Типы источников бесперебойного питания и принцип их работы

В настоящее время на рынке систем электропитания представлены ИБП (источники бесперебойного питания) трех типов: резервные, линейно-интерактивные и онлайн (с двойным преобразованием). Они различаются по внутреннему строению, принципу действия и техническим характеристикам.
В данной статье мы разберём все виды источников бесперебойного питания, определим в чём их особенности, достоинства и недостатки, а также рассмотрим, для какой нагрузки каждый тип устройств подходит больше всего.

Оффлайн ИБП: особенности и принцип работы

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: особенности и принцип работы

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 задействования 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: особенности и принцип работы

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:

• мгновенное 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.

Различные виды бесперебойников демонстрируют свои преимущества и недостатки, и выбор должен основываться исключительно на ваших возможностях и индивидуальных потребностях вашей системы. Вычислите показатели вашего оборудования, детально рассмотрите типы ИБП, ознакомьтесь с модельным рядом различных производителей – и вы найдете подходящее устройство, которое станет надежной защитой вашей технике.

Технологический сервис - это профессиональное оснащение предприятий, поставки промышленного оборудования. С нами вы можете быть уверенны в качестве.