ИБП: расчет мощности, времени работы

Многие пользователи электронной и компьютерной техники интересуются, как выбрать ИБП по параметрам, чтобы он соответствовал питаемому оборудованию. Для начала нужно разобраться с назначением, принципом работы и видами аппаратуры.

Источники бесперебойного питания — это автоматические устройства, которые обеспечивают электропитание подключенной нагрузки при пропадании сетевого напряжения или при выходе его характеристик за допустимые пределы. Также некоторые виды аппаратуры способны корректировать рабочие параметры электрического тока.

Схема ИБП может включать следующие элементы:

• аккумуляторные батареи, представляющие собой источник автономного электропитания;
• выпрямитель, трансформирующий переменное напряжение в постоянное;
• инвертор, конвертирующий постоянное напряжение в переменное;
• входной фильтр, защищающий компоненты устройства от выбросов напряжения в электросети;
• байпас (обходная линия, позволяющая питать нагрузку в обход источника бесперебойного питания, напрямую от сети). Он необходим для стабильной подачи напряжения потребителям в случае перегрузок, выхода из строя выпрямителя или инвертора.

Виды и схемы источников бесперебойного питания

1. Резервные (off-line). Их принцип работы основан на питании потребителей электротоком от сети при нормальном электроснабжении и быстром переключении на автономное электропитание от батареи при пропадании напряжения в электросети. При функционировании в режиме питания от сети аккумуляторы автоматически подзаряжаются. Резервные ИБП обычно представляют собой маломощные аппараты, которые применяются для питания компьютерной техники и рабочих станций локальных сетей. Они отличаются сравнительно невысокой стоимостью и компактностью. К их недостаткам относится невысокий уровень защиты и неполная фильтрация сигнала.

2. Интерактивные (line-interactive). Схема функционирования этих устройств практически полностью аналогична резервным источникам питания. Главное отличие — ступенчатая стабилизация выходного напряжения, которая выполняется с помощью коммутирующего автотрансформатора. Устройства обеспечивают сглаживание выходного напряжения при его отклонениях до 20% от нормального значения. Многие модели бесперебойников способны выдавать «чистую» синусоиду, что позволяет подключать их к котлам отопления, электродвигателям и различному чувствительному оборудованию. Также они обеспечивают возможность регулировки напряжения в определенном диапазоне.

3. Онлайн (on-line). Эти устройства работают по принципу двойного преобразования напряжения. Сначала переменное напряжение конвертируется в постоянное посредством выпрямителя, а потом происходит обратное преобразование с помощью инвертора. Такая технология считается самой прогрессивной и обеспечивает почти 100-процентную защиту подключенного оборудования вне зависимости от режима работы устройства (от сети или от батареи). Схема аппаратов включает байпас. К преимуществам онлайн ИБП относится мгновенное переключение между режимами (фактически, аккумуляторы постоянно подключены к цепи), идеальная синусоидальная форма сигнала, полная фильтрация напряжения от выбросов и помех. Благодаря этому их можно использовать для бесперебойного электроснабжения файловых серверов, телекоммуникационных систем, промышленного оборудования и прочей критичной нагрузки.

Особенности расчета ИБП

Чтобы правильно выбрать бесперебойник для определенных задач, нужно учесть несколько важных параметров. Главным из них является мощность. Перед тем как рассчитать мощность ИБП в зависимости от нагрузки, необходимо выполнить следующие действия:

1. Определиться с перечнем оборудования, которое будет подключаться к бесперебойнику.
2. Вычислить, сколько энергии суммарно потребляет защищаемая аппаратура и техники.
3. Выяснить наличие среди потребителей нагрузки с пусковыми токами. К ним относятся электродвигатели, насосы, компрессоры. Например, пусковой ток кондиционера может в 3-5 раз превышать номинальное потребление, а асинхронного электромотора — в 6-8 раз.
4. Определиться с требуемым временем автономной работы оборудования от источника бесперебойного питания.
5. Выяснить, планируется ли увеличение нагрузки в ближайшее время.

Мощность одиночного бесперебойника выбирается по двум критериям (выбор осуществляется по самому большому значению):

1. (Номинальная нагрузка + планируемый рост)*1,2. Коэффициент 1,2 нужен, чтобы обеспечить загрузку ИБП на уровне 80%. Это позволит минимизировать работу на максимальных нагрузках, что повысит надежность и долговечность источника питания.
2. По перегрузочной способности. Она должна покрывать пусковые токи нагрузки. Часто требуемая перегрузочная способность должна составлять 150% в течение 30 секунд. На практике для большинства ситуаций достаточно закладывать в расчет 110-120% перегрузку.

Далее нужно произвести расчет времени работы ИБП. Оно определяется емкостью и номинальным напряжением аккумуляторных батарей, а также мощностью нагрузки. Эти величины связаны формулой:

T = U*E/P, где Т — время автономной работы бесперебойника в часах, U — напряжение батареи, Е — емкость аккумуляторов, Р — мощность нагрузки

Эта формула является приблизительной. Она не учитывает КПД преобразователя, нелинейный характер кривой разряда, температуру окружающей среды, другие факторы. Поэтому, чтобы точно узнать, как подобрать источник бесперебойного питания, желательно обратиться к специалистам или воспользоваться профессиональным программным обеспечением.