Холодный старт бесперебойника что это
Глоссарий терминов. Раздел источники бесперебойного питания
Функции источника бесперебойного питания
Автоматический By-pass (функция источника бесперебойного питания)
Автоматический By-pass (байпас) — это функция автоматического коммутации источника бесперебойного электропитания в режим работы By-pass (в этом режим полезная нагрузка коммутируется напрямую от внешней электросети). Режим автоматического перехода на By-pass начинает работать при перегрузке источника бесперебойного питания, разряде батарей источника бесперебойного питания, в ситуациях, когда источник не может обеспечить полезную нагрузку нормальным электропитанием.
Гальваническая развязка (функция источника бесперебойного питания)
Гальваническая развязка — это коммутация, при которой отсутствует прямое соединения через токопроводящую среду. Гальваническая развязка источника бесперебойного питания осуществляет защиту полезной нагрузки от высоковольтных импульсов и электрических помех
Горячая замена батарей (функция источника бесперебойного питания)
Горячая замена батарей — это функция источника бесперебойного питания, позволяющая осуществлять замены АКБ без выключения источника бесперебойного питания.
По английски режим горячей замены называется hot-swap.
Защита локальной сети (функция источника бесперебойного питания)
Защита локальной сети — это функция источника бесперебойного питания, позволяющая осуществить защиту локальной сети от высокочастотных импульсов и других электрических помех.
Для осуществления этой функции на ИБП устанавливаются разъема RJ-45.
Защита от перегрузки(функция источника бесперебойного питания)
Защита от перегрузки — это функция источника бесперебойного электропитания, позволяющая отключать нагрузку в случае превышения мощности подключаемой нагрузки.
Сухие контакты (функция источника бесперебойного питания)
«Сухие контакты» — функция источника бесперебойного питания, позволяющая осуществлять обмен данными для управления внешними устройствами. Эта функция дает возможность включать ИБП в различные системы электропитания.
Холодный старт (функция источника бесперебойного питания)
«Холодный старт» — функция источника бесперебойного питания, позволяющая осуществлять включение ИБП от АКБ при отсутствии тока в электросети.
Параметры источника бесперебойного питания
Активная мощность (параметр источника бесперебойного питания)
Активная мощность — это мощность, рассчитанная по нагрузке без учета реактивных элементов.
Единицей измерения активная мощности источника бесперебойного питания является Ватт.
Время зарядки (параметр источника бесперебойного питания)
Время зарядки АКБ источника бесперебойного питания до рабочего уровня зарядки.
Под временем зарядки обычно производители источников бесперебойного питания понимают время для заряда АКБ до уровня 90 %. Обычно период зарядки источника бесперебойного питания находится в диапазоне 1—50 часов.
Время переключения на батарею (параметр источника бесперебойного питания)
Время переключения на батарею — это время, которое требуется на перевод полезной нагрузки из режима работы от электросети в режим работы от АКБ. В течении этого времени наблюдается кратковременный провал в питании. Чем меньше этот параметр — тем лучше. Обычно время переключения на батарею источника бесперебойного питания находится в интервале от 0 до 20 мс
Время работы при полной нагрузке (параметр источника бесперебойного питания)
Время работы при полной нагрузке — это время работы источника бесперебойного питания от АКБ при подключении максимальной полезной нагрузки.
Интерфейс Ethernet 10/100 (функция источника бесперебойного питания)
Интерфейс Ethernet 10/100 — функция источника бесперебойного питания, позволяющая осуществлять получение и передачу данных ИБП с помощью компьютера, подключенного по сети.
Интерфейс RS-232 (функция источника бесперебойного питания)
Интерфейс RS-232 — функция источника бесперебойного питания, позволяющая осуществлять настройку режимов работы ИБП и передачу информационных сообщений с помощью компьютера.
Интерфейс USB (функция источника бесперебойного питания)
Интерфейс USB — функция источника бесперебойного питания, позволяющая осуществлять
последовательный интерфейс для реализации передачи данных. Для осуществления этой функции ИБП снабжается USB разъемом.
Коэффициент нелинейных искажений (параметр источника бесперебойного питания)
Коэффициент нелинейных искажений источника бесперебойного питания определяет степень различия формы входного и выходного сигнала. Идеальной формой выходного сигнала источника является «Чистый синус».
Коэффициент полезного действия (параметр источника бесперебойного питания)
Коэффициент полезного действия источника бесперебойного питания определяется как отношение
значения выходной мощности ИБП к мощности, потребляемой ИБП из внешней электросети.
Полная мощность(параметр источника бесперебойного питания)
Полная мощность определяется как сумма активной и реактивной мощности.
Полная мощностьопределяет максимальную величину нагрузки источника питания.
Единицей измерения полной мощности является ВА.
Стабильность выходного напряжения (параметр источника бесперебойного питания)
Стабильность выходного напряжения источника бесперебойного питания определяется отклонением значения выходного сигнала ИБП от установленного номинального значения. Для электропитания специального оборудования, электромеханического оборудования необходимо использовать источник бесперебойного питания с высоким показанием стабильности выходного напряжения.
Типы источников бесперебойного питания
Обзоры и публикации
Источники бесперебойного питания (ИБП)
Исто́чник бесперебо́йного пита́ния, (ИБП) (англ. UPS-Uninterruptible Power Supply) – автоматическое устройство, позволяющее подключенному оборудованию некоторое (как правило, непродолжительное) время работать от аккумуляторов ИБП при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы. Кроме того, оно способно корректировать параметры (напряжение, частоту) электропитания. Часто применяется для обеспечения бесперебойной работы компьютеров. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии.
Существует три схемы построения ИБП:
Часть 1 (вводная)
Некачественное электропитание крайне отрицательно воздействует на технику: сильные всплески напряжения способны вывести из строя блоки питания и микросхемы, а систематические проблемы с электроэнергией вызывают преждевременное старение аппаратуры. Согласно исследованиям американской консалтинговой компании Contingency Planning, причиной потери данных в 45% случаях является некачественное электропитание. Избежать таких неприятностей поможет источник бесперебойного питания (ИБП).
Итак, применение источника бесперебойного питания необходимо для предотвращения повреждений оборудования и сбоев в работе систем. Первоочередной задачей ИБП прежде всего считается обеспечение нормального, корректного завершения работы при неожиданном отключении электроэнергии. Однако, в идеале, ИБП должен защитить технику от всех типов перебоев в электрических сетях, основные из которых приведены ниже.
Для сведения: согласно результатам исследования, проведенного компаниями Bell Labs и IBM, каждый ПК ежемесячно подвергается воздействию около 120 нештатных ситуаций, связанных с проблемами электропитания.
Основные функции ИБП:
По своему принципу действия ИБП делятся на три основных типа:
Резервные ИБП (off-line) – эти ИБП служат для резервирования источника основного электроснабжения (электросети) на случай аварии (отключения или понижения/повышения напряжения выше установленной величины). Если это происходит, срабатывает переключатель, и нагрузка переходит на резервное питание от инвертора, питающегося от батарей. В штатном режиме питание нагрузки осуществляется напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр. Другие названия резервных ИБП: stand-by, backup, in-line.
Достоинства резервных ИБП: простота и, следовательно, дешевизна; высокий КПД и, следовательно, низкие эксплуатационные расходы. Недостатки резервных ИБП: отсутствие стабилизации напряжения и частоты в штатном режиме; большое время переключения на питание от батарей (несколько мсек) и, следовательно, кратковременного пропадания или выброса напряжения на нагрузке; потеря фазы при переключении.
В целом ИБП этого класса можно характеризовать как компромисс между приемлемым уровнем защиты от неполадок в электросети и ценой. Мощность выпускаемых устройств колеблется от 220 до 2000 VA (ВА).
Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) – в штатном режиме снабжают нагрузку напряжением от основной электросети, в некоторой степени регулируя напряжение (автотрансформатор), а при аварии в основной электросети нагрузка синхронно переключается на инвертор.
По принципу работы линейно-интерактивные ИБП схожи с резервными ИБП: они также служат для резервирования основного источника электроснабжения, «туша» небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи. Вместе с тем они обладают рядом существенных различий. Так, инвертор ИБП включен параллельно электросети и работает в двустороннем режиме: осуществляет мониторинг линии электропитания и в определенных пределах обеспечивает регулирование и стабилизацию выходного напряжения ИБП, а также производит заряд батарей. Кроме этого, многие производители устанавливают в ИБП этого класса дополнительные узлы (феррорезонансные трансформаторы или автотрансформаторы), позволяющие расширить диапазон входного напряжения, при котором напряжение на выходе поддерживается на приемлемом уровне без перехода на питание от батарей.
Достоинства линейно-интерактивных ИБП: достаточно высокий КПД и более надежная по сравнению с резервными ИБП защита электропитания подключенной нагрузки.
Недостатки линейно-интерактивных ИБП: нестабильность выходного напряжения в штатном режиме, зависящая от диапазона входного напряжения; отсутствие стабилизации частоты в штатном режиме; отсутствие изоляции нагрузки от электросети; неэффективность при работе на нагрузку с высокой степенью нелинейности; проникновение импульсов и шумов из основной сети на нагрузку; низкая информационная безопасность (возможность несанкционированного доступа к оборудованию по питающим линиям).
 Линейно-интерактивный ИБП SVEN Pro+ 400 |
 Линейно-интерактивный ИБП SVEN Pro+ 800 |
Отдельно стоит сказать о технологии, известной как «дельта-преобразование напряжения». Благодаря усовершенствованной обратной связи напряжение на нагрузке регулируется плавно, а не ступенчато, как в обычных линейно-интерактивных ИБП, становится возможной стабилизация частоты выходного напряжения. Эта технология позволяет обеспечить высокий КПД и более надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети.
В целом линейно-интерактивные ИБП обеспечивают приемлемый уровень защиты электропитания и служат дешевой альтернативой более сложным системам, предназначенным для работы с чувствительной к неполадкам в электросети нагрузкой. Как правило, мощность выпускаемых устройств составляет от 250 до 10000 VA (ВА).
Постоянно включенные ИБП или ИБП с двойным преобразованием (on-line, double-conversion) – обеспечивают нагрузку электропитанием без потери фазы. Принцип работы ИБП данного класса заключается в следующем: входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем инвертором – обратно в переменное. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным стабилизированным напряжением (как правило, отклонения амплитуды выходного напряжения не превышают 5% устанавливаемого пользователем номинального значения даже при работе на нелинейную нагрузку).
Основная отличительная черта ИБП этого класса: инвертор включен последовательно с источником основного электроснабжения и находится всегда во включенном состоянии. При пропадании входного напряжения он переходит на питание от батарей. Благодаря используемой схеме такое понятие как время переключения на резервное питание от батарей для ИБП данного класса просто отсутствует.
Достоинства ИБП с двойным преобразованием: постоянная стабилизация напряжения и частоты; непрерывность фазы выходного напряжения в любых режимах; отсутствие влияние нагрузки на основную сеть; полная фильтрация импульсов и шумов основной сети; высокая информационная безопасность.
Недостатки ИБП с двойным преобразованием: сложность конструкции и, следовательно, высокая цена; относительно невысокий КПД и, следовательно, высокие эксплуатационные расходы (расход электроэнергии, утилизация выделяемого тепла).
ИБП данного класса обеспечивают самую надежную защиту подключенного оборудования от неполадок в электросети, что компенсирует затраты на его приобретение и установку. Диапазон мощностей выпускаемых устройств очень широк – от 600 VA (ВА) до нескольких сотен киловольт-ампер.
По конструктивному исполнению ИБП можно разделить на настольные (как правило розеточные), напольные и стоечные (19″). Один или несколько ИБП с комплексом дополнительного коммутирующего оборудования и кабелей образуют систему бесперебойного питания (СБП).
Часть 2 (практическая)
В этой статье мы остановимся на теме выбора источника бесперебойного питания.
Итак, вы решились приобрести ИБП. Прежде всего, необходимо четко уяснить, какие из перечисленных проблем электропитания (описанных в 1 части статьи) затрагивают вас непосредственно, чтобы выбрать подходящую во всех отношениях модель ИБП.
Для дома и малого офиса. Если вы проживаете в новых районах больших городов, сеть в ваших домах достаточно стабильна и вы не отлучаетесь от включенного компьютера надолго, лучшим выбором станет простейший Off-line ИБП достаточной мощности.
Стандартный ПК весьма «лоялен» к трапециевидному напряжению, и нет смысла тратить лишние деньги на ненужные для вас функции. Можно выбрать модель без удаленного управления и даже без мониторинга (звука встроенного бипера в условиях малогабаритных помещений вполне достаточно для того, чтобы решить, какие меры надо применять). Хорошим дополнением к простейшему ИБП может быть обычный сетевой фильтр. Только запомните: ни в коем случае нельзя подключать сетевые фильтры к выходам ИБП, это существенно искажает характеристики и так не очень синусоидальной волны.
Для офисов и локальных сетей. Здесь существует как минимум три решения проблемы электропитания. Первое и самое простое – защитить сервер и хранить на нем большинство информации. Для этого подойдет Line Interactive ИБП средней и большой мощности или, если у вас очень ценная информация, On-line ИБП. Здесь не стоит мелочиться, поддержка мониторинга и другие полезные возможности программного обеспечения практически обязательны.
Второе решение: вдобавок к защите сервера защитить рабочие станции простенькими ИБП, такими же, как для домашнего пользования. Есть неплохая возможность сэкономить – запитать близко расположенные компьютеры на один ИБП. Помните только о максимальной мощности и не пользуйтесь мониторами с большой диагональю.
Третье решение, самое оптимальное, но и самое дорогое: запитать всю электросеть через On-line ИБП большой мощности. Применение этих систем оправдывается только в случаях очень ценной информации и при наличии постоянного наблюдателя, способного в отведенное время корректно обесточить все включенные агрегаты электросети или перевести их на альтернативное питание (аварийный генератор).
Основной характеристикой источников бесперебойного питания является мощность. В случае c ИБП она измеряется в вольт-амперах (сокращенно VA). В большинстве случаев для того, чтобы перевести вольт-амперы в более привычные ватты, необходимо мощность в VA разделить на 1,4 или умножить на 0,7.
Мощность, потребляемая нагрузкой, определяется как произведение выходной мощности ИБП (в вольт-амперах, VA) на коэффициент мощности нагрузки (Power Factor, PF).
Следует выбирать такой ИБП, для которого выполняется следующее условие:
- P – выходная мощность ИБП (VA),
Wн – мощность, потребляемая нагрузкой (VA),
PF – коэффициент мощности, который для персональных компьютеров принимается равным 0,7.
Для расчета суммарной потребляемой мощности сложите мощности всех устройств. Выберите из линейки моделей ИБП такую, чтобы полученная суммарная мощность составляла не более 80% от выходной мощности ИБП. Некоторые специалисты рекомендуют выбирать ИБП с мощностью как минимум в 1,5 раза превосходящей суммарную нагрузку. В этом случае можно говорить о нормальной работе источника бесперебойного питания.
Обычно, величина потребляемой мощности указана на наклейке, расположенной на задней крышке устройств. Для примера, типичная потребляемая мощность для системного блока ATX составляет 250–350 VA (180–250 Вт), для мониторов 15–17″ – 140–170 VA (100–122 Вт). Таким образом, для персонального компьютера в стандартной домашней конфигурации (мультимедийная станция с монитором диагональю 15») достаточно ИБП на 500-600 VA.
Одним из важных критериев также является время автономной работы компьютера от батареи ИБП – это время, в течение которого источник может поддерживать нормальное питание компьютера при отсутствии напряжения в домашней электросети. Данное время напрямую зависит от энергетической емкости аккумуляторной батареи ИБП. Оптимальное время автономной работы ПК дома должно составлять порядка 10–15 минут – этого вполне достаточно для завершения работы и сохранения любого документа.
Очень полезная дополнительная особенность – «холодный старт», т. е. возможность включения подсоединенного к ИБП оборудования в отсутствие напряжения во внешней электросети. Это бывает необходимо, например, когда нужно срочно принять или отправить письмо по электронной почте.
Во время покупки следует обратить внимание и на средний срок службы аккумуляторов в конкретном ИБП – стоимость замены батареи может доходить до трети от общей цены источника бесперебойного питания. В принципе, типичный срок службы аккумуляторов составляет от 3 до 5 лет, хотя, конечно, этот показатель очень сильно зависит от частоты их использования.
Подключение источника бесперебойного питания ненамного сложнее подключения электроудлинителя. У ИБП имеется несколько одинаковых разъемов для подключения кабелей электропитания. Единственное «но»: ПК и источник нельзя соединить компьютерным кабелем, заканчивающимся обычной вилкой: она просто не подойдет к разъему ИБП. Поэтому если в комплекте ИБП нет специальных кабелей, то их придется приобрести отдельно. В мощных ИБП подключение осуществляется с помощью специальных клеммных колодок.
Такие устройства, как лазерные принтеры или копировальные аппараты подключать к выходу ИБП не рекомендуется, поскольку при работе они в отдельные моменты потребляют большую пиковую мощность, что может привести к перегрузке инвертора и отключению нагрузки. Поэтому многие производители устанавливают на выходе ИБП дополнительные розетки, обеспечивающие защиту только от перенапряжения и помех. В основном это относится к маломощным устройствам.
После первого включения ИБП в электросеть требуется обычно от четырех до шести часов для полной зарядки аккумулятора. После этого источник полностью готов к работе. В штатных ситуациях – при нормальном питающем напряжении в домашней электросети – ИБП никак себя не проявляет. Но, как только источнику придется переключиться на работу от своей батареи, он тут же оповестит вас об этом, причем сразу несколькими способами. Первое – это сигнальные индикаторы на корпусе ИБП. Второе – пронзительное «пищание» источника. И, наконец, третье – это оповещение программным способом (на экран выводится специальное предупреждение).
При выборе ИБП важно учитывать простоту их эксплуатации и технического обслуживания. Для конечного пользователя большое значение имеют средства индикации состояния ИБП и подключенной нагрузки. Самые простые средства отображения нужной информации – светодиоды, более информативны – жидкокристаллические (ЖК) дисплеи.
Каждый ИБП оснащается функциями тестирования – проверки исправности своих внутренних узлов. При этом осуществляется контроль внештатных ситуаций (возникновение перегрузки или короткого замыкания), анализируется состояние батарей, степень их разряда, а также правильность подключения ИБП. При подаче питания на ИБП автоматически запускается процедура тестирования, которая затем повторяется через определенные промежутки времени. Этот процесс можно запустить и вручную, нажав соответствующую кнопку (если таковая у ИБП имеется).
При наличии у ИБП интерфейсных разъемов можно осуществлять удаленный мониторинг процесса электропитания оборудования, что также значительно упрощает их техническое обслуживание. Для контроля за состоянием электросети и аккумуляторных батарей, а также других блоков устройства с помощью специального программного обеспечения ИБП может соединяться с ПК дополнительным интерфейсным кабелем. Обычно ПО для контроля входит в комплект поставки ИБП, если нет, то его можно бесплатно скачать через Интернет с сайта производителя. Практически все устройства стандартно оборудованы последовательным интерфейсом RS-232.
Во многих ИБП предусмотрена возможность горячей замены батарей (без выключения ИБП и прерывания питания нагрузки). Под этим понимается, что пользователь сам может купить батареи и заменить старые. Если вы не исключаете этого, то следует обратить внимание на наличие у ИБП байпаса – возможности питания нагрузки отфильтрованным напряжением в обход основной схемы ИБП. Переход в этот режим происходит автоматически при возникновении неисправностей в узлах ИБП или вручную для проведения обслуживания, например той же замены батарей. Эта функция имеется у всех ИБП с двойным преобразованием напряжения, а также у некоторых линейно-интерактивных устройств.
Заземлять компьютер важно не только для его устойчивой работы, но и для вас самих, точнее, для сохранения вашего здоровья. Известно, что на корпусе компьютера существует потенциал порядка 100-110 В – напряжение немаленькое. Попасть под него можно, например, случайно прикоснувшись к неокрашенным металлическим частям корпуса компьютера и одновременно к батарее отопления. Если компьютер заземлен, удара током не последует – разряд уйдет в землю через соответствующий провод с низким сопротивлением, а не через вас.
Кроме того, производители вычислительной техники, приводя свои изделия в соответствие с жесткими современными нормами безопасности, постоянно уменьшают уровень их электромагнитных излучений. Однако многие из этих усилий сводятся к нулю из-за банального отсутствия заземления.
Проблема заземления станет особенно актуальной, если вы построите домашнюю сеть. Отдельные компьютеры в ней, естественно, будут подключаться к различным источникам питания, сетевой же кабель начнет играть роль своеобразного моста для выравнивания потенциалов. Возникающие при этом токи способны вывести сетевое оборудование из строя.
Итак, заземление необходимо, чтобы: 1) исключить поражение человека током; 2) уменьшить неблагоприятное воздействие электромагнитных излучений; 3) понизить влияние внешних наводок на компьютерную систему; 4) обеспечить нормальную работу аппаратуры в сети.
О сетевых фильтрах
В силу разных причин не всем пользователям необходим ИБП для защиты от электропомех. В этом случае от некоторых неприятностей их сможет защитить сетевой фильтр-удлинитель.
Современные сетевые фильтры внешне очень похожи на обычные электроудлинители с тремя и более розетками. Они снабжаются выключателем и сигнальным индикатором. Длина кабеля удлинителя колеблется от 1,5 до 5 и более метров. Такие фильтры предназначены для защиты компьютерной техники от кратковременного увеличения напряжения (surge), высоковольтных всплесков (spike), а также от различных электромагнитных помех. Но эти устройства, к сожалению, совершенно бессильны перед такими неприятностями, как провалы напряжения (sag) и, тем более, его полное исчезновение (blackout): все ваши несохраненные данные будут бесследно потеряны.
Подключается сетевой фильтр точно так же, как обычный электроудлинитель: кабели питания от компьютера и монитора – к сетевому фильтру, а электрокабель от фильтра – в обычную розетку.
При наличии ИБП сетевой фильтр также желателен: пиковые импульсы в подобных электросетях иногда достигают просто-напросто чудовищных величин. Сетевой фильтр стоит значительно дешевле ИБП, и, если он выгорит, будет не так обидно, как при потере отнюдь не дешевого ИБП.
ИБП (UPS) On-line (непрерывного действия c двойным преобразованием)
Источники бесперебойного питания ИБП, действующие по схеме «on-line», в отличие от систем «off-line» и «line-interactive», дают вам уверенность, что у вас не будет перерывов в снабжении электропитанием, даже в случае его отсутствия в сети.
Для этого используется технология двойного преобразования питания, которая позволяет непрерывно преобразовывать переменный ток основной сети в постоянный ток (который используется для заряда батареи) прежде, чем быть поданным через инвертор для преобразования обратно в переменный ток для питания компьютера.
Это гарантирует отсутствие времени переключения при возникновении проблем с питанием от основной сети, а также обеспечивает компенсацию «просадок»(снижение напряжения на линии) – проблемы, с которой не могут справиться системы типа «off-line».
В большинстве случаев питание основной сети пропадает не вдруг, а в течение нескольких периодов. По мере падения напряжения «просадка» компенсируется батареей ИБП типа «on-line». Инвертор не обнаруживает различий даже в случае смешения напряжения батареи и постоянного тока, полученного от основной сети.
Если полностью прекратилась подача питания от основной сети, вся нагрузка переключается на работу от батареи. Что касается компьютера, то для него не происходит никаких изменений в подаче напряжения и синусоидальный сигнал на выходе постоянно синхронизирован с основной сетью.
В ИБП с действительным двойным преобразованием (технология «on-line») батарея постоянно подключена к шине постоянного тока через диод или аналогичное электронное устройство.
Определение того, что конкретно представляет собой источник бесперебойного питания (ИБП) типа «on-line», было широко распространено в промышленности. Однако многие производители не придерживаются этой тенденции и, хотя они могут применять двойное преобразование, но для связи батареи с блоком постоянного тока ИБП используют переключатель или реле. В случае потери напряжения может потребоваться несколько миллисекунд для реле при замыкании батареи на инвертор и это может вызвать значительные перепады выходного напряжения.
Источники бесперебойного питания ИБП, построенные по схеме On-Line имеют дополнительный режим работы By-pass («обход»). Байпас (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 (технический).
Автоматический By-Pass включается при перегрузках ИБП, например 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 невозможно 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.
Стоимость аккумуляторов составляет 40-50% от стоимости источника бесперебойного питания ИБП класса On-line. Ресурс аккумуляторов, как известно, определяется количеством циклов заряд-разряд, температурой окружающей среды, оптимальностью зарядного и разрядного тока и их периодическими «тренировками».
Немаловажным достоинством качественных источников бесперебойного питания – On-line ИБП – является интелектуальное управление аккумуляторными батареями. Известно, что в аккумуляторной батарее постоянно протекают процессы саморазряда. Для их компенсации обычно в источниках бесперебойного питания ИБП осуществляют непрерывный подзаряд батареи малым током. Постоянно проходящий через батарею слабый ток вызывает изменения химического состава активных веществ, коррозию решетки и осыпание активной массы положительных пластин. Это приводит к необратимому падению емкости батарей, их срок службы сокращается, и реальное время батарейной поддержки уменьшается. В различных моделях ИБП реализуются алгоритмы управления зарядом батарей разной степени сложности. Наличие интелектуального режима управления аккумуляторными батареями гарантирует максимально щадящую их эксплуатацию и соответственно продление срока их службы.
Нагрузка, запитанная через источник бесперебойного питания ИБП класса On-line, не может быть выведена из строя или повреждена путем «электродиверсии» (целенаправленного воздействия на электроприбор или группу приборов через внесение специально подобранной последовательности возмущений в питающую их электросеть). ИБП On-line является также единственной абсолютно надежной защитой от попыток считывания информации с компьютера путем анализа его обратного воздействия на электросеть.
Преимущества источников бесперебойного питания с двойным преобразованием (технология «on-line»):
— максимальная фильтрация сетевого напряжения от помех и выбросов; помехи, генерируемые нагрузкой, не пропускаются обратно в сеть;
— полная стабилизация формы и величины выходного напряжения как при работе от сети, так и при работе от батарей; синусоидальная форма выходного напряжения;
— отсутствуют время переключения на батареи и любые переходные процессы при переключении.
Режимы работы ИБП c двойным преобразованием:
Сетевой режим – режим питания нагрузки энергией сети. При наличии сетевого напряжения в пределах допустимого отклонения и нагрузки, не превышающей максимально допустимую, ИБП работает в сетевом режиме. При этом режиме осуществляется:
• фильтрация импульсных и высокочастотных сетевых помех;
• преобразование энергии переменного тока сети в энергию постоянного тока с помощью выпрямителя и схемы коррекции коэффициента мощности;
• преобразование с помощью инвертора энергии постоянного тока в энергию переменного тока со стабильными параметрами;
• подзаряд АБ с помощью зарядного устройства.
Автономный режим – режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи. При отклонении параметров сетевого напряжения за допустимые пределы или при полном пропадании сети ИБП мгновенно переходит на автономный режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи (АБ) через повышающий преобразователь DC/DC и инвертор. При восстановлении напряжения сети ИБП автоматически перейдет в сетевой режим.
Режим Байпас – питание нагрузки напрямую от сети. Если в сетевом режиме происходит перегрузка или перегрев ИБП, а также, если один из узлов ИБП выходит из строя, то нагрузка автоматически переключается с выхода инвертора напрямую к сети. При снятии причин перехода в Байпас (перегрузки или перегрева) ИБП автоматически возвращается в нормальный сетевой режим с двойным преобразованием энергии. Отметим, что в режиме Байпас нагрузка не защищена от некачественного напряжения сети.
 Схема режима работы By-pass |
Режим заряда батареи возникает при наличии сетевого напряжения. Зарядное устройство обеспечивает заряд аккумуляторной батареи, независимо от того, включен ли инвертор или присутствует режим Байпас.
Режим автоматического перезапуска ИБП возникает при восстановлении сетевого напряжения, если до того ИБП работал в автономном режиме и был автоматически отключен внутренним сигналом во избежание недопустимого разряда батареи. После появления входного напряжения ИБП автоматически включится и перейдет на сетевой режим.
Режим холодного старта обеспечивает включение ИБП для работы в автономном режиме при отсутствие сетевого напряжения путем нажатия на кнопку включения инвертора.
Аварийный источник питания – независимый резервный источник электрической энергии (ИБП или ДГУ), который при неисправности или отключении основного источника обеспечивает электропитание необходимого качества и необходимой мощности для продолжения работы оборудования пользователя.
Аварийный (автономный) режим работы ИБП (UPS) – режим, в котором электроснабжение оборудования обеспечивается за счет энергии, запасенной в аккумуляторной батарее ИБП.
Автоматический выключатель – защитный отключающий компонент, размыкающий цепь протекания тока при заранее заданной величине.
Автономный генератор – локальный преобразователь механической или какой-либо другой энергии в электрическую, например, дизель-электрогенератор (ДГУ), ветроэлектрогенератор и т.д.
Аккумуляторная батарея ИБП (UPS) – источник энергии для ИБП (UPS) на случай отсутствия или неудовлетворительного качества питающей сети. Напряжение аккумуляторной батареи зависит от схемотехнических решений, выбранных производителем ИБП, при его проектировании. Обычно аккумуляторная батарея собирается из свинцово-кислотных герметичных необслуживаемых аккумуляторов, в случае особых требований используются никель-кадмиевые аккумуляторы. При длительном времени работы стоимость батареи ИБП начинает занимать значительную долю в стоимости системы, и тогда применяют ДГУ в комплекте с ИБП на малое время работы. Срок службы батареи колеблется от 3 до 10 лет в зависимости от типа примененных батарей и условий их эксплуатации.
Активная мощность (действующая мощность) – термин, используемый для описания произведения эффективного значения тока, напряжения и коэффициента мощности. Выражается в Ваттах (Вт) или Киловаттах (кВт). Физически представляет собой мощность, реально потребляемую оборудованием.
Активная нагрузка – нагрузка, у которой входной коэффициент мощности равен «1», примером может послужить лампочка накаливания или ИБП с коррекцией входного коэффициента мощности. Мощность такой нагрузки, измеренная в Ваттах (Вт) совпадает с мощностью в Вольт-амперах (ВА).
Ампер (А) или киловольтампер (кА) – единица измерения силы электрического тока. Ток равен одному Амперу при его протекании через проводник сопротивлением 1 Ом при приложенном напряжении 1 Вольт.
Байпас (By-pass) – понятие имеет 2 смысла:
Режим работы ИБП – в котором вход ИБП напрямую или через корректирующие и фильтрующие цепи соединен с выходом ИБП. В таком режиме ИБП практически не способен влиять на качество выходного напряжения. В режим байпаса ИБП переводят либо принудительно с панели управления, либо ИБП переходит в этот режим самостоятельно при перегрузке или неисправности.
Часть схемы ИБП – эта часть схемы обеспечивает работу режима байпас. Бывает электронной (статический байпас) и механической (сервисный байпас). Электронный байпас защищает нагрузку ИБП от перегрузки, а оборудование от отключения питания при аварии в ИБП. Механический байпас предназначен для отключения ИБП от сети при обслуживании без отключения защищаемого оборудования.
Бустер ИБП (UPS) – устройство, позволяющее повышать или понижать выходное напряжение за счет переключения обмоток автотрансформатора или за счет специфических схемотехнических решений. Применяется в линейно-интерактивных ИБП.
Ватт (Вт) или Киловатт (кВт) – единица измерения активной мощности. Электрически определяется как мощность, выделяемая в нагрузке при приложенном к ней напряжении 1 Вольт и силе тока в 1 Ампер.
Вольт (В) или Киловольт (кВ) – единица измерения напряжения.
Вольтампер (ВА) или Киловольтампер (кВА) – единица измерения полной мощности, определяется как произведение среднеквадратических (эффективных) значений напряжения и тока в цепи.
Время переключения ИБП (UPS) – время перехода ИБП в автономный режим и обратно. У аппаратов класса Off-line и Line-interactive составляет от 5 до 20 мсек, может вызывать сбои в подключенной нагрузке. В аппаратах класса Оn-line время переключения не существует (равно нулю).
Входное напряжение – напряжение, получаемое ИБП из внешней электросети от питающей подстанции или от дизель-генераторной установки (ДГУ).
Входной изолирующий трансформатор ИБП (UPS) – трансформатор, включаемый во входную цепь ИБП для обеспечения гальванической развязки его внутренних узлов и входной электросети. Применяется во избежание короткого замыкания цепей ИБП, комплектуемого негерметичной аккумуляторной батареей с жидким электролитом, если существует вероятность его утечки. Также применяется при необходимости гальванической развязки цепи By-pass.
Входной коэффициент мощности ИБП (UPS) – определяет, как ведут себя входные цепи ИБП по отношению к входной сети, т.е. какую нагрузку и с каким коэффициентом мощности представляет собой ИБП для питающей сети или ДГУ.
Входной номинальный ток ИБП (UPS) – среднеквадратичное значение тока, потребляемого ИБП при условии его 100%-ой загрузки.
Выпрямитель ИБП (UPS) – устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. В современных ИБП выпрямитель также выполняет функцию коррекции входного коэффициента мощности ИБП.
Выходной коэффициент мощности ИБП (UPS) – определяет оборудование с какими коэффициентами мощности возможно подключать к данному ИБП, т.е. допустимое соотношение полной и активной мощности на выходе инвертора ИБП. Например, выходной коэффициент мощности 0,8 показывает, что к ИБП с полной мощностью 100 кВА можно подключить оборудование с активной мощностью не более 80 кВт с коэффициентом мощности 0,8 (полная мощность оборудования составит 100 кВА). Но оборудование 80 кВт с коэффициентом мощности 0,7 к такому ИБП подключить уже не удастся, потому что его полная мощность составит 114 кВА.
Выходной изолирующий трансформатор ИБП (UPS) – трансформатор, включаемый в выходную цепь ИБП для обеспечения гальванической развязки между ИБП и его нагрузкой. В трехфазных системах применяется трансформатор «треугольник-звезда». Он образует выходную нейтраль нагрузки, изолированную от входной нейтрали ИБП.
Выходной номинальный ток ИБП (UPS) – среднеквадратичное значение тока, которое могут обеспечить выходные цепи ИБП при условии их 100%-ой загрузки в кВА с нормированным коэффициентом мощности и при номинальном значении выходного напряжения.
Выходное напряжение ИБП (UPS) – напряжение, обеспечиваемое выходными цепями ИБП для питания защищаемого оборудования. Обычно имеется возможность пользователю самостоятельно выбирать величину выходного напряжения из ряда – 220, 230, 240 Вольт.
Генератор – общее название устройств для генерирования электрического напряжения или тока, или какой-либо другой энергии.
Герц (Гц) – см. Частота.
Дельта преобразование – принцип дельта преобразования. Принцип такого преобразования заключаются в том, что двойному преобразованию в ИБП (UPS) подвергается не вся энергия, потребляемая от сети, а только ее часть (до 15%), необходимая для поддержания стабильного выходного напряжения (отсюда и такое название принципа), а это ведет к уменьшению потерь и естественно повышению КПД. Кроме этого значительно повышается входной коэффициент мощности ИБП.
Децибел акустический (дБА) – единица измерения уровня шума с наложенным на измеритель фильтром, учитывающим особенность восприятия шума слуховым аппаратом человека (нелинейность частотной характеристики уха). В дБА обычно измеряются шумовые характеристики ИБП (UPS).
Диапазон входного напряжения ИБП (UPS) – верхний и нижний пороги входного напряжения, при которых ИБП переходит на питание от аккумуляторной батареи. Чем шире этот диапазон, тем меньше ИБП переходит на батарею, сохраняя ее емкость и, в конечном счете, срок службы.
Диапазон частот ИБП (UPS) – допустимое отклонение входной или выходной частоты ИБП / UPS от номинального значения в установившемся состоянии.
Дизель-генераторная установка (ДГУ) – устройство, состоящее из двигателя внутреннего сгорания и электрического генератора, применяемое для аварийного питания оборудования.
Динамическая нестабильность выходного напряжения ИБП (UPS) – нестабильность значения выходного напряжения при скачкообразном изменении значения нагрузки на выходе ИБП (обычно данные приводятся при изменении мощности нагрузки от 0 до 100% и от 100% до 0). Чем ниже это значение, тем выше динамические характеристики ИБП.
Дрейф частоты – дрейф частоты это постепенное увеличение или уменьшение ее среднего значения при постоянной нагрузке.
Ethernet – один из наиболее распространенных типов ЛВС.
Емкость аккумулятора – способность накапливать и отдавать электроэнергию постоянного тока, определяет время автономной работы ИБП. Измеряется в Ампер-часах или Ватт-часах. В случае относительно быстрого разряда аккумулятора применяется более удобное понятие – мощность отдаваемая батареей при разряде до определенного порогового значения напряжения за определенный период времени.
Индуктивность (L) – любое устройство, в состав деталей которого входит железо, имеет некоторое количество магнитной инерции. Эта инерция препятствует любым изменениям тока. Характеристика контура, которая вызывает эту магнитную инерцию, известна под названием самоиндуктивность. Она измеряется в Генри и обозначается как L.
Источник бесперебойного питания, ИБП, UPS – устройство, поддерживающее заданное качество выходного напряжения при наличии неполадок во входном напряжении за счет использования энергии аккумуляторных батарей (пропадание, искажения формы, отклонения номинала и т.д.). ИБП с двойным преобразованием On-Line класса VFI-SS-111 обеспечивают защиту от любых неполадок питающей энергосети.
Заземление (земля) – выравнивание потенциалов металлических поверхностей оборудования с потенциалом земли (нулевым) для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, обеспечивается с помощью заземляющего проводника. Также служит для подавления синфазной помехи по фазному и нейтральному питающим проводникам. Правила выполнения заземления строго регламентируются в нормативной документации
Зарядное устройство ИБП (UPS) – часть ИБП, которая обеспечивает поддержание аккумуляторной батареи в заряженном состоянии. В современных ИБП зарядное устройство работает по сложному алгоритму, обеспечивающим максимальный срок эксплуатации аккумуляторной батареи ИБП, при условии рекомендованного диапазона температуры окружающей среды, и быстрый термокомпенсированный заряд
кВА (Киловольтамперы) – полная мощность оборудования, характеризует токи, например, текущие по проводам между ИБП и нагрузкой. ПО ПОЛНОЙ МОЩНОСТИ с необходимым запасом 10-20% выбирается мощность ИБП.
кВт (Киловатты) – активная мощность оборудования, характеризует мощность, потребляемую нагрузкой. Исходя из активной мощности, в сочетании с необходимым временем работы выбирается емкость внешней батареи ИБП.
Коэффициент мощности – числовое значение, определяющее соотношение между активной мощностью и полной мощностью потребляемой оборудованием. В случае линейных напряжений и токов, протекающих в цепях, коэффициент мощности совпадает с косинусом Фи (cos φ). В случае единичного коэффициента мощности ток и напряжение совпадают по фазе и оборудование потребляет только активную мощность – это идеальный вариант, поскольку за низкое значение коэффициента мощности на предприятие может быть наложен штраф. В применении к ИБП бывает входной коэффициент мощности и выходной коэффициент мощности.
Короткое замыкание – режим, при котором сопротивление нагрузки приближается к нулю. Ток в цепи в этом случае ограничивается выходным сопротивлением питающей сети и сопротивлением питающих проводников. В случае короткого замыкания на выходе ИБП ток ограничивается выходным инвертором ИБП или его выходным трансформатором. На практике токов короткого замыкания никогда не достигают, поскольку в цепях устанавливаются предохранители или автоматические размыкатели цепи.
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ или коэффициент несинусоидальности) – определяет веса высших гармоник переменного напряжения по отношению к основной гармонике. Чем КНИ меньше, тем ближе форма напряжения к чистой синусоиде. Например, синусоидальная форма сигнала (КНИ = 0), форма сигнала отлична от синусоидальной, но искажения не заметны на глаз (КНИ 5%), сигнал имеет трапецеидальную или ступенчатую форму (КНИ Подготовил Анатолий Литвиненко