Системы бесперебойного кормления - 1

Подробности

Опубликовано 06.02.2015 17:33

Характеристики электрической козни никак не являются стабильными сообразно цельному ряду беспристрастных а также субъективных обстоятельств. Отклонения величины либо формы подаваемого напряжения принято именовать искажениями. либо помехами. Эти преломления по-всякому воздействуют на работу электроприборов а также даже имеют все шансы вывести оснащение из строя. Так как само сообразно себе инновационное электронное оснащение довольно недешево а также более подвержено губительному действию помех сообразно входному напряжению, в неких вариантах появляется надобность отстоять это оснащение от сходственного рода действий. Более взыскательным к стабильности характеристик электропитания является оснащение, используемое для мед систем жизнеобеспечения, компьютерные системы банков, страховых компаний, офисные ЛВС а также системы управления созданием.

Имеющиеся типы источников

Для решения заморочек непостоянности кормления используются разные приборы: стабилизаторы, фильтры, Источники Бесперебойного Кормления (ИБП). Во всем обилии крайних тотчас тяжело ориентироваться даже искушенному юзеру. Введем широко применяемую в мире производителей источников бесперебойного кормленья классификацию дозволяющую поделить все источники бесперебойного кормления на 3 главных класса: OFF-LINE, LINE-INTERACTIVE, ON-LINE. В недавнее время на базаре возникли источники бесперебойного кормления, относимые производителями к технологии Дельта-преобразования (Delta Conversion - аттестат 1996 г.) фирмы Silcon Power Electronics A/S.

OFF-LINE (Stand-By)

В OFF-LINE источниках бесперебойного кормленья усилие с входа подается через сетный фильтр, кой фильтрует высокочастотные помехи, выравнивая этим форму входного напряжения. Если же усилие наружной козни значит за рамки некоего спектра (у почти всех производителей регулируемого), - родник бесперебойного кормления переходит в режим работы от батарей, при всем этом выходное усилие чаще только владеет трапециевидную форму (предоставленная выкройка практически никак не воздействует на труде компов неких производителей, ввиду применения в крайних импульсных блоков кормленья).

Недочеты этих устройств:

• неимение неплохой фильтрации а также стабилизации черт электросигнала в "обычном режиме";
• даже при незначимых падениях а также бросках напряжения родник бесперебойного кормления переходит в режим работы от интегрированных аккумов;
• присутствие медли перехода на батарея (~ 5 мсек) при происхождении аварийной ситуации.

Достоинства таковых источников - их простота а также экономичность.

LINE-INTERACTIVE
(ГИБРИДНЫЕ, FERRORESONANT, TRIPORT а также т.п.)

Данные источники бесперебойного кормленья позволительно обрисовать как измененные OFF-LINE, так как единственным различием является присутствие доп цепей стабилизации напряжения ("бустеры", "кондюки рядов", а также т.п.). Как правило, эти цепи служат для повышения либо снижения входного напряжения с целью приведения его величины к обычному требуемому значению. Означая индивидуальности реализации, производители называют источники бесперебойного кормленья предоставленного класса специфичными наименованиями, часто вводящими юзеров в заблуждение. У неких моделей LINE-INTERACTIVE ИБП имеются суровые недочеты, потому что их регулирующие усилие узлы способны вызывать устойчивые преломления (в силу наличия трудной цепи обратной связи) а также непредсказуемые переходные процессы.

Недочетом таковых устройств, как а также источников бесперебойного кормления класса Off-Line, является присутствие медли перехода на батарея (~ 5 мсек) при происхождении аварийной ситуации. Рекомендуются для охраны дешевых серверов, рабочих станций, факсов а также остальных устройств критичных к пропаданию напряжения а также некритичных к форме выходного сигнала а также медли переключения на батареи.

Дельта-технология

Источники бесперебойного кормления, сделанные сообразно дельта-технологии - это системы компенсационного типа, которые компенсируют вероятные конфигурации напряжения первой гармоники в питающей козни, амортизируя их проявления на выходе, за счет вольтодобавки, регулируемой отрицательной обратной связью от входа родника бесперебойного кормления.

Система с "Дельта-преобразованием" состоит из 2-ух инверторов (Дельта-инвертор - приспособление №1 а также главной инвертор - приспособление №2), выполненных сообразно особой 4-х квадрантной схеме а также системы управления а также регулирования. Пара инвертора объединены с общей батареей а также в зависимости от состояния напряжения в магистрали принимают на себя функции либо инвертора, либо выпрямителя.

Этак, к примеру, ежели в магистрали проистекает падение напряжения, то приспособление 2 работает как инвертор, а приспособление 1 как вентиль. А также на кругооборот, при увеличении напряжения приспособление 1 берет на себя функции инвертора, а приспособление 2 выпрямителя. Предоставленная система работает в режиме самодействующего регулирования как выходного напряжения, этак а также входного коэффициента мощности. Индивидуальностью предоставленной схемы является то, что процессу преображения подвергается лишь та часть электрической энергии, которую нужно изменять для получения на перегрузке высококачественных характеристик.

В безупречных критериях, когда характеристики электросети подходят потребностям свойства кормления перегрузки (усилие а также ток подходят номиналу, отсутствуют различные провалы, выбросы, помехи а также шум) элекстричество вполне передается в нагрузку, но не преобразуется дважды, как в источниках бесперебойного кормления с двойным преображением, тогда утрат на преображенье отсутствует.

В настоящей ситуации, когда характеристики козни никак не образцовы, проистекает обычное двойное преображение элекстричества. Только система с "Дельта-преобразованием", выходит, "разумнее", чем классическая методика двойного преображения, потому что преобразует никак не всю энергию, а лишь ту часть, которую нужно. Этак, к примеру, при отклонениях входного напряжения на 15% , двойному преображенью подвергнется лишь 15% элекстричества. Ежели взять суммарные утраты как в традиционном роднике бесперебойного кормленья со схемой двойного преображения одинаковыми 10%, то в системе с "Дельта-преобразованием" энергопотери составят: 0,15 х 10% = 1,5%.

если трагедии электросети, главный инвертор приобретает энергию от аккумуляторной батареи, а также методика работает сообразно тому же принципу, что при классическом двойном преображеньи.

Поэтому, система с "Дельта-преобразованием", владеет практически все плюсы традиционной схемы двойного преображенья, однако при всем этом владеет большей отдачей.

Плюсы: высочайший КПД (по 97%) в широком спектре нагрузок, низкое тепловыделение в силу небольших энергопотерь, коэффициент входной мощности - фактически равен единице в широком спектре конфигурации перегрузки.

Недочеты: в сравнение от схемы с двукратным преображеньем энергии, источники бесперебойного кормленья с дельта-преобразованием никак не способны без употребления энергии от аккумуляторной батареи (АБ) гарантировать требуемую стабильность выходящий частоты (+ 0,05-+ 0,1%) в критериях имеющейся непостоянности частоты питающей козни, т.е. реакция источников бесперебойного кормленья с дельта-преобразованием на трансформирование частоты питающего напряжения буквально таковая же, как на отключение электропитания, что понижает срок службы аккумуляторных батарей при частом на их переходе, а цену АБ сочиняет, в среднем, 40% стоимости родника бесперебойного кормления.

ON-LINE

Принцип работы предоставленного класса содержится в двойном (а время от времени а также тройном) преображеньи электрической энергии. Родник бесперебойного кормленья преобразует 100% поступающего к нему на ввод переменного тока в неизменный, а потом исполняет обратное преображенье. Поэтому, в роднике бесперебойного кормления класса ON-LINE даже в обычном режиме сетный ток проходит 2 преображенья (прямое а также обратное) до этого, чем поступит на защищенную нагрузку. Что и ведет к трем естественным позитивным результатам:

• во-1-х, превосходнейшим образом фильтруются любые виды сетевых помех;
• во-2-х, помехи, творимые перегрузкой, никак не попадают во наружную сеть;
• в-3-х, (только никак не в заключительную очередность) отсутствует фазисный прыжок а также время перескакивание на батареи, которое свойственно всем иным классам источников бесперебойного кормленья, при кормленьи перегрузки от батарей.

Типовое смысл медли переключения на батарея у классов OFF-LINE а также LINE-INTERACTIVE сочиняет 4-5 мсек. (сообразно маркетинговым материалам). Но следует обладать в виду, что это время реакции вправду только при "обрыве входной полосы", а при ином искажении входных характеристик это время может возрастать наиболее чем в 5 раз. Сообразно разным этим инновационные компы способны беречь данные при неимении входного напряжения на протяжении 15 - 20 мсек., только с наиболее продолжительными перерывами приходится сообразовываться, в особенности критичным время переключения делается, когда компы объедены в локальную вычислительную сеть.

Источники бесперебойного кормленья класса On-Line с двойным преображением энергии никак не имеют медли перехода на батарея (так как выходящий инвертор питает присоединенную нагрузку за счет энергии, получаемой или от выпрямителя, или от непрерывно присоединенного аккума), потому выходная синусоида никак не владеет разрывов а также искажений. Некие фирмы-производители источников бесперебойного кормленья берегут ресурс АБ за счет применения т.н. "виртуальной батареи" (далее ВБ), когда для кормленья перегрузки употребляется энергия, скопленная никак не в АБ, а в конденсаторе великий емкости (на рис. больше, ВБ подключается меж выпрямителем а также инвертором), присоединенного синхронно к АБ. Благодаря этому миниатюризируется численность случаев кратковременного применения главный АБ а также возрастает срок ее службы. Выходное усилие постоянно синусоидальное, а частота его постоянно стабильна а также задается кварцевым генератором снутри самого родника бесперебойного кормленья, независимо от формы а также частоты входного напряжения, что гарантирует существенно огромную электромагнитную сопоставимость сообразно сопоставлению с источниками бесперебойного кормленья остальных типов.
Естественно, присутствие настолько огромных различий в типах источников бесперебойного кормленья приводит к значимой разнице в стоимости. А также рекомендуемым аспектом для компьютерного оснащения является отбор источников бесперебойного кормленья в ценовом спектре, никак не превышающем 20% от стоимости обороняемых потребителей элекстричества. Ниже приведены образцы применения источников бесперебойного кормленья.

Какой-никакой тип родника избрать

Разряд помехи Последствия для компов Устройства охраны Ступень охраны Power Surges
Всплески напряжения Сброс оперативной памяти. Происхождение ошибок. Авария аппаратуры. Сиянье освещения Сетевые фильтры частично Стабилизаторы правда ИБП OFF-LINE ИБП недостает LINE-INTERACTIVE частично ИБП ON-LINE правда High voltage Spikes
Высоковольтные выбросы Сброс оперативной памяти. Авария элементов аппаратуры. Сетевые фильтры правда Стабилизаторы правда ИБП OFF-LINE правда ИБП LINE-INTERACTIVE правда ИБП DELTA CONVERSION правда ИБП ON-LINE правда Power Sags
Провалы напряжения (временные) Сброс оперативной памяти. Происхождение ошибок. Авария аппаратуры. Сияние освещения Сетевые фильтры недостает Стабилизаторы правда ИБП OFF-LINE частично ИБП LINE-INTERACTIVE частично ИБП DELTA CONVERSION правда ИБП ON-LINE правда Electrical Line Noice
Частотный шум Происхожденье ошибок. Сброс оперативной памяти. "Зависание" компьютерных систем. Авария накопителей. Сетевые фильтры недостает Стабилизаторы частично ИБП OFF-LINE частично ИБП LINE-INTERACTIVE частично ИБП DELTA CONVERSION правда ИБП ON-LINE правда Frequency Variations
Выбег частоты "Зависание" компьютерных систем. Авария накопителей. Утрата данных. Сетевые фильтры отсутствует Стабилизаторы недостает ИБП OFF-LINE недостает ИБП LINE-INTERACTIVE частично ИБП DELTA CONVERSION частично ИБП ON-LINE правда Browmout
Подсадка напряжения (долгие) Утрата данных. Вывод из стоя аппаратуры. Сетевые фильтры отсутствует Стабилизаторы частично ИБП OFF-LINE частично ИБП LINE-INTERACTIVE частично ИБП DELTA CONVERSION правда ИБП ON-LINE правда Power Failure
Оскудение напряжения Утрата данных. Непредсказуемые последствия. Сетевые фильтры отсутствует Стабилизаторы недостает ИБП OFF-LINE правда ИБП LINE-INTERACTIVE правда ИБП DELTA CONVERSION правда ИБП ON-LINE правда

Классифицирование систем бесперебойного кормленья
сообразно топологии

Сообразно топологии принято распознавать последующие главные 3 категории систем гарантированного электропитания:

• Распределенная;
• Централизованная;
• Сочетанная.

Распределенная система гарантированного кормленья

Распределенная система состоит из большого колличества маленьких источников бесперебойного кормленья, любой из каких оберегает единичный элемент оснащения, традиционно - комп, реже - домен. Она является более обычной а также распространенной системой бесперебойного кормленья.

К плюсам этой системы следует отнести:

• Любой элемент компьютерной системы кормится от единичного родника бесперебойного кормления, умышленно подобранного сообразно мощности а также ступени охраны. Это дозволяет правильно тратить средства на покупка источников бесперебойного кормления, избирая для принципиальных а также окружающих в томных критериях эксплуатации элементов компьютерной козни наиболее недешевые модели.
• Эксплуатация распределительной системы в обычных компьютерных системах довольно явна. Любой юзер дает ответ за работу лишь собственного родника бесперебойного кормления.
• Систему элементарно увеличивать, равномерно докупая источники бесперебойного кормленья.
• Трудоспособность системы разрешено помогать, пока суд да дело сменяя вышедшие из строя источники бесперебойного кормления, питающие принципиальные элементы компьютерной системы, блоками, оберегающими наименее принципиальные элементы.
• Маломощные источники бесперебойного кормленья никак не требуют квалифицированного персонала для их установки.

Недочеты предоставленной системы явны:

• Довольно высочайшая цену охраны 1-го места (в сопоставлении с централизованной системой) при низком классе охраны.
• Сложность в управлении.
• Небезукоризненность оснащения ввиду доступности источников бесперебойного кормленья для юзера а также гостя.

Во почти всех вариантах для построения системы гарантированного электропитания отбор распределенной системы посещает предопределен имеющимся теснее имеется в наличии оборудованием, которое приобреталось внезапно а также у различных поставщиков.

Централизованная система
гарантированного электропитания

Централизованная система электроснабжения предполагает установку 1-го огромного родника бесперебойного кормленья на все имеющееся оснащение. Она владеет очень суровыми плюсами, желая есть а также некие недочеты, характерные всем централизованным системам.

Плюсы:

• Высочайшая незыблемость
• Простота сервиса
• Все оснащение располагаться в одном месте
• Употребляется малое численность документации, ЗИП. Просто снабдить скорое сервис оснащения при наименьшем численности персонала, исключается доступ случайных людей к оборудованию
• Убавленье стоимости системы. При одном а также том же качестве кормленья удельная стоимость оснащения ($/вA) падает сообразно мерке роста мощности родника бесперебойного кормленья
• Повышение помехоустойчивости Локальной Вычислительной Козни (ЛВС) т.к. кормление ЛВС полностью самостоятельно от всех других потребителей строения, методом сотворения козни "чистого кормленья" от родника бесперебойного кормления
• Упругость системы дозволяет усиливать время самостоятельной работы привилегированных потребителей за счет отключения второстепенных.

Недочеты:

• Крупная предварительная служба, сплетенная с прокладкой выделенной электрической козни, различение единичного помещения перед родник бесперебойного кормленья, отбор системы а также т. д.
• Надобность в единовременной инвестиции
• Надобность в особом обучении эксплуатирующего персонала

Практика указывает, что фактически все большие организации сообразно мерке собственного развития ранехонько либо поздненько переходят на централизованную систему бесперебойного кормленья. Принципиальным нюансом проектирования централизованной системы является надобность выделения потребителей защищенной элекстричества в отдельную систему, требующую часто отдельной электрической проводки, при всем этом нужно увязать запросы производителя родника бесперебойного кормленья к подводящим а также отводящим фидерам, к помещению, в каком месте родник бесперебойного кормленья станет установлен. Полезным может очутиться присутствие таковых опциональных способностей родника бесперебойного кормления как панель удаленного мониторинга а также отключения, которые имеют все шансы существовать поставлены в помещения охраны а также применены при происхожденьи таковых нештатных обстановок, как пожар, потоп либо землетрясение.

Традиционно в набор родника бесперебойного кормления вступают:

• Выходящий изолирующий трансформатор
• Жидкокристаллический экран для мониторинга работы а также тестирования
• RS232 а также RS485 штаны
• Прирученный by-pass
• Интерфейс для сигнализации а также надзора за работой родника бесперебойного кормления

Время самостоятельной работы родника бесперебойного кормленья гарантируется комплектом наружных батарей, а также может варьироваться, в среднем, от 7 мин - по 120 мин, за счет применения батарей разной емкости. Мониторинг, а в том же духе управление родником бесперебойного кормления исполняется программным снабжением, разработанным перед разные операционные системы:

• Sun: Sun OS, Solaris
• Digital: Windows NT (on Alpha), Digital Unix
• Microsoft: Windows NT, Windows 95
• IBM: AIX, OS/2
• HP: HP-UX
• Novell: Netware, Unixware
• SCO: SCO Unix
• SGI: Irix
• а также остальных ОС.

Сочетанная система

Сочетанная система является композицией распределенной а также централизованной систем, которая употребляется для роста способностей управления кормленьем.

Поднятие мощности а также прочности
систем энергоснабжения

Сейчас есть такие прибавленья, в каких даже система гарантированного кормления просит усовершенствования с целью повышения ее прочности. Образцом таковых прибавлений может работать организация системы гарантированного электропитания для больниц а также родильных домов. Инновационные технологии разрешают источникам бесперебойного кормленья демонстрировать очень высочайшие характеристики прочности систем гарантированного электропитания, а в таковых вариантах этот показатель пытаются приблизить к единице. Самым достоверным а также знаменитым методом является сохранение систем. На взгляд издержек на оснащение, более привлекательным является метод, дозволяющий соединять источники бесперебойного кормления, подключая их в параллель, так как в предоставленном случае суммарная емкость системы источников бесперебойного кормления может подрастать вдвое.

Традиционно, для построения параллельной системы, источники бесперебойного кормленья обязаны обладать вероятность коммуникаций для решения 2-ух важных задач снабжения параллельной работы:

• Синхронизация выходного сигнала а также равномерное расположение перегрузки
• Выборочное вложение/исключение 1-го из источников бесперебойного кормленья

Общее внедрение
с дизельными электростанциями

Чаще всего встречающаяся неувязка - повышение время самостоятельной работы (выше 1-2 часов), в каком месте обычный для источников бесперебойного кормления вариант с подключением доп батарейных блоков утрачивает финансовую привлекательность (напомним, что аккумуляторы являются одной из самых драгоценных сочиняющих в стоимости источников бесперебойного кормленья), тогда очень соблазнительным делается вариант с покупкой дизель-генератора. При выборе модели генератора следует учесть, то, что обязательным является резерв мощности дизель-генератора, разный для различных производителей источников бесперебойного кормленья, что соединено с действием принятия перегрузки ДГУ. В том же духе принципиально заблаговременно ведать, в каком месте станет расположен генератор (в помещении, на улице, в подвале). При аппарате генератора в помещении следует побеспокоиться о шумоизоляции а также о выводе отработавших газов (организация газового поста), обычно, данные нюансы предусмотрены большинством производителей нечто вроде отдельной функции.