+7 495 510-05-82
+7 499 519-01-43
При построении систем гарантированного электропитания (комплексная система гарантированного электропитания – КСГЭП), кроме дизельных электростанций, в качестве источников электроэнергии (ЭЭ) в комплексе средств используются еще и источники бесперебойного питания (ИБП) переменного и постоянного тока.

ИБП предназначены для поддержания процесса подачи электропитания устройствам (нагрузке), для которых важна не только непрерывность подачи, но также высокое качество и так называемая «чистота» ЭЭ. Такая нагрузка (рабочие станции, ПК, серверы, телекоммуникационное оборудование и пр. сложное электронное оборудование) именуется критичной. Автономным источником ЭЭ постоянного тока в ИБП является аккумуляторная батарея (АБ).

Так как ИБП обычно корректируют ЭЭ невысокого качества, поступающую из внешней электросети, приводя ее к стандарту или иному требуемому виду, ИБП относят к вторичным источникам ЭЭ.

Характерными для ИБП являются следующие режимы работы:
- нормальный (подача ЭЭ на нагрузку идет из внешней электросети при одновременной подзарядке АБ;
- аварийный/автономный (питание нагрузки за счет запаса энергии АБ).

ИБП переменного тока.

Если для электропитания приборов (нагрузки) используется переменный ток, то им понадобятся ИБП того же типа. ИБП, производимые компанией Liebert (США), являются, на наш взгляд, наиболее предпочтительными для включения в КСГЭП. Liebert является признанным мировым лидером в области производства ИБП по прогрессивной технологии On-Line. ИБП такого типа позволяют идеально предохранить критичную нагрузку от любых неполадок во внешней электросети.

ИБП компании Liebert, работающие в режиме On-Line, имеют диапазон мощностей от 700 ВА до 800 кВА.

Технология (или схема построения) On-Line характеризуется наличием в ИБП двойного преобразования входного напряжения и непрерывно работающего инвертора. В нормальном режиме работы происходит выпрямление входного переменного напряжения внешней электросети (Uвх), которое с помощью инвертора вновь преобразуется в переменное (Uвых.) и подается на нагрузку.

При отсутствии входного напряжения (автономный режим) постоянно подключенный к АБ инвертор моментально переходит на питание от батареи, продолжая подавать переменный ток на нагрузку. При этом отсутствуют какие-либо переходные (коммутационные) последствия, выражающиеся разрывом синусоиды выходного напряжения или искажением ее формы.

Другими словами, в любом режиме работы (нормальном - при поступлении ЭЭ от внешней электросети, или аварийном, когда ЭЭ поступает за счет запаса емкости АБ) происходит питание нагрузки от ИБП идеально отфильтрованным, стабильным напряжением (по величине и частоте) синусоидальной формы.

От любых помех со стороны входа (питающей электросети) ИБП, а следовательно, и питаемую нагрузку, на выходе полностью защищает двойное преобразование входного напряжения по технологии On-Line.

Все On-Line-ИБП оснащаются устройством, блокирующим питание напрямую нагрузки от внешней сети (только через фильтр ИБП!) в обход схемы двойного преобразования напряжения, которое именуется байпасом (bypass). Режим байпас включается как автоматически, так и вручную. Так, автоматический переход на байпас происходит при наличии неисправности в узлах ИБП или при его перегрузке, а при техническом обслуживании устройства ИБП производится ручной переход в режим байпас.

Наличие режима байпас позволяет расширить функциональные возможности ИБП и увеличить надежность электропитания нагрузки.

Схема силовой электроцепи ИБП серии АР 4300 (мощностью 10 кВА) визуально отражает вышесказанное. Здесь трехфазное напряжение (380 В, 50 Гц) от внешней электросети поступает на низкочастотный (50 Гц) 3-фазный выпрямитель 1. Преобразование выпрямленного и сглаженного напряжения в переменное напряжение прямоугольной формы (частота 17 кГц) производится вспомогательным инвертором 2. Затем полученное переменное напряжение подается через трансформатор Тр на однофазный высокочастотный выпрямитель 3, имеющий на выходе 3-фазный инвертор 4, с помощью которого происходит преобразование строго постоянного напряжения на выходе выпрямителя 3 в 3-фазное переменное напряжение частотой 50 Гц, которое, в свою очередь, подается на критичную нагрузку. Хотя на рис.26 это не отражено, между всеми устройствами и на выходе ИБП наличествуют индуктивно-емкостные фильтры.

У обоих инверторов управление транзисторами осуществляется с помощью т.н. задающих генераторов. При этом управление транзисторами выходного трехфазного инвертора производится с использованием ШИМ (широтно-импульсного модулятора), позволяющего получить выходное напряжение практически чистой синусоидальной формы. Стабильность величины и частоты выходного напряжения обеспечивается за счет высокой стабильности частоты управляющих сигналов, подаваемых задающими генераторами.

На схеме также отмечено место подключения АБ к силовой, в то время как подзаряжающее АБ при беспроблемной работе электросети зарядное устройство не изображено.

Прочие типы ИБП переменного тока

ИБП небольшой мощности используются локально (отдельно) эксплуатируемых компьютеров и вспомогательных электронных устройств к ним. Такие ИБП могут быть изготовлены как по схеме On-Line, так и по более упрощенным схемам - Off-Line и Line-Interactive.

ИБП типа Off-Line также оснащены инвертором (рис. 27), который подключается к работе устройства только в случае исчезновения напряжения внешней электросети. В схеме ИБП типа Off-Line имеется автоматический переключатель (коммутатор) цепи питания нагрузки.

Простота и экономичность являются достоинствами такой схемы, в то время как отсутствие стабилизации входного напряжения при нормальном режиме работы и задержка (- 4 мс) процесса переключения в автономный режим работы (от АБ) – явные недостатки.

Схема ИБП типа Line-Interactive аналогична типу Off-Line. Отличие состоит в наличии на входе ступенчатого стабилизатора (бустер), выполненного на базе автотрансформатора (рис. 28). Такой ИБП выдерживает достаточно длительные и глубокие падения входного напряжения внешней сети, не переходя на АБ. Достоинства и недостатки аналогичны отмеченным для ИБП типа Off-Line.

Как правило, ИБП типов Off-Line и Line-Interactive используют для питания такой нагрузки, как ПК, рабочие станции, малые сетевые узлы, периферийные устройства.

ИБП постоянного тока.

ИБП, предназначенные для электропитания нагрузки постоянного тока именуют еще «системами электропитания постоянного тока». ИБП данного вида применяют для «подстраховки» работы телекоммуникационной и телеметрической техники, систем мобильной телефонной, радио- и космической связи, в медицинском оборудовании, устройствах сигнализации и т.п.

Одним из лидеров по производству ИБП постоянного тока для мирового рыка является компания Tellus Emi AS (Норвегия). Продукция Tellus Emi AS отвечает самым жестким современным требованиям, предъявляемым к силовому электрооборудованию.

Как правило, в структуру элементов ИБП постоянного тока обязательно входят выпрямитель, аккумуляторная батарея (АБ) и устройство управления и распределения ЭЭ.

Фирма Tellus Emi AS комплектует выпрямители ИБП набором унифицированных выпрямительных модулей (УВМ), каждый из которых (см. рис.29) имеет отдельное устройство управления и контроля. Законченная схема ИБП постоянного тока состоит из включенных параллельно в конфигурацию N + 1 нескольких таких модулей, к выходу которых подсоединены АБ и модуль распределения нагрузки (МРН). За синхронизацию работы всех элементов ИБП отвечает общий модуль управления и контроля (МУК).

При нормальном режиме работы (отсутствие перебоев во внешней электросети переменного тока) выпрямительный блок ИБП производит подачу питания на нагрузку и - одновременно - подзарядку АБ. Бесперебойное электропитание нагрузки за счет АБ в случае исчезновения напряжения во внешней электросети происходит без задержки.

Преимуществом модульного принципа построения ИБП данного типа является возможность создавать системы электропитания с любыми выходными параметрами и характеристиками (наращивать их возможности) путем сочетания разного количества модулей, выходов для нагрузки и АБ различной емкости.