Классы ИБП, Сравнение Источников Бесперебойного Питания

Сравнение Источников Бесперебойного Питания ИБП/UPS различных классов может быть проведено по их поведению в различных режимах работы:

Нормальный режим работы – работа от входной сети

При работе от входной сети, ИБП фильтруют напряжение, поступающее на нагрузку (выступают в качестве фильтра сетевых помех) и, кроме самых простых моделей, стабилизируют напряжение.

От качества фильтрации и уровня стабилизации напряжения зависит качество работы и срок службы защищаемого ИБП оборудования. Питание нагрузки от повышенного или пониженного напряжения уменьшает время жизни оборудования, серьезные помехи приводят к сбоям в его работе.

Работа оборудования от встроенных аккумуляторов.

При отключении питания или выходе напряжения в сети за определенный диапазон, ИБП переходит на работу от встроенных аккумуляторов. Переменное напряжение для нагрузки формируется из постоянного, получаемого от аккумуляторных батарей.

Форма и стабильность генерируемого напряжения - основополагающая характеристика ИБП при работе от батарей. Идеальной формой выходного сигнала является гладкая синусоида.

Переход на аккумуляторы и обратно.

Каждый ИБП имеет диапазон входного напряжения, при котором он способен работать без перехода на аккумуляторы. Основополагающей характеристикой при переходе ИБП на аккумуляторы и обратно, является время перехода. Многие ИБП не в состоянии обеспечить непрерывность выходного сигнала и при переходе на батареи и обратно нагрузка имеет перерыв в электроснабжении.

Чем шире диапазон допустимого входного напряжения, тем реже ИБП переходит на аккумуляторы. Чем выше класс ИБП, тем время перехода на батареи и обратно меньше, ИБП с максимальным классом защиты не имеют разрыва выходной синусоиды при переключениях, время перехода =0.

Все имеющиеся в настоящий момент на рынке ИБП условно можно разделить на 3 класса:

OFF-LINE или Standby, часто такие ИБП/UPS называются Back UPS , Eaton 3S

Это – самые простые и дешевые ИБП. ИБП не стабилизируют напряжение, выходная амплитуда и частота изменяются так же, как и входные. В нормальном режиме ИБП фильтруют переменное напряжение пассивными фильтрами и при падении/повышении его относительно определенного уровня (например, падении ниже 180В), переходят на аккумуляторы, работают от батарей 5-7 мин и отключают нагрузку.

Основное применение: Защита некритичной нагрузки от отключения напряжения в районах со стабильным напряжением без серьезных помех.

Недостатки ИБП:

Линейно-интерактивные (Line-interactive), часто называются Smart UPS, Eaton 5110

Это – средние по стоимости и самые популярные на рынке ИБП.

Линейно-интерактивные ИБП стабилизируют переменное напряжение ступенчато, при помощи автотрансформатора (бустера). Пример: При 220В на входе они дают 220В на выходе, 210В – 210В, При падении до 200В, они «набрасывают» 20В и получают 220В. При работе в нормальном режиме, ИБП не корректируют частоту. ИБП имеют пассивные фильтры и в нормальном режиме, фильтруют ими переменное напряжение. При пропадании напряжения, ИБП, оборудованные дополнительными батареями, могут поддержать нагрузку до часа-полутора.

Основное применение: Защита не очень ответственной нагрузки в районах со стабильной частотой и небольшими колебаниями амплитуды напряжения. Входная сеть не имеет серьезных помех.

Недостатки ИБП:

ИБП структуры ON-LINE, Eaton 9130, 9135, 9155,  9355, 9390, 9395 или Delta N 

1. ИБП структуры ON-LINE с двойным преобразованием напряжения

Это ИБП с максимальным классом защиты.

Онлайновые ИБП преобразует 100% поступающего к нему на вход переменного напряжения в постоянное, а затем выполняет обратное преобразование. При первом преобразовании стабильное постоянное напряжение, можно получить из очень плохого внешнего переменного напряжения (плохой формы, повышенного, пониженного и т.д.), но на выходе ИБП всегда формирует синусоиду заданного качества, которую он формирует сам.

ИБП обеспечивают 100% защиту питаемой нагрузки от всех существующих помех в электросети: импульсных высоковольтных бросков, длительного или кратковременного повышения или понижения напряжения изменении частоты, интерференции, нестабильности формы, полного отключения электропитания

ИБП не имеют времени перехода на батареи и обратно, могут работать с импульсной нелинейной нагрузкой, нормально работают при 100% сбросе/набросе нагрузки

Основное применение: Защита критичной, ответственной нагрузки в районах с нестабильной частотой и колебаниями амплитуды напряжения. Входная сеть может иметь серьезные помехи.

2. ИБП структуры с дельта-преобразованием напряжения (АРС Silcon, на сегодня  с производства сняты)

ИБП на специальном узле – дельта трансформаторе много раз за период корректируют форму входного напряжения. Получаемая синусоида имеет практически идеальную форму и не уступает по качеству синусоиде, производимой ИБП с двойным преобразованием напряжения.

При работе ИБП, двойному преобразованию подвергается не вся энергия потребляемая от сети, а только ее часть (до 15%) необходимая для поддержания стабильного выходного напряжения (отсюда и такое название принципа). ИБП не корректируют частоту входной сети ИБП не имеют времени перехода на батареи и обратно, могут работать с импульсной нелинейной нагрузкой, нормально работают при 100% сбросе/набросе нагрузки

Основное применение: Защита критичной, ответственной нагрузки в районах со стабильной частотой. Возможны сильные колебаниями амплитуды входного напряжения.

 Дополнительные преимущества ИБП структуры on-line

Гальваническая развязка

ИБП могут иметь гальваническую развязку, т.е. в них отсутствует замкнутая электрическая цепь между входом и выходом, что существенно улучшает помехоустойчивость защищаемого оборудования и позволяет использовать ИБП в сложных промышленных условиях . Гальваническая развязка обеспечивается трансформатором гальванической развязки

Режим Ву-Раss (байпас)

Байпас представляет собой «обходной» режим, при котором нагрузка питается непосредственно от внешней сети через фильтр, находящиеся в ИБП.

Сервисный байпас необходим при ремонтах, регламентных работах, производимых с ИБП, для обеспечения непрерывности в питании нагрузки.

Автоматический байпас включается при перегрузках ИБП, например при включении нагрузки, пусковая мощность которой в несколько  раз выше номинальной (например электродвигатели), при отказах ИБП, его перегреве.

Ресурс аккумуляторов

Часто стоимость аккумуляторов составляет до половины от стоимости ИБП. Время жизни батарей в таком случае играет существенную роль. В ИБП структуры On-line аккумуляторы работают дольше:

Краткое сравнение ИБП разных классов:

Off-lineLine-InteractiveOn-line
Мощность ИБПМенее 1,5 кВАМенее 4 кВАНе ограничена
Нормальный режим работы
Стабилизация напряженияНетСтупенчатаяПолная
Стабилизация частотыНетНетЕсть*
Фильтрация помехСлабаяСредняяМаксимальная
Батарейный режим
Частота переходовЧастаяСредняяРедкая
Время прехода на батареи5-15 мсек2-6 мсекНет**
Форма синусоидыЧасто трапецеидальнаяСинусоидальнаяСинусоидальная
Время работы от батарей5-7 минДо 1-1,5 часаДо неск часов
Режим By-passНетНетЕсть
Гальваническая развязкаНетНетВозможна

* с дельта-преобразованием - нет
** Современные компьютеры могут держать паузу до 10-15 мсек

Основные выводы

Выбор ИБП зависит от задачи, которую Вы ставите перед ИБП. Для некритичной нагрузки можно использовать ИБП структуры off-line, для средней – Line-interactive. При необходимости максимального класса защиты, промышленных условиях эксплуатации стоит использовать ИБП структуры on-line