Как подобрать однофазный ИБП?

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.

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 вольтажа и других сетевых нарушений.

Виды однофазных ИБП

В магазинах встречаются бесперебойники резервного (off-Line), линейно-интерактивного (Line-Interactive) и онлайного (on-Line) типа. 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 вольтаж 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 напряжения часто аппроксимированная (несинусоидальная).

Особенности резервного питания: у таких моделей только 1 или 2 встроенных батареи емкостью 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 вольтажом. 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 емкостью до 250 Ач, что создает масштабируемую систему с изменяемым периодом автономии.

Онлайн

Высокий класс с усиленным уровнем безопасности при сетевых авариях. 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 электроприборов всегда формируется высокоточное напряжение с погрешностью не более 2% и чистой синусоидой, как в сетевом, так и в автономном режимах. Переход на аккумуляторы происходит только при серьезных отклонениях вольтажа, выходящих за диапазон 100-300 В (усредненный показатель).

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.

Обзор популярных онлайн ИБП настенного исполнения

Сравним технический потенциал бесперебойников в отдельной таблице.

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).

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.

Как подобрать ИБП периоду резервирования?

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.

Какой форм-фактор должен быть у однофазного ИБП?

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 настолько, 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.

Пример подбора однофазного ИБП под определенную нагрузку

Рассмотрим несколько вариантов подбора бесперебойника для однофазной электротехники.

Больший запас мощности позволяет в будущем подключить дополнительные приборы небольшой мощности.

Для домашней компьютерной станции, ТВ и видеонаблюдения часто достаточно линейно-интерактивной модели, а для системы отопления, холодильного оборудования и группы бытовых приборов подходит модель с чистым синусом 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. Поэтом 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 перегрузки 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 емкость 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.