Промышленные системы бесперебойного питания. Часть 2

Как мы упоминали в прошлой статье, главной задачей систем бесперебойного питания является повышение надёжности электроснабжения, и чаще всего применяется в требовательных к качеству сети устройствах и системах: в ИТ-инфраструктуре, телекоммуникационных системах, системах хранения данных, медицинском оборудовании, в банковском секторе и транспорте. Конечно же не существует универсального решения, и каждая задача требует индивидуального подхода, но всё же можно выделить основные типы ИБП:

  • резервные ИБП (off-line, back ups),
  • линейно-интерактивные
  • онлайн ИБП (on-line, ИБП с двойным преобразованием энергии).

В этой статье мы рассмотрим первый тип ИБП.

Резервные ИБП

Резервные ИБП состоят из:

  • зарядного устройства,
  • накопителя энергии – аккумуляторных батарей (АКБ),
  • инвертора и байпаса

Структурная схема резервного ИБП

В случае, когда входная сеть присутствует и её качество соответствует нормам, то ИБП через байпас питает оборудование напрямую от входа и выступает в роли сетевого фильтра. Как только входное напряжение пропадает или выходит из диапазона допустимых значений, резервный ИБП с помощью байпаса переключается на синхронный с входной сетью по фазе инвертор, а в случае если инвертор находится в режиме ожидания переводит его в рабочий режим. Обратное переключение на входную сеть происходит автоматически по восстановлению её параметров. В данном типе ИБП ключевую функцию выполняет байпас, следящий за параметрами как входной, так и резервной линий, синхронизируя их. Типовое быстродействие данного типа ИБП – до одного периода входной сети (для промышленной сети 50 Гц это 20 миллисекунд). В режиме ожидания, когда присутствует входная сеть, зарядное устройство заряжает накопитель энергии – АКБ, а инвертор преобразует постоянное напряжение с АКБ в переменное, при этом постоянно стремится соответствовать входной сети по фазе, частоте и амплитуде.

Основным достоинством вышеописанного типа ИБП является его невысокая стоимость и низкие потери при работе от входной сети.

К недостаткам можно отнести:

  • перебой электропитания в момент переключения байпаса на инвертор и обратно, в случае если инвертор находится в режиме ожидания
  • отсутствие какой-либо коррекции напряжения и частоты при работе от входной сети
  • отсутствие возможности анализа неисправности входной сети (например, кратковременное отсутствие входной сети приведёт к переключению на работу от инвертора и соответственно от АКБ, что повлечёт повышенный износ последних)
  • отсутствие гальванической развязки при работе от входной сети
  • низкий уровень защиты от высоковольтных выбросов и электромагнитных помех при работе от входной сети

Основная сфера применения резервных ИБП – защита данных в персональных ПК и серверах, аварийное питание в критичных к завершению транзакций систем хранения и передачи данных.

Также не стоит применять резервные ИБП в системах, содержащих двигатели и компрессоры – котлы систем отопления, кондиционеры, холодильники.

Промышленные системы бесперебойного питания. Часть 1

Глава первая — Введение

В современном мире любой аспект жизни человека так или иначе связан с электричеством. Его наличие воспринимается человеком как данность, а его отсутствие является как минимум неприятностью. С детской скамьи мы привыкли пользоваться электричеством интуитивно, просто вставляя электрические приборы в розетку. Однако, для наличия в этой самой розетке заветных 220 вольт постоянно в любую погоду на улице: будь то дождь, снег, ураган или гроза, существует комплекс мер, направленных на безотказное электроснабжение. Так в РФ существует Единая национальная (общероссийская) электрическая сеть (ЕНЭС), которая состоит из различных линий электропередач от высоковольтных до промышленных, комплекса оборудования и производственно-технологических объектов, предназначенных для технического обслуживания и эксплуатации указанных объектов электросетевого хозяйства, трансформаторные подстанции, распределительные устройства и другие.

Надёжность электроснабжения.

Каждая часть этой сети имеет свою степень надёжности. Существуют объекты бытового, промышленного, аграрного и прочих секторов, надёжность которых подвержена внешним факторам, таким как: атмосферные явления, техногенные происшествия, износ оборудования. Основными вспомогательными элементами систем для повышения надёжности электроснабжения таких потребителей являются: дизельные и бензиновые генераторные установки (ДГУ) и источники или системы бесперебойного питания (ИБП).

ДГУ является универсальным способом энергоснабжения со своими плюсами и минусами, но ключевой недостаток такой системы — невозможность мгновенного восстановления электроснабжения. Связано это с тем что двигатель нецелесообразно держать заведённым всё время, а на его запуск требуется время, которое исчисляется секундами. Второй существенный минус – это невозможность увеличения или уменьшение мощности установки. Это возможно только путём установки новой ДГУ или модернизацией текущей: установки более мощного двигателя и генератора.

Дизельные и бензиновые генераторные установки

ДГУ является универсальным способом энергоснабжения со своими плюсами и минусами, но ключевой недостаток такой системы — невозможность мгновенного восстановления электроснабжения. Связано это с тем что двигатель нецелесообразно держать заведённым всё время, а на его запуск требуется время, которое исчисляется секундами. Второй существенный минус – это невозможность увеличения или уменьшение мощности установки. Это возможно только путём установки новой ДГУ или модернизацией текущей: установки более мощного двигателя и генератора.

Источники бесперебойного питания

ИБП уже является более дорогим решением: его эксплуатация является более затратной как в материальном плане, так и в кадровом. Но плюсов у такого решения тоже хватает — это и мгновенное переключение на резервное энергоснабжение, и возможность построения распределённой системы. Современные модульные системы позволяют распределить все узлы системы и линейно масштабировать по мере необходимости. Также такие системы имеют интерфейсы, позволяющие как считывать с устройства показатели системы для диагностики и управления, так и устанавливать определённые режимы что позволяет добиться максимальной эффективности системы. Помимо всего в ИБП присутствуют средства защиты от короткого замыкания, перегрева АКБ. Такие системы применяют и для защиты от помех и бросков в электросети и поддержания параметров питания в допустимых пределах при их выходе из безопасных для оборудования пределов. Многие модели при помощи программного обеспечения могут автоматически завершать работу ИТ-оборудования при продолжительном отсутствии питающей сети, а также перезапускать его при её восстановлении.

Традиционно, ИБП наиболее востребованы в таких системах как: телекоммуникационные системы, системы хранения данных, медицинское оборудование, банковский сектор и транспорт. Для каждой области применения характерны требования, предъявляемые к техническим параметрам ИБП, которые кардинально могут отличаться для различных областей применения. Именно поэтому невозможно предложить один универсальный ИБП, который мог бы вытеснить другие типы.

Инверторная система ИРБИС