Что такое однофазный ИБП и для чего он нужен?
Это силовой электроприбор, основная функция которого заключается в том, чтобы при пропадании напряжения в розетке электротехника не отключалась. Устройство работает от сети переменного тока 230 В и размещается между источником электроэнергии и критичным прибором, которому требуется непрерывная работа и внезапные обрывы питания не допустимы.
За счет внутренних или внешних аккумуляторов создается бесперебойность и обеспечивается резервное электроснабжение подключенной техники в рамках конкретного периода – от нескольких минут до нескольких часов.
Принцип работы:
- когда сетевое напряжение «выскакивает» за определенные рамки или полностью пропадает, бесперебойник автоматически переключает питание на батареи;
- после восстановления электроэнергии устройство переводит нагрузку с аккумуляторов обратно на сеть и продолжает контролировать состояние системы.
Однофазный ИБП отличается от портативной электростанции тем, что постоянно подключен к электросети и работает в режиме 24/7, находясь в ожидании опасного изменения напряжения, чтобы вовремя среагировать, не допустив внезапного отключения критичного электроприбора.
Когда нужен именно однофазный ИБП?
Однофазный ИБП используют для оборудования, которое питается от сети 220/230 В: газовых котлов, насосов, компьютеров, серверов малой и средней мощности, сетевого оборудования, систем видеонаблюдения, кассовой и офисной техники.
Если объект подключён к трёхфазной сети 380/400 В, это не всегда означает, что нужен трёхфазный ИБП. Если защищаемая нагрузка однофазная и подключена к одной фазе, можно использовать однофазный ИБП подходящей мощности. Если же нужно резервировать трёхфазное оборудование или всю трёхфазную систему, схему подбирают отдельно.
Основные задачи однофазного ИБП
Кроме бесперебойности и резервного электроснабжения, современные бесперебойники способны:
- стабилизировать напряжение на выходе, не задействуя свои батареи при сильных сетевых перепадах (сохраняет рабочий ресурс АКБ, особенно при постоянных сетевых перепадах);
- непрерывно снабжать электротехнику стабилизированным напряжением без отклонений и с правильной синусоидальной формой (как в автономном, так и в сетевом режимах);
- защищать технику от КЗ, высокочастотных помех, перегрузок, высокого напряжения и других сетевых нарушений.
Виды однофазных ИБП
В магазинах встречаются бесперебойники резервного (off-Line), линейно-интерактивного (Line-Interactive) и онлайн-типа (on-line). По сути, это три разных класса бесперебойников с разными возможностями и, соответственно, ценой. Поэтому перед подбором однофазного ИБП сначала нужно определить, какой класс будет достаточным. Рассмотрим подробно их особенности.
Резервные
Простой класс с базовым набором функций и небольшой мощностью (до 2000 Вт). В основном к ним подключается офисная или компьютерная техника, которая нетребовательна к качеству питающей сети.
Принцип работы: при наличии электричества снабжают технику напряжением из сети в сквозном порядке. Когда в розетке напряжение выходит из безопасного диапазона (в среднем 185-255 В), автоматически переключаются на внутренний АКБ. Этот процесс занимает 4-20 мс. При питании от батареи форма выходного напряжения у таких моделей часто бывает аппроксимированной, то есть несинусоидальной.
Аппроксимированный синус вреден для устройств с электродвигателями, трансформаторами и чувствительной электроникой. К ним относятся энергозависимые котлы, насосное оборудование, холодильники, кондиционеры, аудиоаппаратура и некоторые блоки питания. Работа от такого напряжения может вызывать перегрев, повышенный шум, вибрации, снижение КПД и ускоренный износ подключенной техники.
Особенности резервного питания: у таких моделей только 1 или 2 встроенных батареи ёмкостью 7 или 9 Ач. Они способны выдавать энергию в течение до 30 минут в зависимости от уровня загрузки бесперебойника. Увеличение времени резерва не предусмотрено. Основная задача – не допустить внезапного отключения и корректно завершить работу потребителя.
Линейно-интерактивные
Средний класс с улучшенной электроникой и повышенной мощностью (встречаются модели до 10 кВт). Оптимальны в соотношении цены и функционала. Отличаются от первого типа тем, что в своем составе имеют трансформаторный стабилизатор напряжения (AVR) и более точные контроллеры. Применяются как для профессионального оборудования, так и повседневной техники, которая встречается в любом доме или квартире (телевизор, компьютер, насос).
Принцип работы: стабилизируют напряжение в определенных рамках (примерно от 140 до 280 В), обеспечивая электроприборы скорректированным напряжением. Если происходят существенные колебания сети или напряжение полностью исчезает, включается питание от аккумуляторов. У некоторых моделей в автономном режиме напряжение также может быть с аппроксимированным синусом.
Особенности резервного питания: у этих моделей могут быть встроенные и/или внешние батарейные блоки ёмкостью до 250 Ач, что создает масштабируемую систему с изменяемым периодом автономии.
Онлайн
Класс ИБП с двойным преобразованием, который применяют для нагрузки, чувствительной к качеству питания и паузам при переходе на аккумуляторы. Мощность у данных устройств от 200 до 10000 ватт. Модели имеют разный форм-фактор: от настенного до универсального, допускающего два или три способа инсталляции на выбор. Изделия основаны на технологии двойной конверсии и мгновенного быстродействия. За счет этого обладают высокими техническими параметрами. Поэтому подходят даже для чувствительной к качеству питающей сети.
Принцип работы: происходит непрерывная (онлайн) конвертация электроэнергии (даже когда в электросети всё в порядке) – сначала напряжение становится постоянным, а затем снова переменным, но уже с эталонными показателями. Поэтому для подключённой нагрузки формируется стабильное выходное напряжение с погрешностью не более 2% и чистой синусоидальной формой, как в сетевом, так и в автономном режимах. При нормальной сети энергия поступает через выпрямитель и инвертор, а при пропадании или критическом отклонении входного напряжения источником энергии становятся аккумуляторы. Для нагрузки переход происходит без паузы – 0 мс.
Автономное питание: даже у моделей мощностью до 1 кВт часто присутствует функционал для наращивания батарейной поддержки путем подключения внешних аккумуляторов или батарейных модулей. Поэтому способны давать разное время резервирования: от 5 минут до 6 часов и дольше.
Ниже приведены примеры однофазных онлайн-ИБП «Штиль» разной мощности и исполнения. Такие модели можно рассматривать для нагрузки, которой важно стабильное питание без паузы при переходе на АКБ: газовых котлов, серверов, сетевого оборудования, систем безопасности, видеонаблюдения и другой чувствительной техники. Конкретную модель нужно подбирать по активной мощности нагрузки, требуемому времени автономии, типу АКБ и условиям установки.
Обзор популярных онлайн ИБП настенного исполнения
Сравним технический потенциал бесперебойников в отдельной таблице.
|
Класс
|
Напряжение
|
Форма напряжения от сети
|
Форма напряжения от АКБ
|
Диапазон стабилизации, В
|
Время переключения на АКБ, мс
|
Батарейная поддержка
|
Время резерва
|
|
Резервные
|
сквозное
|
сквозная
|
аппроксимированная
|
185-255
|
до 20
|
встроенные АКБ
|
5-30
|
|
Линейно-интерактивные
|
стабилизированное (погрешность до 10%)
|
сквозная / чистая синусоидальная форма
|
аппроксимированная / чистая синусоидальная форма
|
140-280
|
до 10
|
встроенные / внешние АКБ
|
зависит от ёмкости АКБ и нагрузки
|
|
Онлайн
|
преобразованное (погрешность до 2%)
|
чистая синусоидальная форма
|
чистая синусоидальная форма
|
90-310
|
0
|
встроенные / внешние АКБ
|
зависит от ёмкости АКБ и нагрузки
|
При подборе однофазного ИБП нужно ориентироваться по требованиям к качеству питания техники:
- для простых приборов (домашних ПК, роутеров) подойдут резервные модели;
- для офисного оборудования и игровых компьютеров – линейно-интерактивные;
- для серверов, систем безопасности, газовых котлов, и другой чувствительной нагрузки подходят онлайн модели.
Как определить необходимую мощность?
После того, как тип бесперебойника определен, далее потребуется выяснить его выходную мощность, которую устройство может отдать потребителям без перегрузки и отключения. Для этого нужно рассчитать потребление самой техники, добавить мощностной запас, а также учесть коэффициент мощности.
Рассчитываем мощность нагрузки
Составляется список потребителей для бесперебойника, и суммируется их потребление в ваттах (Вт или W). Информация о потреблении указывается в инструкции или на бирке прибора, которая размещается на задней панели.
В расчет включают все оборудование, которое будет запускаться одновременно. При этом для потребителей с электромоторами (холодильника, насоса) нужно учитывать их мощность с учетом пусковых токов (кратковременное повышение мощности в несколько раз, величина такого тока зависит от типа оборудования).
Например, нужно запитать систему отопления: газовый котёл 120 Вт и насос 40 Вт. Если для насоса принимается пусковой коэффициент 3, его кратковременное потребление при запуске оценивают как 120 Вт.
В сумме получаем 240 Вт до добавления запаса – это общая величина потребления при одновременной работе приборов. Точный пусковой коэффициент лучше брать из паспорта оборудования или рекомендаций производителя.
Создаем запас мощности
Для повышения отказоустойчивости выбираемого бесперебойника к полученному значению рекомендуется добавить запас мощности 20-30%. Он выручит, когда напряжение в сети будет значительно просаживаться. Из-за сильных просадок у бесперебойника снижается мощность и при большой загрузке может возникнуть перегрузка. С помощью запаса произойдет компенсация потери потенциала и сохранения штатной работы оборудования. Кроме этого, резерв в будущем позволит без опасений перегрузки добавлять технику небольшой мощности.
Учитываем коэффициент мощности
У бесперебойников показатели полной в ВА (вольт-амперах) и активной мощности Вт (ваттах) отличается из-за разного коэффициента мощности. Чем он выше, тем эффективнее используется мощностной потенциал ИБП. Эта величина показывает, какая часть его полной мощности в ВА преобразуется в полезную активную мощность в Вт для питания подключенного оборудования.
Например, при низком коэффициенте мощности бесперебойник на 1 кВА может выдавать не 1 кВт, а всего 600 Вт. Поэтому нагрузку на 900 Вт к нему уже не подключишь. При выборе всегда нужно ориентироваться именно на активную мощность бесперебойника.
Как подобрать ИБП по времени автономной работы?
Чтобы подобрать однофазный ИБП по батарейной поддержке, нужно рассчитать подходящее время для питания электротехники от аккумуляторов.
Если устройство нужно только для того, чтобы не случилось внезапного отключения техники, то будет достаточно модели со встроенными аккумуляторами, которые смогут продержать потребителей непродолжительное время 5-30 мин. Этого будет достаточно, чтобы безопасно завершить их работу, сохранить данные или закончить все рабочие процессы.
Когда времени нужно больше, помогут только решения с возможностью подключения внешних батарей или батарейных модулей. Они продержат потребителей в течение нескольких часов, чтобы бесперебойно переждать весь блэкаут. Для этого часто выбирают готовые комплекты (ИБП + АКБ и дополнительные аксессуары), уже рассчитанные производителем под определенное время резерва и мощность нагрузки.
Бесперебойники также отличаются своим форм-фактором или способом установки. Подбор однофазного ИБП по этому параметру будет зависеть от возможностей помещения, в котором он будет установлен, и удобства эксплуатации. Встречаются три основных форм-фактора:
- настенный (Wall) / на DIN-рейку – такие модели обладают компактностью, экономят пространство в доме (часто применяются в частном секторе);
- напольный (Tower) / настольный (Brick) – популярный вариант, изделия можно размещать как на столе, так и напольно (подходит для квартиры);
- стоечный (Rack) – устройства для инсталляции в стойках или телекоммуникационных шкафах стандарта 19-дюймов (вариант для офиса, службы охраны или серверной).
Также выпускаются изделия с универсальным форм-фактором, которые допускается размещать двумя вариантами, например, напольно или в стойку.
Дополнительные параметры подбора
Рассмотрим дополнительные параметры, которые также важны при выборе подходящего устройства.
|
Параметр
|
Описание
|
|
Разъёмы для подключения нагрузки
|
Тип и количество выходных разъемов определяют, какое оборудование можно подключить к ИБП напрямую без использования дополнительных переходников и удлинителей. Это сразу нужно учитывать, так как, например, у модели могут быть только разъёмы С13 и для электроприбора с обычным подключением потребуется дополнительно приобретать переходник. Кроме этого, у некоторых бесперебойников не на все разъёмы может подаваться стабилизированное напряжение.
|
|
Масштабируемость времени автономии
|
Подключение внешних аккумуляторов или специальных батмодулей дает возможность увеличения продолжительности резервного питания без замены самого бесперебойника в будущем. Иногда стоит заранее приобрести такую модель, чтобы через некоторое время не пришлось покупать новый прибор защиты.
|
|
Виды защиты
|
Чем выше защитный потенциал бесперебойника, тем надежнее и устойчивее работает система. Важно, чтобы был защищен не только сам ИБП, но и подключенные к нему аккумуляторные батареи. Для этого некоторые бесперебойники оснащаются защитой от «глубокого» разряда и других аварийных ситуаций.
|
|
«Холодный» старт
|
Функция позволяет включить устройство и запитать нагрузку от аккумуляторов даже при полном отсутствии напряжения в электросети.
|
|
Удаленный мониторинг
|
Средства удаленного мониторинга дают возможность контролировать состояние системы, аккумуляторов и параметров электросети через компьютер, локальную сеть или смартфон без физического доступа к устройству.
|
Пример подбора однофазного ИБП под определенную нагрузку
Рассмотрим несколько вариантов подбора бесперебойника для однофазной электротехники.
|
Нагрузка
|
Потребляемая мощность, Вт
|
Время автономии, мин
|
Рекомендуемый тип бесперебойника
|
Пример модели
|
|
Компьютер (рабочее место)
|
600-700 (монитор, основной блок, периферия)
|
5-15 (чтобы безопасно отключить)
|
- резервный (если в сети нет отклонений)
- линейно-интерактивный или онлайн (если сеть нестабильна)
|
Онлайн ИБП ST1101SL на 0,9 кВт (напольное исполнение), внутренние АКБ, период поддержки 8 мин при 80% нагрузке.
|
|
Энергозависимый газовый котел
|
120
|
60 (автономия на период блэкаута)
|
онлайн-ИБП с чистой синусоидальной формой выходного напряжения
|
Комплект: онлайн ИБП SW300L на 0,225 кВт (настенное исполнение) + АКБ 33 Ач в стеллаже, время поддержки 1 ч при 80% загрузке.
|
|
Отопительная система (котел + 2 насоса)
|
300
|
180 (чтобы не допустить отключение системы в период блэкаута)
|
Комплект: онлайн ИБП SW500L на 0,4 кВт (настенное исполнение) + два АКБ 75 Ач в стеллаже, время поддержки: 170 мин при 80% загрузке.
|
|
Система видеонаблюдения
|
300
|
160 (резервирование на период блэкаута)
|
- резервный (если в сети нет отклонений)
- линейно-интерактивный или онлайн (если сеть нестабильна)
|
Комплект: онлайн ИБП STR1101L на 0,9 кВт (универсальное исполнение) + два батмодуля, время поддержки: 190 мин при 30% нагрузке.
|
Больший запас мощности позволяет в будущем подключить дополнительные приборы небольшой мощности.
Для домашнего компьютера, ТВ и видеонаблюдения часто достаточно линейно-интерактивной модели, а для системы отопления, холодильного оборудования и группы бытовых приборов подходит модель с чистой синусоидальной формой выходного напряжения и запасом мощности для запуска компрессора и насосов.
Основные ошибки при выборе однофазного ИБП
Неправильно подобранный бесперебойник не сможет работать с электротехникой или у него не хватит потенциала для её эффективной защиты. Бесперебойник будет перегружаться и не давать требуемого времени резервирования. Поэтому при выборе товара необходимо обратить внимание на специфику нагрузки и условия его использования. Рассмотрим распространенные ошибки при подборе.
Неправильный расчет мощности. Подбор без учета суммарной мощности подключаемых электроприборов и нужного запаса приводит к перегрузке и аппаратным сбоям. В результате бесперебойник может работать на пределе возможностей или постоянно перегружаться.
Недостаточная автономность. Пользователи часто ориентируются только по мощности устройства, забывая о периоде батарейной поддержки. Если ёмкость аккумуляторов выбрана неправильно, оборудование отключится раньше, чем будет восстановлено электроснабжение.
Игнорирование пусковых токов. Холодильники, компрессоры и другая техника с электромоторами во время старта кратковременно потребляют значительно больше энергии, чем при работе. Если это не учесть, ИБП может отключаться при каждом пуске нагрузки. Также стартовые токи сокращают время автономии, так как во время увеличения потребления аккумуляторы будут отдавать значительно больше накопленной энергии.
Выбор неподходящей топологии. Не каждое оборудование одинаково хорошо работает с любым типом бесперебойника. Для чувствительной электроники, котлов, серверов и медицинской техники часто требуется онлайн ИБП, тогда как использование более простых решений приведет к сбоям и ошибкам.
Что проверить перед выбором однофазного ИБП: комментарий эксперта
При подборе однофазного ИБП важно начинать не с мощности модели, а с задачи. Нужно понять, что именно должно продолжать работать при отключении электричества: компьютер, газовый котёл, насос, сервер, система видеонаблюдения или несколько групп оборудования одновременно.
После этого проверяют три параметра: активную мощность нагрузки, требуемое время автономной работы и требования техники к качеству питания. Для оборудования с электродвигателями, насосами, трансформаторами и чувствительной электроникой важно учитывать форму выходного напряжения и пусковые токи.
Если задача – только корректно завершить работу компьютера, может хватить модели со встроенными АКБ. Если нужно поддерживать работу котла, насосов, сервера или системы безопасности в течение часов, лучше сразу рассматривать ИБП с внешними аккумуляторами или готовый комплект ИБП + АКБ.
Онлайн-ИБП с двойным преобразованием выбирают для нагрузки, которой важно стабильное питание без паузы при переходе на батареи. Но даже такую модель нужно подбирать по мощности, автономии, условиям установки и совместимости с аккумуляторами.
Игорь Кривенцов,
Технический эксперт ГК «Штиль»
1. Когда нужен именно однофазный ИБП?
Однофазный ИБП нужен, если защищаемое оборудование питается от сети 220/230 В. Это может быть газовый котёл, циркуляционный насос, компьютер, сервер, роутер, система видеонаблюдения, кассовое или офисное оборудование. Если нагрузка однофазная, даже при наличии трёхфазного ввода на объекте часто можно использовать однофазный ИБП подходящей мощности.
2. Чем однофазный ИБП отличается от трёхфазного?
Однофазный ИБП работает с однофазной сетью 220/230 В и питает однофазную нагрузку. Трёхфазный ИБП используют для оборудования с питанием 380/400 В или для резервирования трёхфазной системы. Поэтому сначала нужно определить не только тип ввода на объекте, но и тип нагрузки, которую нужно защитить.
3. Как подобрать однофазный ИБП по мощности?
Нужно сложить активную мощность всех однофазных приборов, которые будут одновременно подключены к ИБП, затем добавить запас 20–30%. Если среди нагрузки есть насосы, холодильники, компрессоры или другая техника с электродвигателями, нужно учитывать пусковые токи. При выборе важно смотреть активную мощность ИБП в Вт или кВт, а не только полную мощность в ВА.
4. Можно ли использовать однофазный ИБП в доме с трёхфазной сетью?
Да, если ИБП питает однофазную нагрузку, подключённую к одной фазе. Например, можно резервировать газовый котёл, насос, сервер, видеонаблюдение или сетевое оборудование. Но для трёхфазного оборудования или всей трёхфазной системы нужен другой вариант схемы – трёхфазный ИБП или отдельное проектное решение.
5. Как рассчитать время автономной работы однофазного ИБП?
Время автономной работы зависит от мощности подключённой однофазной нагрузки, ёмкости аккумуляторов, КПД ИБП и состояния АКБ. Чем выше нагрузка, тем быстрее разряжаются батареи. Если нужно поддержать работу техники несколько минут, часто достаточно модели со встроенными АКБ. Если нужна автономность на часы, лучше рассматривать однофазный ИБП с внешними аккумуляторами.
6. Какой однофазный ИБП выбрать для газового котла?
Для газового котла обычно выбирают однофазный ИБП с чистой синусоидальной формой выходного напряжения, достаточной активной мощностью и подходящим временем автономной работы. Если в системе есть циркуляционные насосы, нужно учитывать их пусковые токи. Для длительной автономии чаще используют модели с внешними АКБ.
7. Когда для однофазной нагрузки нужен онлайн-ИБП?
Онлайн-ИБП выбирают, если однофазной нагрузке важно стабильное питание без паузы при переходе на аккумуляторы. Такой вариант подходит для газовых котлов, серверов, систем безопасности, видеонаблюдения, сетевого оборудования и другой чувствительной техники. Онлайн-ИБП постоянно формирует выходное напряжение через двойное преобразование и обеспечивает переход на АКБ без задержки – 0 мс.
8. Можно ли подключать к однофазному ИБП насосы, холодильники и другую технику с электродвигателями?
Можно, если ИБП подходит по активной мощности, форме выходного напряжения и выдерживает пусковые токи такой нагрузки. Насосы, холодильники, компрессоры и кондиционеры в момент запуска могут кратковременно потреблять в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Если это не учесть, ИБП может уйти в перегрузку или отключиться.
9. Когда нужен однофазный ИБП с внешними аккумуляторами?
Однофазный ИБП с внешними аккумуляторами нужен, если требуется длительная автономная работа: не несколько минут, а десятки минут или несколько часов. Такие решения выбирают для отопления, насосов, серверов, систем безопасности, видеонаблюдения и другой однофазной нагрузки, которую нельзя быстро отключить.
10. Нужен ли стабилизатор, если есть однофазный ИБП?
Это зависит от типа ИБП и состояния сети. Онлайн-ИБП сам формирует стабильное выходное напряжение и обычно не требует отдельного стабилизатора перед нагрузкой. Для резервных и линейно-интерактивных моделей при частых просадках или скачках напряжения может потребоваться дополнительная защита, но схему нужно подбирать по конкретному оборудованию и условиям сети.
