Справочник

Содержание

Для чего нужны системы бесперебойного энергоснабжения?

Жизнь современного общества немыслима без использования электрической энергии.
Электричество обеспечивает не только освещение, но и производственную
сферу, жизнеобеспечение, дополнительный комфорт и т.д.
В случае пропадания электрической сети жизнь практически замирает.
Во многих случаях отключение электроэнергии может представлять угрозу
жизни и привести к серьёзным последствиям.

Примеры объектов, где отключение электричества может вызвать серьёзные проблемы:

  • Частные дома и дачи. В пригородных и сельских районах возможны перепады напряжения, низкое напряжение сети, частое отключение на несколько часов или даже суток. Всё это может доставить массу неудобств.
  • Котельное оборудование: автоматика котла отопления, горелка, Система Автоматического Отключения Газа (САОГ), циркуляционные насосы.
  • Скважинные насосы
  • Сервера. В банках, торговых центрах и других организациях. Здесь на первом месте стоит задача обеспечения безопасности и целостности данных.
  • Медицинские учреждения. Отключение или сбои в работе систем жизнеобеспечения кому-то могут стоить жизни.
  • Охранные системы
  • Пожарная сигнализация

Для каждого из этих случаев имеются свои решения, позволяющие
исключить или свести к минимуму все возможные проблемы.
Речь идёт о системах резервного энергоснабжения.

В упрощённом виде такая система – это промежуточное звено между потребителем
и магистральной сетью. Её роль состоит во временном автоматическом включении,
когда подача энергии прекращается или становится нестабильной.
В общем случае существует два вида таких систем:

  • Генераторы, работающие на каком-либо топливе и самостоятельно вырабатывающие энергию
  • Источники бесперебойного питания (ИБП), которые накапливают энергию в аккумуляторах, когда сеть работает и отдают энергию, когда возникают сбои.

Также зачастую используется комбинация этих систем, в основном на крупных
объектах с большой потребляемой мощностью и/или в условиях длительных отключений.

Что такое ИБП, принцип работы, сфера применения

Источники бесперебойного питания (ИБП) – это устройства,
позволяющие избежать проблем с периодическим кратковременным
(до суток) отключением электроснабжения. Для объектов, подключенных к
магистральным сетям плохого качества, либо для объектов, подводящие
сети которых испытывают перегрузку, именно источники бесперебойного
питания (ИБП) — наилучший способ избежать перебоев в подаче электроэнергии.

Это особенно актуально в случаях, когда мощность потребителей не является
слишком большой – купить источник бесперебойного питания в этом случае
можно сравнительно недорого и это будет действительно наилучший способ
решения проблемы. Если же потребляемая мощность очень высокая, то цена
источника бесперебойного питания может оказаться неоправданно высокой.
В таких случаях имеет смысл рассмотреть альтернативные варианты.

ИБП нужны там, где мгновенный скачок напряжения может погубить жизнь
человека, уничтожить информацию, испортить оборудование, доставить
существенные неудобства. А может «замерзнуть» дом, поскольку не все
горелки поджига газового котла могут включиться после появления
централизованного энергоснабжения или энергоснабжения от резервного
дизельного генератора. В этих случаях спасет только ИБП (UPS).

Такие системы полностью автоматические, практически не шумят и не
требуют обслуживания. Время переключения на батареи, в зависимости от
типа ИБП, может быть равно 0 (ноль) мс, что гарантирует абсолютную
защиту подключенной нагрузки от любых проблем с электропитанием.

Как правило, ИБП дополняется набором аккумуляторов, чтобы увеличить
время автономного питания подключаемого объекта. Таким образом, время
автономии зависит от количества и ёмкости дополнительных батарей.

Система бесперебойного питания с подходящим количеством батарей
вполне способна поддерживать
электроснабжение, например, коттеджа в течение суток, обеспечивая
при этом высочайший комфорт обитателям дома, которые смогут
заниматься привычными делами.

Что лучше: ИБП или генератор?

Выбор типа системы резервного электроснабжения – это один из первых
вопросов, на который надо ответить, если вы приняли решение обеспечить
защиту для вашего оборудования, дома или другого объекта.

Cтарое доброе решение проблемы бесперебойного питания, например,
дома – это источник резервного электроснабжения в виде генератора.
Действительно, генератор может вырабатывать энергию очень долго,
надо лишь доливать топливо.

Но генератор имеет и свои проблемы:

  • Вам потребуется специальное помещение с вентиляцией или выкатывание генератора вручную на улицу
  • Необходим запас топлива, забота о качестве зимней солярки
  • «Ненавязчивый» тракторный шум и запах дизельного топлива
  • Генератор требует ухода, периодического контроля частоты оборотов
  • Необходимо соблюдение графика обслуживания, включающее замену масла, фильтров, свечей.

Генератор доставляет явно больше забот и хлопот, чем это уместно для
простого элемента жизнеобеспечения дома. По нашему глубокому убеждению,
резервное электроснабжение должно требовать от хозяина дома не больше внимания,
чем вода из крана или отопление.

В отличие от генератора, ИБП очень надёжен и практически не требует
обслуживания, обеспечивая защиту от отключения электричества с минимальными
хлопотами. ИБП работает, как зарядное устройство и преобразователь
напряжения батарей 12В в переменное напряжение сети 220В (или 380В).

На первый взгляд может показаться, что использование генератора выгоднее,
т.к. сами установки, как правило, дешевле ИБП. Однако, надо учитывать дополнительные
затраты на установку, эксплуатацию и обслуживание, в то время как срок службы
ИБП 10 лет, в течение которых они не потребуют никаких вложений. В итоге
средние затраты в год в случае с ИБП на практике оказываются меньше.

Конечно, если ваш объект имеет большую потребляемую мощность и
может потребоваться значительное время для удержания этой нагрузки,
одного ИБП будет недостаточно и такое решение будет слишком затратным.
Оптимальным решением проблемы будет следующее:

  • Установка ИБП минимальной мощностью на нагрузку критичную к кратковременному скачку с минимальным временем удержания
  • + дизельный генератор с системой автоматики. Полминуты до запуска дизель генератора и работа от него может продолжаться долго — пока хватит топлива, а если его периодически подливать, то решение проблемы на поверхности.

Резервный ИБП (off-line)

Наиболее простые и маломощные источники бесперебойного питания,
время работы от батарей 5-10 минут, пока есть напряжение в сети и
пока оно не отклонилось за заданные пределы – источник бесперебойного
питания (ИБП/UPS) просто пропускает к защищаемому оборудованию
энергопитание из энергосети вместе со всеми его дефектами, если они есть.

Источник бесперебойного питания типа off-line работает по простой схеме.
В нем есть автоматический переключатель, к входам которого подключены
батарея и внешнее питание. Заряжается батарея от внешней сети.

Такой переключатель в обычном режиме подает на выход напряжение внешнего
питания, в случае временного исчезновения такового, идет переключение на
питание от батареи (затрачивая времени около 4 миллисекунд).

Конструкция ИБП типа off-line такова, что его батарея
обеспечивает электропитание на промежутке небольшого интервала времени, и
соответственно эффективна только для устранения кратковременных провалов и
возрастаний внешнего напряжения.

Батарея такого источника выдает накопленный заряд в виде постоянного тока.
Поэтому между автоматическим переключателем и батареей, устанавливается
инвертор, который служит для преобразования постоянного тока в переменный.

Таким образом, источники бесперебойного питания типа off-line,
являющиеся самыми простыми в исполнении, дешевыми и легкими,
спасают фактически только от кратковременных исчезновений
напряжения во внешней сети.

Интерактивные источники бесперебойного питания (line-interactive)

Конструктивное отличие такого источника бесперебойного питания от
типа off-line – наличие на входе трансформатора, что дает возможность
получать более стабильное напряжение, в широком интервале величин
входного напряжения. Таким образом, подавляются пики внешнего
напряжения питания, off-line источники питания с этой проблемой
справиться не способны.

Интерактивный источник бесперебойного питания обеспечивает защиту от
кратковременных исчезновений, перепадов и просадок внешнего напряжения.
В подобных устройствах не реализован контроль формы напряжения,
не достаточно эффективна фильтрация помех и выбросов, а помехи
сгенерированные нагрузкой будут пропускаться обратно в сеть.

Интерактивные ИБП подходят больше для поддержки оборудования, где
необходимо контролировать величину входного напряжения электропитания,
но не его спектральные характеристики. Они обеспечивают более высокую
степень защиты по сравнению с технологией off-line и широко используются
для защиты сетевого и удаленного оборудования, маршрутизаторов и
коммутаторов. И что важно, они существенно дешевле, чем ИБП с
двойным преобразованием (on-line).

ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line)

Принцип работы on-line источников бесперебойного питания иной и
совершенно отличается от схемы, на которой построены типы off-line и
интерактивные бесперебойники. Такие ИБП работают по схеме двойного
преобразования напряжения. В первую очередь входное переменное напряжение
выпрямляется, преобразуется в постоянный ток. После этого выпрямленное
напряжение питает батарею и подается на инвертор, который преобразует постоянный
ток обратно в переменный и подаёт на выход ИБП. Любая просадка
внешнего напряжения будет немедленно компенсирована током благодаря
наличию включенной постоянно в сеть батареи перед инвертором.

Огромный плюс on-line источников бесперебойного питания –
это нулевое время переключения между разными режимами работы,
отсутствие скачков напряжения связанных с таким переключением,
частоты, формы сигнала.

В постоянном токе проблем с частотой быть не может, а так же
формой импульса, фазой или прочими шумами, которые существовали в
переменном токе. Ток постоянный, как было написано ранее, идет на
инвертор строго контролированной величиной, где преобразуется в
переменный ток с формой импульса, частотой и фазой строго
контролированной, в котором нет шумов.

On-line бесперебойники не дёшевы, и не предназначены для защиты
домашнего ПК. Но для аппаратуры важной, критичной, к примеру,
для современного сервера, сбои в работе которого могут привести
к ущербу в тысячи долларов, такие источники бесперебойного
питания оправдывают себя, сохраняя данные постоянно и
надежно хранимыми, а серверные станции неизменно работающими.

Авто аккумуляторы в ИБП

Зачастую возникает вопрос – а можно ли в системах и источниках
бесперебойного питания (ИБП) использовать обычные автомобильные аккумуляторы?

Да, в принципе, можно, но с оговорками.

Перед тем как принять решение об их установке в систему резервного
(бесперебойного) питания рекомендуем Вам ознакомиться с некоторыми
особенностями их использования.

Аккумуляторы SLI (Starting, Lightning&Ignition) создавались для
автомобильных систем старта, освещения, зажигания. Решаемая ими
задача – выдать большой ток для пуска двигателя, в то время как
подзарядка батареи может производиться только в течение коротких
промежутков времени, когда двигатель выдает необходимую частоту вращения.

Герметичные необслуживаемые аккумуляторы (VRLA), предназначенные для
систем бесперебойного питания, работают в других режимах. Они “выдают”
сравнительно небольшой ток (обусловленный мощностью нагрузки) и
заряжаются постоянно стабильным током. Оба процесса протекают в
течение длительного времени.

Эти различия в режимах работы обусловили их конструктивное построение
(толщина свинцовых пластин) и качество материала.
Решетки SLI-аккумуляторов изготавливаются из пористого
(переработанного из старых батарей) свинца, а в VRLA – из
свинца первой плавки.

Главное достоинство SLI-аккумуляторов – сравнительно низкая цена.
Однако этим и ограничиваются их достоинства при использовании в
системах резервного (бесперебойного) питания.

Дело в том, что:

  • Автомобильные аккумуляторы заполнены жидким электролитом, который не поддерживает процесс рекомбинации. Это создает проблемы с безопасностью и требует дополнительных расходов на создание систем вентиляции.
  • Эти АКБ требуют регулярного долива воды, что увеличивает эксплуатационные расходы. Более того, так как используется жидкий электролит – то в случае повреждения корпуса возможно вытекание электролита.

Перечисленных недостатков лишены VRLA-аккумуляторы. Однако цена “кусается”.
Хотя такие аккумуляторы прослужат дольше, следовательно, вы экономите
на амортизации. На графике приведена зависимость, которая наглядно
характеризует эксплуатационные характеристики SLI- и VRLA-аккумуляторов.

Нетрудно видеть, что по сроку службы VRLA-аккумуляторы в 3-4 раза
превышают аналогичные показатели SLI- аккумуляторов.

Источник Информации — Компания «C&D Technologies» — Джеймс Росс.

7 простых правил, которые продлят жизнь AGM аккумулятора.

Даже самые неприхотливые и надежные модели свинцово-кислотных АКБ выходят из строя при несоблюдении элементарных правил эксплуатации. Хотя AGM батареи и являются необслуживаемыми, всё же внимание им стоит уделять.

Правило 1. Перед установкой АКБ, проведите уравнительный заряд АКБ/группы АКБ.

Это профилактическая мера, проводимая для ликвидации возможных отклонений напряжения элементов от среднего значения в группе. Также она позволяет выявить бракованные аккумуляторы. Предусматривает заряд с постоянным напряжением не более 2,4 В/элемент, не дольше 48 часов. Уравнительный заряд завершён, если ток потребления остается неизменным в течение 2 часов. Важно: При превышении максимальной температуры батарей в 50°С заряд следует прекратить или переключиться в поддерживающий режим, для снижения температуры.

 

Если у Вас нет специализированного оборудования для проведения уравнительного заряда, Вы можете обратиться к продавцу или в сервисный центр.

Правило 2. Используйте в одной системе батареи одной марки, одной серии и одной номинальной емкости.

При несоблюдении этих условий, а также при большой разнице в дате производства, высока вероятность пагубного влияния отдельных батарей и сокращение срока службы всей линейки.

Правило 3. Не допускайте глубоких разрядов батареи при эксплуатации.

Основной причиной сокращения срока службы свинцово-кислотных АКБ и понижения расчетных характеристик является необратимый деградационный процесс сульфатации. Сульфатация – процесс образования сернокислого свинца на катоде и аноде, по ряду причин (глубокий разряд, хронический недозаряд — низкое напряжение заряда, хранение без подзаряда, высокие температуры) не подлежащий восстановлению при заряде.

Значения предельно допустимых уровней остаточного напряжения на АКБ в зависимости от длительности разряда приведены в таблице:

Длительность разряда

До 30 мин

До 60 мин

До 5 часов

До 10 часов

Величина остаточного напряжения, В/эл-т

1,65

1,7

1,75

1,8

Во многих системах (например, в ИБП) есть возможность настройки уровня остаточного напряжения.

Правило 4. Соблюдайте рекомендованные величины зарядных напряжения и тока при эксплуатации в буферном или циклическом режимах.


Если возможно, установите в настройках зарядного оборудования рекомендованные величины зарядных тока и напряжения.

Полностью заряженной АКБ считается тогда, когда при заряде при постоянном напряжении ток заряда остается неизменным в течение 2 часов. В условиях хронического недозаряда (заряд на 60-80%) проектный срок службы АКБ существенно уменьшается. Во избежание недозаряда, используйте специализированные зарядные устройства, например, зарядные устройства марки «Сонар».

Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, выполненных по технологии AGM, ограничение по току при заряде постоянным напряжением составляет 30% от емкости при десятичасовом разряде, т.е. 0,3•С10 [А].

Правило 5. Оптимальная температура в помещении при эксплуатации АКБ составляет 20 — 25°С.

При данной температуре производителем гарантированы характеристики АКБ, указанные в документации.

Правило 6. Не храните АКБ в разряженном состоянии.

Перед отправкой АКБ на длительное хранение, его необходимо полностью зарядить. Заряд АКБ осуществляется специализированным зарядным устройством. Правильно выбирайте зарядное устройство, параметры которого должны быть рассчитаны на заряд АКБ выбранной емкости

Правило 7. При длительном хранении, заряжайте АКБ не реже, чем раз в полгода.

Заряд АКБ осуществляется специализированным зарядным устройством. Следуйте указаниям, приведенным в инструкции по эксплуатации на конкретную модель зарядного устройства, и рекомендациям по эксплуатации АКБ. Оптимальная температура в помещении, где хранятся АКБ, составляет 20 — 25°С. При более высоких температурах хранения происходит увеличение саморазряда батареи и подзаряд может потребоваться чаще, чем раз в 6 месяцев.

Не забудьте отметить дату ввода аккумуляторной системы в эксплуатацию: