Многие полагают, что источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены исключительно для питания нагрузок переменным током с напряжением 220 или 380 В, однако это не так.
Наиболее распространены ИБП DC со следующими значениями номинального выходного напряжения:
- для охранно-пожарных систем - 12 и 24 В;
- для телекома - 12, 24, 48 и 60 В;
- для энергетики - 110 и 220 В.
Модульные ИБП постоянного тока различных производителей
Специфика конструкции ИБП постоянного тока заключается в следующем:
- для повышения надежности в сферах телекома и энергетики, как правило, примеряют модульные ИБП DC, состоящие из нескольких параллельно включенных выпрямительных модулей.
напряжение на резервной аккумуляторной батарее (АКБ) практически равно напряжению на нагрузке, поскольку, чаще всего АКБ подключена непосредственно к выходу источника через токоограничивающий измерительный шунт и контактор, защищающий АКБ от глубокого разряда;
Вариант структурной схемы ИБП постоянного тока (по материалам ГК «Штиль»)
Вследствие таких особенностей конструкции выходное напряжение ИБП DC не является фиксированным, его значение может меняться в довольно широком диапазоне в соответствии со значениями напряжения заряда/разряда АКБ. Отклонения от номинального выходного напряжения могут составлять до 15%, как в большую, так и в меньшую сторону, а иногда и более того. Однако большинство нагрузок, питающихся постоянным током, допускает подобные отклонения. Если в каком-то отдельном случае это не так, на выходе ИБП необходимо поставить стабилизирующий напряжение конвертор (стабилизатор напряжения постоянного тока).
Выбор ИБП DC по выходному току
При выборе подходящей модели ИБП DC необходимо учитывать, что не весь выходной ток ИБП идет на питание нагрузки - часть его используется для заряда АКБ. Оптимальным является значение зарядного тока, численно равное 10% емкости АКБ, а максимально допустимое значение (как правило) - 30% емкости АКБ (данное значение обеспечит наиболее быстрый заряд). Поэтому ИБП DC нужно выбирать с номинальным выходным током, как минимум, равным сумме значений максимального тока нагрузки и тока заряда АКБ выбранной емкости. Если же требуется резервирование выпрямителей (например, по схеме N+1), следует добавить по крайней мере один избыточный выпрямитель.
Емкость АКБ, в свою очередь, выбирается исходя из требуемого времени автономной работы нагрузки (времени резервирования). Допустим, максимальный ток нагрузки составляет 100 А, для обеспечения нужного времени резерва требуется АКБ емкостью 200 А*ч, а зарядить разряженную АКБ нужно максимально быстро, поэтому берем максимально допустимое значение зарядного тока эквивалентное 30% от емкости аккумуляторной батареи. Тогда ИБП должен обеспечить номинальный выходной ток равный 160 А (считаем по формуле 100 + 0,3 х 200 = 160 А).
Некоторые важные аспекты выбора емкости АКБ
Определять требуемую емкость лучше всего по характеристикам разряда постоянной мощностью, а не постоянным током. Связано это с тем, что большинство нагрузок ИБП DC имеют стабилизированные вторичные источники питания, обеспечивающие фиксированную потребляемую мощность в широком диапазоне питающего напряжения, следовательно, потребляемый такой нагрузкой ток меняется (растет) при снижении напряжения на АКБ в процессе ее разряда.
Большинство ИБП DC имеют функцию защиты от глубокого разряда АКБ, однако значение напряжения, при котором происходит отключение батареи, у ИБП разных производителей может отличаться. Отдаваемая же емкость АКБ (иными словами, кривая разряда) зависит от значения напряжения, до которого данная АКБ разряжается. Это также следует учитывать при выборе АКБ.
Импульсные и линейные источники питания в ИБП DC
Чаще всего в ИБП DC применяются выпрямители с высокочастотным преобразованием (импульсные источники питания), пульсации на выходе которых довольно велики. Иногда значения таких пульсаций нормируются ведомственными документами. В частности, пульсации нормируются в отрасли связи, поэтому ИБП DC предназначенные для телекома должны соответствовать определенным нормативам. Там где большие пульсации особенно не желательны, например, при питании некоторых категорий видеокамер, применяются ИБП на базе выпрямителей, построенных по линейной схеме (линейные источники питания).
Охлаждение
ИБП DC производятся как с естественным охлаждением (без встроенных вентиляторов), так и с принудительным охлаждением. В последнем случае вентиляторы встраиваются либо в выпрямительные модули, либо в корзины, в которых эти модули установлены. У каждого варианта охлаждения есть свои достоинства и недостатки, а выбор ИБП по варианту охлаждения зависит от площади, выделенной под ИБП, от запыленности помещения и т. д.
Наличие контроллера
Для отраслей энергетики и телекоммуникаций, как правило, используются ИБП DC оснащенные многофункциональными контроллерами, обеспечивающими возможность расширенной настройки различных параметров (например, параметров заряда и защиты АКБ), а также возможность локального и удаленного мониторинга ИБП, аккумуляторной батареи или всего объекта в целом. Часто в таких ИБП имеются датчики температуры АКБ, обеспечивающие оптимальный процесс заряда АКБ для продления их реального срока службы.
Контроллеры для ИБП постоянного тока различных производителей
Использование дополнительных инверторов
Часто, при наличии на объекте мощного ИБП DC, работающего в комплекте с АКБ большой емкости, возникает необходимость запитать нагрузку переменным напряжением 220 или 380 В. Одним из вариантов решения такой задачи является установка на выходе ИБП инверторов - преобразователей постоянного напряжения в переменное.
Инверторы различных производителей
Следует учитывать, что в этом случае диапазон входного напряжения инвертора должен быть не уже диапазона выходного напряжения ИБП. Экономить на инверторах рискованно. Как правило, дешевые модели имеют большую амплитуду пульсаций потребляемого тока, что приводит к существенному сокращению службы АКБ. Помните об этом.
Информация для покупателей:
Источники бесперебойного питания представляющие собой мощные батарейки, способны на протяжении некоторого времени поддерживать разнообразное электрооборудование (особенно важны для компьютеров) до выключения в экстренном режиме. Этого времени достаточно, чтобы правильно закончить работу с оборудованием, сохранить несохранённые данные. На сегодняшний день, когда отключения электроэнергии по разным причинам происходят очень часто, источники бесперебойного питания особо актуальны и востребованы. Их гарантированное время автономной работы в экстренных условиях составляет 10-15 минут, его вполне достаточно для выполнения всех необходимых операций. ИБП постоянного тока можно приобрести в нашем магазине.
Вы в разделе: ИБП постоянного тока
Значения характеристик могут быть изменены производителем без уведомления. Более подробные характеристики товаров Вы можете уточнить у менеджеров компании «Агро Трейдинг» В связи с изменениями и усовершенствовании моделей техники Магазин не несет ответственности за несоответствие указанных здесь характеристик реальным.
Группой компаний «Штиль» разработан широкий модельный ряд источников бесперебойного питания постоянного тока серии «PS». Они предназначены для обеспечения гарантированного электроснабжения постоянным напряжением 12, 24, 48 или 60 В охранно-пожарных систем, оборудования для видеонаблюдения, систем контроля и управления доступом, домофонов, электрических кодовых замков и других приборов, которым необходимо бесперебойное питание постоянным током.
ГК «Штиль» предлагает модели ИБП постоянного тока в различном конструктивном исполнении:
- настенном (исполнения «В», «D» и «E»);
- напольном (исполнения «G» и «G2»);
- рэковом (исполнение «G19» для монтажа в 19-дюймовую стойку).
Все ИБП, кроме рэковых, оснащены отсеком для установки встроенных аккумуляторных батарей емкостью от 7 до 65 Ач в зависимости от модели. Специально для рэковых моделей ИБП постоянного тока разработаны аккумуляторные модули серии «АМТ» для размещения внешних АБ. Обращаем Ваше внимание, что сами аккумуляторные батареи не входят в комплект поставки источников питания и аккумуляторных модулей!
Источники бесперебойного питания.
Общие сведения об источниках бесперебойного питания
В комплексных системах гарантированного электропитания в качестве источников ЭЭ кроме дизельных электростанций используются также так называемые источники бесперебойного питания (ИБП) переменного и постоянного тока.
ИБП предназначены для электропитания нагрузки, функционирование которой, во-первых, возможно только при высоком качестве и « чистоте» ЭЭ, а, во-вторых, не допускает прерывания питающего электрического тока. Такая нагрузка называется критичной. К ней в основном относятся устройства со сложным электронным оборудованием.
В любой ИБП входит (как обязательная составная часть) аккумуляторная батарея (АБ) - автономный источник ЭЭ постоянного тока.
ИБП относятся к вторичным источникам ЭЭ. Они в общем случае преобразуют ЭЭ внешней электросети с относительно низким ее качеством (или ЭЭ аккумуляторной батареи) в ЭЭ высокого качества или другого вида тока.
Для ИБП характерны следующие два режима работы :
· нормальный - нагрузка питается за счет энергии электросети, а АБ находится в режиме подзарядки;
· аварийный
ИБП переменного тока.
ИБП данного типа предназначены для электропитания потребителей (нагрузки) переменного тока. На наш взгляд ИБП, производимые американской компанией Liebert, являются наиболее предпочтительными для применения в КСГЭП. Эта компания общепризнанно является мировым лидером в производстве ИБП, выполненных по наиболее совершенной технологии On-Line, позволяющей полностью защитить критичную нагрузку по цепи питания от любых неполадок во внешней электросети.
Диапазоны мощностей ИБП компании Liebert, работающих в режиме On-Line: от 700 ВА до 800 кВА.
On-Line - это технология или схема построения ИБП, характерная наличием двойного преобразования входного напряжения и постоянно работающего инвертора.
В нормальном режиме работы входное переменное напряжение (U вх) внешней электросети выпрямляется (рис. 25), а затем с помощью инвертора снова преобразуется в переменное (U вых.), подводимое к нагрузке.
Рис. 25. ИБП по схеме ON-Line)
При исчезновении входного напряжения инвертор, постоянно подключенный к АБ, мгновенно переходит на питание от нее, продолжая питать нагрузку переменным током без разрыва синусоиды выходного напряжения, без искажения ее формы и при отсутствии каких-либо переходных (коммутационных) процессов.
Двойное преобразование входного напряжения в системе On-Line полностью защищает выход ИБП (и, следовательно, его нагрузку) от любых помех со стороны входа - питающей электросети. Это хорошо иллюстрируется вышеприведенной таблицей (см. последний столбец).
Все ИБП типа On-Line оснащены байпасом (bypass ) - устройством обхода схемы двойного преобразования напряжения и питания нагрузки напрямую напряжением внешней электросети (в некоторых ИБП - через фильтр). Различают автоматический и ручной переход в режим байпаса. Автоматический - срабатывает при перегрузке ИБП или при неисправности в его узлах, ручной переход в режим байпаса используется при техническом обслуживании.
Наличие режима байпаса расширяет функциональные возможности ИБП, повышает надежность электропитания нагрузки.
Все ИБП производства компании Liebert выполнены на основе полупроводниковой электронной техники.
Рис. 26. Схема силовых цепей ИБП серии AP 4300
На рис. 26 для примера приведена схема силовой электроцепи ИБП серии АР 4300, мощностью 10 кВА. Трехфазное напряжение (380 В, 50 Гц) внешней электросети подводится к низкочастотному (50 Гц) 3-х фазному выпрямителю 1. Выпрямленное и сглаженное напряжение преобразуется вспомогательным инвертором 2 в переменное напряжение прямоугольной формы с частотою 17 кГц. Последнее через трансформатор Тр подается на однофазный высокочастотный выпрямитель 3, к выходу которого подключен 3-х фазный инвертор 4. С его помощью строго постоянное напряжение на выходе выпрямителя 3 преобразуется в трехфазное переменное напряжение частотою 50 Гц, которым питается критичная нагрузка. Между всеми устройствами (1 , 2, 3, 4) и на выходе имеются индуктивно-емкостные фильтры (на рис. 26 - не изображены).
Управление транзисторами обоих инверторов осуществляется с помощью специальных задающих генераторов (на схеме не показаны). Причем транзисторы выходного трехфазного инвертора управляются с использованием ШИМ (широтно-импульсного модулятора), обеспечивающего получение почти чисто синусоидальной формы выходного напряжения. Стабильность величины этого напряжения и его частоты достигается за счет высокой стабильности частоты управляющих сигналов задающих генераторов. На схеме показано место подключения к силовой цепи аккумуляторной батареи. Зарядное устройство, подзаряжающее АБ при нормальной работе ИБП, на схеме не изображено.
Дополнительные особенности ИБП типа On-Line производства Liebert-Hiross
Микропроцессорное управление и диагностика.
Защита нагрузки от статических разрядов, разрядов атмосферного электричества и импульсных помех в соответствии со стандартом EN 500 82-1.
Защита нагрузки от высокочастотных гармоник и переходных процессов со стороны внешней электросети в соответствии со стандартом EN 55022-А.
Возможность нормальной работы в широком диапазоне изменения выходного напряжения без перехода на питание от АБ за счет наличия на входе ИБП плавного стабилизатора напряжения (для примера, в ИБП модели АР 4300 этот диапазон составляет от -18% до +26% от напряжения 380 В).
Вход/выход ИБП гальванически развязаны с помощью изолирующего трансформатора в основной цепи (см. рис. 26 - трансформатор Тр).
Использование передовых технологий продления срока службы АБ, а именно: технологии температурной компенсации зарядного тока АБ и технологии виртуальной батареи.
Возможность наращивания времени автономной работы путем подключения внешних блоков АБ. Например, ИБП модели АР 4300 с встроенной АБ может работать автономно 12 … 19 минут, а с внешними АБ - до 3,5 — 4,5 часов.
Повышенная перегрузочная способность, высокая надежность. Так ИБП модели АР 4300 может работать с нагрузками: 110% — 1 час, 125% — 10 мин., 150% — 1 мин., 200% — 5 с.
Расширенные коммуникационные возможности, надежное программное обеспечение.
Низкий уровень акустических шумов (у АР 4300 - менее 56 …58 dB).
Другие типы ИБП переменного тока
При локальном (отдельном) применении компьютеров и относящихся к ним вспомогательных электронных устройств используются ИБП небольшой мощности. Они выполняются как по схеме On-Line, так и по другим - упрощенным - схемам, а именно: по схемам Off-Line и Line-Interactive.
Рис. 27. ИБП по схеме Off-Line
ИБП типа Off-Line также имеет в своем составе инвертор (рис. 27). Однако последний вступает в работу от АБ только при исчезновении напряжения внешней электросети. Особенность схемы Off-Line - наличие автоматического переключателя, коммутирующего цепь питания нагрузки.
Рис. 28. ИБПпосхеме Line Interactive
Достоинства схемы - простота и экономичность: недостаток - нет стабилизации входного напряжения при работе в нормальном режиме и относительная затянутость (- 4 мс) процесса переключения в аварийный режим работы (от АБ).
ИБП типа Line-Interactive по схеме подобны ИБП типа Off-Line. Отличие лишь в том, что на входе имеется ступенчатый стабилизатор (бустер), построенный на основе автотрансформатора (рис. 28). Вследствие этого ИБП способен выдерживать длительные глубокие « просадки» входного сетевого напряжения без перехода на АБ. Достоинства и недостатки те же, что и у схемы Off-Line.
ИБП типа Off-Line и типа Line-Interactive используют, как правило, для питания персональных компьютеров, малых сетевых узлов, рабочих станций периферийных устройств.
ИБП постоянного тока.
ИБП данного типа предназначены для электропитания потребителей (нагрузки) постоянного тока. Поэтому их еще называют системами электропитания постоянного тока.
ИБП постоянного тока (системы электропитания постоянного тока) находят применение в телекоммуникационной и телеметрической технике, в системах мобильной телефонной связи, радио- и космической связи, в медицинском оборудовании, устройствах сигнализации, защиты и т.п.
В настоящее время одним из конкурентоспособных производителей и поставщиком ИБП постоянного тока является норвежская компания Tellus Emi AS. Продукция этой компании удовлетворяет самым строгим требованиям, предъявляемым в настоящее время к силовому электрооборудованию.
В общем случае обязательными структурными элементами ИБП постоянного тока являются: выпрямитель, аккумуляторная батарея (АБ) и устройство управления и распределения ЭЭ.
Рис. 29. Структурная блок-схема ИБП постоянного тока
Выпрямители ИБП фирмы Tellus Emi AS комплектуются (рис. 29) из отдельных унифицированных выпрямительных модулей (УВМ) , каждый из которых имеет собственное устройство управления и контроля. Несколько таких модулей, включенных параллельно в конфигурацию N + 1, подсоединенные к их выходу АБ и модуль распределения нагрузки МРН образуют совместно с общим модулем управления и контроля МУК законченную систему электропитания постоянного тока - ИБП постоянного тока.
В нормальном режиме работы, т.е. при исправной электросети переменного тока выпрямительный блок ИБП осуществляет электропитание потребителей постоянного тока и подзаряд АБ. При исчезновении напряжения в электросети бесперебойное электропитание потребителей продолжается за счет АБ без какого-либо прерывания тока нагрузки.
Модульный принцип конструкции ИБП позволяет путем выбора различных сочетаний модулей и АБ реализовать систему электропитания с любыми выходными параметрами и характеристиками.
Фирма Tellus Emi AS производит ИБП постоянного тока в двух вариантах исполнения:
· В виде стоек (шкафов) на мощности от 500 Вт до сотен кВт с встроенными АБ (серия SKB);
· В настенном исполнении на мощности от 500 Вт до 4,5 кВт с внешними АБ (серия ASL).
Особенности этих ИБП:
Выходное напряжение: 12, 24, 36, 48, 60, 110 В (SKB ); 12, 24, 36, 48 В (ESL ).
Ток нагрузки: 10 …1000 А (SKB ); 6 … 60 В (ESL ).
Стабильность выходного напряжения в статическом и динамическом режимах — + 0,5%.
Пульсация напряжения - менее 50 мВ. КПД - более 88 …90%.
Работоспособность ИБП сохраняется в диапазоне температур - 20 … + 45 о С.
ИБП управляются и контролируются микропроцессорным модулем.
Возможность наращивания всех элементов структуры ИБП путем параллельного подключения других блоков для увеличения зарядного тока АБ, количества выходов для нагрузки, емкости АБ.
Ниже представлен внешний вид стоечного и настенного вариантов ИБП постоянного тока фирмы Tellus Emi AS.
Устройства
