Источники бесперебойного питания. Основные виды ИБП

Источники бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply - UPS) являются одними из основных средств повышения надежности работы информационных систем. Функциональное назначением ИБП - обеспечение электронной аппаратуры переменным напряжением, которое должно соответствовать заданным нормам при всех возможных эксплуатационных изменениях напряжения первичных сетей.
В соответствии с международным стандартом IEC 60146-4 все ИБП подразделяются по схемотехнической реализации и принципу своего действия на следующие 3 группы:
- с отключением сети (off-line);
- линейно-интерактивного типа (line-interactive);
- с включенной сетью (on-line).
Рассмотрим вначале принцип действия ИБП типа "офф-лайн" (off line). Когда входное напряжение сответствует заданным параметрам качества, оно проходит к потребителю электроэнергии через специальный фильтр, сглаживающий помехи сети.
Параллельно с этим через выпрямитель заряжаются аккумуляторы, к которым непосредственно подключен инвертор, роль которого заключается в преобразовании постоянного напряжения в переменное 220В. Когда специальный контроллер определяет отклонение напряжения сети, выходящее за допустимые нормы, то контакт реле переключается и ИБП переходит в автономный режим работы, снабжая потребителя энергией от батарей, напряжение которых преобразуется инвертором.
Время переключения релейного контакта современных бесперебойников обычно составляет 5-15 мс, что как правило не отражается на работоспособности вычислительной техники, являющейся основным потребителем, подключаемым к ИБП.
Современные компьютеры имеют свои источники электропитания, обладают внутренними фильтрами сглаживания кратковременного провала напряжения. Основной недостаток ИБП "off-line" - неудовлетворительная работа при низком качестве входного напряжения, когда присутствуют частые переключения релейного контакта и возникают проблемы с необходимостью оперативной зарядки аккумулятора, время на полное восполнение емкости которого занимает несколько часов (в зависимости от модификации источника бесперебойного питания).
Еще один недостаток ИБП типа "off-line" вытекает из того, что нагрузка подключается напрямую к сети, поэтому к фильтру, через который проходит напряжение перед тем как попасть к потребителю, предъявляются очень жесткие требования относительно надежности выполнения функций подавления различных импульсных помех.

ИБП линейно-интерактивного типа можно назвать усовершенствованными источниками бесперебойного питания типа "off line", которые характеризуются тем, что при появлении недопустимых отклонений входного напряжения производят отключение нагрузки от сети и переходят на питание от инвертора.
ИБП линейно-интерактивного типа лишены данного недостатка! Структурная схема данных бесперебойников имеет такое существенное отличие, как наличие специального регулятора напряжения (стабилизатора напряжения), выполненного в виде ступенчатого переключателя напряжения, построенного на основе трансформатора с обмотками. Такой регулятор напряжения находится перед фильтром сетевых помех и выполняет важную функцию по стабилизации входного напряжения до заданных параметров. Благодаря наличию такого регулятора защитное переключение с одного режима на другой случается гораздо реже, только в самых экстренных случаях. Также уменьшается и жесткость требований к фильтру, что снижает его стоимость.
ИБП линейно-интерактивного работают более надежно, чем бесперебойники типа "off-line" и снижают энергопотребление от аккумуляторов.

Читайте далее об ИБП линейно-интерактивного типа

Еще большую надежность (в сравнении с бесперебойниками "off line" и линейно-интерактивного типа) и лучшее качество напряжения обеспечивают ИБП типа on-line. Принцип действия ИБП типа on-line таков, что сетевое напряжение через выпрямитель поступает на преобразователь постоянного напряжения, а инвертор в непрерывном режиме осуществляет подачу питания на потребителя, чем полностью устраняются лишние переходные процессы переключения механических контактов. Параллельное соединение выходов преобразователя постоянного напряжения и аккумуляторов обеспечивает непрерывность работы инвертора при коммутации его входного напряжения, что исключает даже кратковременные перерывы напряжения нагрузки.
Пределы допустимых отклонений входного напряжения преобразователя могут довольно широкими, с возможностью длительных статических и импульсных помех в сети. Главным преимуществом бесперебойников "on-line" является высокая стабильность напряжения нагрузки в широком диапазоне воздействия дестабилизирующих факторов со стороны питающей входной сети. Как правило такая стабильность широко распространенных моделей ИБП типа on-line задается в пределах ± 1-3 % при изменении напряжения сети до 280 вольт. Наличие импульсных преобразователей в основном и резервном каналах передачи энергии позволяет получить более широкие возможности по реализации функций защиты нагрузки и собственно ИБП от перегрузок. Типовые бесперебойники обеспечивают работу устройств без переключения на аккумуляторы в диапазоне величин напряжений сети от 60 до 280 В.
Недостатком ИБП типа on-line является недостаточно высокий КПД, что связано с двойным силовым преобразованием энергии постоянного напряжения (в импульсном преобразователе и инверторе) по отношению к ранее рассмотренным структурам источников бесперебойного питания. В частности, для источников последних модификаций (off-line) коэффициент полезного действия находится в пределах 85–95%, в то время как для источников бесперебойного питания типа "on-line" реальные значения КПД обычно ниже на 6–15%.
Помимо этого, наличие 2-х преобразователей увеличивает себестоимость бесперебойника. Но даже не глядя на эти недостатки, бесперебойников типа on-line имеют весьма широкое применение, создавая разумный компромисс между стоимостью, безопасностью и надежностью работы компьютерной техники.
Так, определение "on-line" (т.е. включенная сеть) означает, что сеть входного напряжения ИБП остается подключенной к основному каналу регулирования в гораздо большем диапазоне изменений напряжения сети.
ИБП для котла

Технические параметры источников бесперебойного питания
	Энергия ИБП 1000ВА	Powercom Warrior WAR-1000A	CyberPower Value 1000E	Powerman Black Star Plus 1000	Sven Power Pro+ 1000	Ippon Smart Power Pro 1000
Средняя цена, руб.	3300	2600	3200	3400	4000	4100
Тип ИБП	интерактивный	интерактивный	интерактивный	интерактивный	интерактивный	интерактивный
Выходная мощность (полная) (ВА)	1000	1000	1000	1000	1000	1000
Выходная мощность (активная) (Вт)	600	600	530	600	600
Время работы при полной нагрузке (мин)	10	8			2	5
Форма выходного сигнала	ступенчатая аппроксимация синусоиды	ступенчатая аппроксимация синусоиды	ступенчатая аппроксимация синусоиды	ступенчатая аппроксимация синусоиды	ступенчатая аппроксимация синусоиды	ступенчатая аппроксимация синусоиды
Время переключения на батарею (мс)	5	4		10	4	3
Количество выходных разъемов питания (общее)	3	2	6	3	5	4
Мин. входное напряжение (В)	145	165	160	165	165	165
Макс. входное напряжение (В)	275	253	270	275	275	275
Стабильность выходного напряжения (батарейный режим) (%)	2	5		15	15	5
Защита от перегрузки	•	•	•	•	•	•
Защита от высоковольтных импульсов	•	•	•	•	•	•
Фильтрация помех	•	•	•	•	•	•
Защита от короткого замыкания	•	•	•	•	•	•
Ширина (мм)	295	97	100	185	122	368
Высота (мм)	175	135	140	313	145	140
Глубина (мм)	340	320	320	455	398	180
Объем, см3	17553	4190	4480	26347	7041	9274
Вес (кг)	13,0	6,6	6,1	12,3	9,6	14,0