Технологии ИБП

Технологии ИБП

Технология Off-line (резервные)

Принцип работы резервных ИБП заключается в питании нагрузки напряжением сети при его наличии и быстром переключении на резервную схему питания (батарея и инвертор) при его пропадании. Батареи автоматически подзаряжаются при работе ИБП от сети. Эффективность — в 55% случаев проблем с питанием.

В большинстве компьютеров в настоящее время используются так называемые источники питания коммутируемого типа, позволяющие выдержать короткие провалы основного питания за счет накопления относительно небольшого количества энергии во встроенных конденсаторах. Это означает, что допускается использование ИБП типа «off-line», поскольку небольшое время задержки (порядка нескольких миллисекунд) при переходе питания от основной сети на батарею ИБП не является жизненно важным фактором. Используемые в основном в маломощном спектре мощностей ИБП, модели типа „off-line“являются простейшими и экономичными. Они обеспечивают частично отфильтрованное сетевое питание нагрузки, что означает отсутствие действительного чистого питания, при этом заряженная батарея остается в резерве. Если значение входного напряжения падает ниже определенного уровня, переключатель, встроенный в ИБП, соединяет батарею с инвертором, преобразующим постоянный ток батареи в переменный, который подается на компьютер.

Существует определенное время переключения между основной сетью и батареей, которое может оказывать воздействие на чувствительную нагрузку, однако, большинство ПК способны выдержать задержку в 2-20 миллисекунды, которая необходима инвертору, чтобы выработать переменное напряжение.

Если говорить о применении, то ИБП типа «off-line»являются наилучшим решением для поддержки „некритичного“ сетевого оборудования небольшой мощности, такого как факсимильные аппараты и автономные ПК.

Преимущества:

компактность, экономичность, лёгкость, невысокая стоимость.

Недостатки:

неполная фильтрация напряжения сети от помех и выбросов; помехи, генерируемые нагрузкой, пропускаются обратно в сеть;
скачкообразное изменение частоты, формы и величины выходного напряжения при переходе на батареи (время перехода — 4 мс);
прямоугольная форма выходного напряжения вместо синусоидальной.

Область применения ИБП архитектуры Off-Line

защита один-на-один (ПК, рабочие станции).

Особенности:

в нормальном режиме питание поступает напрямую от сети к нагрузке;
в случае возникновения проблем с электропитанием нагрузка переключается на питание от батареи;
в режиме работы от батареи на нагрузку поступает сигнал прямоугольной формы.

Технология Line-interactive

Принцип работы интерактивных ИБП полностью идентичен резервным, за исключением ступенчатой стабилизации напряжения посредством коммутации обмоток автотрансформатора. Эффективность в 85% случаев проблем с электропитанием.

Линейно-интерактивные ИБП обеспечивают защиту по питанию, его фильтрацию, т. е. подавление всплесков напряжения и решающее проблему искажения формы сигнала. Одной из важных особенностей, линейно-интерактивных ИБП является наличие на выходе автотрансформатора, позволяющего регулировать входное напряжение в большом диапазоне при относительном постоянстве выходного напряжения. При нормальной работе основной сети питания заряд батареи осуществляется от инвертора. При пропадании входного напряжения, статический переключатель замыкает цепь питания от батареи на выход ИБП. Поскольку инвертор постоянно замкнут на выход, он осуществляет дополнительную фильтрацию и позволяет избежать переключений при «просадках» напряжения, как в случае с ИБП типа „off-line“.Это делает линейно-интерактивные ИБП лучшим решением по сравнению с моделями типа „off-line“, а также является более экономичным по сравнению с моделями „on-line“, в том случае, если „фильтрация“ питания не является столь существенной.

Линейно-интерактивные ИБП лучше подходят для поддержки сетевого и удаленного оборудования, чем ИБП технологии «off-line» и могут служить средством защиты важных рабочих станций, серверов и межсетевых устройств, таких, как маршрутизаторы и коммутаторы.

Преимущества:

компактность, экономичность, шаговый стабилизатор напряжения, синусоидальная форма выходного напряжения, невысокая стоимость.

Недостатки:

неполная фильтрация напряжения сети от помех и выбросов; помехи, генерируемые нагрузкой, пропускаются обратно в сеть;
скачкообразное изменение частоты, формы и величины (в меньшей степени) выходного напряжения при переходе на батареи.

Область применения ИБП архитектуры Line-Interactive

защита ПК и серверов.

Особенности:

в нормальном режиме питание поступает напрямую от сети к нагрузке;
в случае возникновения проблем с электропитанием, автотрансформатор (AVR) повышает или понижает входное напряжение в пределах отклонения 25% от номинального значения, пытаясь вернуть напряжение к номиналу (при этом не задействуя батарею);
в случае более сильных отклонений переключается на работу от батареи;
в режиме работы от батареи на нагрузку поступает сигнал ступенчатой или прямоугольной формы.

Технология On-Line (Двойное преобразование)

Принцип работы он-лайновых ИБП построен на двойном преобразовании входного напряжения: выпрямления с последующей подачей на обратный преобразователь (инвертор).

ИБП, действующие по схеме «on-line», обеспечивают бесперебойное снабжение электропитанием, даже в случае его отсутствия в сети. Для этого используется технология двойного преобразования питания, которая позволяет непрерывно преобразовывать переменный ток основной сети в постоянный ток (который используется для заряда батареи) прежде, чем быть поданным через инвертор для преобразования обратно в переменный ток для питания компьютера. Это гарантирует отсутствие времени переключения при возникновении проблем с питанием от основной сети, а также обеспечивает компенсацию „просадок“ (снижение напряжения на линии) — проблемы, с которой не могут справиться системы типа „off-line“.

В большинстве случаев питание основной сети пропадает не вдруг, но за несколько периодов. По мере падения напряжения «просадка» компенсируется батареей ИБП типа „on-line“. Инвертор не обнаруживает различий даже в случае смешения напряжения батареи и постоянного тока, полученного от основной сети. У ИБП технологии „on-line“ время переключения равно „0“, так как для инвертора нет разницы, от какого источника получать электропитание. При наличии сетевого питания инвертор получает его от выпрямителя, а при пропадании сетевого электропитания задействуется батарея. Что касается компьютера, то для него не происходит никаких изменений в подаче напряжения и синусоидальный сигнал на выходе постоянно синхронизирован с основной сетью.

Преимущества:

максимальная фильтрация сетевого напряжения от помех и выбросов; помехи, генерируемые нагрузкой, не пропускаются обратно в сеть;
полная стабилизация формы и величины выходного напряжения, как при работе от сети, так и при работе от батарей; синусоидальная форма выходного напряжения;
отсутствуют время переключения на батареи и любые переходные процессы при переключении.

Область применения ИБП

архитектуры On-Line серверы, телекоммуникационное оборудование, сетевые узлы, «критичное» оборудование.

Особенности:

вне зависимости от входного сигнала, цикл выпрямитель/инвертор позволяет получить на выходе ИБП отфильтрованный и стабилизированный по фазам и напряжению сигнал;
в случае больших отклонений от номинального значения входного напряжения переключается на работу от батареи;
всегда обеспечивает нагрузку «чистым» синусоидальным напряжением.

Как следует из вышеизложенного описания архитектур ИБП, не все технологии ИБП могут эффективно защищать от всех проблем, связанных с качеством электропитания (если, например, требуется повторяющийся переход на работу от батареи для защиты нагрузки, батарея сама может быть повреждена, либо сильно разряжена).