Оценка надежности ИБП

В отечественной периодике время от времени появляются обзоры рынка источников бесперебойного питания (ИБП), авторы которых пытаются разобраться с обилием выпускаемых устройств и сравнить их характеристики. Однако проводимая в таких статьях классификация не позволяет адекватно оценить различные ИБП.

Распространенная точка зрения, что ИБП стоит сопоставлять по уровням мощности (ИБП малой, средней и большой мощности) весьма условна, так как в одну группу могут попасть ИБП с различными принципами работы, сравнение которых некорректно. В качестве сравнительного параметра приводится также время автономной работы, которое характеризует не сам ИБП, а лишь емкость подключенных к нему батарей, в большинстве выпускаемых устройств питания легко наращиваемую за счет дополнительных батарейных блоков. Возможно, правильнее было бы сравнивать отношение времени автономной работы ко времени заряда батарей до 90%, однако последний параметр весьма редко приводится в фирменных спецификациях ИБП.

В данном обзоре ИБП разделены по уровням надежности, поскольку основное предназначение ИБП — защита нагрузки (например, телекоммуникационного оборудования) от случайных возмущений (в том числе и перебоев) электропитания.

Кратко рассмотрим существующие типы ИБП с этой точки зрения.

Уровни надежности ИБП

ИБП типа «back-up»

В таких ИБП электропитание нагрузки в нормальном режиме осуществляется от электросети, а в случае выхода напряжения за установленные пределы происходит переключение нагрузки на работу от аккумуляторных батарей через инвертор. По сути дела, ИБП такого типа защищает нагрузку только от перебоев (или глубоких провалов) напряжения питания. Диапазон входных напряжений при этом не может быть широким, поскольку он определяется чувствительностью нагрузки к изменениям напряжения, а значит, предельные значения напряжения задаются по параметрам самого чувствительного оборудования, к которому может быть подключен ИБП. В условиях нестабильных электросетей напряжение часто выходит за границы заданного диапазона, а следовательно, ИБП часто переключается на батарею, что приводит к ее преждевременному износу (поскольку батареи имеют ограниченный ресурс по числу циклов заряд-разряд).

Частота питания нагрузки для ИБП данного типа определяется частотой питающей электросети. При работе от батарей во многих моделях ИБП генерируется не синусоидальная, а прямоугольная или трапециевидная форма напряжения, что обусловлено стремлением производителей максимально удешевить конструкцию, поскольку стоимость генератора меандра значительно меньше стоимости генератора синусоидального сигнала.

Таким образом, ИБП типа «back-up» обладают низкой надежностью и неприменимы в «плохих» электросетях, в промышленных условиях, в том числе для питания оборудования узлов связи. Основная область их применения — защита некритичных нагрузок (например, персональных компьютеров) в «хороших» электросетях от перебоев электроснабжения.

Основным достоинством ИБП такого типа является их низкая стоимость.

ИБП типа «line-interactive» (линейно-интерактивные ИБП)

ИБП данного типа являются усовершенствованием описанного выше класса устройств: в конструкцию линейно-интерактивных ИБП введен трансформатор с переключаемыми обмотками. При изменении входного напряжения происходит переключение обмоток трансформатора, которое компенсирует напряжение на выходе. Линейно-интерактивные ИБП имеют более широкий диапазон входных напряжений по сравнению с устройствами типа «back-up», вследствие чего снижается количество переходов на работу ИБП от батареи и увеличивается время жизни последней. Как правило, такие ИБП генерируют квазисинусоидальную форму напряжения благодаря усовершенствованной схеме выходного инвертора, которая вместе с тем является более дорогой.

Линейно-интерактивные ИБП обладают большей надежностью, чем ИБП типа «back-up», но все же неприменимы в промышленных условиях и в электросетях, имеющих нестабильную частоту и мощные помехи. Все остальные недостатки, свойственные ИБП типа «back-up», присущи и данному типу ИБП.

Так, специфика телекоммуникаций зачастую обуславливает необходимость длительной (до нескольких часов) автономной работы ИБП. Линейно-интерактивные ИБП в нормальном режиме работают от электросети. Часто производители, стремясь удешевить конструкцию, делают инверторы таких ИБП способными работать в автономном режиме в течение всего нескольких десятков минут (этого достаточно, например, для закрытия операционных систем компьютеров). Такие инверторы не в состоянии поддерживать длительную работу ИБП от батарей, поскольку могут перегреться и выйти из строя.

ИБП двойного преобразования

Данный тип ИБП существенно отличается от двух предыдущих. Принцип работы этих ИБП таков: входное сетевое напряжение выпрямляется до постоянного напряжения, которое используется для заряда батареи и питания входного инвертора, который, в свою очередь, преобразует постоянное напряжение в переменное со стабильной частотой 50 Гц и фиксированным напряжением 220 В синусоидальной формы. ИБП снабжен также цепью обхода (bypass), которая автоматически подключает нагрузку к электросети в случае перегрузки, перегрева или неисправности основного канала (выпрямителя и инвертора) ИБП.

ИБП такого типа в зарубежной литературе обозначают как VFI (Voltage Frequency Independent, стандарт IEC 62040—3), отмечая независимость выходного напряжения и частоты от входных величин этих параметров.

В.Р. Ржевкин, менеджер по продукции компании «Абсолютные Технологии»