Источники бесперебойного питания ПК

Источник бесперебойного питания.

Ист́очник беспереб́йного пита́ния, (ИБП) ( англ.   Uninterruptible Power Supply, UPS ) — источник вторичного электропитания , автоматическое устройство, назначение которого - обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы.

• Существуют 3 типа ИБП: UPS Off-Line, UPS On-Line, UPS Line-Interractive .

ГОСТ 13109-97 определяет следующие нормы в электропитающей сети:

• напряжение 220 В ± 5 % (предельные значения ± 10 %);
• частота 50 Гц ± 0,2 Гц (предельные значения ± 0,4 Гц);
• коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно).

Характеристики ИБП: • выходная мощность; • выходное напряжение; • время переключения на питание от аккумуляторов;

Основные функции ИБП :

• Поглощение сpавнительно малых и кpатковpеменных выбpосов напpяжения;
• Фильтpация питающего напpяжения, снижение уpовня шумов;
• Обеспечение pезеpвного электpопитания нагpузки в течение некотоpого вpемени после пpопадания напpяжения в сети;
• Защита от пеpегpузки и коpоткого замыкания.

Неполадками в питающей сети считаются :

• авария сетевого напряжения (напряжение в питающей сети полностью пропало);
• высоковольтные импульсные помехи (резкое увеличение напряжения до 6 кВ продолжительностью от 10 до 100 мс);
• долговременные и кратковременные подсадки и всплески напряжения;
• высокочастотный шум (высокочастотные помехи, передаваемые по электросети);
• побег частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).

Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров , позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до 10-15 минут) время продолжить работу. Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрами электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами . ИБП способен корректировать параметры ( напряжение , частоту ) выходной сети. Крайне редкие экземпляры могут совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором ).

• Важными показателями, обуславливающими выбор схемы построения ИБП, являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время работы от аккумуляторной батареи.
• Ноутбукам и прочим устройствам, имеющим встроенную аккумуляторную батарею , ИБП не нужен — аккумулятор со встроенными схемами переключения сам является таковым.

Существует три схемы построения ИБП: Резервная

• Резервная схема ( англ.   Off-Line, Standby , также Back UPS ) — в нормальном режиме питание подключенной нагрузки осуществляется напрямую от первичной электрической сети, которое ИБП фильтрует (высоковольтные импульсы и электромагнитные помехи) пассивными фильтрами.
• При выходе электропитания за нормированные значения напряжения (или его пропадании) нагрузка автоматически переподключается к питанию от схемы, получающей электрическую энергию от собственных аккумуляторов с помощью простого инвертора . При появлении напряжения в пределах нормы, снова переключает нагрузку на питание от первичной сети.

Достоинства

• За счёт КПД около 99 % (при наличии напряжения сети) практически бесшумны и имеют минимальное тепловыделение;
• невысокая стоимость ИБП в целом.

Недостатки

• относительно долгое время (порядка 4..12 мс) переключения на питание от батарей;
• невозможность корректировать ни напряжение, ни частоту.
• несинусоидальная форма выходного напряжения при работе от батареи
• потеря фазы при переключении.

Чаще всего ИБП, построенные по такой схеме, используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных сетей начального уровня, для которых не критично своевременное отключение в случае неполадки в сети. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по данной схеме. Мощность выпускаемых устройств колеблется от 220 до 2000 VA (ВА).

• Интерактивные. line - interactive ( линейно-интерактивные ИБП)  – 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, «гася» 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

• отсутствие времени переключения на питание от батарей;
• синусоидальная форма выходного напряжения;
• возможность корректировать и напряжение, и частоту !

Недостатки

• низкий КПД (80—94 %), повышенная шумность и тепловыделение.
• проникновение импульсов и шумов из основной сети на нагрузку;
• низкая информационная безопасность (возможность несанкционированного доступа к оборудованию по питающим линиям).

• 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).

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « line- interactive » PowerSure

Защита персональных компьютеров, рабочих станций, небольших серверов

и сетевых узлов, кассовых аппаратов.

Особенности :

• Широкий диапазон входного напряжения (155-291 В ).
• Специальные розетки для защиты сетевых/телефонных линий.
• 4 защищенных выходных розетки и 2 для подавления выбросов .
• Автоматическое тестирование батарей.
• Бесплатное ПО Multilink .

3 50/ 500/ 650/ 1 00 0 ВА

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « line- interactive » PowerSure InterActive PSI 2

Защита персональных компьютеров, рабочих станций, небольших серверов

и сетевых узлов, кассовых аппаратов.

1000/1440 /2200/3000 BA

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « line- interactive » PowerSure InterActive PSI 2

1000/1440 ВА

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « Line- InterActive » PowerSure InterActive PSI 2

• on - line (постоянно включенные ИБП, с двойным преобразованием) – обеспечивают нагрузку электропитанием без потери фазы.
• Принцип работы ИБП данного класса:

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).

• 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

• 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

• 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.

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « ON-LINE » Nfinity

ИБП Серии Nfinity- первый в мире ИБП со 100% резервированием

Панель индикации и управления

8- или 12-секционный шкаф

Модуль управления

Модуль питания

Модуль батареи

Распределение электропитания и

изолирующий трансформатор (дополнительно )

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « ON-LINE » UPStation GXT 2 700-300 0 ВА

Всесторонняя защита серверов, рабочих станций, сетевого и телекоммуникационного оборудования

Особенности:

• Диапазон входного напряжения ( 119 -1 80В
• Диапазон входной частоты 40-70 Гц
• Корпус типа RACK/TOWER (Высота =2 U)
• Возможность быстрой замены батарей
• Возможность подключения дополнительных батарейных шкафов
• Возможность «холодного» старта
• Мониторинг и управление ИБП ( USB, SNMP/WEB, RS232 )

700/1000/1500/2 00 0/3000 ВА

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « ON-LINE » UPStation GXT2 4500 - 6000 ВА

Защита серверов LAN и WAN , кластерного сетевого оборудования : концентраторов , маршрутизаторов , мостов , испытательного и диагностического оборудования , защита электронного оборудования в заводских цехах)

Особенности:

• Корпус типа RACK/TOWER (Высота =5 U)
• Д иапазон входного напряжения 119-280 B
• Диапазон частоты 40-70 Гц
• Возможность подключения дополнительных батарейных шкафов (Высота =4 U)
• 4500-6000VA устанавливается в шкафы 600mm

4500- 6000 ВА

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « ON-LINE » UPStation GXT2 4500 - 6000 ВА

Дополнительный технический байпас

PD-CEHDWRBYP для GXT 4500-6000 ( интегрируется в ИБП )

• PD-CEHDWRBYP для GXT 4500-6000 ( интегрируется в ИБП )

4500- 6000 ВА

Источники бесперебойного питания LIEBERT

Новый UPStation GXT2 10000ВА RACK и TOWER

Защита Блейд серверов, рабочих станций, офисных телекоммуникационных систем , инженерные сетевые серверы

Источники бесперебойного питания LIEBERT

T ехнология « ON-LINE » Nfinity

ИБП Серии Nfinity- первый в мире ИБП со 100% резервированием

Модули батареи ИБП Серии Nfinity

Вышедший из строя модуль батареи автоматически отключается от всех электрических цепей;

Модули батареи легко заменяются пользователем без выключения питания ИБП;

Время автономной работы:

4 кВА: 7-120 мин.;

8 кВА: 7-54 мин.;

12 кВА: 7-29 мин;

16 кВА: 7-19 мин.

Составные части ИБП

Реализация основной функции достигается работой устройства от аккумуляторов , установленных в корпусе ИБП, под управлением электрической схемы, поэтому в состав любого ИБП, кроме схемы управления, входит зарядное устройство, которое обеспечивает зарядку аккумуляторных батарей при наличии напряжения в сети, обеспечивая тем самым постоянную готовность к работе ИБП в автономном режиме. Для увеличения автономного режима работы, можно оснастить ИБП дополнительной (внешней) батареей.

• Режим байпас ( англ.   Bypass , «обход») — питание нагрузки отфильтрованным напряжением электросети в обход основной схемы ИБП. Переключение в режим Bypass выполняется автоматически или вручную (ручное включения предусматривается на случай проведения профилактического обслуживания ИБП или замены его узлов без отключения нагрузки). Байпасом называется один из составляющих ИБП блоков.

• « Бустер » ( англ.   booster ) — ступенчатый автоматический регулятор напряжения ( англ.   Automatic Voltage Regulation, AVR ), имеющий автотрансформатор в своей основе. Используется в ИБП, которые работают по интерактивной схеме. Часто ИБП оснащается только повышающим «бустером», который имеет всего лишь одну либо несколько ступенек повышения, но есть модели, которые оснащены универсальным регулятором, работающим и на повышение ( boost ), и на понижение ( buck ) напряжения. Использование бустеров позволяет создать схему ИБП, способную выдержать долгие глубокие «подсадки» и «проседания» входного сетевого напряжения (одной из наиболее распространенных проблем электросетей) без перехода на аккумуляторные батареи, что позволяет значительно увеличить срок «жизни» аккумуляторной батареи.

• Инвертор  — устройство, которое преобразует род напряжения из постоянного в переменное (аналогично переменное в постоянное). Основные типы инверторов:
• инверторы, которые генерируют напряжение прямоугольной формы;
• инверторы с пошаговой аппроксимацией;
• инвертор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) .
• преобразователь с импульсно-плотностной модуляцией (ИПМ)

Схема инвертора 12 Вольт постоянного в 230 Вольт переменного напряжения.

• Показатель, который характеризует степень отличия формы напряжения или тока от идеальной синусоидальной формы — коэффициент нелинейных искажений ( англ.   Total Harmonic Distortion, THD ).

Типовые значения:

• 0 % — форма сигнала полностью соответствует синусоиде;
• порядка 3 % — форма близкая к синусоидальной;
• порядка 5 % — форма сигнала приближенная к синусоидальной;
• до 21 % — сигнал имеет трапецеидальную или ступенчатую форму (модифицированный синус или меандр);
• 43 % и свыше — сигнал явно выраженной прямоугольной формы (меандр).
• Для уменьшения влияния на форму напряжения в питающей электросети, во входной цепи ИБП устанавливается специальный THD-фильтр .

• Гальваническую развязку между входом и выходом, осуществляет установленный во входной цепи ИБП (между электросетью и выпрямителем) входной изолирующий трансформатор. Соответственно, в выходной цепи ИБП между преобразователем и нагрузкой размещён выходной изолирующий трансформатор, который обеспечивает гальваническую развязку между входом со схемы ИБП и выходом на подключенную нагрузку.
• Для расширенного мониторинга состояния самого ИБП (например, уровень заряда батарей, параметры электрического тока на выходе) применяются различные интерфейсы: для подключения к компьютеру — USB и последовательный ( COM ) порт, при этом производителем ИБП поставляется фирменное программное обеспечение , которое позволяет проанализировав ситуацию, определить время работы и дать оператору возможность безопасно выключить компьютер, завершив работу всех программ. Для наблюдения за состоянием источников бесперебойного питания) и другого оборудования через локальную вычислительную сеть используется протокол SNMP и специализированное программное обеспечение.