На чтение 6 мин. Просмотров 6.8k. Опубликовано 09.05.2020
Каждому, кто хоть раз столкнулся с проблемой выхода из строя офисной или домашней техники, дается рекомендация приобрести источник бесперебойного питания. Зачастую специалисты советуют оснастить дом или офис устройствами line-interactive. В этой статье мы подробно опишем устройство и функционал такого необходимого прибора как линейно интерактивный ибп и попытаемся разъяснить что это. Также мы поясним, какие еще бывают виды ИБП и их отличия от устройств рассматриваемой категории.
Линейно-интерактивный ИБП — описание
Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания — устройства для стабилизации напряжения, которые регулируют уровень напряжения на входе, сглаживая его перепады и перебой в питании и обеспечивая тем самым стабильную работу подключенных к ИБП устройств.
Обратите внимание
Эта категория ИБП по состоянию на май 2020 года считается оптимальной по соотношению стоимости и качества выполняемых функций. Они прекрасно подходят для домашнего использования, офисов, подключения оборудования, не требующего максимально стабильного напряжения на выходе.
Линейно-интерактивные ИБП выступают промежуточным звеном между простейшими резервными и дорогостоящими современными онлайн-устройствами. Грамотно подобранная мощность бесперебойников этого типа обеспечивает максимальный эффект при минимальных затратах средств на приобретение и обслуживание.
Конструкция ИБП
Линейные ИБП устроены аналогично резервным, но имеют более сложную конструкцию. Стандартная схема резервного ИБП с коммутирующим устройством дополнена стабилизатором, который автоматически регулирует напряжение.
Обратите внимание
Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания имеют несколько синонимов: линейный ИБП, бесперебойник line-interactive и т.д. Все эти слова обозначают одно и то же оборудование.
Рассмотрим три основных элемента конструкции.
Коммутирующее устройство
Этот элемент конструкции бесперебойника обеспечивает переключение режимов работы между внешней электросетью и аккумуляторами. В линейно-интерактивных устройствах коммутирующее устройство дополняется стабилизатором напряжения на входе.
Регулятор напряжения
Один из основных элементов ИБП линейно-интерактивного типа. Может быть как повышающим с несколькими ступенями, так и универсальным (работать и на повышение, и на понижение подаваемого напряжения). Задача стабилизатора заключается в реализации схемы, устойчивой к длительным изменениям напряжения в сети. Это позволяет решить основную проблему, свойственную российским электросетям.
Автотрансформатор
В устройстве ИБП не предусмотрена гальваническая развязка между входом и выходом. Ее функции выполняют входной и выходной изолирующие трансформаторы.
В качестве источников питания в автономном режиме в большинстве случаев выступают блоки аккумуляторов. Они являются наиболее предпочтительными ввиду надежности, стоимости и высокого ресурса. Однако на рынке представлены и модели с топливными ячейками на основе водорода.
Принцип работы
Схема преобразования
Стандартный рабочий режим line-interactive ИБП аналогичен схеме функционирования резервных устройств и предусматривает параллельное подключение напрямую от сети. Входящее напряжение переменного тока проходит простейшую фильтрацию. Встроенный микропроцессор фиксирует отклонения, передавая информацию дополнительным компонентам ИБП. Таким образом, электромагнитные помехи и высоковольтные импульсы устраняются пассивными фильтрами. Дополнительно вход оснащен ступенчатым стабилизатором напряжения либо универсальным регулятором, основанными на работе автотрансформатора. Именно они сглаживают перепады и обеспечивают регулируемое напряжение на выходе.
Особенности работы устройства
Особенность работы интерактивных ИБП заключается в возможности функционирования в двух режимах:
- Как стабилизатор напряжения. Данный режим активен, пока в сети имеется напряжение, не выходящее за пределы значений, подлежащих стабилизации (как правило, до 20% номинальных значений).
- Как источник резервного питания. В случае резких колебаний напряжения, выходящих за границы допустимых значений, или появления перебоев электроснабжения происходит автоматическое подключение через инвертор к собственным источникам питания (аккумуляторным батареям). После устранения неполадок нагрузка вновь переключается на питание от сети.
Важно!
В зависимости от схемы построения, напряжение инверторами может выдаваться в форме либо «ступенчатой», либо правильной синусоиды. Первый тип устройств стоит дешевле, он превосходно стабилизирует сигнал при питании от сети. В автономном режиме получить чистую синусоиду не удается. Вторая категория более дорогостоящая, однако выдают правильную синусоиду независимо от источника питания.
Преимущества ИБП line interactive
Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания имеют несколько существенных особенностей по сравнению с другими видами оборудования:
- Нормальное питание при перепадах в сети. Стабилизация избавляет от необходимости переключать питание, когда происходят существенные колебания напряжения. Отклонения входного напряжения от базовых параметров сети могут колебаться в пределах 20%, в таком случае напряжение на выходе остается практически неизменным. Переход на режим работы непосредственно от устройства происходит реже, чем при использовании резервных ИБП.
- Линейные ИБП имеют довольно простую конструкцию. Это обеспечивает простоту обслуживания, практически все поломки оборудования можно устранить в ходе ремонта.
- Надежность. Более редкие переключения оборудования на автономное питание существенно увеличивают срок службы аккумуляторов, снижая эксплуатационные затраты.
- Высокий КПД. В штатном режиме показатель КПД находится на уровне 95%, в интенсивном достигает 98%. При таких показателях бесперейбоник практически не издает шума, выделяет минимум тепла в окружающую среду. При грамотном подборе мощности оборудования необоснованные затраты могут быть сведены к минимуму.
Недостатки линейно-интерактивного ИБП
Несмотря на все преимущества, более современные типы ИБП (онлайн-бесперебойники) превосходят устройства line-interactive. В отличие от них рассматриваемая категория имеет следующие недостатки:
- Медленное переключение в режим работы от встроенных элементов питания. Для переключения на аккумуляторные батареи line interactive затрачивают порядка 4-6 мс. Это довольно существенный промежуток. Поэтому к источнику недопустимо подключение чувствительных к нагрузке приборов. Линейно-интерактивные бесперебойники не могут обеспечить стабильную работу большинства предметов бытовой техники, отопительного оборудования и т.д.
- Грубая стабилизация. Рассматриваемый вид бесперебойников обеспечивает стабилизацию напряжения на довольно примитивном уровне. Чаще всего это автотрансформатор с 2-3 ступенями, переключение между которыми выполняется при помощи реле.
Обратите внимание
Можно отметить прямую зависимость между стоимостью оборудования и осцилограммой: дешевые схемы с классическим крупным трансформатором вместо инверторов неспособны обеспечить ровную синусоиду переменного тока.
Отличие от других видов ИБП
Основные различия ИБП line interactive от приборов резервного типа заключаются в следующем:
- Наличие встроенного стабилизатора, сглаживающего скачки напряжения,
- Более редкие включения автономного режима работы,
- Меньшее время для перехода на питание от аккумуляторов (4-6 мс против 8-10 мс).
От онлайн-ИБП (с двойным преобразованием) линейно-интерактивные бесперебойники отличают:
- Невысокая стоимость,
- Более простое устройство,
- Меньшая эффективность (85% против 99%),
- Низкий уровень шума и небольшое тепловыделение,
- Отсутствие корректировки частоты на выходе,
- Большое время переключения (4-6 мс против 0 мс).
Таким образом, линейные источники бесперебойного питания выступают оптимальным решением для обеспечения стабильной работы оборудования, не предъявляющего высоких требований к качеству питания.
При этом они максимально надежны, имеют невысокую стоимость, просты в обслуживании. Невысокая стоимость и продолжительй срок эксплуатации делают их более востребованными, чем резервные источники питания. Однако в случае обеспечить электроснабжение чувствительных к перепадам напряжения приборов и устройств лучше приобрести онлайн-бесперебойники, работа которых не предусматривает промежутка времени для переключения в автономный режим.
Резервные ИБП (off-line, standby, back ups)
Принцип действия
Если внешняя сеть работает в штатном режиме, то ИБП питает нагрузку напрямую от входа и работает аналогично сетевому фильтру. В случае отклонения напряжения от допустимых пределов или при его полном отключении, резервный ИБП автоматически переключает нагрузку на аккумуляторные батареи (питание в таком режиме осуществляется через инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный). Обратное переключение выполняется также автоматически и производится после возвращения сетевого напряжения к норме.
Преимущества и недостатки
В настоящее время к весомым преимуществам off-line ИБП можно отнести только невысокую стоимость.
Недостатками резервных ИБП являются:
- перерыв в электропитании, возникающий при переключении нагрузки на АБ и обратно (составляет минимум 5 мс);
- отсутствие стабилизации напряжения и коррекции частоты при работе от электросети;
- переход на АБ даже при небольших сетевых скачках, приводящий, в условиях отечественной энергосистемы, к быстрому износу аккумуляторов;
- несинусоидальность выходного напряжения при работе в автономном режиме (аппроксимированная синусоида, иногда называемая производителями «модифицированной синусоидой» или «квази-синусоидой»);
- низкий уровень защиты от высоковольтных вбросов и электромагнитных помех.
Применение
Вышеназванные недостатки сужают область применения резервных ИБП. Данные приборы подходят для эксплуатации только в условиях стабильной электросети и только с оборудованием, способным функционировать при низком качестве питающего напряжения. Оff-line ИБП не стоит применять для защиты современной микропроцессорной техники или устройств, содержащих асинхронные и инверторные двигатели – насосы, холодильники, стиральные машины, кондиционеры, котлы систем отопления и т.д.
Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive)
Принцип действия
Аналогичен предыдущему варианту, за исключением того, что схема устройства дополнена входным регулятором напряжения. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.
Преимущества и недостатки
Преимущества линейно-интерактивных ИБП перед резервными:
- возможность нейтрализации сетевых колебаний (но не максимальной амплитуды!) без задействия АБ;
- сокращенное время переключения в автономный режим (за счёт синхронизации инвертора и входной сети).
Недостатками линейно-интерактивных ИБП являются:
- ступенчатое регулирование напряжения, приводящее к сильным искажениям выходного сигнала;
- перерыв в электропитании нагрузки при переходе на аккумуляторы (длительность переключения короче, чем у резервного ИБП, но ненулевая!);
- отсутствие коррекции формы входного напряжения и входной частоты в режиме работы от электросети, неполная фильтрация сетевых помех;
- большинство моделей не формируют идеальную синусоиду выходного напряжения в автономном режиме работы.
Применение
Далеко не всё электрооборудование будет успешно работать с линейно-интерактивными ИБП. Качество их выходного напряжения может просто не удовлетворить строгим требованиям современных потребителей электроэнергии как в бытовом, так и в промышленном секторе. В частности, линейно-интерактивный ИБП является не лучшим вариантом для котла отопительной системы, IT-аппаратуры и тем более для помеховосприимчивой научной, лабораторной и медицинской техники.
Кроме того, линейно-интерактивные ИБП не обеспечивают электропитание, полностью независимое от состояния внешней энергосистемы, что сохраняет риск повреждения нагрузки в результате, например, резкого сетевого перепада.
Онлайн ИБП (on-line, ИБП с двойным преобразованием энергии)
Принцип действия
Устройство выполняет двойное преобразование поступающего из сети напряжения. Сначала из переменного в постоянное, а затем обратно – из постоянного в переменное. В силовой цепи on-line ИБП аккумуляторы занимают промежуточное положение между непрерывно функционирующими выпрямителем и инвертором (батареи соединены с выходом первого и входом второго). Такая схема позволяет избежать задержек при переходе в автономный режим, так как инвертор подключен к АБ постоянно и каких-либо дополнительных коммутаций, в случае проблем с внешней электросетью, не требуется.
Преимущества и недостатки
Преимущества онлайн ИБП:
- мгновенный переключение на питание от батарей (без перерыва электроснабжении нагрузки);
- синусоидальная форма и максимально точное значение выходного напряжения (обеспечиваются как при работе от сети, так и от батарей);
- широкая амплитуда сетевых колебаний, нейтрализуемых без перехода в автономный режим;
- максимальная защита нагрузки (двойное преобразование энергии гасит все негативные входные воздействия и гарантирует полную независимость выходных характеристик ИБП от состояния внешней электросети);
- отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть.
Недостатки онлайн ИБП:
- более высокая, по сравнению с приборами других категорий, стоимость;
- низкий КПД (80-90%) у некоторых устаревших устройств (стоит отметить, что современные алгоритмы управления двойным преобразованием энергии, применяемые ведущими производителями on-line ИБП, позволяют значительно повысить КПД и довести его в ряде рабочих режимов до 99%).
Применение
Онлайн ИБП используются во всех сферах жизнедеятельности современного человека и являются лучшим решением для обеспечения бесперебойного электропитания. Только on-line ИБП могут эффективно работать с техникой, предъявляющей повышенные требования к качеству питающей электроэнергии: от оборудования домашних систем отопления и водоочистки до контрольно-измерительной аппаратуры и инфраструктуры ЦОДов.
Основные типы ИБП по принципу их построения, степени защиты оборудования и сферам применения.
Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.
Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.
1. Оффлайн ИБП
Оффлайн ИБП (off-line, Standby, back ups или резервные) – это тип источника бесперебойного питания, принцип действия которого заключается в переключении оборудования на резервный аккумулятор (является составной частью ИБП) при возникновении сбоев в питании.
| Плюсы: | минусы: |
| простота экономичность компактность | отсутствие стабилизации входного напряжения при работе от электросети более высокий износ аккумулятора (в сравнении с другими типами) |
Применение:
для защиты на короткий период домашних ПК, офисного компьютерного оборудования.
Схема ИБП с технологией оффлайн
2. Линейно-интерактивные ИБП
Линейно-интерактивные (line interactive) – это тип ИБП, который способен регулировать выходное напряжение при понижении или повышении напряжения на входе в широком диапазоне – без переключения работу от аккумуляторов. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.
| Плюсы: | минусы: |
| компактность экономичность стабилизация входного напряжения невысокая стоимость | отсутствие корректировки формы выходного напряжения в режиме работы от электросети ступенчатое изменение выходного напряжения наличие времени переключения на питание от аккумуляторов |
Применение:
для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.
Схема линейно-интерактивного ИБП
3. С двойным преобразованием или онлайн ИБП
Двойного преобразования (онлайн, online) – это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды – входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.
| Плюсы: | минусы: |
| постоянная стабилизация напряжения и частоты полная фильтрация импульсов и высокочастотных помех основной электросети отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть мгновенное переключение на аккумуляторы в случае сбоев | сложность конструкции и более высокая стоимость в режиме двойного преобразования дополнительные затраты электроэнергии |
Применение: Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.
Схема ИБП с технологией онлайн
Skip to navigation Skip to content
Современное оборудование отличается высокой чувствительностью к качеству электропитания. Основной проблемой в работе электросетей в нашей стране являются скачки напряжения, которые могут привести к поломке дорогостоящего оборудования. Бесперебойное и корректное функционирование сложной техники при низком качестве электрической энергии может обеспечить такой прибор, как источник бесперебойного питания. ИБП успешно справляется с такими проблемами в электросетях, как изменение частоты, высокочастотный шум, колебания напряжения, отключение электропитания.
В зависимости от принципа работы существуют разные виды устройств. Рассмотрим, что значит линейно-интерактивный ИБП.
В основе работы линейно-интерактивного источника бесперебойного питания лежит использование стабилизирующего устройства и автотрансформатора. Это позволяет осуществлять регулировку входящих сигналов, не переключаясь на аккумуляторные батареи. Благодаря этому продлевается срок службы аккумуляторов.
Линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное место между простыми резервными приборами и дорогими устройствами двойного преобразования.
Сфера применения
Линейно-интерактивные ИБП могут использоваться в качестве источника бесперебойного питания для различного оборудования:
- компьютерной и бытовой техники,
- оборудования систем водоснабжения,
- отопительного оборудования,
- сигнализации, вентиляции и др.
Преимущества линейно-интерактивных ИБП
- Простота конструкции.
- Надежность и эргономичность.
- Способность обеспечить качественное электропитание при частых колебаниях напряжения без переключения на аккумуляторные батареи.
- Увеличение срока службы аккумуляторных батарей.
- Возможность подключения внешних аккумуляторных батарей для увеличения время автономной работы оборудования, подключенного к ИБП.
- Высокий коэффициент полезного действия, 92-93%
Как сделать правильный выбор?
При выборе данного типа ИБП следует обратить внимание на такие технические характеристики, как мощность нагрузки, уровень шума, время переключения на разные режимы работы, продолжительность работы в автономном режиме.
Немаловажную роль играют и дополнительные функции:
- холодный старт – возможность включать электрические приборы при отключенном централизованном питании,
- горячая замена ИБП – можно заменить аккумуляторную батарею без отключения источника бесперебойного питания,
- защита от полного разряда аккумулятора,
- защита от перегрузок, короткого замыкания,
- жидкокристаллический дисплей для отображения основных технических показателей электрического тока,
- мониторинг и удаленное управление ИБП.
Возможности компании REENERGO
Нет времени разбираться, что значит интерактивный ИБП? Обращайтесь к специалистам компании REENERGO, которые помогут вам подобрать оборудование для решения различных задач, в том числе и для организации собственной солнечной электростанции, расскажут, что такое деградация солнечных панелей, и как её обнаружить, а также ответят на все интересующие вопросы.
Brands Carousel
Источником бесперебойного питания называется энергосистема, которая обеспечивает аварийное питание нагрузки при выходе из строя входного источника питания или сетевого питания, что рассматривается как практически мгновенная защита от перебоев в подаче входного питания. Три основные категории современных систем ИБП — это линейно-интерактивные ИБП vs Online UPS vs Offline UPS, что будет подробно проиллюстрировано ниже.
Линейно-интерактивные ИБП vs ИБП онлайн vs ИБП оффлайн: принципы работы
Оффлайн ИБП — защита питания начального уровня
В системе («резервной») оффлайн ИБП нагрузка питается напрямую от входной мощности, и схема резервного питания будет активирована только при отключении сетевого питания.
В частности, нагрузка питается непосредственно от первичной сети, а не от выхода инвертора. Компоненты накопителя энергии — зарядное устройство, аккумулятор и инвертор отключены от сети, насколько это касается нагрузки, хотя зарядное устройство и аккумулятор все еще остаются. подключен к электросети, чтобы аккумулятор всегда был полностью заряжен.Когда напряжение в сети падает или превышает установленные пределы, переключатель немедленно подключает выход инвертора к критической нагрузке.
Линейно-интерактивный ИБП — защита питания среднего уровня
Линейно-интерактивный ИБП поддерживает инвертор в рабочем состоянии и перенаправляет путь постоянного тока батареи от нормального режима зарядки к подаче тока при потере питания.
В этой интеллектуальной конструкции преобразователь питания переменного тока всегда подключается к выходу ИБП. Когда входное напряжение переменного тока нормальное, инвертор ИБП работает в обратном режиме и обеспечивает зарядку аккумулятора. , передаточный переключатель размыкается, и мощность будет поступать от батареи к выходу ИБП.Эта конструкция предлагает дополнительную фильтрацию и снижает переходные процессы переключения, поскольку инвертор всегда включен и подключен к выходу.
Онлайн ИБП — максимальная защита электропитания
Онлайн ИБП использует метод «двойное преобразование»: принимает входной переменный ток, выпрямляется в постоянный ток для прохождения через аккумулятор (или комплекты батарей), а затем обратно в 120 В/230 В переменного тока для питания защищенного оборудования.
В интерактивном ИБП (также известном как двойное преобразование) входной переменный ток заряжает резервную батарею, которая обеспечивает питание выходного инвертора, поэтому отказ входного переменного тока не вызовет срабатывания безобрывного переключателя. если произойдет потеря мощности, выпрямитель просто выпадет из цепи, и батареи сохранят мощность стабильной и неизменной. Нет времени переключения во время сбоя. Когда питание восстановится, выпрямитель продолжит нести большую часть нагрузки и начнет заряжаться аккумуляторов, хотя зарядный ток может быть ограничен, чтобы предотвратить перегрев аккумуляторов мощным выпрямителем и выкипание электролита.
Линейно-интерактивный ИБП vs онлайн ИБП vs оффлайн ИБП: функции
Все вышеупомянутые три категории были изобретены для защиты оборудования и электрооборудования, где может произойти непредвиденное отключение электропитания.Однако, под влиянием различных принципов работы, присущие им возможности различаются.
Защита от перенапряжения/шума
Все три системы ИБП обладают функциями подавления перенапряжения и фильтрации сетевых шумов, чтобы защитить оборудование от повреждений, вызванных молнией, скачками и электромагнитными (EMI/RFI) помехами в линии. В частности, онлайн-система ИБП предлагает превосходную защиту за счет двойной защиты. операция преобразования, которая изолирует оборудование от проблем в сети переменного тока.
Время перехода на батарею
Когда происходит сбой, время передачи меняется:
-
В онлайн системах ИБП отключение питания нагрузки обычно на 2–10 миллисекунд неизбежно.
-
Линейно-интерактивные системы ИБП обычно переключаются с сетевого питания на питание от батарей в течение 2–4 миллисекунд, что достаточно быстро, чтобы обеспечить бесперебойную работу наиболее чувствительного к мощности оборудования.
-
У онлайн-системы ИБП нет времени перевода, потому что инвертор уже питает нагрузку подключенного оборудования, когда происходит сбой.
Регулировка напряжения
Регулировка напряжения имеет решающее значение, особенно в условиях низкого напряжения:
-
Линейно-интерактивные системы ИБП используют автоматическое регулирование напряжения (AVR) для коррекции аномальных напряжений без переключения на батарею. Когда напряжение пересекает предварительно установленное нижнее или верхнее пороговое значение, этот тип ИБП обнаруживает и использует трансформаторы для повышения или понижения напряжения на установить сумму, чтобы вернуть ее в допустимый диапазон.
-
В онлайн-системах ИБП используется более точный метод регулирования напряжения: непрерывная работа с «двойным преобразованием «, изоляция подключенного оборудования от проблем в сети переменного тока, включая отключения электроэнергии, отключения электроэнергии, перенапряжения, гармонические искажения, электрические импульсы и колебания частоты.
-
При работе без батареи линейно-интерактивные системы ИБП обычно регулируют выходное напряжение в пределах ± 8-15% от номинального напряжения (например, 120, 208, 230 или 240 вольт), тогда как онлайн-системы ИБП обычно регулируют напряжение в пределах ± 2-3%.
На самом деле, существуют некоторые общие проблемы с питанием, которые могут возникать при повседневной работе. В таблице ниже показано, защитит ли вышеупомянутая система ИБП от аномалий:
| Оффлайн | Линейно-интерактивный | Онлайн | |
|---|---|---|---|
| Сбой питания | ✔ | ✔ | ✔ |
| Падение питания | ✔ | ✔ | ✔ |
| Скачок напряжения | ✔ | ✔ | ✔ |
| Пониженное напряжение | ✔ | ✔ | |
| Перенапряжение | ✔ | ✔ | |
| Шум электрической линии | ✔ | ||
| Изменение частоты | ✔ | ||
| Переключение переходного процесса | ✔ | ||
| Гармоническое искажение | ✔ |
Линейно-интерактивные ИБП vs онлайн ИБП vs оффлайн ИБП: плюсы & минусы
Оффлайн ИБП
| Преимущества | Ограничения |
|---|---|
|
|
Линейно-интерактивный ИБП
| Преимущества | Ограничения |
|---|---|
|
|
ИБП онлайн
| Преимущества | Ограничения |
|---|---|
|
|
Линейно-интерактивные ИБП vs ИБП онлайн vs ИБП оффлайн: приложения
Приложения этих трех топологий с разными принципами работы варьируются от небольших жилых домов до крупных центров обработки данных.
Из-за более высокой энергоэффективности и экономичности, оффлайн ИБП чаще всего используются в домашних хозяйствах, небольших офисах с ограниченным бюджетом на энергоснабжение, а также в некоторых областях, где требования к качеству электропитания относительно невысоки. Лучшее соотношение цены и качества для персональных компьютеров и также подходит для принтеров, сканеров, аварийных источников питания и EPABX.
В качестве одного из основных вариантов линейно-интерактивный ИБП, отвечающий требованиям высокой надежности электропитания, идеально подходит для серверов отделов, домов, малых предприятий и средних предприятий. В некоторых областях с проблемной инфраструктурой, где напряжение в сети переменного тока нестабильно, сильно колеблется, Или он сильно искажен, линейно-интерактивному ИБП может потребоваться заряжать аккумулятор один или два раза в день или даже чаще.
Самая интеллектуальная онлайн-система ИБП, рассматриваемая как решение по умолчанию для обеспечения резервного питания и защиты критически важного оборудования и серверов в центрах обработки данных, также может применяться в таких областях, как компьютер, транспорт, банковское дело, ценные бумаги, связь, медицинские услуги. источник питания длительного действия, в частности, для некоторых приводов асинхронных двигателей и других подобных приложений управления двигателями, отделений интенсивной терапии, медицинского оборудования, чувствительных электрических приборов.
Линейно-интерактивные ИБП vs ИБП онлайн vs ИБП оффлайн: что выбрать?
В таблице ниже приведены некоторые ключевые моменты, обсуждавшиеся ранее среди трех дизайнов.
| Оффлайн | Линейно-интерактивные | Онлайн | |
|---|---|---|---|
| Размер | Компактный | Обычно большой & тяжелый | Обычно небольшой & легкий |
| Practical Power Range (kVA) | 0-0.5 | 0.5-5 | 5-5000 |
| Регулятор напряжения | Низкий | Зависит от дизайна | Высокий |
| Стоимость за ВА | Низкий | Средний | Средний |
| Эффективность | Высокий (обычно 95-98%) | Высокий (обычно 90-96%) | Низкий-средний (обычно 80-90%) |
| Расходы | Низкий | Средний | Высокий |
| Типичные области применения | Дома; Небольшие офисы | Малый и средний бизнес | Телекоммуникации; Коммуникации; Банкинг; Транспорт; Промышленная среда |
При выборе решений ИБП учитывайте тип ИБП и соответствующий уровень защиты. Основное различие между онлайн, оффлайн и линейно-интерактивным ИБП заключается в их принципе работы, который отражается в их характеристиках, функциональных различиях, преимуществах и ограничениях. Кроме того, внутренняя структура топологии ИБП в дальнейшем будет влиять на его производительность в различных прикладных средах.
Ошибка в выборе топологии ИБП для питания и защиты Вашей аппаратуры может привести к поломке как ИБП, так и самой аппаратуры. Ниже мы объясним почему.
Источники бесперебойного питания (ИБП) различаются по топологии OFF-Line (резервные), Line-Interactive (линейно-интерактивные) и On-Line (двойное преобразование). Каждый вид используется исходя из требований к защите и надежности, характеристик защищаемого оборудования и статистики стабильности сети.
Line-Interactiv ИБП (линейный интерактивный)
Название «интерактивные» говорит о том, что ИБП такого класса не просто стоят в ждущем режиме, как Офф-лайны, а еще и контролируют величину напряжения в в входной сети. В случае, если напряжение понизилось или повысилось в работу вступает стабилизатор напряжения. В остальном принцип работы интерактивных ИБП полностью идентичен резервным.
Основное заблуждение, когда говорят о этих ИБП — «встроенный стабилизатор напряжения», и эта надпись в описании или фраза сказанная менеджером дает Вам почву считать, что этот вариант бесперебойника идеален и спасет от всего на свете! Это не так!
Правильно знать, что основным преимуществом линейно-интерактивных ИБП есть встроенный корректор напряжения, позволяющий расширить диапазон по входному напряжению и не задействовать энергию аккумуляторов лишний раз, продлевая ресурс АКБ и экономя уровень их заряда на случай, когда действительно это надо (когда отключили электропитание).
Другими словами: встроенный стабилизатор, корректор, по другому AVR нужен для более эффективной работы ИБП в плохих электросетях. Он не сделан для защиты подключенного к ИБП оборудования от скачков и падений напряжения. Он сам, в момент переключения между обмотками трансформатора создает резкие скачки напряжения вверх и вниз. посмотрите на графики, первый — ситуация просадки по напряжению, второй — при резком повышении. На выходе таких бесперебойников напряжение никогда не будет равно 220 при отклонении входного! Электроника, чувствительная к скачкам напряжения может быть повреждена резким фронтом скачка напряжения при переключении обмоток стабилизатора.
Главное преимущество — широкий диапазон работы по входному напряжению без перехода на питание от батарей!
- Встроенный корректор (стабилизатор) напряжения, расширяющий возможный диапазон входного напряжения.
- в режиме питания от батарей мощность определяется мощностью инвертора, трансформатора и РЕЛЕ;
Существенными недостатками этой топологии является:
- Скачки напряжения на выходе ИБП при переключении обмоток трансформатора в корректоре напряжения.
- Падение мощности ИБП в зависимости от уровня входного напряжения. Поясним, при входном напряжении меньше 190 вольт и ниже мощность ИБП падает на 50%. Другими словами, если в сети 150 вольт, ИБП мощностью в 500 ВА превращается в ИБП мощностью в 250 ВА и может выключится по перегрузке или сломаться.
- Неполная фильтрация напряжения сети от вч помех и выбросов.
- ИБП так же не корректируют форму напряжения и частоту.
- Время перехода с режима на режим: – 4-20 мс, т.е. есть провал в питании нагрузки, (зависит от модели и мощности).
- Наличие мощного трансформатора сказывается на весе устройства и чем мощнее, тем больше весит ИБП. Это надо учитывать при настенном монтаже.
Выпускаются с внутренними АКБ и для работы с внешними АКБ. Когда Вы сравниваете стоимость обязательно проверяйте к какому варианту относится данная модель. Часто на коробке и в кратких описаниях это не указано. Внутренние АКБ применяют на время автономии до 15 минут, а внешние, позволяют держать нагрузку до 24 часов (зависит от емкости батарей).
Популярные линейно интерактивные ИБП для работы с внешними АКБ на разную мощность:
-
-
-
-
ИБП Гарант-1000
Мощность 450 Вт. ИБП Line-Interactiv с током заряда АКБ 10 Ампер.
-
Другие варианты в каталоге ИБП с подробным фильтром для поиска
Это ИБП с грубым стабилизатором (корректором) напряжения. Они поддерживают на своем выходе 220 вольт с чистыми характеристиками синуса ТОЛЬКО в режиме питания от батарей. В обычном режиме (питания от сети) они пропускают на свой выход всю «грязь» и нестабильность питающей сети. В этом их основное отличие от ИБП типа On-Line. Время перехода на питание от батарей составляет 4-10 мсекунд. Этого провала напряжения бывает достаточно, чтобы погасить газовый котел или привести к сбою электроники котла. Из-за встроенного очень грубого стабилизатора напряжения при резких перепадах входного напряжения на выходе такого ИБП образуются также скачки напряжения с резким фронтом, которые могут привести к сбою или даже к поломке точной электроники котла.
Область применения: только циркуляционные насосы котлов отопления, освещение, системы пожаротушения, системы контроля доступа (автоматические ворота и жалюзи), компрессоры аквариумов.
Возможно применение этих ИБП для питания современных газовых котлов при следующих условиях:
- У Вас уже установлен НЕ РЕЛЕЙНЫЙ и НЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ стабилизатор напряжения перед котлом. Другими словами, тиристорный стабилизатор, установленный при монтаже котла не пропустит или сильно ослабит амплитуду скачка напряжения и он не повредит электронику управления котла.
- У Вас трехфазный ввод в дом. Установлен тиристорный стабилизатор на весь дом. Одна из Фаз «заведена» только на питание слаботочной нагрузки типа котел, освещение, телевизоры и.т.д. Тогда Вы можете использовать ИБП Линейно-Интерактивного типа.
- У Вас идеальная энергосеть, нет мощных электропотребителей (сварочные аппараты, перфораторы, электропилы, скважные насосы.
100% защиту газового котла от всех видов нестабильности внешней питающей сети могут обеспечить только ИБП класса ON-LINE.
существенным недостатком всех линейно-интерактивных ИБП является снижение номинальной мощности при входном напряжении 190 вольт и ниже. Как видно из графика, взятого из инструкции по эксплуатации к ИБП Энергия, при входном напряжении 170 вольт бесперебойник может развить только 70% своей номинальной мощности. к примеру ПН-500 250 Вт превращается в 175 Вт.
Поэтому запас по мощности нужен в первую очередь для надежности всей системы.
Эффект снижения заложен в принципе действия стабилизатора напряжения на автотрансформаторе. При поднятии напряжения увеличивается ток, проходяжий через трансформатор, плюс ток на питание нагрузки и соответственно часть мощности забирает стабилизатор и допустимая мощность нагрузки падает.
Как не ошибится при выборе любого источника бесперебойного питания?
Приведем пример обычного описания Линейно-интерактивного бесперебойника, скопированное с сайта. Мы намеренно затерли его название, что бы не обидеть производителя. Сразу скажем, что это хороший ИБП, но под питание твердотопливных котлов.
Если прочитать не вдаваясь в подробности, то на первый взгляд все хорошо! Но если разобраться глубже, в описании к какому котлу (кроме как без электрники) будет разрешено питание с такими параметрами 220 10%? Получается, что фраза предназначен для газовых котлов — не верна? Кроме этого импортные котлы штатно работают от 230 вольт. Откройте инструкцию к котлу, прочитайте, прежде чем покупать.
Второе в описании не указан ток заряда батарей, как быть? заряжать большой АКБ малым током плохо, а наоборот — недопустимо.
Линейно-Интерактивные ИБП (Line-Interactive)
Линейно-интерактивные ИБП пропускают напряжение Сети через фильтр и регулирующий трансформатор к нагрузке. При исчезновении напряжения Сети нагрузка автоматически переключатся на питание от аккумуляторов.
Схема работы Линейно-Интерактивных ИБП
В случае понижения или повышения напряжения Сети встроенная функция стабилизации напряжения будет повышать или понижать напряжение до нормального значения. Это происходит путем переключения обмоток трансформатора. Переключение обмоток трансформатора происходит ступенчато по 15-20% от текущего напряжения сети.
Если величина напряжения от Сети окажется выше или ниже диапазона регулирования ИБП, нагрузка автоматически будет переключена на питание от аккумуляторов.
При работе от аккумуляторов Линейно-Интерактивные ИБП могут формировать различную форму напряжения на выходе.
Например простые модели ИБП имеют квадратичную или синтезированную форму сигнала на выходе.
Современные модели ИБП строят форму сигнала на выходе в виде аппроксимированной или чистой синусоиды.
Для устройств с импульсным блоком питания можно применять ИБП с квадратичной или синтезированной формой сигнала на выходе. Это могут быть системы видеонаблюдения, охранно-пожарной сигнализации, роутеры, домашние компьютеры и другая цифровая техника. Для всех остальных устройств надо подбирать модель ИБП с чистой синусоидой на выходе.
При включении Линейно-Интерактивных ИБП в сеть необходимо соблюдать фазу-ноль (L-N). Иначе, при переходе на аккумуляторы, фаза-ноль на нагрузке поменяется местами. Это является особенностью всех трансформаторных ИБП.
Обычно производители указывают фазу-ноль (L-N) прямо на сетевой вилке ИБП. Для определения фазы в розетке необходимо воспользоваться индикаторной отвёрткой.
Если на сетевой вилке ИБП нет никаких указаний по фазе и нулю, то необходимо протестировать ИБП в режиме переключения на аккумуляторы и определить, меняется ли фаза местами.
Преимущества Линейно-Интерактивных ИБП:
- Простые и надежные
- Недорогие
- Имеют высокий коэффициент полезного действия (КПД).
Недостатки Линейно-Интерактивных ИБП:
- Нет стабилизации частоты
- Не работают без аккумуляторных батарей
- Ступенчатое регулирование напряжения может негативно сказаться на оборудовании
- Необходимо соблюдать фазу-ноль (L-N), включая ИБП в розетку
- Низкий коэффициент мощности
- Перегрузочная способность 110-120%
- Не для всех типов нагрузок
Линейно-Интерактивные ИБП с квадратичной или синтезированной формой напряжения на выходе следует выбирать к простым устройствам, не требовательным к форме напряжения, либо к устройствам с импульсным блоком питания:
системы видеонаблюдения, системы охранно-пожарной сигнализации (ОПС), система контроля и управления доступом (СКУД), роутеры, домашние компьютеры, другая цифровая техника и прочие
Линейно-Интерактивные ИБП с синусоидальной формой напряжения на выходе следует выбирать к любым бытовым нагрузкам, не обладающим пусковыми токами:
котлы отопления, циркуляционные насосы, основное освещение, септик, вентиляция и прочие.
Онлайн ИБП (Online / двойного преобразования)
Online ИБП сначала выпрямляют напряжение Сети из переменного в постоянное, а затем заново, с помощью инвертора, создают чистое синусоидальное напряжение на выходе. Такая топология позволяет обеспечить синусоидальную кривую напряжения на выходе ИБП, а также включить аккумуляторные батареи в цепь питания нагрузки.
Схема работы Онлайн ИБП
Схема Онлайн ИБП характеризуется нулевым временем переключения нагрузки на аккумуляторные батареи при любых неполадках в Сети.
Благодаря двойному преобразованию напряжение на нагрузке ИБП не зависит от напряжения питающей Сети. Если величина напряжения Сети окажется выше или ниже рабочего диапазона ИБП, нагрузка будет питаться от аккумуляторов. При исчезновении напряжения Сети нагрузка продолжит работать от аккумуляторов.
В Онлайн ИБП так же предусмотрен режим Bypass (Байпас). В режиме Байпаса нагрузка продолжает получать электроэнергию от Сети, но ИБП находится в спящем режиме и не выполняет своей главной роли — не стабилизирует сетевое напряжение, не включает аккумуляторы, когда это необходимо и не контроллирует уровень нагрузки. Коэффициент полезного действия (КПД) ИБП в режиме байпаса равен 99%.
Режим Байпаса необходим, чтобы перенастроить ИБП, задав необходимые параметры работы в меню настроек, и при этом оставить нагрузку подключенной к сети. Так же Байпас включается, если в ИБП возникает неисправность.
Еще один доступный режим работы Онлайн ИБП это ECO-режим — тот же режим Bypass, но при этом ИБП находится в «дежурном состоянии». ЭКО-режим работает до тех пор, пока Сетевое напряжение находится в норме. При колебаниях напряжения или частоты включается режим Online. Это позволяет долгое время оставлять систему работоспособной, с высоким Коэффициентом полезного действия (КПД). Особенно это актуально в сетях со стабильным уровнем напряжения.
Небольшим недостатком ЭКО-режима является время переключения на батареи в пределах 4мс, когда пропадает Сетевое напряжение.
Преимущества Онлайн ИБП:
- Коэффициент мощности 0,9-1
- Время переключения на АКБ = 0мс
- Расширенный функционал настройки и эксплуатации
- Перегрузочная способность до 150%
- Стабилизация напряжения и частоты сети с высокой точностью
- Защита нагрузки от кратковременных импульсов и высокочастотных помех
- Встроенный байпас. Байпас позволяет настроить параметры и проводить техническое обслуживание ИБП, не отключая нагрузку от питания
- Подходит к большинству типов нагрузок
Недостатки Онлайн ИБП:
- Высокая стоимость
- Нет надежной защиты от коротких замыканий (КЗ) на выходе. После КЗ часто требуется сервисное обслуживание устройства
- Низкий КПД, около 90%. Можно использовать ECO-режим, если он есть в ИБП
- При использовании с генератором классического типа рекомендуется брать генератор минимум с 2-х кратным запасом мощности
- Не все Online ИБП могут работать с однополупериодной нагрузкой, несбалансированной нагрузкой и нагрузкой с кратковременными импульсами тока
Online ИБП обладают широким функционалом и неплохой перегрузочной способностью, совместимы со всеми типам бытовых нагрузок. В частности, это могут быть котлы отопления, циркуляционные насосы, компрессоры, медицинское и банковское оборудование, цифровая техника, кассовое оборудование магазинов и пр..
Офф-лайн ИБП (Off-line / Резервный)
Данные ИБП представляют собой бестрансформаторные инверторы. (Off-line)
Схема работы таких ИБП содержит зарядное устройство, блок АКБ, инвертор.
В обычном режиме работы Офф-лайн ИБП никак не преобразует синусоиду, не стабилизирует сетевое напряжение и частоту. Если величина напряжения Сети окажется выше или ниже рабочего диапазона ИБП или напряжение Сети пропадет — нагрузка будет питаться от аккумуляторов.
При работе от Сети: Сигнал на входе ИБП = Сигналу на выходе ИБП
При работе от АКБ: Сигнал на выходе ИБП = Чистая синусоида/Аппроксимация синусоиды
При переходе на АКБ Офф-лайн ИБП будет обеспечивать на выходе синусоиду с заданными параметрами напряжения.
Преимущества Офф-лайн ИБП:
- Оптимальная стоимость
- Запас пиковой мощности до 200%. Позволяет подключать нагрузки, которые имеют высокий и кратковременный пусковой ток
- Перегрузочная способность до 150%
- Высокая надежность
- Работа со всеми типам генераторов. Генераторы классического типа могут выбираться с небольшим запасом к нагрузке.
Недостатки Офф-лайн ИБП:
- Не стабилизируют сетевое напряжение и частоту
- Время переключения на АКБ = 4-20мс
- Не работают без аккумуляторных батарей
Модели Офф-лайн ИБП с синусоидальным сигналом на выходе могут работать с любыми типами нагрузок, поскольку никак не преобразуют напряжение Сети. Однако их не рекомендуется использовать в сетях с частыми перепадами сетевого напряжения. Топология Офф-лайн ИБП позволяют создать экономичную систему с использованием генератора.