Система бесперебойного электропитания

Данная система позволяет временно функционировать всем остальным системам при сбоях во внешней сети электропитания (время зависит от емкости батарейных модулей и мощности источников бесперебойного питания). Кроме того, возможно создание системы гарантированного питания, которая позволит не зависеть от качества электропитания внешних сетей.

Согласно стандарту IEC 62040-3 Международной электротехнической комиссии (МЭК) источники бесперебойного питания (ИБП) по топологии делятся на 3 типа:

Passive Standby – ИБП позволяют защитить питаемые устройства от 3 основных дефектов электропитания:

• исчезновение напряжения
• провал напряжения
• повышение напряжения

Типичное применение таких устройств – электропитание некритичных к пропаданию питания рабочих мест.

Line Interactive – ИБП позволяют защитить питаемые устройства от 5 основных дефектов электропитания:

• исчезновение напряжения
• провал напряжения
• повышение напряжения
• понижение напряжения
• электромагнитные и радиочастотные помехи,
  наводимые на линии подачи э/питания

В линейно-интерактивных ИБП используется следующая схема: конвертер напряжения подключен параллельно сетевому питанию. Он выполняет не только функцию резервного источника питания, но и функцию зарядного устройства. Для ИБП данного типа определены два основных режима работы: режим "normal" и режим "stored energy". В режиме "normal" нагрузка подключена к питающей сети через узел, в состав которого входят: коммутатор, фильтр, регулятор напряжения. Одновременно конвертор производит заряд аккумулятора. Когда напряжение на входе отсутствует, ИБП переходит в режим "stored energy" и энергия, запасенная в аккумуляторе, через инвертор поступает в нагрузку. Как правило, форма напряжения в режиме "stored energy" – ступенчатая аппроксимация синусоиды или "чистая" синусоида.

Типичное применение таких устройств – электропитание активного коммутационного оборудования ответственных рабочих мест и вспомогательного серверного оборудования.

Мощность	500 - 3 000 ВА
Диапазон входного напряжения без перехода на батареи	140-300В, 50/60Гц ± 5%
Поглощаемая энергия импульса	До 741 Дж
Форма выходного напряжения в батарейном режиме	ступенчатая аппроксимация или "чистая" синусоида, THD < 5%
Выходное напряжение	220 - 240В ± 3%
Выходной коэффициент мощности	0,5 - 0,625
Время переключения на батареи	до 4 мс
Время автономной работы при 100% нагрузке	6 - 18 минут до 7 часов с внешними АКБ
Перегрузочная способность в батарейном режиме	Менее 130% - до 30с, более 150% - отключение.
Интерфейс управления	RS-232 или USB, SNMP-адаптер (опция)
Конструкция корпуса ИБП, внешних батарей	Для установки в 19" стойку; для вертикальной или настенной установки

Double Conversion – ИБП позволяют защитить питаемые устройства от 9 основных дефектов электропитания:

• исчезновение напряжения
• провал напряжения
• повышение напряжения
• понижение напряжения
• электромагнитные и радиочастотные помехи
• отклонение частоты
• высоковольтный импульс
• переходный процесс при коммутации
• искажение синусоидальности напряжения

По топологии Double Conversion конвертер включен последовательно в цепь между источником (выпрямителем) и нагрузкой. Для топологии "Double Conversion" стандартом определены три режима: режим "normal", режим "stored energy" и режим "bypass". В режиме "normal" нагрузка постоянно питается по цепи выпрямитель-инвертор, где происходит преобразование переменного тока в постоянный и наоборот – "двойное преобразование". В режиме "stored energy", когда параметры питающей сети не соответствуют требованиям, питание нагрузки осуществляется от аккумулятора через инвертор, который поддерживает выходное напряжение в заданных пределах. Форма выходного напряжения – "чистая" синусоида.

Режим "bypass" имеет место в том случае, когда инвертор по каким-либо причинам не может обеспечить нагрузку требуемой мощностью (перегрузка, разряд аккумулятора). ИБП некоторых производителей используют режим "bypass" еще и в случае, когда входное напряжение полностью соответствует требуемым параметрам, что позволяет понизить потери мощности при работе через ИБП.

Типичное применение таких устройств – обеспечение стабильным электропитанием коммутационных центров, серверных ферм, систем телефонии и т.п.

Определение "Double Conversion" наиболее точно описывает рабочий процесс в ИБП, топология которых ранее (по стандарту ANSI/NFPA) определялась как "on-line"

Мощность	1 000 - 20 000 ВА
Диапазон входного напряжения без перехода на батареи	120 - 300В / 45 - 65Гц ± 3%
Входной коэффициент мощности	0,97 - 0,99
Выходное напряжение	220-240В ± 1% Чистая синусоида
КНИ выходного напряжения	Не более 3%
Перегрузочная способность в батарейном режиме	Менее 120% - до 250 сек, более 150% - 10 сек, затем отключение
Время переключения на батареи	до 4 мс
Время автономной работы при 100% нагрузке	6 - 18 минут до 8 часов с внешними АКБ
Интерфейс управления	RS-232 или USB, SNMP-адаптер (опция)
Уровень шума (на расстоянии 1 м)	до 50 дБ
Конструкция корпуса ИБП, внешних батарей	Для установки в 19" стойку; для вертикальной или настенной установки

Обеспечение бесперебойной работы рассматриваемой системы достигается резервированием модулей или даже ИБП в целом по схеме "N+1" (в этом случае достигается увеличение отдаваемой мощности в N раз).

Кроме этого, для последних двух типов ИБП доступно централизованное управление через SNMP-адаптеры по локальной сети, что позволяет оперативно не только отслеживать состояние ИБП, но и выполнять часть действий удаленно.

При разработке системы бесперебойного питания оборудования необходимо уделять внимание не только мощности используемых источников, но и условиям эксплуатации и требованиям оборудования к питающей сети.