Когда необходим трехфазный ИБП?
Рассматриваемые устройства предназначены для работы в условиях трехфазного сетевого ввода и, соответственно, требуют подключения к трем питающим линиям с нейтральным проводником и проводником заземления.
При этом подключаться к устройству может:
- трехфазная нагрузка;
- однофазная нагрузка;
- трехфазная и однофазная нагрузка одновременно.
Заметим, что в условиях трехфазного ввода можно применять и однофазные ИБП, но только для работы с соответствующими (т.е. однофазными) нагрузками.
Вариант I. Прибор подключается к одной из фаз и в дальнейшем от него запитываются все нагрузки, требующие бесперебойного питания.
Вариант II. На каждую фазу устанавливается отдельный бесперебойник. Итого три независимых устройства, каждое со своей нагрузкой.
⇒ Преимущества трехфазных ИБП перед рассмотренными вариантами:
- централизованные мониторинг и управление, охватывающие сразу всю систему бесперебойного питания на объекте;
- снижение риска перекоса фаз при неравномерном распределении нагрузки.
Еще один нюанс – подключение потребителей. Монтаж трех отдельных бесперебойников сложный. Он предусматривает выделение отдельной линии нейтрали на каждую из фаз, а также установку устройств защитного отключения (УЗО) или дифференциальных автоматов.
⇒ Обеспечить бесперебойное питание трехфазной нагрузки может только трехфазный ИБП!
Основные характеристики трехфазных ИБП
⇒ Верный выбор трехфазного ИБП возможен только при детальном сопоставлении характеристик устройства с требованиями предполагаемой нагрузки, а также с условиями места, выбранного для размещения изделия.
| Характеристика | Возможные варианты | Примечание |
| Мощность | Модельные ряды большинства производителей начинаются с изделий на 6 кВА и могут доходить до решений на 500 и более кВА | - |
| Тип (определяется принципом работы устройства) | Онлайн (или с двойным преобразованием энергии) |
В основе устройства электронные преобразователи: выпрямитель и инвертор. Их совместная работа обеспечивает:
|
| Роторные (или динамические) | Вместо АБ изделия содержат подвижный элемент – маховик, который непрерывно вращается при наличии входного напряжения и продолжает инерционное вращение после отключения электропитания. Силовые блоки устройства, в свою очередь, преобразует кинетическую энергию в передаваемую на нагрузку электрическую | |
| Корпус |
Исполнение Rack – для монтажа в 19-дюймовые направляющие телекоммуникационных стоек и шкафов. Шкафное исполнение и исполнение Tower – для установки на ровной горизонтальной поверхности (напольное размещение) |
Возможность выпуска в том или ином корпусе у онлайн бесперебойники зависит от мощности:
Роторные модели представлены только в шкафном исполнении |
| Архитектура | Монолитная – выходная мощность обеспечивается единой силовой частью |
Модели с монолитной архитектурой
|
| Модульная – выходная мощность обеспечивается совместной работой нескольких параллельно соединённых модулей, у каждого из которых собственная силовая часть |
Модели с модульной архитектурой 
Преимущество подобных систем – высокая степень масштабируемости, позволяющая за короткий промежуток времени повысить выходную мощность уже функционирующего устройства путем подключения к нему дополнительных силовых модулей |
Как определить мощность трехфазного ИБП?
Прежде всего необходимо выяснить величину потребляемой мощности планируемой к подключению нагрузки. Данную информацию можно получить:
- изучив технические параметры изделий либо обратившись с запросом к их производителям или поставщикам;
- изучив возможности сети: номиналы вводных автоматов, выделенная мощность на распределительный щит и т.п. (потребуются знания электротехники);
- с помощью фактических замеров энергопотребления (при наличии навыков работы со средствами электроизмерений).
⇒ Формировать список того, что будет питаться от бесперебойника следует до покупки прибора, а не после!
Непосредственный расчет мощности, требуемой от трехфазного источника бесперебойного питания, производится по формуле: Рибп треб = Рнагр сумм х 1,3, где:
- Рибп треб – мощность, которую бесперебойник должен выдавать на выход для устойчивой работы с планируемой нагрузкой. Данную величину следует сравнить с мощностным рядом ИБП и выбрать из него наиболее близкое значение с округлением в большую сторону;
- Рнагр сумм – суммарная мощность планируемой нагрузки (Рнагр сумм = Рнагр 1 + Рнагр 2 + Рнагр 3 … + Рнагр n);
- 1,3 – коэффициент, учитывающий мощностной запас. Рекомендуемое значение запаса в 30% от Рнагр сумм позволяет компенсировать возможные погрешности в расчете. Также появляется ресурс для подключения непредвиденной нагрузки и сокращения числа переходов бесперебойника в автономный режим при колебаниях входного напряжения.
⇒ Значение Рнагр сумм ни при каких условиях не должно превысить значения фактической выходной мощности ИБП, в противном случае устройство окажется перегруженным!
⇒ Диапазон допустимого (т.е. стабилизируемого без перехода на аккумуляторные батареи) входного напряжения для ИБП расширяется вместе с увеличением разницы между номинальной выходной мощностью устройства и фактической мощностью нагрузки. Проще говоря, при нагрузке в 100% минимальное допустимое линейное напряжение может составлять 310 В, а при нагрузке 50% – 230 В.
Важные нюансы определения мощности трехфазного ИБП:
1. Расчет только по максимальному энергопотреблению.
Если мощность какой-либо нагрузки изменяется в зависимости от режима работы, то при определении Рнагр сумм необходимо использовать максимальное из возможных значений. Это критически важно для устройств с электродвигателями, пусковая мощность которых превышает номинальную в несколько раз.
2. Разница между мощностью в ВА и мощностью в Вт.
Производители ИБП обычно выстраивают свои модельные ряды на основе полной мощности (измеряется в вольт-амперах – ВА): модель 10 кВА, модель 15 кВА, модель 20 кВА и т.д Энергопотребление подключаемого оборудования, в свою очередь, характеризуется показателем активной мощности (измеряется в ваттах – Вт). Полученная величина Рибп треб будет также выражена в ваттах.
Ватты и вольт-амперы – не одно и то же. Активная мощность не равна полной!
ВА ≠ Вт
Поэтому, значение Рибп треб необходимо сравнивать не с фигурирующей в названии ИБП полной выходной мощностью, а с активной, величина которой приводится в технических характеристиках устройства.
Вт сравниваем с Вт – ОК
Вт сравниваем с ВА – НЕДОПУСТИМО
3. Разные типы мощностей.
Подключаемая к ИБП нагрузка может иметь несколько параметров мощности. При определении Рнагр сумм нужно использовать потребляемкю электрическую мощность, а не тот параметр, который указывает на эффективность работы техники по своему назначению (тепловая, механическая или акустическая мощность, мощность воздушного потока и т.д.).
4. Ограничение мощности на одну фазу.
При использовании трехфазного ИБП с однофазными потребителями важно учитывать, что каждая фаза устройства может быть нагружена не более чем на 1/3 от общего номинала.
Поэтому перед подключением мощной и неделимой однофазной нагрузки необходимо убедится не только в том, что её мощность меньше общей мощности бесперебойника, но и в том, что она меньше мощности, выдаваемой устройством на одну фазу.
Например, бесперебойник на 9 кВт не подойдет, для питания единой однофазной нагрузки на 5 кВт, так как максимально допустимая мощность отдельной фазы в данном случае равна 3 кВт.
⇒ Действенным способом обеспечить бесперебойную работу мощного однофазного оборудования в условиях трехфазной сети станет бесперебойник с конфигурацией 3 в 1.
Такой прибор имеет трехфазный вход и однофазный выход, благодаря чему энергопотребление нагрузки распределяется между всеми фазами поровну.
Однако подключить трехфазного потребителя к ИБП 3 в 1 уже не получится!
Какой тип трехфазного ИБП выбрать?
Сначала следует рассматривать онлайн модели. К такому типу относится большинство современных устройств. Они закрывают 80% потребностей по резервному электроснабжению.
Но нужно предварительно уточнять заявленные для конкретной модели сферу применения и виды допустимых нагрузок. Многие (но не все) трехфазные онлайн ИБП предназначены для питания оборудования, свойственного IT-сектору, и не обеспечивают устойчивой работы с трехфазными электродвигателями.
Если говорить о роторных (динамических) моделей, то подобные решения имеют лишь единичное проектное применение и не представлены на широком рынке. Среди причин: высокая стоимость, сложность в практической реализации, а также узкая область применения.
Какая продолжительность автономии необходима?
Ответ на данный вопрос зависит от того, какая задача ставится перед ИБП в части его предназначения (т. е. бесперебойного питания).
| Задача ИБП | Требуемая продолжительность автономии |
| Максимально долгое питание нагрузки при отключении или критическом ухудшении качества входного напряжения |
Не меньше среднестатистического для текущей сети времени аварии, вызывающей переход бесперебойника в автономный режим. Отметим, что всегда существует вероятность сетевой аварии, продолжительность которой превысит запланированную длительность батарейной поддержки |
| Питание нагрузки на время достаточное для корректного завершения работы | Промежуток, позволяющий закончить все рабочие процессы и сохранить данные |
| Питание нагрузки на время необходимое для запуска резервного источника электроэнергии (генератора) | Интервал от момента обрыва или ухудшения сетевого питания до момента выхода генератора на рабочие обороты |
Более подробно расчет времени работы ИБП от батарей рассмотрен в данной статье.
Как выбрать корпус и архитектуру ИБП?
Корпус Rack подходит только для случаев, когда бесперебойник необходимо поместить в телекоммуникационную стойку или шкаф. Бесперебойники с корпусами Tower, а также в шкафном исполнении – более универсальны и могут размещаться на любой горизонтальной поверхности. Главное, чтобы она выдерживала вес модели, а также отвечала требованиям эксплуатации (по температуре, влажности, вибрациям, агрессивным средам – подробная информация об этом приводятся в документации на устройство).
Если говорить об архитектуре ИБП, то выбор оптимального решения в первую очередь зависит от перспектив дальнейшего роста нагрузки.
Вариант I. Нагрузка неизменна на протяжении всего срока службы устройства (например – 20 кВт). Увеличение не планируется.
Наиболее распространенное решение в такой ситуации монолитный бесперебойник.
Может применяться и модульное устройство, но его цена скорее всего будет выше.
Вариант II. Запланировано поэтапное увеличение нагрузки.
Предположим, что на сначала от ИБП требуется 10 кВт, затем – 15 кВт, потом – 20 кВт и окончательно – 25 кВт.
Монолитное устройство выбирается сразу по величине итоговой нагрузки (25 кВт). Соответственно, вплоть до выхода системы на режим максимального энергопотребления часть выходной мощности останется невостребованной.
Масштабируемость устройства с модульной архитектурой позволит питать только актуальную для текущего момента нагрузку, добавляя новые модули, когда потребуется. Благодаря этому затраты на систему бесперебойного питания оптимизируются: покупаться будет то, что нужно здесь и сейчас, без расходов на неиспользуемую избыточную мощность.
Вариант III. Поэтапное увеличение нагрузки, как и в предыдущем варианте. Однако на момент покупки бесперебойника неизвестна точная величина итоговой мощности, которую ему предстоит запитать.
Оптимальное решение в такой ситуации – только модульный ИБП.
⇒ Модульная архитектура не предполагает бесконечного наращивания мощности, так как любой ИБП содержит только определенное количество слотов под силовые модули. Поэтому при выборе устройства необходимо сразу понимать, какого максимального энергопотребления может в принципе достичь нагрузка.
Дополнительная информация о монолитной и модульной архитектуре представлена в статье, касающейся работы трехфазных ИБП в ЦОДах.
Что ещё учесть при выборе трехфазного ИБП? – комментарий эксперта
Нужно учесть возможности ИБП по обмену данными. Это интерфейсы и протоколы, которые должны быть совместимы с системой локального и удалённого мониторинга (при её наличии на объекте установки).
Страна производства тоже важна. Использование отечественных устройств снижает санкционные риски, а также упрощает сервисное обслуживание.
Андрей Новиков,
Ведущий инженер ГК «Штиль»
Пример практического определения характеристик трехфазного ИБП
Предположим, что устройство требуется для обеспечения бесперебойной работы всех потребителей в сети загородного объекта с трехфазным входом. Максимальная мощность составляет 15 кВт (планов по увеличению нет), также присутствует газогенератор с автозапуском. Размещение ИБП планируется на полу в техническом помещении с отоплением в холодное время года, без экстремальных сред и воздействий.
Анализируем имеющиеся информацию и определяем подходящие характеристики ИБП:
| Характеристика | Подбор |
| Мощность |
Рнагр сумм = 15 кВт Рибп треб = 15 кВт х 1,3 = 19,5 кВт |
| Тип | Классический онлайн ИБП справится с данной задачей |
| Продолжительность автономии | Генератор в наличии, поэтому батарейная поддержка должна перекрывать временной промежуток, необходимый для его запуска и выхода на номинальную мощность |
| Корпус | Напольная установка возможна для моделей Tower или шкафного типа. Отсутствие агрессивных влияний позволяет применять устройства со степенью защиты IP20 (для эксплуатации в стандартных условиях закрытого помещения) |
| Архитектура | Так как увеличение потребляемой мощности не планируется, то и возможность для будущего масштабирования предусматривать необязательно. Подходящим решением будет монолитный бесперебойник |
⇒ Процесс реального выбора источника бесперебойного питания часто сопряжен с различными вопросами и сложностями, а цена ошибки обычно очень велика. Поэтому, рекомендуем приобретать устройство только после консультации с опытным инженером!