при розгляді поведінки джерела в різних режимах роботи. Нижче перераховуються ці режими та основні фактори, що потребують уваги:

Живлення навантаження при наявності напруги у вхідному мережі

Це основний режим роботи будь-якого ДБЖ. Для випадків, коли напруга відсутня більшу частину часу, використання окремо стоїть ДБЖ є поганим рішенням і тут потрібні додаткові джерела електроенергії, наприклад дизель генератор. При роботі від мережі джерело виступає для обмежувачем навантаження та фільтр мережевих перешкод, а в деяких класах, ще й стабілізатором напруги. Від захисних властивостей, що демонструються ДБЖ, безпосередньо залежить якість роботи і термін служби живиться від нього обладнання.

Живлення навантаження при роботі від вбудованих акумуляторів

При повному відключенні живлення або виході напруги в мережі за певний діапазон (надмірному підвищенні або зниженні) будь-ПБЖ переходить на роботу від вбудованих батарей. В цьому випадку вихідна змінна напруга генерується інвертором отримують енергію від акумуляторних батарей. Форма і стабільність генеруємої напруги є основоположною характеристикою ДБЖ при роботі від батарей. Ідеальною формою вихідного сигналу є гладка синусоїда.

Перехід на акумулятори і назад

Будь ДБЖ має діапазон вхідної напруги, при якому він здатний працювати без переходу на акумулятори. Інший основоположною характеристикою є час переходу на акумулятори і назад. У цей момент більшість класів ДБЖ не в змозі забезпечити безперервність вихідного сигналу. Чим ширше діапазон допустимого вхідного напруги, тим рідше ДБЖ переходить на акумулятори, бажано також, щоб час цього переходу було як можна менше.

Класи ДБЖ

Всі наявні в даний момент на ринку ДБЖ умовно можна розділити на три класи.

Off-line або Standby

Принцип роботи таких джерел зрозумілий з назви - навантаження (тобто Ваш споживач) через якийсь мережевий фільтр безпосередньо пов'язаний з міською електромережею. При відключенні вхідної напруги, ДБЖ Off-line переходить на живлення навантаження інвертором від вбудованих акумуляторів. До недоліків цих пристроїв слід віднести:

• відсутність хорошої фільтрації і стабілізації вихідної напруги, вихідна напруга при роботі від мережі завжди дорівнює вхідному;
• навіть при незначних падіннях і кидках напруги ПБЖ переходить в режим роботи від вбудованих акумуляторів;
• час переходу на акумулятори та назад (період непередбачуваних наслідків) 5-20мсек;
• у деяких ситуаціях час перемикання може потроюватися;
• більшість моделей при роботі від акумуляторів не відтворюють на виході напругу синусоїдальної форми;

Гібридні (Line-interactive, Ferroresonant, і ін)

Принцип дії в основному аналогічний Off-line, але з метою придушення деяких видів перешкод і поліпшення роботи споживачів при тривалому падінні або підвищенні напруги в цих джерелах використовуються різні додаткові пристрої («бустери», «кондиціонери ліній» та ін). Недоліки ГІБРИДНИХ ДБЖ ті ж, що і в Off-line, крім цього, їх регулюють напругу вузли можуть породжувати стійкі спотворення вихідного сигналу і непередбачувані перехідні процеси

On-line c подвійним перетворенням

ДБЖ перетворює 100% надходить до нього на вхід змінного струму в постійний (т. зв. випрямлення), а потім виконує зворотне перетворення. Це свого роду електростанція, яка перетворює всю що надходить на вхід "брудну" енергію у "чисту", тобто вільний від перешкод і спотворень, і тому ідеально підходить для живлення складних споживачів. ДБЖ класу On-line забезпечують прецезійне стабілізацію величини і форми вихідної напруги і повну фільтрацію будь-яких перешкод, що виникають в електромережі. Крім цього, як правило, вони коригують Км (коефіцієнт потужності навантаження, знижуючи, таким чином, струм споживання від мережі, завдяки чому не потрібно встановлювати більш потужні захисні автомати і застосовувати проводи збільшеного перерізу, ніж у разі застосування ДБЖ інших класів. При їх переході на акумуляторні батареї повністю відсутні перехідні процеси у вихідної напруги.

On-line c дельта-перетворенням

Переваги цього принципу полягають у тому, що подвійному перетворенню підлягає не вся енергія, споживана від мережі, а тільки її частину (приблизно 20%, звідси й назва принципу дельта-перетворення). Такої частини енергії, як правило достатньо для компенсації відхилень вхідної напруги від номінального значення, і, відповідно, підтримання стабільного вихідного напруги, а це веде до зменшення втрат і природно підвищення ККД.

У таких джерел випрямляч на вході відсутній, а це різко знижує коефіцієнт не синусоїдальності вхідного струму, без застосування спеціального вхідного фільтра.

Крім цього значно підвищується вхідний коефіцієнт потужності [Км] до 1.

Всі ці особливості дозволили не ставити на вході додаткових фільтрів і мінімізувати реактивну потужність ДБЖ

Аналіз різних класів

Якщо спробувати проаналізувати ці класи, то можна побачити, що така характеристика, як час переходу на батарею, присутній тільки в ДБЖ класів Off-line і ГІБРИДНИХ. Типове значення часу переходу на акумулятор у цих класів, становить 4-5 мсек. (згідно рекламних матеріалів). Однак слід мати на увазі, що це вірно лише при обриві вхідної лінії. У випадку, коли вхідна напруга зникає за рахунок короткого замикання на вході або відключення живлення на трансформаторній підстанції, воно може збільшитися в 4-6 разів. Теоретично сучасні комп'ютери здатні витримати без миттєвих наслідків одиничний перерва в живленні тривалістю до 15 мсек., але з більш тривалими перервами вже доводиться рахуватися, особливо неприємні наслідки можуть статися, якщо комп'ютери зв'язані в ЛОМ.

Off-line і ГІБРИДНІ ДБЖ

Вихідна напруга при роботі в автономному режимі має, як правило, прямокутну або ступеневу форми. Багато хто помилково вважають, що форма вихідної напруги не важлива для комп'ютерної навантаження, але коефіцієнт нелінійних спотворень (КНС) у такого напруги може досягати 50% або 30% відповідно. У рекомендаціях фахівців Мека (Міжнародної Електротехнічної Комісії) однак кажуть, що вихідна напруга повинна мати гладку синусоїдальну форму, а в окремих статтях навіть вказується, що КНС не повинен перевищувати 5%.

Таке поняття, як стабільність вихідної напруги в ДБЖ Off-line взагалі відсутній, так як вихідна напруга завжди дорівнює вхідному, якщо джерело не працює від акумуляторів. Як правило, діапазон вхідної напруги в Off-line без переходу на батареї дорівнює 187-264 Ст. Тому точно так само буде змінюватися і вихідна напруга. У ГІБРИДНИХ діапазон вхідної напруги трохи ширше, як правило, 176-264 В, а вихідна напруга при цьому змінюється в межах 187-264 Ст. Розширення нижньої межі вхідного діапазону зумовлено так званим «бустером». Фактично бустер являє собою автотрансформатор з відводами, який ступенево або піднімає вихідна напруга, або знижує його. Таким чином, говорити про стабілізацію напруги ГІБРИДНИМИ ДБЖ також не доводиться.

ДБЖ класу On-line

ДБЖ класу On-line з подвійним або дельта-перетворенням енергії, по-перше, не мають часу переходу на акумулятори (воно дорівнює нулю). Таким чином, при переході на акумулятор або назад вихідна синусоїда не має розривів або яких-небудь інших перекручувань. По-друге, форма вихідної напруги завжди синусоїдальна і не залежить від форми, частоти і величини вхідної напруги, і отже, електромагнітна сумісність цих ДБЖ незмірно вище, ніж Off-line і ГІБРИДНИХ.

Описані вище принципи побудови ІБЖ On-line мають, крім перерахованих, ще безліч надзвичайно корисних для користувача наслідків, наприклад:

Гальванічна розв'язка

Високоякісні On-line, за винятком особливо малих, ДБЖ зазвичай мають так звану гальванічну розв'язку, тобто в них відсутній замкнутий електричний ланцюг між входом і виходом (т. о. електроланцюга «до» і «після» приладу не пов'язані провідниками між собою), що істотно покращує завадостійкість обладнання, що захищається.

Ресурс акумуляторів

Вартість акумуляторів становить 40-50% від вартості ДБЖ класу On-line. Ресурс акумуляторів, як відомо, визначається кількістю циклів заряд-розряд, температурою навколишнього середовища, оптимальністю зарядного і розрядного струму та їх періодичними «тренуваннями».

Кількість циклів заряд-розряд визначається діапазоном вхідної напруги - чим він ширший, тим рідше ДБЖ переходить в автономний режим. Найбільш комфортна температура для акумуляторів 20-25С, при зниженні знижується їхня ємність при підвищенні збільшується їх саморозряд. Оптимізація зарядного і розрядного струму виконана в них апаратними засобами, а щоб здійснювати тренування акумуляторів в ДБЖ вбудований таймер, який кожні 28 днів включає акумулятори на внутрішню навантаження, визначаючи їх ємність, після цього проводиться автоматичний підзарядки батарей. Якщо ємність батарей нижче 75% первісної, користувач отримує відповідне попередження. Завдяки цьому ресурс акумуляторів в On-line ДБЖ становить не менше 6-10 років.

Режим Ву-Раѕѕ

By-Pass являє собою режим, при якому навантаження живиться безпосередньо від зовнішньої мережі через фільтр, в деяких моделях ще й через трансформатор гальванічної розв'язки, що знаходяться в ДБЖ. Розрізняють By-Pass автоматичний і ручний.

Автоматичний By-Pass включається при перевантаженнях ДБЖ, наприклад при включенні навантаження, пускова потужність якої в 3 - 7 разів вище номінальної, при відмовах виникають всередині джерела, при перегріві і т. п. Без автоматичного By-Pass неможливо побудова деяких резервованих систем безперебійного живлення. При резервуванні входи ДБЖ і By-pass повинні бути роздільними. Вхід основного ДБЖ живиться від мережі, а вхід By-Pass від стоїть в гарячому режимі резервного. У разі відмови основного ДБЖ він автоматично перемикається в By-pass і навантаження отримує живлення від резервного. Існують і інші архітектури систем безперебійного живлення, в яких необхідна наявність автоматичного By-Pass.

Ручний By-pass необхідний при ремонтах, регламентних роботах, вироблених з ДБЖ, для забезпечення безперервності в живленні навантаження.

Таким чином, наявність режиму By-Pass дозволяє економити на потужності ДБЖ (вибирати ДБЖ без урахування пускової потужності обладнання, що захищається), підвищує надійність, забезпечує гнучкість при створенні складних систем безперебійного живлення, створює зручності при обслуговуванні та ремонті ДБЖ.

Холодний старт

Холодний старт - це режим автономного запуску ДБЖ за відсутності напруги у вхідному мережі. Далеко не всі ДБЖ мають таку можливість. «Холодний старт» забезпечує додаткові зручності, наприклад можливість терміново передати факс або вивести який-небудь файл на принтер при відсутності напруги в мережі.

Отже:

ИБП On-line - идеальная защита для нагрузки даже в таких критических ситуациях, как удары молний или статические разряды в элементы электросети. В этом случае все воздействие 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 воздействия на электроприбор или группу приборов через внесение специально подобранной последовательности возмущений в питающую их электросеть).
• ДБЖ On-line є єдиною абсолютно надійним захистом від спроб зчитування інформації з комп'ютера шляхом аналізу його зворотного впливу на електромережу.

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, иначе - нет.

Основные выводы

• Найкращим вибором з точки зору захисту від перешкод в електромережі та іншим споживчим якостям є ДБЖ класу On-line.
• Основоположним ознакою On-line є обов'язкове подвійне або дельта-перетворення напруги