ДБЖ розшифровується як "джерело безперебійного живлення". Абревіатура англійською - UPS ( Uninterruptible Power Supply) , тому поширені також назви УПС, ЮПС, упсник.
Основна функція джерела безперебійного живлення – забезпечити подачу електроенергії на підключену до нього техніку на час відключення в основній мережі. Але залежно від типу обладнання параметри такого автономного живлення можуть бути потрібні кардинально різні. Відповідно, ринок ДБЖ пропонує різні типи пристроїв, які відрізняються масою параметрів:
- принципом роботи: офлайнові, лінійно-інтерактивні, онлайнові;
- типом автоматичного регулювання напруги;
- якістю фільтрації перешкод мережі;
- ємністю (кількість ампер-годин, або іншими словами - на яку годину автономної роботи його вистачити);
- годиною перемикання на батареї при вимкненні електроенергії;
- можливість підключення додаткових зовнішніх батарей;
- різними додатковими функціями (розетки, що фільтрують, розетки для телефонного та мережевого кабелю, LCD-дисплей, синхронізація з ПК) тощо.
ТРИ ОСНОВНІ ТИПИ ДБР
OFF-LINE (BACK-UPS, РЕЗЕРВНИЙ, STANDBY) ДЖЕРЕЛО БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЖИВЛЕННЯ
Приклад резервного ІБП: модель APC Back UPS RS 650VA .
Принцип дії безперебійника такого типу дуже простий:
Поки в мережі є електроенергія в межах установлених значень, ДБЖ подає на підключені пристрої напругу безпосередньо від мережі, одночасно заряджаючи батарею. Живлення, що проходить через UPS, при цьому не регулюється, фільтрація імпульсів та перешкод відбувається на найпростішому рівні за допомогою пасивних фільтрів. Форма сигналу відповідає сигналу мережі, тобто синусоїди.
Як тільки напруга в мережі зникає, ІБП переходитиме на живлення від батарей. Інвертор, що перетворює постійний струм від акумулятора на змінний струм на виході, в UPS цього типу встановлено один з найпростіших, тому форма сигналу не відповідає правильної синусоїді. Максимум, що роблять виробники – дещо наближають її до синусоїди, роблячи ступінчастою.
На автономне живлення off-line УПС переходити в тому разі, якщо рівень напруги у мережі падає нижче чи піднімається вище порогових значень, можуть бути різними залежно від марки безперебійника.
Час перемикання на аккумулятори у різних моделях становить від 5 до 20 мс. Це порівняно багато, і для деяких моделей обладнання така довга затримка може несприятливо позначитися на роботі . Тривале спрацьовування реле пов'язане з тим, що пристрою необхідно, щоб у момент увімкнення автономного живлення фази напруги мережі та батарей збігалися, а оскільки вони не синхронізовані, це триває деяку годину.
Схема роботи джерела безперебійного живлення резервного типу.
Плюси Standby UPS:
-
-
- дешева ціна,
- високий КПД,
- безшумна робота.
-
Недоліки:
-
-
- довге перемикання на роботу від батареї (від 5 до 20 мс);
- форма вихідного сигналу – не синусоїду;
- фільтрація перешкод, шумів та імпульсів на лінії досить груба;
- немає регулювання напруги та частоти під час роботи від мережі.
-
ЛІНІЙНО-ІНТЕРАКТИВНІ ДБР
Приклад лінійно-інтерактивного ІБП: модель AEG Protect ALPHA 1200
Цей тип джерел безперебійного харчування покупці вибирають найчастіше, оскільки він оптимально поєднує функціональність та ціну.
У принципову схему роботи лінійно-інтерактивних UPS включено AVR – модуль автоматичного регулювання вхідного напруги мережі. Тобто, на відміну від UPS резервного типу, він не просто пропускає крізь собі харчування, а й стабілізує його, правда не плавно, а східчасто.
Працюючи від мережі при нормальному рівні напруги лінійно-інтерактивний джерело безперебійного живлення пропускає вхідний сигнал через пасивні фільтри перешкод і шумів, одночасно заряджається батарея.
При підвищенні або зниженні напруги в мережі лінійно-інтерактивний ДБЖ здійснює його ступінчасте коригування. При досягненні напругою певного порога, AVR знижує чи знижує його фіксовану величину (чи відсоток). Таких порогів-ступенів у схемі роботи AVR може бути прописано декілька, також для роботи зі зниженим та підвищеним рівнем може бути призначена різна кількість ступенів коригування (наприклад, 2 – для підвищення, та 1 – для зниження).
Якщо напруга в мережі падає або піднімається до значень, що лежать поза доступним вхідним діапазоном безперебійника, пристрій переходитиме на роботу від батарей, так само як і в разі повного вимкнення електроенергії. Ці мінімуми та максимуми можуть відрізнятися залежно від завантаженості ДБР. Наприклад, якщо UPS завантажено на 70%, а вольтметр вказує 160В мережі, безперебійник переключається на аккумулятори. А при завантаженні на 30% і напрузі в 150В він все ще здійснює регулювання за допомогою AVR-трансформатора.
Частина лінійно-інтерактивних моделей нічим не відрізняється формою вихідного сигналу від безперебійників резервного типу: у них ступінчаста синусоїда. Деякі виробники, особливо зі зростанням попиту на ДБЖ для котлів, оснащують свої безперебійники інверторами, що видають правильну синусоїду.
Час перемикання на роботу від акумуляторів у лінійно-інтерактивних ДБЖ із чистою синусоїдою менше, ніж у його резервних побратимів. Причина в тому, що в УПС цього типу збігаються форми кривої напруги (і від мережі, і від батареї це синусоїда), що прискорює синхронізацію фаз і, відповідно, запуску автономного живлення.
Плюси line-interactive ІБП:
-
-
- розумна ціна,
- безшумна робота,
- автоматичне регулювання вхідної напруги,
- у деяких моделях - чиста синусоїда на виході,
- година перемикання менша, ніж у резервних (у середньому 4-8 мс, у деяких моделях 2-4 мс).
-
Недоліки:
-
-
- відсутнє регулювання частоти,
- недостатньо повна фільтрація перешкод, шумів та імпульсів мережі,
- регулювання напруги не плавне, а ступінчасте,
- КПД нижче, ніж у off-line джерелі безперебійного живлення.
-
ІБП ПІДВІЙНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ (ON-LINE)
Приклад ДБЖ з підвійним перетворенням: модель EATON PW9130 1500VA .
Це найдорожчий, але й найкращий вид ІБП. Він оптимально підходить для дорогого примхливого обладнання, для якого важлива не тільки постійна напруга, а й частота, а також ефективна фільтрація шумів, сигнал у формі чистої синусоїди та відсутність затримок при перемиканні на роботу від батарей.
Фактично, такий джерело безперебійного живлення працює постійно, стабілізуючи, фільтруючи вхідний сигнал, вирівнюючи частоту та форму вихідного сигналу.
У режимі роботи від мережі змінна напруга, що надходить, стабілізується і перетворюється на постійне випрямлячем і розподіляється між батареєю (для підзарядки, якщо необхідно) та інвертором. Інвертор перетворює постійний струм змінний, видаючи на виході сигнал у формі чистої синусоїди, правильної частоти, правильної напруги. Перешкоди та шуми повністю відсутні – їх просто не залишається після подвійного перетворення.
Таке постійне "включення" безперебійника в мережу дає одне з його вагомих переваг: миттєве перемикання на роботу від батарей . Власне, це навіть складно назвати "перемиканням", оскільки живлення проходитиме через випрямляч, батарею (під час зарядки) та інвертор постійно. У момент падіння напруги в мережі нижче від порогових значень або повного відключення електроенергії інвертор просто починає забирати частину енергії від батареї, а не від випрямляча. Це миттєво.
ДБЖ із підвійним перетворенням зазвичай мають ще один режим роботи: байпас. Це резервна лінія, яка йде безпосередньо від входу до виходу UPS, в обхід випрямляча, батареї та інвертора. Вона дозволяє в критичні для ДБЖ моменти: перевантаження (наприклад, стартовими струмами), вихід з ладу інвертора та інші - пустити електроенергію до підключених пристроїв безпосередньо, уникнувши виходу з ладу елементів пристрою.
Постійна робота ДБЖ має певний недолік: підвищене тепловідділення, яке потребує ефективного охолодження. Тому UPS online найчастіше оснащені вентиляторами, що робить їхню експлуатацію в житлових приміщеннях не такою комфортною, як безшумних безперебійників інших типів.
Плюси онлайн ІБП:
-
-
- постійна стабілізація напруги,
- постійна стабілізація частоти,
- чиста синусоїда на виході,
- ефективна фільтрація шумів, імпульсів та перешкод,
- миттєве перемикання на батареї.
-
Недоліки:
-
-
- ціна,
- підвищений рівень шуму,
- найнижчий КПД серед усіх типів ДБР.
-
Вибираючи безперебійник, потрібно враховувати, що існують винятки. Деякі лінійно-інтерактивні ДБЖ можуть коштувати дорожче, ніж онлайн-моделі іншого виробника, година перемикання на роботу від батарей у резервному UPS може бути не більшою, а навіть меншою, ніж у якомусь лінійно-інтерактивному UPS тощо. У будь-якому разі необхідно читати характеристики конкретної моделі.
ДОДАТКОВИЙ ФУНКЦІОНАЛ ДБР
Крім визначення типу джерела безперебійного живлення, який вам потрібен, при виборі ДБП також варто звернути увагу - який функціонал у нього ключовий. UPS може мати різні додаткові функції та конструктивні особливості:
Синхронізація з ПК . Ця функція присутня у найдешевших моделях, проте вона дуже зручна. За допомогою спеціального програмного забезпечення ДБЖ передає дані в реальному режимі на комп'ютер про стан електролінії, рівень заряду батарей. Крім суто інформаційної складової, є також такі можливості, як, наприклад, автономне вимкнення комп'ютера зі збереженням даних у всіх додатках при відключенні електроенергії.
Холодний старт . Джерело безперебійного живлення, оснащене такою функцією, можна увімкнути за відсутності електроенергії в мережі. Наприклад, згасло світло, ви зберегли документи, вимкнули комп'ютер і UPS, але через деяку годину з'явилася термінова необхідність скопіювати документ на флешку. ДБЖ з підтримкою холодного старту можна увімкнути, навіть якщо електроенергії в мережі все ще немає, і зробити роботу.
Раніше роз'єми для підключення пристроїв у безперебійнику виглядали в основному так:
Цей роз'єм стандарту IEC 320 чудово підходить для підключення різної комп'ютерної техніки. Однак обладнання зі звичайним шнуром живлення, той самий WiFi роутер, до нього не підключиш. Для цього можна використовувати мережевий фільтр з аналогічним роз'ємом, який приєднується до ДБР, а вже в нього включати різне обладнання. Але це завжди зручно.
Тому зараз багато моделей стали просто доповнювати розетками типу Schuko (у нас їх часто називають євророзетками), щоб техніку можна було безпосередньо включити:
Розетки для фільтрації перешкод. ДБЖ може бути оснащений розеткою або декількома для чутливого обладнання, яке не забезпечує підтримки живлення під час відключення електроенергії, але захищає підключене обладнання від перешкод електромережі.
Розетки для телефонної лінії, крутіння пари . Високовольтні імпульси можуть передаватися не тільки безпосередньо по електричному силовому кабелю, а й у разі різних аварій та поломок - і по телефонному кабелю, і по кручення парі. Для захисту телефонного, мережного та комп'ютерного обладнання деякі виробники передбачають спеціальні роз'єми (вхід/вихід), куди можна приєднати телефонну або інтернет-лінію.
Продовження – у статті.
