Принцип работы ибп

Что лучше ИБП или стабилизатор

ИБП и стабилизатор, не смотря на свою похожесть выполняют разные функции.

7.1. Сравнительная характеристика

Стабилизатор работает постоянно и выравнивает напряжение на входе. На выходе выдается постоянный уровень напряжения, требуемый для устройства нагрузки. В случае аварии по питанию (на входе 0 напряжения) стабилизатор просто отключится.

ИБП также стабилизирует напряжение на выходе, но при отключении внешнего напряжения еще продолжает некоторое время поддерживать уровень напряжения питания нагрузки.

7.2. Преимущества

Преимущества стабилизатора:

• Стабильное напряжение на выходе;
• Высокий КПД;
• Низкая цена.

Недостатки:

Не работает без внешнего питания.

Преимущества ИБП:

• Надежная защита от внешних факторов;
• Широкий диапазон входных напряжений;
• Работа от аккумулятора при отключении внешнего питания.

Недостатки :

• КПД ниже из-за постоянного преобразования напряжения;
• Повышенный шум в момент скачков электроэнергии;
• Высокая цена.

Где в доме нужен ИБП

Рынок ИБП очень разнообразен. Вы можете найти миниатюрные настольные устройства, предназначенные для обеспечения работы настольного компьютера с легким весом в течение 10 минут, или модули размером с морозильник, установленные в центрах обработки данных, способные поддерживать работу всего пула серверов.

Таким образом, можно потратить от сотни долларов на простой ИБП до тысяч. Самый важный шаг в выборе ИБП – это определить ваши потребности в энергии, прежде чем тратить с трудом заработанные деньги на функции, которые являются излишними (или, что ещё хуже, недостаточными) для вашей ситуации.

Во-первых, подумайте обо всех системах вашего дома или офиса, которые нуждаются в расширенной силовой защите от ИБП, чтобы оставаться в сети в случае сбоев питания или и того, и другого. У каждого читателя будет своя ситуация.

Наиболее очевидной системой будет ваш настольный компьютер. В нашем случае у нас есть два настольных компьютера – один в домашнем офисе и один в детской игровой комнате.

Менее очевидными, но все же важными являются любые вторичные компьютерные системы, такие как домашний медиасервер или сетевое устройство хранения, используемое для локальной резервной копии. В нашем случае в подвале имеется сервер медиа/резервного копирования.

В дополнение к основным компьютерам и вспомогательным компьютерам, могут быть и другие электронные устройства, которые вы захотите защитить от сбоев питания и продолжить работу в интернете? В нашем случае у нас также есть кабельный модем, маршрутизатор и узел Wi-Fi, которые мы хотели бы защитить от потери мощности.

Какие неисправности можно отремонтировать самостоятельно

Существует ряд поломок, которые вполне можно устранить в домашних условиях самостоятельно. При серьезных повреждениях, зачастую прибор приходится полностью менять или обращаться к помощи специалистов. Также следует учитывать наличие специфического запаха, повреждение оценить получится только разобрав устройство и выявив проблему.

Прибор необходимо почистить

Список поломок

У каждого устройства есть типичные проблемы работы – источники бесперебойного питания не исключение. Существует ряд проблем, которые вполне получится решить самостоятельно:

• не включается – надо проверить подключена ли батарея, емкость АКБ и соединение гибкого кабеля;
• отключился, появился запах гари – неисправен сетевой фильтр, перегрузка, неправильно подключены АКБ;
• работает только от батареи – сгорел предохранитель;
• не подключается к сети – нарушено соединение сетевого кабеля;
• батарея не заряжается – заменить батарею;
• не держит батарея – неисправность АКБ.

Как проводить ремонт или замену деталей

Самостоятельно вполне получится выполнить несложный ремонт источника бесперебойного питания. В случае с перегревом вполне достаточным окажется очищение прибора от мусора и пыли. Следует разобрать устройство и провести полное удаление всех засорений. Это самое простое и легкое в ремонте и обслуживании ИБП.

Паять следует аккуратно

Также самостоятельно можно проверить соединения всех проводов и обнаружить сгоревшие конденсаторы. Заменить их получится при наличии навыков работы с паяльником и покупке соответствующих деталей. Предохранители могут часто выходить из строя, а потому многие производители в комплект вкладывают запасные.

Замер напряжения

Для замены АКБ потребуется ее снять, как правило делать это легко, достаточно крестовой отвертки

После приобретения новой батареи важно соблюдать порядок установки:

• поставить ее в корпус устройства;
• подключить провода, учитывая полярность;
• соединить остальные части корпуса.

В том случае, если проблема кроется в другом, без помощи мастера не обойтись. Надо обратиться в сервисный центр для ремонта источника бесперебойного питания. Следует узнавать у мастера будет ли подлежать ремонту прибор.

Специалист всегда поможет решить проблему

Уход за техникой, регулярная диагностика и контроль работоспособности помогут избежать многих проблем. Бесперебойник призван защищать технику от перепадов напряжения, а потому его состояние должно быть исправным, обеспечивающим необходимое напряжение. Простой ремонт ИБП своими руками вполне получится выполнить дома.

ИБП Онлайн типа

Это один из самых надежных и высоко технологичных приборов. Они работают на основании технологии двойного изменения тока. На сегодня это самая из совершенная технологий. Уровень защиты у такого устройства достигает 100 %, причем независимо от того, работает оно от батарей или от сети питания.

Как работает устройство этого типа – на входе в устройство ток трансформируется в постоянный. После этого происходит обратная трансформация. То есть, только что полученный постоянный ток, преобразуется в переменный. Полученный ток обладает высокими характеристиками и по синусоиде напряжения, и по его значению.

Виды ИБП и принцип их работы

Источники аварийного электроснабжения, используемые в отопительных системах, могут быть следующих типов:

• Резервные блоки;
• Линейно-интерактивные устройства;
• Приборы с двойным преобразованием напряжения.

Каждый из них имеет определённые достоинства и недостатки. Кроме того, они отличаются по некоторым электрическим параметрам.

Любой источник резервного питания должен обеспечивать следующие функции:

• Автоматическое переключение на аккумулятор;
• Выдачу нормального напряжения на выходе;
• Фильтрацию сетевых помех.

В случае отключения напряжения сети автоматика должна в самое короткое время подключить аккумуляторные батареи для питания системы отопления. При появлении сетевого напряжения осуществляется обратное переключение.

Резервные источники питания

Источники питания такого типа считаются самыми простыми. Они состоят из следующих частей:

• Сетевой фильтр;
• Плата управления;
• Аккумулятор;
• Преобразователь.

При наличии сетевого напряжения, нагрузка напрямую подключена к сети. В тот момент, когда внешнее напряжение отключается по технически причинам, плата управления подключает аккумулятор. Напряжение 12 или 24 вольта поступает на преобразователь, где оно конвертируется в переменное напряжение 220 В.

Основным достоинством такого устройства является его низкая стоимость, зато все остальные параметры намного хуже, чем у других источников аварийного электропитания:

• Малый диапазон напряжения на входе;
• Искажённая форма сигнала;
• Большой промежуток времени при переходе на резерв;
• Небольшое время автономной работы.

Бесперебойник для газового котла резервного типа имеет в своей конструкции простейший преобразователь постоянного напряжения в переменное, поэтому на выходе блока получается ступенчатая или аппроксимированная синусоида, которая вызывает перегрев электромоторов и их полный отказ.

Некоторые системы управления газовым отопительным оборудованием очень чувствительны к пропаданию напряжения питания. Если время превысит определённый предел, газовый котёл перейдёт в режим «Ошибка» и прекратит свою работу. Перезапустить его самостоятельно неспециалисту не представляется возможным и потребуется вызов мастера из сервисной службы.

Линейно-интерактивные устройства

Работа линейно-интерактивного блока аварийного питания базируется на том же принципе, что и резервного источника, но с одним важным дополнением. В схеме этого устройства предусмотрен стабилизатор напряжения. Напряжение сети поступает на пассивный фильтр, где происходит подавление импульсных помех и высоковольтных коротких выбросов, которые могут повредить электронике, подключенной к выходу устройства.

После фильтра напряжение подаётся на стабилизатор, поэтому потребитель получает более качественное напряжение. Оно, благодаря стабилизатору, выдерживается в жёстких пределах, а время переключения на аккумулятор намного меньше, чем у резервных источников.

Бюджетный источник бесперебойного питания для котла отопления, выполненный по линейно-интерактивной схеме, работает с простым инвертором, поэтому форма сигнала на выходе может сильно отличаться от идеальной синусоиды.

Более дорогие устройства имеют в своём составе схему формирователя, который обеспечивает напряжение на выходе вполне подходящее для питания циркуляционных насосов, вентиляторов и других приборов, использующих асинхронные двигатели.

Инверторные источники аварийного электропитания

Принцип работы этих устройств использует двойное преобразование напряжения. При работе от сети, напряжение фильтруется и поступает на выпрямитель с корректором мощности. Часть напряжения через зарядное устройство  поступает на аккумуляторы.

Сама батарея постоянно подключена ко входу второго инвертора, который преобразует постоянное напряжение в переменное с очень высокими характеристиками. Такие приборы так же называются «On-line», поскольку никакого времени на переключение на резервное питание им не требуется. Бесперебойник для газового котла, работающий по принципу двойного преобразования, можно считать самым оптимальным вариантом.

Такой ИБП обладает прекрасными техническими характеристиками:

• Идеальная синусоида на выходе;
• Нулевое время перехода на резерв;
• Большой диапазон напряжения на входе;
• Коррекция напряжения и частоты.

Из-за высокой стоимости бесперебойников двойного преобразования, их широкое применение в частном секторе пока ограничено.

Что это такое

Рассматриваемые ИБП содержат наиболее продвинутую технологию доставки качественной и стабильной электроэнергии подсоединенным потребителям. Они обеспечивают непрерывность питания при переключении ИБП с получения тока от сети на батареи и обратно, во всех случаях выдавая ровное синусоидальное выходное напряжение.

Такая способность позволяет подключать к ним важных потребителей, для которых качество подаваемой энергии критично. В отличие от offline моделей, не выполняющих дополнительных коррекций, ИБП данного типа часто называют онлайн источниками питания.

Кроме того, современные источники питания с двойным преобразованием несут в себе так называемый корректор коэффициента мощности, на входе обеспечивающий близкий к 1 К. М., и синусоидальный ток. Источники с корректором иногда неправильно называют устройствами тройного преобразования

Для нештатных ситуаций большинство источников рассматриваемого типа снабжаются линией байпаса, о которой ниже будет сказано подробнее.

В силу более сложного устройства такие источники питания несколько дороже обычных. Стоимость источника малой мощности на 3 кВА от производителя IPPON в Москве составляет около 24–25 тысяч рублей.

Уровень пульсаций на выходе

Уровень пульсаций — один из тех параметров, в котором допускается произвол в определении. При сравнении блоков надо внимательно смотреть, какой именно параметр пульсаций задан в паспорте. Для трансформаторных блоков наиболее объективным параметром является двойная амплитуда пульсаций.

Очень часто недобросовестные производители указывают в паспорте параметр «амплитуда пульсаций», который, естественно, оказывается в 2 раза ниже (т.е. лучше). А если для обычного трансформаторного блока указан параметр «эффективное напряжение пульсаций», то производитель обманывает вас примерно в 3 раза! С другой стороны, для блока с высоким уровнем ВЧ помех (для импульсных блоков), наоборот, параметр эффективного значения пульсаций является наиболее объективным, т.к. зачастую невозможно корректно померить амплитуду ВЧ импульсов.

И, конечно, важно, в каком режиме мерились эти пульсации. По всем правилам пульсации должны измеряться в самом жестком режиме — при минимально допустимом напряжении сети на входе (187В) и при максимальной нагрузке выхода блока

По всей видимости, не все производители блоков это знают, ибо проводимые нами испытания приборов различных производителей показывают, что у некоторых из них уровень пульсаций не соответствует заявляемым в документации именно при испытаниях в критических режимах.

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Выходное напряжение

Особенно важным показателем является тип выходного напряжения. Если непонятно, какой именно ИБП выбрать, для дома лучше всего подойдет модель, которая обеспечивает чистое синусоидальное выходное напряжение (часто отмечена на корпусе символом CDS). Устройств с синус-аппроксимацией (симулированное синусоидальное) будет достаточно для компьютера или сетевого оборудования. Как правило, подробная информация об ИБП доступна на сайтах производителя или у продавцов в магазине.

Кроме того, важна топология самого устройства. Наиболее простые и дешевые модели, обеспечивающие базовую защиту, называются «автономными» («offline») или VFD. Однако более широкую защиту обеспечивают источники бесперебойного питания с интерактивным подключением, также помеченные символом VI. Они обеспечивают возможность (до некоторой степени) увеличения/уменьшения напряжения до уровня, подходящего для принимающих устройств. Наиболее совершенными являются источники питания «Line-interactive», которые отлично защищают даже самое требовательное и чувствительное оборудование, хотя стоят они намного дороже.

Есть те, для кого главным критерием является время автономной работы, для того, чтобы понять какой ИБП вам нужен надо определиться с нагрузкой, а уже исходя из этого подбирать источник и количество аккумуляторов, к примеру инвертор МАП Sin энергия Pro обеспечит бесперебойное питание всей фазы на 8 часов, мощностью до 2 кВт, если снабдить его 4 аккумуляторами Восток СК 12–200. При выборе таких решений уже необходимо ориентироваться на цену и известность, выбор малоизвестного оборудования может привести к печальным последствиям.

Обычно источники бесперебойного питания для дома покупаются с расчетом на несколько лет

Поэтому необходимо обратить внимание на возможность относительно простой и независимой замены батареи. Благодаря этому не придется покупать новый ИБП, если у старой батареи истечет срок эксплуатации, что сэкономит деньги и время

Параметры выбора и виды ИБП

Правильный выбор источника питания во многом зависит от параметров котла. Для того, чтобы UPS максимально точно соответствовал требуемым параметрам, необходимо учитывать следующие факторы:

• Номинальная и пусковая электрическая мощность котла. Для определения этого параметра необходимо изучить паспорт оборудования. Следует заметить, что при запуске всей системы должен подаваться пусковой ток, величина которого в 2,5-3 раза больше нормального. В большей степени это относится к циркулярным насосам, так как они являются основными потребителями энергии в котлах. Т.е . если мощность насоса составляет 200 Вт, то UPS должен как минимум подавать в систему 600 Вт.
• Форма выходного напряжения. В связи с особенностью конструкции газового котла, на входе должно подаваться синусоидальное напряжение. ИБП с выходным напряжением в форме меандра не подходят для котлов. При их совместной работе возможно появление посторонних шумов в насосе – гудения.

В настоящее время существуют 2 типа источников бесперебойного питания, которые могут быть подключены к котлам отопления:

Standby (off-line) схема

Это самая простая конструкция бесперебойника. Подключенный к котлу и электросети прибор пропускает через себя напряжение без изменения его параметров. В случае выхода показателей за норму (понижение) включается автоматический блок, который преобразует постоянное низковольтное напряжение от аккумуляторов в требуемые 220 В.

Преимущества:

• Простота конструкции, вследствие чего относительно низкая цена.
• В режиме передачи потребляет малое количество электроэнергии.

Недостатки:

• Не предусмотрены механизмы гашения скачков напряжения.
• При переходе из дежурного в рабочий режим существует некоторая временная задержка, которая может отразиться на работе котла – автоматическое выключение.

Line-interactive схема

Для решения вопроса нормализации напряжения сети выпускают интерактивные ИБП, в конструкцию которых помимо инверторов включен стабилизирующий блок. Принцип работы стабилизатора может заключаться в применении автотрансформатора, работающего на релейной схеме или с помощью следящего сервопривода.

Преимущества этого типа приборов заключается не только в подаче энергии в случае отключения основного источника, но и в защите электронной составляющей котла от перепадов в сети.

При выборе ИБП следует так же учитывать время его автономной работы. Многие приборы предполагают внешнее подключение аккумуляторов. Их число зависит от потребляемой мощности котла и времени работы без использования постоянного источника электропитания.

Производители, цены

Многие производители электронного оборудования занимаются выпуском источников бесперебойного питания для котлов. Среди них стоит выделить следующие фирмы и модели.

Ariana

Данный производитель предлагает несколько моделей ИБП, которые отличаются функционалом и техническими параметрами.

АК-500. Line-interactive. Схема данного блока позволяет осуществлять электропитание котла как от сети, так и от автономных источников (аккумуляторы, дизель генераторы и т.д.).

Технические характеристики:

1. Нагрузочная мощность – 500 Вт.
2. Величина входного напряжения до 300 В.
3. Входное напряжение от внешних источников питания – 14 В.

Стоимость АК-500 ~ 6800 руб.

General Electrik

Продукция этой американской компании отличается лучшими параметрами тонкой настройки работы ИБП для стабилизации напряжения. Это необходимо для котлов с чувствительной электроникой. Для небольших и средних по мощности отопительных приборов оптимальным выбором будет модель: EP 700 LRT.

В конструкции данной модели есть двойной преобразователь – по напряжению и частоте сигнала. Это позволяет полностью обезопасить котел от непредвиденных скачков в электросети.

Технические характеристики:

1. Нагрузочная мощность – 490 Вт.
2. Величина входного напряжения до 300 В.
3. Входное напряжение от внешних источников питания – 14 В.
4. Выходное напряжение – 220/230/240В±2%

Стоимость этой модели  ~ 13 200 руб.

Вышеописанные приборы являются одними из самых востребованных и популярных на рынке ИБП. Но помимо них так же существуют и другие производители – Rucelf, Luxeon, Vir-Electrik и т.д. Выбор этого оборудования должен основываться на показателях качества, степени функциональности и стоимости прибора

Что же касается другого немаловажного компонента для котла – терморегулятора. то о нем читайте здесь.