В широком смысле источник бесперебойного питания – это любое устройство, запасающее энергию для непрерывного электропитания нагрузки как при наличии основного источника энергии, так и при его временном отключении. Поэтому, в общем случае к данному понятию можно отнести такие устройства как гидроаккумулирующие электростанции, маховиковые системы типа «мотор-генератор» и даже аккумуляторные батареи ноутбука.
В силовой электротехнике источником бесперебойного питания (ИБП) принято считать электронное устройство, предназначенное для аварийного электропитания критичной нагрузки с помощью аккумуляторных батарей при возникновении перебоев с электроснабжением. Его основной задачей является поддержка работоспособности нагрузки в течение определенного времени (времени резервирования, времени автономной работы). Оно в свою очередь может быть от нескольких минут до нескольких суток в зависимости от мощности нагрузки и емкости батарейного комплекта. Его должно хватить для устранения аварии в линии электропередачи, или для штатного отключения критичной нагрузки, или для пуска резервных устройств электропитания, например, дизель-генераторной установки (ДГУ).
Повышенный интерес к блокам бесперебойного питания в настоящее время
Неполадками в питающей сети считаются:
- авария сетевого напряжения (напряжение в питающей сети полностью пропало);
- высоковольтные импульсные помехи (резкое увеличение напряжения до 6 кВ продолжительностью от 10 до 100 мс);
- долговременные и кратковременные подсадки и всплески напряжения;
- высокочастотный шум (высокочастотные помехи, передаваемые по электросети);
- побег частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).
Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы компьютеров, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до одного часа) время продолжить работу - это компьютерные и телекоммуникационные системы бесперебойного питания для защиты вычислительных залов и промышленных объектов, а также «бесперебойники» для работы с ПК, системами охраны и видеонаблюдения, энергозависимыми отопительными газовыми котлами коттеджей и загородных домов.
Кроме компьютеров, ИБП обеспечивают питанием и другую электрическую нагрузку, критичную к наличию питания с нормальными параметрами электропитающей сети, например схемы управления отопительными котлами.
ИБП способен корректировать параметры (напряжение, частоту) выходной сети. Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии (например, дизель-генератором).Важными показателями, обуславливающими выбор схемы построения ИБП, являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время работы от аккумуляторной батареи.
Характеристики ИБП:
- выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (VA) или ваттах (W);
- выходное напряжение, (измеряется в вольтах, V);
- время переключения, то есть время перехода ИБП на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);
- время автономной работы, определяется ёмкостью батарей и мощностью подключённого к ИБП оборудования (измеряется в минутах, мин.), у большинства офисных ИБП оно равняется 4-15 минутам;
- ширина диапазона входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V);
- срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно свинцовые аккумуляторные батареи значительно теряют свою ёмкость уже через 3 года).
Резервная схема - питание подключенной нагрузки осуществляется из первичной электрической сети, ИБП обеспечивает минимальные изменения — производится фильтрация высоковольтных импульсов и электромагнитных помех. При выходе электропитания за нормированные значения напряжения (или его полном отсутствии), автоматически переключает нагрузку к питанию от схемы, получающей электрическую энергию от собственных аккумуляторов с помощью простого инвертора. При появлении напряжения в пределах нормы, снова переключает нагрузку на питание от первичной сети.
Недостатки:
- несинусоидальная форма выходного напряжения (аппроксимированная синусоида, квази синусоида);
- относительно долгое время (порядка 4..12 мс) переключения на питание от батарей;
- невозможность корректировать ни напряжение, ни частоту (VFD по классификации МЭК).
Достоинства:
за счёт КПД около 99 % практически бесшумны и имеют минимальное тепловыделение;
невысокая стоимость ИБП в целом.
Итог:
Чаще всего ИБП, построенные по такой схеме, используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей начального уровня, для которых не критично своевременное отключение в случае неполадки в сети.
Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по данной схеме.