Джерела безперебійного живлення
01.10.2015

Джерела безперебійного живлення

ДБЖ: ВИЗНАЧЕННЯ, ОСНОВНЕ ПРИЗНАЧЕННЯ
Джерело безперебійного живлення (ДБЖ) (англ. Uninterruptible Power Supply (UPS) – це автоматичний електронний пристрій, що використовує для аварійного живлення навантаження і її компонентів енергію вмонтованих в нього акумуляторних батарей з метою коректного завершення роботи і збереження даних у разі різкого падіння або відсутності вхідної живлячої напруги системи. Основним завданням ДБЖ є забезпечення безперебійної роботи підключеного до ДБЖ устаткування, критичного до наявності живлення з нормальними параметрами електроживлячої мережі (комп'ютерів, схем управління опалювальними котлами тощо), протягом певного часу (від декількох хвилин до декількох годин) залежно від його потужності і эмності батарейного комплекту. Цього часу вистачає або для усунення неполадок в лінії електропередачі, або для штатного відмикання навантаження. ДБЖ здатний також коригувати параметри (напругу, частоту) вихідної мережі..

КЛАСИФІКАЦІЯ ДБЖ
Основними характеристиками ДБЖ є:
вихідна потужність, вимірювана у вольт-амперах (ВА) або ватах (Вт);
вихідна напруга (вимірюється у вольтах, В);
час перемикання, тобто час переходу ДБЖ на живлення від акумуляторів (вимірюється в мілісекундах, мс);
час автономної роботи, визначається ємністю батарей і потужністю під’єднаного до ДБЖ устаткування;
ширина діапазону вхідної (мережевого) напруги, в межах якої ДБЖ може стабілізувати живлення без переходу на акумуляторні батареї (вимірюється у вольтах, В);
термін служби акумуляторних батарей (вимірюється роками, зазвичай свинцеві акумуляторні батареї значною мірою втрачають свою ємність вже через 3 роки).
Сьогодні ДБЖ є обов'язковим атрибутом сучасних комп'ютерних систем, пристроїв промислової автоматики та управління виробничими процесами, приладів вимірювальної техніки, устаткування зв'язку та ін. Для задоволення вимог різноманітних споживачів існує великий вибір ДБЖ різної потужності і різної топології. Міжнародна класифікація ДБЖ визначена стандартом IEC 62040-3 (1999-03): Uninterruptible Power Systems (UPS) – Part 3: Method of specifying the performance and test requirements). Згідно із цим стандартом ДБЖ по топології розподіляються на три типи:
ДБЖ резервного типу (Off-Line / Passive Standby);
Лінійно-інтерактивні ДБЖ (Line Interactive);
ДБЖ з подвійним перетворенням напруги (Double Conversion/ On-Line).

ДБЖ резервного типу (Off-Line / Passive Standby)
Джерело безперебійного живлення, виготовлене за схемою з комутуючим пристроєм, який у нормальному режимі роботи забезпечує під’єднання навантаження безпосередньо до зовнішньої живлячої електромережі, а в автономному – переводить її на живлення від акумуляторних батарей. Такі ДБЖ служать для резервування джерела основного електропостачання (електромережі) у разі аварії (відмикання або пониження/підвищення напруги вище/нижче встановленої величини). Перевагами ДБЖ резервного типу є його простота, невеликі розміри і невисока вартість, а недоліком – ненульовий час перемикання (~4-10 мс) на батареї та інтенсивніша експлуатація акумуляторів, оскільки пристрій переходить в автономний режим при будь-яких неполадках в електромережі.
ДБЖ резервного типу, як правило, мають невелику потужність і застосовуються для забезпечення безперебійного електроживлення окремих пристроїв (персональних комп'ютерів, робочих станцій, офісного устаткування) у районах з гарною якістю електричної мережі.

Off-Line/(Standby) (нормальний режим роботи)



Off-Line/(Standby) (автономний режим роботи)


Загалом ДБЖ цього класу можна характеризувати як компроміс між прийнятним рівнем захисту від неполадок в електромережі та ціною. Потужність пристроїв, що випускаються нині, коливається від 200 до 2000 ВА.

Лінійно-інтерактивні ДБЖ (Line Interactive)
У лінійно-інтерактивних ДБЖ, порівняно з Off-Line, додатково встановлено автоматичний регулятор напруги (англ. automatic voltage regulator, AVR) на основі автотрансформатора з обмотками, що перемикаються (ступінчастим стабілізатором). AVR застосовується в ДБЖ для ступінчастого коригування вхідної напруги у бік її підвищення (якщо вхідна напруга знижується) або пониження (якщо вхідна напруга підвищується). AVR розширює діапазон вхідної напруги, в межах якої ДБЖ забезпечує нормальне живлення навантаження без переходу в режим роботи від батареї.

Нормальний режим (normal)



Режим підвищення (boost)


Режим зниження (buck)


За принципом роботи лінійно-інтерактивні ДБЖ схожі з резервними ДБЖ – вони також служать для резервування основного джерела електропостачання, фільтруючи невеличкі сплески напруги і згладжуючи перешкоди. Водночас ці прилади мають низку істотних відмінностей. Так, наприклад, інвертор лінійно-інтерактивного ДБЖ увімкнений паралельно електромережі і працює у двосторонньому режимі: здійснює моніторинг лінії електроживлення і в певних межах забезпечує регулювання і стабілізацію вихідної напруги, а також здійснює заряджання батарей.
Основна перевага лінійно-інтерактивного ДБЖ порівняно з джерелами резервного типу полягає в тому, що він здатний забезпечити нормальне живлення навантаження при підвищенні або зниженні напруги електромережі без переходу в автономний режим. У підсумкуподовжується термін служби акумуляторних батарей. Недоліком лінійно-інтерактивної схеми також є ненульовий час перемикання (~4 мс) навантаження на живлення від батарей.
За ефективністю лінійно-інтерактивні ДБЖ займають проміжне положення між простими і відносно дешевими резервними джерелами (Off-Line) і високоефективними, проте дорогими ДБЖ з подвійним перетворенням енергії (On ine). Лінійно-інтерактивні ДБЖ широко застосовуються для захисту персональних комп'ютерів, робочих станцій, вузлів локальних обчислювальних мереж та іншого устаткування.

ДБЖ з подвійним перетворенням напруги (On-Line)
ДБЖ з подвійним перетворенням (double conversion), їх ще часто називають онлайновими (On-Line), працюють за іншим принципом. Вони перетворять змінну напругу, що надходить на вхід, у постійну (це завдання виконує випрямляч), а потім постійну напругу знову перетворюють в змінну (інвертор). Таке подвійне перетворення надає змогу практично повністю захистити навантаження від будь-яких неполадок і спотворень у зовнішній мережі. Як і в двох інших типах ДБЖ, акумуляторна батарея вмикається в роботу лише в автономному режимі, проте вона постійно підключена до входу інвертора, завдяки чому забезпечується практично нульовий час перемикання. Схема On-Line забезпечує ідеальну вихідну напругу при будь-яких неполадках в електромережі. Вона характеризується нульовим часом перемикання з нормального режиму між джерелом (випрямлячем) і навантаженням.
Зворотною стороною майже «ідеального» захисту, що гарантується онлайновими ДБЖ, є їхня висока складність, вартість і нижчий ККД (електроенергія перетвориться двічі). Як правило, онлайнові джерела застосовуються для захисту таких пристроїв, як файлові сервери і телекомунікаційне устаткування.
ДБЖ цього класу забезпечують найнадійніший захист підключеного устаткування від неполадок в електромережі, що компенсує витрати на його придбання та встановлення. Діапазон потужностей пристроїв, що випускаються, дуже широкий – від 600 ВА до декількох сотень кіловольт-ампер.

ВИБІР ДБЖ
Останнім часом ДБЖ дедалі частіше використовують для захисту не лише комп'ютерного, а й іншого електронного устаткування: це можуть бути телевізори, системи домашніх кінотеатрів, дорогі акустичні системи тощо.
Ще однією сферою застосування ДБЖ є захист та автономне живлення пристроїв охоронно-пожежної сигналізації, систем відеоспостереження та інших подібних пристроїв, встановлених на віддаленому об'єкті, наприклад, у заміському будинку. Якщо розглядати газові системи опалювання таких будинків, то їх найважливіший елемент – система електронного управління на базі мікроконтроллерів. Споживає така система небагато (близько 100 Вт, включаючи циркуляційний насос), проте у разі вимикання електроенергії вимкнеться й система опалювання. Допомогти в такій ситуації можуть ДБЖ з тривалим часом автономної роботи, які обладнані зарядним пристроєм для роботи із зовнішніми акумуляторними батареями. Важливим критерієм під час вибору будь-якого типу продукту є його ціна. Стосовно ДБЖ, то у будь-якому випадку вони коштують значно дешевше, ніж апаратура, для захисту якої їх придбано. Тому можна з упевненістю стверджувати: це придбання цілком виправдане і швидко окупить себе.
Під час вибору ДБЖ слід обов'язково враховувати три основні параметри:
Перший – це потужність навантаження, що під’єднується до ДБЖ. Ми усі звикли вважати, що потужність вимірюється у ватах (Вт). Проте вихідну потужність ДБЖ частіше вказують у вольт-амперах (ВА). Так ось, у вольт-амперах виражається повна потужність ДБЖ, яка обчислюється множенням середньоквадратичних значень струму і напруги. Проте частина цієї потужності витрачається на «корисну діяльність» (електричну, світлову, механічну, теплову або яку-небудь ще), а частина «осідає» в реактивних компонентах апаратури (реактивна потужність характеризує втрати, створені реактивними елементами в ланцюжку змінного струму). Прийнято вважати, що вихідна потужність навантаження, що обчислюється у ватах, буде значно нижча за повну потужність ДБЖ у вольт-амперах.
Тому слід вибирати ДБЖ, потужність якого на 20-30% перевищує потужність під’єднуваного навантаження. Під’єднання устаткування, потужність якого перевищує номінальну потужність самого ДБЖ, призведе до перевантаження ДБЖ, його вимикання і, як наслідок, вимикання самого устаткування.
Другий важливий параметр – час автономного живлення навантаження. Якщо основною метою ДБЖ є довготривале живлення системи сигналізації чи системи газового опалювання заміського котеджу, то час автономного живлення (як одна з основних характеристик ДБЖ) безпосередньо визначається ємністю встановлених у ДБЖ акумуляторних батарей. Це найдорожчий і «найвередливіший» елемент вибраного вами ДБЖ. Час резервування у кожному окремому випадку залежить від потужності ДБЖ та устаткування, яке потрібно захистити.
Третій параметр – форма вихідної напруги ДБЖ. Деякі типи устаткування, наприклад, електродвигуни чи контрольно-вимірювальні прилади чітко потребують синусоїдальної напруги, тобто правильної синусоїди. А ось для комп'ютерів форма напруги не така важлива. Справа в тому, що у них використовуються імпульсні джерела живлення (енергія періодично забирається зі входу протягом відносно короткого проміжку часу), їм цілком підходить апроксимована синусоїда.
Перед тим, як купити ДБЖ, бажано також дізнатися, які проблеми найчастіше виникають в електропостачанні у вашому будинку. Щоб не помилитися з вибором, слід з'ясувати, якого роду ці проблеми, яких збоїв можна очікувати, і відповідно до цього вибирати відповідний тип ДБЖ з простим чи складним ступенем захисту.
Під час вибору ДБЖ слід брати до уваги й такі параметри, як гарантія, наявність якісної технічної підтримки, у тому числі наявність сервісного центру в місті, репутація компанії-виробника на ринку. Коли ви купуєте відомий бренд, що давно зарекомендував себе, то можете бути впевнені у надійності та якості продукції, а у разі виникнення проблем – у гарантованій технічній підтримці.

Акции Видео Гарантия и сервис Поддержка