Які бувають і як влаштовані Джерела Безперебійного Живлення
Для боротьби з проблемами електроживлення застосовуються бесперебойникі (ІБП). І в цій статті ми поговоримо про те, які бувають бесперебойникі, які технічні рішення в них закладені, і для яких завдань вони оптимальні.
Бесперебойникі і проблема якісного живлення
Коли ви підключаєте лампочку до мережі електроживлення, вам не так вже і важливо, якщо лампочка на мільйонну частку секунди мигне або засвітиться трохи яскравіше – адже такі малі інтервали часу ми просто не сприймаємо. Тому проблема контролю якості електроживлення для звичайної людини далеко не критична.
Інша справа – сучасні електронні пристрої. Вони " уміють " обробляти дані за мільярдні долі секунди, і із швидкістю світла передавати інформацію на величезні відстані. Відповідно будь-якій, навіть самий короткочасний перепад або зникнення напруги в живлячій електромережі, рівносильний втраті колосального об'єму інформації або збоям в роботі таких пристроїв.
Для боротьби з проблемами електроживлення застосовуються бесперебойникі (ІБП). І в цій статті ми поговоримо про те, які бувають бесперебойникі, які технічні рішення в них закладені, і для яких завдань вони оптимальні.
Від яких проблем електроживлення важливо мати хороший захист
Почнемо з того, що приведемо перелік можливих проблем, які можуть виникати у найзвичайнішої системи електроживлення, наприклад, від міської мережі, і для захисту від яких вам знадобиться бесперебойник:
- Короткочасне зникнення напруги в мережі
- Сплески напруги
- Спотворення форми сигналу
- Зміна частоти
- Шуми
- Просіли
- Викиди
Якщо живити від міської електромережі просту техніку типу лампочка, то подібні проблеми всього лише збільшать її знос, і лампочка раніше перегорить. А у разі комп'ютера, сервера або телекомунікаційного устаткування ці ж проблеми приведуть до втрати даних, перегорання центральних процесорів або поломки комутаційного устаткування і втрати зв'язку. Розглянемо далі типи бесперебойников, і проблеми з наведеного вище списку, з якими справляється кожен з типів ІБП.
Типи бесперебойников
ІБП типу Офф-лайн (резервний)
Бесперебойник типу офф-лайн працює по наступній простий схемі. У нім є автоматичний перемикач, до входів якого підключено зовнішнє живлення і батарею. Батарея заряджає від зовнішньої мережі. У звичайному режимі такий перемикач подає на вихід напругу зовнішнього живлення, а у разі тимчасового зникнення такого, перемикається на живлення від батареї (на що витрачається час близько 4 мілісекунд).
В такій конструкції офф-лайнового бесперебойника є дві особливості: по-перше, його батарея забезпечує електроживлення на проміжку порівняно невеликого інтервалу часу, і тому ефективна тільки для боротьби з короткочасними провалами зовнішньої напруги.
По-друге, батарея такого ІБП видає накопичений в ній заряд у вигляді постійного струму. Тому між батареєю і автоматичним перемикачем, встановлюється інвертор, який перетворить постійний струм в змінний струм.
Таким чином, бесперебойникі типу офф-лайн, які є найпростішими у виконання, легшими і дешевшими, фактично рятують тільки від короткочасних зникнень напруги в зовнішній мережі. Найраціональніше використовувати подібні ІБП для персонального користування або для захисту некритичного устаткування.
Інтерактивні бесперебойникі
Другий тип ІБП – це пристрої, побудовані на технології line-interactive. Конструктивна відмінність такого бесперебойника від його офф-лайнового побратима – це наявність трансформатора на вході, що дозволяє отримувати з " що скаче " по величині вхідної напруги сигнал із стабільною амплітудою, в досить широкому інтервалі величин вхідної напруги. Таким чином здійснюється придушення піків зовнішньої напруги живлення – проблема, з якою не здатні справитися резервні джерела живлення.
Крім того, новаторський підхід застосований в сполученні батареї, інвертора і автоматичного перемикача усередині бесперебойника. У звичайному режимі роботи, коли живлення через перемикач йде від зовнішньої мережі, батарея заряджає через інвертор. При пропажі вхідної напруги, батарея підключається як живлячий елемент замість зовнішньої мережі, і тепер уже віддає струм назад через інвертор.
Виходить, що інвертор постійно включений ланцюг, і здійснює додаткову фільтрацію зовнішньої напруги в нормальному режимі роботи. Завдяки такому підключенню інвертор прибирає ті, що небажані просіли напруга, яка могла б привести до додаткових перемикань автоматичного перемикача.
Таким чином, інтерактивні бесперебойникі забезпечують захист від короткочасних зникнень, піків, перепадів і просіли зовнішньої напруги. У такій конструкції при перемиканнях також генеруються скачки частоти, величини і фази напруги, проте вони менші, ніж у разі офф-лайнового ІБП. Контроль форми напруги тут не реалізований. Фільтрація перешкод і викидів також не достатньо ефективна, і перешкоди, що згенерували навантаженням, пропускатимуться назад в мережу.
Інтерактивні бесперебойникі краще підходять для підтримки устаткування, в якому важливо контролювати величину вхідної напруги електроживлення, а не його спектральні характеристики. Це може бути мережеве і видалене устаткування, сервера, маршрутизатори і комутатори, робочі станції. В порівнянні з технологією офф-лайн такі ІБП забезпечують вищий ступінь захисту, а крім того вони набагато дешевші, ніж бесперебойникі проведені за технологією он-лайн.
В резервному режимі роботи інтерактивні джерела віддають струм від акумуляторної батареї, пропускають його через інвертор і видають на вихід прямокутні імпульси. Така форма електричного сигналу допустима для комп'ютерів або інших пристроїв з вбудованим блоком живлення, але не застосовна, наприклад, для електродвигунів. У цьому плані цікаві інтерактивні ІБП Liebert - вони обладнані інвертором, що перетворює постійний струм не в прямокутні імпульси, а в синусоїду.
Бесперебойникі типу Он-лайн
Принцип роботи он-лайнових ІБП простий і геніальний, і він радикально відрізняється від схеми, на якій побудовані офф-лайни і інтерактіви. ІБП типу он-лайн використовують схему з подвійним перетворенням напруги. Спочатку змінна вхідна напруга випрямляється. Далі випрямлена напруга використовується для живлення батареї, а також подається на інвертор, який перетворить постійний струм назад в змінний, який йде на вихід бесперебойника. Завдяки присутності перед інвертором постійно включеної в мережу батареї, та,
що будь-яка просіла постійної випрямленої напруги буде миттєво компенсована її струмом, і на інвертор поступить постійний " змішаний " струм стабільної амплітуди.
Тому великий плюс он-лайн ІБП – це нульовий час перемикання між різними режимами роботи, і відсутність всіх пов'язаних з таким перемиканням стрибків напруги, частоти, форми сигналу.
Зрозуміло, в постійному струмі просто не може бути проблем з частотою, фазою, формою імпульсу, або іншими шумами, які були в змінному струмі. Постійний струм, як ми вже з'ясували, строго контрольованої величини, поступає на інвертор, де вже перетвориться в змінний струм із строго контрольованою формою імпульсу, частотою і фазою, і в якому немає шумів!
Це дуже схоже на принцип роботи лазера, де звичайне електроживлення використовується лише як джерело енергії для накачування робочої системи лазера. А набравшись енергії від зовнішніх, абсолютно некогерентних і несинхронних джерел, лазер з цієї енергії генерує когерентний і узгоджений імпульс, що володіє такою руйнівною і творчою силою.
І що ні говори, я захоплений простим і ефективним принципом, що забезпечує он-лайновим бесперебойникам стабільність електроживлення, яка співвідноситься до звичайної електромережі точно так, як і випромінювання лазера співвідноситься до світла звичайної настільної лампочки.
Рішення на основі он-лайнових бесперебойников не дешеві, і навряд чи застосовні для захисту домашнього ПК. Але для важливої, критичної апаратури, збої в роботі якої можуть принести тисячі доларів збитку, он-лайнові бесперебойникі є якнайповнішою відповіддю на проблему електроживлення. І вони виправдовують себе, зберігаючи серверні станції такими, що постійно працюють, банківські дані постійно і що надійно зберігаються, а нерви персоналу міцними, здоровими і упевненими.
Мележік Євгенії
Стаття написана по матеріалах компанії М-ІНФО
Читайте докладніше про джерела безперебійного живлення Liebert а також ІБП інших виробників
Передрук статті дозволений за умови збереження активних ссилкок на сайт support. com. ua і розміщення тексту статті без змін.
|
