Некачественное электропитание – одна из основных проблем выхода из строя бытовой, офисной или промышленной техники. Несмотря на то, что помехи, возникающие в электрической сети, носят периодический характер, они оказывают пагубное влияние на компоненты современных электронных устройств, подключаемых к розетке. Для защиты критически необходимого оборудования или сохранения данных при исчезновении питающего напряжения наиболее часто используются источники бесперебойного питания.
Основные схемы работы и сферы применения источников бесперебойного питания
Назначение ИБП – обеспечение корректной работы нагрузки при резких «провалах» или «всплесках» напряжения, а также обеспечение кратковременной автономной работы подключенного оборудования при полном отключении электроэнергии. Современные бесперебойники делятся на три класса:
- Резервные или Offline
- Линейно-интерактивные
- С двойным преобразованием энергии
Их конструкция и функционал несколько отличаются, но, как пользоваться бесперебойником, разобраться сможет каждый.
Для чего нужен ИБП резервного типа? Основная сфера его применения – защита бытового компьютерного и мультимедийного оборудования. Схема его работы предельно проста: в штатном режиме нагрузка питается от сети, а при исчезновении в ней напряжения прибор переключается в режим работы от батареи. Время переключения между типами функционирования - ненулевое. стоит относительно недорого и позволит защитить оборудование от незначительных перепадов напряжения и кратковременного исчезновения напряжения.
Преимущества ИБП линейно-интерактивного типа заключаются в более плавной стабилизации сигнала и возможности работы в широком диапазоне входных напряжений. Такие устройства не позволяют корректировать частоту сигнала при питании от сети, в режиме же питания от аккумуляторных элементов могут выдавать «чистую» или аппроксимированную синусоиду. Как можно использовать бесперебойник Line-Interactive? Он отлично подходит для защиты мониторов, системных блоков, узлов ЛВС, рабочих станций, компьютерной периферии и прочих устройств с импульсными блоками питания, что делает его отличным .
Наиболее совершенный в плане защиты оборудования – ИБП с двойным преобразованием энергии. Но что ценного в бесперебойнике, разработанного по схеме Online? Для него характерно мгновенное переключение между режимами работы и независимость параметров сигнала на выходе от параметров на входе UPS. Поэтому именно этот тип ИБП предназначен для коммутации оборудования, особенно требовательного к качеству электропитания. Среди бесперебойников Online топологии, исходя из сферы их применения, можно выделить следующий типы:
Альтернативные варианты защитного оборудования
Многие задаются вопросом: а нужен ли бесперебойник, если напряжение в сети не пропадает, а просто «скачет»? Нужен ли бесперебойник для компьютера в таком случае? Ответом на эти вопросы может стать взгляд в сторону стабилизаторов напряжения. Эти устройства позволяют корректировать сигнал в очень широком диапазоне, подавая на вход нагрузки напряжение такого уровня, который был задан пользователем. В этом заключается основное достоинство данных приборов. Основным же недостатком является то, что стабилизатор перестаёт работать одновременно с исчезновением напряжения в электросети. Основная проблема устройств стабилизации – невозможность обеспечить автономную работу нагрузки. Поэтому важно чётко понимать, от чего именно необходимо защитить аппаратуру: от колебаний уровня сигнала или от частых и кратковременных отключений электроэнергии. В первом случае выходом из ситуации станет стабилизатор напряжения, во втором же – источник бесперебойного питания, назначение которого несколько обширнее.
Но что делать, если уровень сигнала в электросети относительно стабильный, но имеют место длительные отключения энергии? Выходом из такой ситуации может стать приобретение дизельного генератора. Они выпускаются с разными диапазонами мощностей и могут быть применены для обслуживания как бытовых, так и промышленных объектов. Различают модели на дизельном топливе и на бензине. Стартёр устройства может быть как ручным, так и электрическим. Преимущество использования такой установки заключается в том, что она может обеспечивать длительное время автономной работы оборудования с перерывами исключительно на сервисное обслуживание или дозаправку. Такая техника компактна, проста в обслуживании и легка в эксплуатации.
Эксплуатация ДГУ не лишена и ряда недостатков, к ним можно отнести:
- Невозможность самостоятельного перехода на питание нагрузки при исчезновении напряжения в сети электропитания;
- Шум в процессе работы;
- Наличие выхлопных газов;
- Большое количество расходных материалов (свечи, топливо и пр.)
Комплексные решения для защиты электронной аппаратуры
Для обеспечения максимальной защиты телекоммуникационного, серверного или промышленного оборудования использования одного типа устройств может быть недостаточно. Поэтому наиболее оптимальным решением может стать их комбинирование. К примеру, ИБП для аварийного освещения не обеспечит должного уровня автономности. Такая задача решается путём последовательного подключения блока бесперебойного питания и ДГУ. Для чего нужен бесперебойник в такой схеме? Для фильтрации напряжения и обеспечения автономности работы системы до тех пор, пока генератор не запустится и не войдёт в рабочий режим.
Для чего и как можно использовать бесперебойник в паре с стабилизатором напряжения? Для корректной работы оборудования на участках электросети, где наблюдаются частные перепады напряжения, которые не сопровождаются полным его отключением. За счёт этого может быть достигнуто существенное удешевление конструкции: недорогое устройство стабилизации обеспечит эффективную корректировку сигнала, а ИБП среднего уровня позволит добиться приемлемого уровня автономности.
Требования к качеству электроэнергии законодательно прописаны государственными стандартами и довольно жесткими нормативами. Электроснабжающие организации прилагают много усилий для их соблюдения, но, они не всегда реализуются.
В наших квартирах, да и на производстве, периодически возникают:
полные отключения электричества на неопределенное время;
апериодические кратковременные (10÷100 мс) высоковольтные (до 6 кВ) импульсы напряжения;
всплески и снижения напряжения с различной продолжительностью;
накладки высокочастотных шумов;
уходы частоты.
Все эти неполадки отрицательно влияют на работу бытовых и офисных потребителей электроэнергии. Особенно страдают от качества электропитания микропроцессорные и компьютерные устройства, которые не только совершают сбои, но и могут полностью потерять свою работоспособность.
Назначение и виды источников бесперебойного питания
Чтобы сократить риски от возникновения неисправностей питающей электрической сети используются резервные устройства, которые принято называть источниками бесперебойного питания (ИБП) или UPS (образовано от сокращения английской фразы «Uninterruptible Power Supply») .
Они изготавливаются с разной конструкцией для решения специфических задач потребителя. Например, мощные ИБП с гелиевыми аккумуляторами способны поддерживать энергоснабжение целого коттеджа в течение нескольких часов.
Их АКБ получают заряд от линии электропередач, ветрогенератора, или других носителей электроэнергии через выпрямительное устройство инвертора. Они же подпитывают электрические потребители коттеджа.
Когда внешний источник отключается, то аккумуляторы разряжаются на подключенную в их сеть нагрузку. Чем больше емкость АКБ и меньше ток их разряда, тем дольше они работают.
Иисточники бесперебойного питания средней мощности могут резервировать , систем поддержания микроклимата в помещениях и подобного оборудования.
В то же время самые простые модели UPS способны только завершить программу аварийного отключения компьютера. При этом длительность всего процесса их работы не превысит 9÷15 минут.
Компьютерные источники бесперебойного питания бывают:
встроенными в корпус устройства;
внешними.
Первые конструкции распространены в ноутбуках, нетбуках, планшетах и подобных мобильных устройствах, работающих от встроенного аккумулятора, который снабжен схемой переключения питания и нагрузки.
АКБ ноутбука со встроенным контроллером является источником бесперебойного питания. Его схема в автоматическом режиме защищает работающее оборудование от неисправностей электросети.
Внешние конструкции ИБП , предназначенные для нормального завершения программ стационарного компьютера, изготавливаются отдельным блоком.
Их подключают через сетевой адаптер питания к электрической розетке. От них запитывают только те устройства, которые отвечают за работу программ:
системный блок с подключенной клавиатурой;
монитор, отображающий происходящие процессы.
Остальные периферийные устройства: сканеры, принтеры, акустические колонки и другое оборудование от UPS не запитывают. Иначе они при аварийном завершении программ будут забирать на себя часть энергии, накопленной в аккумуляторах.
Варианты построения рабочих схем ИБП
Компьютерные и промышленные UPS изготавливают по трем основным вариантам:
резервирования электропитания;
интерактивной схемы;
двойного преобразования электроэнергии.
При первом методе резервной схемы , обозначаемым английскими терминами «Standby» или «Off-Line» напряжение поступает из сети к компьютеру через ИБП, в котором электромагнитные помехи устраняются встроенными фильтрами. Здесь же установлен , емкость которого поддерживается током заряда, регулируемым контроллером.
Когда пропадает или выходит за установленные нормативы внешнее питание, то контроллер направляет энергию АКБ на питание потребителей. Для преобразования постоянного тока в переменный подключается простой инвертор.
Преимущества UPS Standby
Источники бесперебойного питания схемы Off-Line обладают высоким КПД, при поданном на них напряжении, тихо работают, мало выделяют тепла и относительно дешевы.
Недостатки
UPS Standby выделяются:
долгим переходом на питание от аккумулятора 4÷13 мс;
искаженной формой выходного сигнала, выдаваемого инвертором в виде меандра, а не гармоничной синусоиды;
отсутствием корректировки напряжения и частоты.
Такие устройства наиболее распространены на персональных компьютерах.
ИБП интерактивной схемы
Их обозначают английским термином ««Line-Interactive». Они выполняются по предыдущей, но более усложненной схеме за счет включения стабилизатора напряжения, использующего автотрансформатор со ступенчатым регулированием.
Это обеспечивает корректировку величины выходного напряжения, но управлять частотой сигнала они не способны.
Фильтрация помех в нормальном режиме и переход на инверторное питание при авариях происходит по алгоритмам UPS Standby.
Добавлением стабилизатора напряжения различных моделей с методиками управления им позволило создавать инверторы с формой сигнала не только меандра, но и синусоиды. Однако, небольшое количество ступеней регулирования на основе релейных переключений не позволяет реализовать функции полной стабилизации.
Особенно это характерно для дешевых моделей, которые при переходе на питание от аккумулятора не только завышают частоту выше номинальной, но и искажают форму синусоиды. Помехи вносит встроенный трансформатор, в сердечнике которого происходят процессы гистерезиса.
В дорогих моделях работают инверторы на полупроводниковых ключах. UPS Line-Interactive имеют большее быстродействие при переходе на питание от АКБ, чем у ИБП Off-Line. Оно обеспечивается работой алгоритмов синхронизации между входящим напряжением с выдаваемыми сигналами. Но при этом происходит некоторое занижение КПД.
ИБП Line-Interactive нельзя использовать для питания асинхронных двигателей, которые массово установлены на всей бытовой технике, включая системы отопления. Их используют для работы устройств с , где питание фильтруется и выпрямляется одновременно: компьютеров и бытовой электроники.
ИБП двойного преобразования
Эта схема UPS получила название по английскому словосочетанию On-line» и работает на оборудовании, требующем высококачественного питания. В ней производится двойная конверсия электроэнергии, когда синусоидальные гармоники переменного тока постоянно преобразуются выпрямителем в постоянную величину, пропускаемую через инвертор для создания повторной синусоиды на выходе.
Здесь АКБ постоянно подключен в схему, что исключает необходимость его коммутаций. Этим способом практически исключается период подготовки источника бесперебойного питания на переключения.
Работу ИБП On-line по состоянию аккумулятора можно разделить на три этапа:
стадия заряда;
состояние ожидания;
разряд на работу компьютера.
Период заряда
Цепи входа и выхода синусоиды разорваны внутренним переключателем UPS.
Подключенный к выпрямителю аккумулятор получает энергию заряда до тех пор, пока его емкость не восстановится до оптимальных значений.
Период готовности
После окончания заряда АКБ автоматика источника бесперебойного питания замыкает внутренний переключатель.
Аккумулятор поддерживает состояние готовности к работе в буферном режиме.
Период разряда
АКБ автоматически переводится на питание компьютерной станции.
У источников бесперебойного питания, работающих по методике двойного преобразования электроэнергии, КПД в режиме питания от линии ниже, чем у других моделей из-за расхода энергии на выделение тепла и шума. Но в сложных конструкциях применяются методики, позволяющие увеличить КПД.
UPS On-line споосбны выправлять не только величину напряжения, но и его частоту колебаний. Это выгодно отличает их от предыдущих моделей и позволяет использовать для питания различных сложных устройств с асинхронными двигателями. Однако, стоимость таких устройств значительно выше предыдущих моделей.
Состав ИБП
В зависимости от вида рабочей схемы в комплект источника бесперебойного питания входят:
аккумуляторы для накопления электроэнергии;
Обеспечивающее поддержание работоспособности АКБ;
инвертор для формирования синусоиды,
схема управления процессами;
программное обеспечение.
Для удаленного доступа к устройству может использоваться локальная сеть, а повысить надежность схемы можно за счет ее резервирования.
В отдельных источниках бесперебойного питания используется режим «Байпас», когда нагрузка запитывается отфильтрованным напряжением сети без работы основной схемы устройства.
Часть UPS имеет ступенчатый регулятор напряжения «Бустер», управляемый от автоматики.
В зависимости от необходимости выполнять сложные технические решения источники бесперебойного питания могут оснащаться еще дополнительными специальными функциями.
Приобретая ИБП (Источник Бесперебойного Питания) для персонального компьютера или другой бытовой техники, Вы «одним махом» решаете сразу много проблем. Вам больше не придется во время работы с документом постоянно сохранять его, боясь потерять данные из-за внезапного отключения электроэнергии. Также Вы теперь можете абсолютно не беспокоиться о том, что в результате некорректного завершения работы выйдет из строя блок питания или, ещё хуже – жесткий диск. Если случится «неприятность», то Вы сможете в течение нескольких минут завершить важную работу с программой и спокойно выключить компьютер. Все это благодаря тому, что «бесперебойник» практически моментально реагирует на изменение показателей в электросети и начинает работать как резервный источник энергии. Задача пользователя состоит лишь в том, чтобы помочь прибору эффективно выполнять свои функции. От ответственного обращения с техникой напрямую зависит срок службы как самого ИБП, так и подключенных к нему потребителей.
Ввод в эксплуатацию
Как правило, при использовании нового оборудования подготовительный этап является самым сложным. Ведь нужно максимально точно знать, как правильно установить и подключить прибор, какие требования необходимо соблюдать, и как избежать ошибок. Прежде чем подключить свой компьютер к бесперебойному источнику питания, необходимо обязательно выполнить несколько очень важных условий.
Ни в коем случае не включайте прибор сразу же после того, как принесли его с улицы . Особенно важно соблюдать данное правило, когда на дворе – минусовая температура. «Бесперебойник» должен, как следует отстояться в помещении, иначе есть вероятность, что образовавшийся из-за резкого перепада температур конденсат станет причиной поломки. Непосредственно перед самим запуском ИБП должен быть сухим. Если на улице сильный мороз, то время ожидания перед включением должно составлять не менее четырех часов.
Для установки прибора выберите наиболее подходящее место . Корпус «бесперебойника» не должен находиться там, где на него могут попадать солнечные лучи. Также, поблизости не должно быть отопительных приборов, а в самом помещении должен быть нормальный уровень влажности. Устанавливайте прибор таким образом, чтобы ничто не закрывало вентиляционные отверстия (к ним должен быть свободный доступ воздуха для эффективного охлаждения).
Внимательно следите за соблюдением температурного режима . У большинства моделей данного типа оборудования рекомендуемый рабочий температурный диапазон составляет от 0 до +40 °С (в идеале, для стабильного функционирования устройства температура должна всегда находиться в пределах от +20 до + 25 °С).
Аккуратно прокладывайте провода . Кабель подключения к электросети и провода, соединяющие ИБП с нагрузкой, должны быть расположены таким образом, чтобы не было натяга, и была исключена вероятность их случайного задевания. Силовой кабель должен быть подключен к розетке с заземлением, этого требуют правила безопасности.
Подождите, пока аккумулятор хорошо зарядится . Сразу после первого включения «бесперебойника» работать с нагрузкой в полной мере не удастся, система диагностики будет выдавать ошибку (в некоторых случаях всплывает сообщение, что батарея неисправна и требует замены). Это происходит потому, что новые аккумуляторы не заряжены, а значит, не способны поддерживать питание подключенных потребителей. Для того чтобы элементы питания основательно зарядились, оставьте ИБП включенным в сеть на сутки, так как первая зарядка требует больше времени, чем плановая.
Для эффективной работы некоторых моделей источников бесперебойного питания на компьютер требуется установить некоторое программное обеспечение. В комплекте к товару должен прилагаться диск, с установкой которого без труда справится практически любой обычный пользователь ПК. У многих современных ИБП имеется система самодиагностики, которая должна быть активирована перед первым запуском (после чего будет проведена проверка правильности подключения, а также исправности функционирования внутренних рабочих элементов). В случае какой-либо неисправности, например, когда перепутаны входы «фаза» и «нейтраль» или отсутствует заземление, устройство будет подавать звуковой сигнал либо выводить на дисплей код ошибки. Чтобы сразу определить, в чем дело, перед эксплуатацией внимательно изучите инструкцию, тогда все сигналы будут Вам понятны, и Вы быстро сможете устранить ошибку.
Подключение и работа ИБП с нагрузкой
По завершению подготовительного этапа, можно начать использование ИБП, подключив к нему нагрузку. Приведем пример стандартной схемы подключения для эффективной работы компьютерного оборудования в бытовых условиях: к сетевому фильтру подключается ИБП и принтер (или сканнер), а системный блок компьютера и монитор подключаются к самому «бесперебойнику». В принципе, если на панели ИБП присутствует разъем для принтера, к нему можно подключить таковой, но только при условии, что он – струйный и его потребляемая мощность изначально была заложена в суммарную мощность нагрузки при покупке «бесперебойника». Никогда, даже не пытайтесь подключить лазерный принтер, так как он гораздо мощнее струйного, и в момент пиковых нагрузок может вызвать перегрузку ИБП. Также нельзя подключать осветительные приборы и другую бытовую технику, которая не так остро нуждается в защите при отключении электроэнергии. То же самое можно сказать и об использовании данных приборов в офисах : нагрузка от всех подключаемых серверов к одному «бесперебойнику» ни в коем случае не должна превышать его мощность.
Чем чреваты большие перегрузки? Большое количество потребителей электроэнергии обязательно приведет к неоправданной нагрузке на источник бесперебойного питания, и мощности для питания компьютера может не хватить. Случается, что прибор просто «сбрасывает» нагрузку, что становится причиной аварийного отключения компьютерной техники и потери данных, а что еще страшнее – может произойти поломка важных рабочих деталей (у ИБП – это аккумулятор, у ПК – винчестер или блок питания). Согласитесь, что дополнительные затраты на ремонт будут неприятным сюрпризом.
Правильное соблюдение допустимых нагрузок по мощности является гарантией того, что источник бесперебойного питания сможет эффективно поддерживать работу компьютерной техники в течение заявленного производителем времени при отключениях электроэнергии. Вы успеете сохранить важную информацию на жесткий диск или съемный носитель и корректно завершить работу.
Следует отметить, что не рекомендуется использовать весь резерв времени для продолжения работы за компьютером. Если есть возможность раньше сохранить данные и выключить его, сделайте это. Таким образом, Вы сможете сохранить емкость аккумуляторов и снизить нагрузку на источник бесперебойного питания. Вообще, опытные специалисты советуют для длительной работы без центрального электропитания использовать «бесперебойник» совместно с генератором: при отключении электроэнергии техника будет несколько секунд работать от ИБП, а потом нагрузку можно перекинуть на электрогенератор, не прерывая работы.
Каким образом продлить срок службы ИБП?
Так как в основном «бесперебойник» обеспечивает работу подключенной к нему техники на период времени от 10 до 20 минут, наибольшему износу подвержен аккумулятор. В среднем, срок службы аккумуляторных батарей достигает 3-х лет при правильной эксплуатации. Хотя приборов типа «ON-LINE» данный период может быть увеличен до 5, а то и всех 10 лет, благодаря современным технологиям, позволяющим более бережно осуществлять заряд/разряд батареи. Не пытайтесь искусственно продлить «жизнь» аккумулятора, разбирая его и доливая дистиллированную воду, как это делают некоторые люди, исходя из опыта использования автомобильных аккумуляторов. В ИБП устанавливаются специальные герметизированные или, как их еще называют, необслуживаемые аккумуляторные батареи. Когда ресурс такого элемента питания исчерпан, необходимо заменить старый на новый. Однако есть несколько правил, соблюдение которых поможет продлить срок службы аккумуляторов.
№ 1. Избегайте случаев, когда переход на питание от батарей неоправдан. Например, происходит небольшой скачок напряжения, и вся нагрузка переключается на работу от аккумулятора. Это может быть связано с тем, что некорректно настроены верхний и нижний пороги перехода. Изменив их на правильные, исходя из показателей электросети, при которых техника будет стабильно функционировать, Вы сможете избежать повышенной нагрузки на аккумуляторы. Корректировка проводится либо на панели управления, либо через установленную на компьютере программу.
№ 2. Обязательно следите за тем, чтобы «бесперебойник» ни в коем случае не перегревался. Для нормальной работы аккумулятора температура окружающей среды, в том числе, и внутри корпуса прибора, не должна превышать 30 °С. Независимо от того, естественное или принудительное охлаждение происходит при работе устройства, оно должно быть максимально эффективным.
№ 3. Полностью исключите вероятность механического воздействия на прибор (удары, падения и т.д.). Нужно установить ИБП в такое место, где ему будет обеспечена устойчивость, и ничто случайно на него не упадет.
Многие покупатели задают себе следующий вопрос: нужно ли иметь запасной аккумулятор? Это будет оправдано лишь в том случае, если источник бесперебойного питания используется интенсивно, и ему может понадобиться резервный запас заряда батареи. Но если такой потребности нет, хранить аккумулятор в течение нескольких лет «на всякий пожарный случай » будет не рационально – так как он уже потеряет свои эксплуатационные свойства.
Что касается эффективности работы ИБП в целом, то во многом это зависит от Вас. Если Вы правильно провели все подготовительные работы, соблюдали рекомендации по условиям эксплуатации и своевременно реагировали на сигналы системы диагностики, то можете быть уверены в том, что вероятность поломок будет минимальна. Если все-таки произошла какая-то проблема, которую не удается устранить описанными в инструкции способами, не пытайтесь разбирать источник бесперебойного питания самостоятельно. Лучше обратитесь в сервисный центр, где Вам окажут квалифицированную помощь по гарантийному и послегарантийному обслуживанию.
Год назад я попытался понять, почему обычные автомобильные аккумуляторы нельзя использовать вместо специализированных в источниках бесперебойного питания. В той статье были рассмотрены несколько страшилок от продавцов специализированных аккумуляторный батарей, а так же произведены замеры ёмкости двух батарей, каждая из которых состоит из четырёх автомобильных аккумуляторов, проработавших в ИБП год. К сожалению, я не догадался сделать подобный замер сразу же после установки свежих батарей, но пообещал спустя год повторить замер, чтобы можно было понять, насколько за год уменьшилась ёмкость батарей. Планировал я это сделать в форме комментария с обновлёнными данными, но в процессе замера заметил, что пока ИБП работает от батарей - котёл подключенный к нему - не работает.
Немного предыстории
Год назад, когда был установлен ИБП, газовый котёл был максимально простым, минимум электроники, ручной поджиг. Собственно, ручной поджиг был единственный минусом котла, ведь при отключении электричества котёл тушил факел в целях безопасности, а обратно его зажечь был не в состоянии. Эту проблему решил ИБП, но была ещё проблема: при сильном порыве ветра факел могло просто задуть. Это случалось не часто, но доставляло некоторые неудобства. И примерно полгода назад решено было заменить котёл на чуть более «умный», с возможностью автоматического поджига горелки, а также с турбиной, которая создаёт необходимую для работы котла тягу, в результате чего отпала необходимость в использовании длинной вытяжной трубы.Между старым и новым котлом была одна принципиальная разница - фазозависимость. У нового котла обязательно нужно было подключать фазу на L, ноль на N, в противном случае котёл будет разжигать горелку и практически сразу же её тушить, выдавая ошибку «Невозможно зажечь горелку». Появилось предположение о том, что во время перехода на АКБ, ИБП меняет местами фазу и ноль, поэтому котёл перестаёт работать. Индикаторная отвёртка с неонкой показала, что на обоих проводах, выходящих с ИБП присутствует фаза. Вольтметр показал, что между фазой и землёй напряжение 150В, а между нулём и землёй 90В, ну и между фазой и нулём соответственно их сумма. Такой расклад явно не устраивал котёл.
Пусть говорят
Стало интересно, что же об этом пишут продавцы специализированных ИБП для котлов. Ведь со стороны разница между ИБП для котла и для компьютера выглядят примерно так же, как аккумулятор для автомобиля и для ИБП. Основное их отличие, наверное, в том, что у одних провода для подключения АКБ длинные, рассчитанные на внешние батареи, а у других короткие. Но разве это повод поднимать цену в 2-3 раза за ту же мощность? Не говоря уже о том, что для целей DIY можно приобрести б\у ИБП, списанный по причине окончания гарантийного срока, по цене раз в 10 дешевле, чем аналогичный по мощности специализированный ИБП для котла.Для питания котла можно использовать только On-line бесперебойник
Довольно часто можно прочитать о том, что off-line (line-interactive) ИБП не подходят для питания котлов из-за того, что у них слишком большое время переключения с внешнего питания на АКБ. Но в действительности это легко проверить. Достаточно вытащить вилку питания котла из розетки и вставить обратно. Время переключения заняло пол секунды, но котёл не только не сообщил об ошибке, но даже и не заметил, что отключение вообще было. А за какое время line-interactive ИБП выполнил переключение? 5-10, может даже 50мс, но в любом случае это будет меньше, чем сделанное вручную отключение.
Но off-line ИБП не имеют функции стабилизации напряжения. Не смотря на то, что некоторые модели имеют 1-2 ступени для коррекции выходного напряжения, но переключение обычно выполняется с использованием реле и хорошо подходит для ситуаций, когда напряжение стабильно повышенное или пониженное. Но если напряжение постоянно гуляет, то ИБП довольно быстро израсходует ресурс реле, особенно если они работают на пределе мощности. В этом случае необходимо установить стабилизатор напряжения до ИБП, либо поставить сразу on-line ИБП, который вне зависимости от входного напряжения всегда будет стараться держать на выходе стабильное напряжение.
Для питания котла отопления необходим «чистый синус»
Самые дешёвые и простые компьютерные ИБП, при работе от батарей генерируют на выходе не синусоидальную форму сигнала, потому что импульсным блокам питания не сильно важна форма и частота входного напряжения. Но газовый котёл содержит в своей конструкции как минимум циркуляционный насос, которому почти наверняка не понравится «модифицированная синусоида», и он хоть и будет работать, но со страшным гулом. Мне не известно, насколько такой режим работы сказывается на сроке его службы, но звучит устрашающе, и появляется сильное желание его выключить.
Но тем ни менее, в продаже имеются не мало ИБП для ПК, которые генерируют на выходе «правильный синус». Некоторые производители добавляют в название «Smart» таким моделям, но в любом случае стоит обратить внимание на характеристики устройства, а именно на графу «Форма выходного сигнала». Но даже если ИБП типа off-line и на выходе у него «аппроксимация синусоиды», то можно приобрести инвертор достаточной для работы котла мощности, и подключить его к аккумулятору ИБП, в результате получится дешёвый on-line ИБП с подходящей формой сигнала. При этом вместо ИБП можно взять зарядное устройство для аккумуляторов подходящего типа.
Для корректного питания котла отопления необходима правильная фазировка
А теперь самое интересное. Котлы с автоматическим поджигом имеют датчик пламени, чтобы отключить газ в случае если зажигалка сломалась и не смогла его воспламенить. Эти датчики могут быть как механическими (в случае с котлами с ручным запуском), так электрическими, причём во втором случае они могут реагировать на нагрев, излучение или ионизацию. И вот в случае с ионизационными датчиками пламени и возникают проблемы при питании их от ИБП. В общем случае проблема решается очень просто: нужно соединить ноль до ИБП с нолём после ИБП. И это всё.
Правда есть один нюанс: если ИБП подключается к сети вилкой, то ноль желательно провести отдельным проводом прямо из розетки, ибо в противном случае имеется возможность вставить вилку не той стороной (можно конечно поставить автомат небольшого номинала на перемычку между нулями, но это будет скорее костыль, чем фикс). Ну и конечно же предполагается, что если это частный дом, то у него выполнен контур заземления, и он соединён с нулевым проводом (до УЗО, если оно имеется), т.е. выполнено повторное заземление нуля (если схема не ТТ!), и конечно же заземлён сам котёл. После ИБП в качестве нуля выбирается тот провод, который при питание от сети выполняет функцию нуля.
UPS для питания котла отопления должен иметь длительный резерв
Почему-то вместе с этим пунктом постоянно приводится в пример компьютерный ИБП типа %Company% Back Power 500, у которого АКБ имеет ёмкость 7Ач, а время работы от батарей специально ограничено перемычкой до 5 минут, из-за того, что используемый трансформатор при работе от батарей раскаляется настолько, что пластиковый корпус деформируется. Не смотря на это, даже такой слабый ИБП может работать длительное время от батарей, всего лишь нужно заменить батарею на более ёмкую и добавить активное охлаждение. В моём случае подобный ИБП проработал от автомобильного аккумулятора 20 часов поддерживая работу ПК с потреблением в районе 150Вт. Проще говоря, время резерва зависит не от ИБП, а от ёмкости батарей.
Зарядное устройство ИБП не рассчитано на такую большую ёмкость АКБ
Из предыдущего пункта часто выплывает следующий: раз в ИБП из коробки стоял АКБ на 7Ач, а теперь поставили на 70Ач, то зарядное устройство не в состоянии будет дать большим ток и полностью зарядить аккумулятор. Отчасти утверждение верно, зарядное устройство в ИБП действительно имеет ограничение по максимальному току, которым оно может заряжать аккумулятор, но это вовсе не означает то, что оно не сможет зарядить аккумулятор. Просто время зарядки увеличится. Конечно же это может стать проблемой в случае, если электричество дают по расписанию, несколько часов в день, и аккумуляторы просто не будут успевать заряжаться. Но в таком случае ничего не мешает параллельно с ИБП подключить к тому же аккумулятору более мощное зарядное устройство (или контроллер солнечных батарей, например). Главное помнить, что в инструкции к зарядному устройству, инвертору и ИБП наверняка написано, что так делать нельзя.Лучше соединить батареи параллельно, чем последовательно
Бытует мнение, что лучше взять ИБП с напряжением аккумуляторов 12В и соединить параллельно несколько батарей для увеличения общей ёмкости, чем взять ИБП на 24/48В и соединить те же батареи последовательно. В качестве аргументации обычно приводится необходимость балансировки батарей в случае если они соединены последовательно, но упускается из виду то, что каждая батарея состоит из 6 элементов, балансировка которых в принципе не предусмотрена конструкцией батареи, и ведь работает же как-то. В моём случае к двум ИБП подключены 4 АКБ по 12В, после двух лет использования разница в напряжениях на батареях составила менее десятой доли вольта.
Важно после замены АКБ на более ёмкие произвести калибровку
В некоторых ИБП калибровка производится нажатием кнопки на передней\задней панели, на других она может быть выполнена только из сервисного меню при подключении по RS232/USB к ПК, а где-то она в принципе не предусмотрена. Но считается, что если не выполнить калибровку, то ИБП будет расходовать заряд АКБ не полностью, и даже при увеличении ёмкости АКБ буде работать от них так же мало, как со старыми батареями. Хотя на самом деле это не так. Без калибровки ИБП будет не корректно отображать оставшуюся ёмкость АКБ в процентах, но это никак не повлияет на то, когда ИБП решит, что аккумуляторы разряжены полностью. Это может повлиять лишь на оборудование, подключение подключено к интерфейсному разъёму ИБП, и в зависимости от настроек, после определённого уровня процентного остатка ёмкости АКБ, по команде отключает это оборудование.В моём случае на ИБП APC Smart 3000 примерно год назад производилась калибровка, но не смотря на то, что батареи не менялись, график зависимости ёмкости АКБ в процентах и напряжения показывает, что ИБП привирает по поводу первого. По нему можно увидеть, что со 100 до 23% ИБП просто линейно уменьшает процентаж вне зависимости от напряжения на батареях, затем на 23% заряд «зависает» на несколько часов, а затем плавно уменьшается до 11%. К сожалению, дождаться полной разрядки у меня не получилось, пришлось подать внешнее питание, и в этот момент началось нечто непонятное. Судя по графику напряжение на АКБ начало подниматься, пошёл заряд, а проценты заряда наоборот пошли вниз, пока не опустились до 1%, и только после этого начали плавно подниматься, уже в зависимости от напряжения на АКБ. Возможно, для того, чтобы ИБП не врал, калибровку требуется производить чаще, чем раз в год, но великого смысла в этом нет, потому что отключение самого ИБП произойдёт по напряжению на батарее (если не установлен лимит времени работы от батарей), а никак не по процентам.
Заключение
В качестве заключения хотелось бы привести результаты замера ёмкости батарей. В новой табличке количество циклов разряда-заряда заменено на время работы от батарей, но ввиду того, что мониторинг параметров ИБП вёлся не 100% времени, в скобках приведено время работы от сети по мнению мониторинга, всё остальное время данные не писались. От первого ИБП были отключены холодильная и морозильная камера, которые при одновременном запуске, пусковым током превышали максимальную мощность ИБП и приводили к его отключению. Ко второму ИБП было подключено два ПК, один из которых работает круглосуточно, потому назван сервером.| Параметр | АКБ №1 | АКБ №2 |
|---|---|---|
| Модель | BRAVO 6CT-90VL | Tyumen Batbear 75 |
| Ёмкость, макс. ток | 90Ач, 760А | 75Ач, 610А |
| Стоимость на момент покупки (за штуку) | 2200 руб | 2400 руб |
| Дата установки | 9 ноября 2014 | 11 ноября 2014 |
| ИБП | APC Smart-UPS 3000VA, 2700Вт, 230В, чистый синус 50Гц | газовый котёл, насос тёплого пола, насос скважины с водой, освещение | освещение, холодильник, сервер, ПК |
| Время работы от батарей за год | 25 часов (из 238 дней) | 120 часов (из 182 дней) |
| Производилась калибровка | нет | да |
| Дата контрольного замера | 24 сентября 2016 | 28 сентября 2016 |
| Контрольный разряд | 18 часов 30 минут, 42.7Ач | 7 часов 30 минут, 58.2Ач |
| Напряжение после разряда | 46.6В под нагрузкой, 48.8В без нагрузки | 45.6В под нагрузкой, 46.8В без нагрузки |
| Контрольный заряд | 12 часов, 42.9Ач | 14 часов, 54.0Ач |
| Напряжение после заряда | 55.2В плюс-минус 0.05В по АКБ | |
| Уровень электролита | Незначительное уменьшение уровня, по прежнему выше пластин | |
Измерения производились слегка обновлённой версией китайского ваттметра, который с виду похож на тот же, с помощью которого производились измерения в прошлый раз, но в отличии от него имеет чуть большую точность за счёт применения качественного шунта вместо стопки SMD резисторов. Из-за того, что разрядка АКБ первого ИБП происходила слишком долго, принял решение под конец подключить в качестве дополнительной нагрузки холодильную камеру, но во время её запуска на АКБ резко просело напряжение и ИБП решил что «всё», хотя по напряжению «под» и «без» нагрузки видно, что без мощных потребителей ИБП смог бы ещё работать от батарей, возможно так же сыграло то, что ватт-метр был подключен не шибко толстыми проводами (18 AWG), и из-за падения напряжения на них ИБП «видел» напряжение на батареях ниже, чем оно было на самом деле. Со вторым ИБП так же не обошлось без косяков, правда причина была банальней, не смог дождаться пока ИБП разрядится, потому что сильно хотелось спать, а оставалось не так много ёмкости, и не хотелось, чтобы всю оставшуюся ночь сервер был выключен.
В целом можно отметить, что ёмкость не только не уменьшилась, но даже увеличилась в случае с первым ИБП. Отчасти это связано с тем, что в этом году он работал в щадящем режиме, почти всё время был подключен в сеть (в первый год его каждый день отключали от сети), и с него были сняты две мощные нагрузки. В целом статья получилась слегка сумбурной, но надеюсь для кого-нибудь она окажется полезной, и конечно же я с удовольствием выслушаю критику, а также отвечу на вопросы в комментариях.
