Джерела безперебійного живлення

     Джерело безперебійного живлення, скорочено ДБЖ, або англ. UPS, призначено для забезпечення тимчасової роботи одного або кількох споживачів, у разі зникнення напруги в мережі або її виходу за встановлені межі.

     ДБЖ є зручним і часом незамінним, тому якщо виникла потреба купити безперебійник, давайте розглянемо основні параметри, на які слід звернути увагу під час вибору.

Які бувають джерела безперебійного живлення і чим вони відрізняються?

     Отже, залежно від функціональних можливостей, розрізняють такі типи безперебійників:

Резервний безперебійник (off-line)

     Джерело безперебійного живлення off-line або, як його називають, резервний, у звичайному режимі роботи, подає мережеву напругу на підключених до нього споживачів та одночасно заряджає акумуляторну батарею. При пропаданні напруги у мережі, а також її виході за встановлений діапазон, ДБЖ переходить на живлення споживачів від батареї. Коли мережна напруга з'являється, або повертається у встановлені межі (індивідуальні для кожної моделі), резервний ДБЖ повертається у звичайний режим.

     Резервний ДБЖ не виконує функції захисту техніки від стрибків та провалів напруги, він тільки забезпечує тимчасове живлення споживачів від АКБ, при виході напруги за встановлені межі та її відсутності.

     Перевагами безперебійника off-line є високий ККД і доступна ціна.

     Якщо говорити про недоліки, то залежно від моделі, це може бути низька швидкість перемикання на АКБ, а також спотворення синусоїдальної форми вихідного струму.

Лінійно-інтерактивний безперебійник (line-interactive)

     Лінійно-інтерактивне джерело безперебійного живлення відрізняється від резервного ДБЖ, наявністю вбудованого стабілізатора напруги. При стрибках і провалах напруги в мережі, стабілізатор вирівнюватиме його з точністю, на яку розрахований. Якщо ж напруга вийде за верхню або нижню межі робочого діапазону від мережі або взагалі зникне, - безперебійник line-interactive перейде на живлення споживачів від АКБ.

     До переваг лінійно-інтерактивного джерела безперебійного живлення можна віднести невисоку ціну, добрий, як і у резервного безперебійника коефіцієнт корисної дії, а також стабілізацію вхідної мережевої напруги.

     Недоліки, ДБЖ line-interactive, має такі ж самі, як і резервний, до яких можна додати, хіба що, слабкі сторони самого стабілізатора напруги. Річ у тім, що у лінійно-інтереактивних ДБЖ використовуються лише найбюджетніші релейні стабілізатори з низькою точністю стабілізації та іншими обмеженнями. Тому ДБЖ line-interactive краще використовувати з технікою, яка не вимоглива до якості напруги живлення. В інших випадках, можна використовувати резервне джерело безперебійного живлення у зв'язці з встановленим окремо якісним стабілізатором напруги, або зупинити вибір на ДБЖ з подвійним перетворенням.

Безперебійник з подвійним перетворенням (on-line)

     Джерело безперебійного живлення з подвійним перетворенням, забезпечує не тільки автономне живлення у разі відсутності напруги в мережі або виходу його за встановлені межі, але й захист від стрибків та провалів напруги, а також високу якість вихідної напруги, якою здійснюється живлення підключених до безперебійника споживачів.

     В ДБЖ on-line, мережевий струм, незалежно від його якості, спочатку "випрямляється" в постійний, напругою 12 В, а потім перетворюється на змінний, напругою 220 В. Цей процес відбувається безперервно, тобто в режимі on-line, незалежно від того, чи здійснюється живлення в цей момент від мережі або від АКБ. Тому, коли напруга в мережі є, такий ДБЖ працює як стабілізатор напруги, що забезпечує 220 на виході. Коли ж напруга в мережі зникає або виходить за встановлені межі, - ДБЖ продовжує живити споживачів, але вже від акумуляторної батареї.

     Основною перевагою ДБЖ з подвійним перетворенням перед іншими типами безперебійників є те, що незалежно від якості напруги електромережі, побутові прилади, техніка та обладнання, захищене таким джерелом безперебійного живлення, постійно в режимі on-line отримують напругу 220 В. Крім цього, при зникненні напруги в мережі, безперебійнику з подвійним перетворенням не потрібен час для перемикання на акумуляторну батарею, бо інвертор завжди активний, а АКБ включена в ланцюг паралельно. Тобто, такий параметр, як час переходу на батарею, дорівнює нулю, що важливо, тому що деяка техніка та обладнання встигають вимкнутись при високому значенні даного параметра.

     До недоліків джерела безперебійного живлення on-line, слід віднести високу ціну, менший коефіцієнт корисної дії, у порівнянні з резервним та лінійно-інтерактивним ДБЖ, а також, залежно від моделі, можливий певний рівень шуму при роботі. ДБЖ із подвійним перетворенням використовують для захисту та забезпечення тимчасовим живленням дорогої техніки та обладнання, серверів, комп'ютерів, медичного, телекомунікаційного обладнання.

Джерело безперебійного живлення - однофазне 220В чи трифазне 380В?

     Залежно від використовуємої електромережі, розрізняють такі види джерел безперебійного живлення:

     Однофазне джерело безперебійного живлення – використовують якщо мережа електропостачання однофазна – 220 В, для забезпечення тимчасової роботи однофазних споживачів (комп'ютер, котел тощо, однофазне обладнання).

     Трифазне джерело безперебійного живлення – використовують якщо мережа електропостачання трифазна – 380 В, для забезпечення тимчасової роботи трифазних споживачів (трифазне обладнання, трифазні кондиціонери, холодильне обладнання тощо)

Як вибрати потужність джерела безперебійного живлення?

     Для того, щоб вибрати потужність ДБЖ, необхідно розрахувати навантаження, на яке воно буде працювати, - скласти потужність всіх споживачів, які планується до безперебійника під'єднати. При цьому необхідно врахувати, що не рекомендується навантажувати джерела безперебійного живлення більш ніж на 75-80%.

     Наприклад, якщо джерело безперебійного живлення планується використовувати для захисту котла, потужністю 250 Вт та комп'ютера потужністю 500 Вт, сумарне навантаження на ДБЖ становитиме 250+500=750 Вт. Рекомендована потужність ДБЖ із запасом дорівнюватиме: 750Вт/0,75=1000Вт=1кВт, де 0,75 означає навантаження на ДБЖ 75% від його потужності.

     Потужність будь-якого споживача, будь то котел, комп'ютер, побутова техніка, обладнання, можна знайти в паспорті, або технічній документації, що додається. Також, як правило, потужність, разом з іншими основними параметрами, вказується на бирці, на самій техніці.

Як розрахувати час автономної роботи джерела безперебійного живлення?

     Час автономної роботи безперебійника залежить від ємності акумуляторних батарей, що вимірюється в ампер-годинах (Аг) та величини навантаження, тобто суми потужності всіх споживачів, підключених до ДБЖ, - чим вище ємність АКБ і менше навантаження, тим більше час автономної роботи.

     Джерела безперебійного живлення бувають як із зовнішніми акумуляторними батареями, так і з вбудованими. ДБЖ із зовнішніми батареями має перевагу в тому, що покупець може сам вибрати АКБ необхідної йому ємності, а отже і час автономної роботи техніки, що підключається.

     ДБЖ із вбудованими АКБ, як правило, має батареї невеликої ємності, які забезпечують 10-25 хвилин автономної роботи споживачів тієї потужності, на яку розрахований безперибійник. Цього часу достатньо, щоб зберегти потрібну інформацію перед вимкненням комп'ютера або включити резервне джерело електроживлення.

     Для того, щоб орієнтовно розрахувати час автономної роботи джерела безперебійного живлення, потрібно ємність АКБ в ампер-годинах помножити на її напругу (акумуляторні батареї для джерел безперебійного живлення зазвичай мають напругу 12 В) і розділити на потужність споживачів, що підключаються у Ватах (Вт, W).

     Наприклад, плануємо використовувати АКБ ємністю 50 Аг, для живлення газового котла потужністю 200 Вт. Підрахуємо час автономної роботи, який становитиме: 50Ач*12В/200Вт=3 години. Помножуємо 3 години на коефіцієнт корисної дії ДБЖ (часто виробники не вказують ККД у технічних характеристиках, у таких випадках при розрахунках зазвичай використовують коефіцієнт 0,85), отримуємо 3 години * 0,85 = 2,55 години, тобто трохи більше ніж дві з половиною години.

     Інший приклад: плануємо використовувати 3 акумуляторні батареї ємністю 50 Аг для живлення газового котла потужністю 200 Вт та комп'ютера потужністю 800 Вт. Отримуємо: 3 * 50Аг * 12В / (200Вт + 800Вт) = 1,8 години. Помножуємо на ККД безперебійника, маємо: 1,8 години * 0,85 = 1,53 години, або 1,53 години * 60 хвилин у часі = 91,8 хв.

     Але, на жаль, на практиці час автономної роботи ДБЖ виявиться меншим, оскільки дана формула має теоретичний характер і не враховує ряд факторів. Щоб визначити час автономної роботи ДБЖ, необхідно самостійно скоригувати отриманий результат на вплив цих факторів, головними з яких є:

• - формула передбачає, що акумуляторна батарея віддає свій заряд повністю, проте повний розряд АКБ скорочує її ресурс. Зазвичай не рекомендується розряджати АКБ більш ніж на 70% (залежно від типу та якості) і багато джерел безперебійного живлення мають захист від глибокого розряду, який відключає навантаження, не даючи батареї повністю розрядитися;
• - акумуляторна батарея при швидкому розрядженні віддає лише частину свого заряду. Свій повний заряд, АКБ здатна віддати лише при малому навантаженні, - тобто, при високій тривалості розрядки батареї. Якщо навантаження на АКБ велике, вона розряджається не в повному обсязі і що менше навантаження (тобто менший струм розряду), то більшою мірою батарея здатна віддати заряд. Точне значення даної властивості батареї, можна дізнатися з її графіка розрядних кривих, але для орієнтовного розрахунку, можна враховувати, що, якщо за вищевказаною формулою час автономної роботи складає 30 хв, то його слід знизити на 40%, якщо 2 години, слід знизити на 30%, 4 години, - на 20%, якщо у розрахунку вийшло 8 годин, - час автономної роботи буде меншим на 10%;
• - температура навколишнього середовища, що впливає на швидкість протікання хімічних процесів у батареї;
• - ступінь зносу АКБ.

Форма вихідної напруги безперебійника

     Напруга якою ДБЖ живить підключених до нього споживачів, може мати форму правильної синусоїди або модифікованої (апроксимованої тощо). Форма вихідної напруги залежить від величини коефіцієнта нелінійних спотворень, які створює інвертор, перетворюючи постійний струм на змінний. Правильною синусоїдою прийнято вважати форму напруги, з коефіцієнтом нелінійних спотворень (гармонік), не більше 5%.

     ДБЖ з правильною (чистою) синусоїдою можна використовувати для роботи з будь-якими споживачами, у тому числі чутливими до якості живлення. Важливо звернути увагу, якщо в техніці, яку планується підключати до безперебійника, є електродвигун (наприклад, опалювальні котли, насоси тощо), необхідно вибирати ДБЖ, саме з правильною (чистою) синусоїдою. Будь-яка форма модифікованої синусоїди, у цьому випадку не підходить, тому що призведе до порушення роботи, так званим "мікробиттям", не гучному, але помітному вуху гулу.

     ДБЖ з модифікованою синусоїдою вихідної напруги, підходить для роботи зі споживачами, невибагливими до якості живлення, а також з технікою, у складі якої є імпульсний блок живлення, - деякі види побутової техніки, комп'ютери тощо.

Що таке наскрізний нуль в ДБЖ?

     "Наскрізний нуль" у джерелі безперебійного живлення означає, що вхідні нульові клеми безперебійника безпосередньо пов'язані з вихідними нульовими клемами. "Наскрізний нуль" в ДБЖ є важливим, якщо безперебійник планується використовувати з газовим котлом. Річ у тім, що котли бувають фазозалежні та фазонезалежні. Для останніх, дотримання фазування не критично, але якщо котел фазозалежний, - відсутність "наскрізного нуля", призведе до його неправильної роботи, при живленні від ДБЖ в автономному режимі.

     Якщо у Вас виникли питання під час вибору джерела безперебійного живлення, кваліфіковані фахівці нашої компанії допоможуть підібрати оптимальний варіант.