Техника и оборудование, которыми мы пользуемся ежедневно, зависят от стабильности электроснабжения. Некоторые устройства, даже если не работают от сети постоянно, все равно нуждаются в подзарядке. При отключении электричества или скачках напряжения защитить их поможет такой прибор, как источник бесперебойного питания. Расскажем простыми словами, для чего нужен ИБП, как он устроен и как работает.
Источник: shutterstock.com
Что такое ИБП
Источник бесперебойного питания (ИБП, бесперебойник) — это прибор, который поддерживает работу техники и оборудования при отключении электричества или скачках напряжения в сети. Как только электроснабжение пропадает, ИБП за секунды переходит на встроенный или дополнительный аккумулятор и продолжает питать все подключенные устройства.
Для чего нужен ИБП
Назначение ИБП — обеспечить постоянную работу приборов при отключении электропитания. Например, он позволит сохранить файл на компьютере и корректно завершить работу оборудования. С мощными ИБП ряд устройств, таких как газовый котел или системы наблюдения, смогут работать без электричества еще несколько часов.
Кроме того, бесперебойник нужен для таких задач:
- защиты оборудования от повреждений и поломок при перепадах напряжения, коротком замыкании или помехах в сети
- поддержания стабильного выходного напряжения, благодаря чему все подключенные устройства работают корректно, без сбоев
Основные функции и характеристики бесперебойников
Помимо бесперебойного питания электроприборов, большинство ИБП оснащены дополнительными функциями:
- Фильтрация тока, уменьшение частотных и импульсных помех. Снижает риск сбоев и выхода оборудования из строя. Частотные помехи появляются в сети при включении или выключении электроприборов и не представляют особой угрозы для устройств. Совсем иная ситуация с импульсными помехами: они возникают из-за скачка напряжения, длятся доли секунды, но могут привести к возгоранию электропроводки.
- «Холодный старт». Источники бесперебойного питания с этой функцией запускаются без подключения к сети и выступают в качестве генератора для техники в течение короткого времени.
- Контроль состояния электропитания. У некоторых бесперебойников на корпусе предусмотрен цифровой дисплей, где отображены рабочие параметры: потребляемая мощность, значение напряжения и др.
Многие ИБП также оснащены таймером, с помощью которого задают время включения и выключения прибора. А возможность подключения к компьютеру через USB позволяет управлять бесперебойником удаленно.
Входное и выходное напряжение, уровень заряда аккумулятора на экране ИБП. Источник: shutterstock.com
Основные характеристики источников бесперебойного питания:
- Мощность. Основной параметр, который определяет, сколько приборов можно присоединить к ИБП. Для расчета обычно складывают мощность всех устройств, которые будут подключены, а затем добавляют 25–30 %.
- Скорость переключения на аккумулятор. Здесь все просто: чем быстрее подключается батарея, тем лучше.
- Форма сигнала на выходе. Сигнал может быть модифицированным или синусоидальным. Источники бесперебойного питания первого типа дешевле, они подходят только для техники с импульсным блоком питания, например, для ноутбуков. Для приборов с чувствительной электроникой необходим синусоидальный сигнал.
- Длительность работы в автономном режиме. Чем меньше нагрузка, тем дольше сможет функционировать прибор. Параметр также зависит от емкости и типа аккумулятора.
- Функция автоматической коррекции напряжения (чаще эта расшифровка обозначена в инструкции как AVR). Ее наличие позволяет технике нормально работать при скачках напряжения. При этом источник бесперебойного питания не переходит на работу от батарей.
- Зарядный ток (измеряется в А). Чем выше сила тока, тем быстрее зарядится батарея.
Как правильно подключить стабилизатор напряжения
Узнайте большеПринцип работы и устройство ИБП
Выделяют три вида бесперебойников, которые отличаются конструкцией и принципом работы:
- резервные (их еще называют off-line)
- линейно-интерактивные (line-interactive)
- с двойным преобразованием, онлайн (on-line)
Резервный ИБП внешне похож на сетевой фильтр. Линейно-интерактивные и онлайн-модели выглядят как системный блок компьютера. На их корпусе расположены кнопки включения либо панель управления, индикаторы, штепсельные розетки и дополнительные разъемы для подключения электроприборов.
Устройство источника бесперебойного питания довольно несложное:
- Аккумулятор (АКБ). Это основной элемент, где «хранится» энергия. Обычно используют свинцово-кислотные или литий-ионные АКБ. В самых простых бесперебойниках установлен один аккумулятор, в мощных моделях их может быть несколько. Чтобы увеличить время автономной работы, снаружи к ИБП подключают дополнительные АКБ.
- Фильтр, защищающий от высокочастотных помех.
- Инвертор, преобразующий постоянный ток 12 В в переменный 220 В.
- Реле, переключающее приборы на питание от аккумулятора.
- Блок управления. Он контролирует переключение между режимами работы от сети и от аккумулятора, обеспечивая стабильное питание техники. В более сложных моделях с помощью блока можно настроить параметры работы.
- Зарядка для АКБ.
Главный элемент ИБП — аккумулятор. Источник: shutterstock.com
Принцип работы резервных ИБП без дополнительных функций прост:
- в обычном режиме техника подключена к бесперебойнику, но питается через него от сети
- при прекращении подачи электричества или скачках напряжения ИБП переводит питание приборов на свой аккумулятор
- при возобновлении подачи электроэнергии или восстановлении напряжения ИБП снова переключает технику на питание от сети и восполняет заряд аккумулятора
Схема работы резервного ИБП
Принцип работы линейно-интерактивных бесперебойников схож с резервными, но дополнительно они стабилизируют напряжение. В конструкции предусмотрен ступенчатый стабилизатор (бустер), который сглаживает всплески и провалы напряжения в пределах 10–20 %. При превышении или понижении этого порога прибор переключается на автономное питание от аккумулятора.
Схема работы линейно-интерактивного ИБП
Более продвинутые и дорогие модели — онлайн-ИБП с двойным преобразованием. Они непрерывно перестраивают входное напряжение 220 В в постоянное 12 В и обратно, обеспечивая выходное напряжение с почти идеальными характеристиками.
В отличие от других видов, которые действуют с задержкой в несколько миллисекунд, онлайн-ИБП при срабатывании мгновенно переключают технику на питание от аккумулятора.
Онлайн-бесперебойник состоит из тех же элементов, что и более простые типы прибора, но дополнительно включает следующие компоненты:
- Байпас — резервный канал, на который переходит техника при возникновении неисправности какого-либо узла. В этом случае питание происходит непосредственно от сети.
- Выпрямитель — устройство, преобразующее переменный ток 220 в постоянный 12 В. Это нужно для зарядки аккумуляторов и работы внутренних компонентов источника бесперебойного питания.
- Гальваническую развязку — разделительный трансформатор, который улучшает помехоустойчивость.
- Плату расширения, позволяющую следить за состоянием ИБП, тестировать и настраивать прибор по сети или удаленно.
Схема работы онлайн-ИБП с двойным преобразованием
Какую технику защитит ИБП
Источник бесперебойного питания дома или в квартире нужен для защиты:
- Компьютерной техники. В критический момент ИБП позволит сохранить файлы и безопасно закрыть программы, а подключение роутера к бесперебойнику даст возможность оставаться на связи довольно долгое время. Для защиты цифровой электроники подойдут резервные или линейно-интерактивные источники бесперебойного питания, у которых диапазон напряжения будет на 5–10 В уже диапазона техники.
- Систем видеонаблюдения и сигнализации. Для частного дома достаточно будет линейно-интерактивной модели. Увеличить время автономной работы можно, подключив дополнительный внешний аккумулятор.
- Инженерного оборудования. Мощных потребителей, таких как водонагреватели или электрические теплые полы, подключать к источнику бесперебойного питания нет смысла: заряда аккумуляторов хватит ненадолго. А вот водяные теплые полы и газовые котлы, оборудованные маломощными циркуляционными насосами и электроникой, бесперебойник способен обеспечивать энергией долгое время. Для техники, оборудованной электродвигателями и нагревательными элементами, подойдут линейно-интерактивные или онлайн-ИБП, которые на выходе выдают синусоидальный сигнал.
Как выбрать стабилизатор напряжения для частного дома
Узнайте большеЛинейно-интерактивные и онлайн-ИБП способны работать как стабилизатор напряжения. Они защитят от скачков в сети, помех, например при грозе, и других аномалий.
Как работает бесперебойник при отключении электричества
Разберемся, когда и как срабатывает ИБП:
- Устройство подключается напрямую к сети и преобразует 220 В в 12 В для подзарядки собственного аккумулятора.
- После завершения зарядки ИБП переходит в режим ожидания.
- Пока есть электричество, все подключенные приборы питаются от сети. Напряжение 220 В проходит через фильтр в системе ИБП, который сглаживает возникающие помехи. В более сложных моделях к процессу также подключается стабилизатор напряжения, который способен справиться с более резкими скачками, чем простой входной фильтр.
- При перебоях в подаче электроэнергии система бесперебойника переходит на аккумулятор. При этом напряжение 12 В от АКБ с помощью инвертора преобразуется в выходное напряжение 220 В, подходящее для подключенных приборов.
- При восстановлении электроснабжения ИБП переключается на сетевое питание. Подача энергии к приборам снова идет по линии фильтра. А аккумулятор бесперебойника в это время заряжается.
Важно и то, как долго работает бесперебойник в автономном режиме. Простой резервный ИБП при отключении электричества функционирует непродолжительное время: от 2 до 15 минут. Линейно-интерактивные питают приборы в течение 1–1,5 часов, а онлайн-ИБП способны работать до нескольких часов. При подключении внешних аккумуляторов можно организовать автономность на несколько дней.
ИБП с дополнительными внешними аккумуляторами. Источник: shutterstock.com
Другие системы бесперебойного питания для частного дома
При длительных перебоях в электроснабжении бесперебойник не способен помочь надолго и тем более питать весь дом. Можно приобрести дополнительные аккумуляторы повышенной емкости, но это существенно увеличит расходы, к тому же время их работы все равно ограничено. Поэтому вместо ИБП в электрике используют:
- Накопители энергии. Отличаются по виду питания: на литий-ионных аккумуляторах, которые пополняют свои запасы от обычной электросети, и на солнечных батареях.
- Генераторы. Бензиновые и дизельные агрегаты способны снабжать электричеством в течение долгого времени. Их устанавливают за пределами дома и постоянно пополняют топливом, но при работе они сильно шумят и дымят.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли ИБП использовать с генератором?
Что лучше выбрать для компьютера — стабилизатор или бесперебойник?
Почему ИБП щелкает?
Сколько проработает источник бесперебойного питания?
Резюме
Расшифровка ИБП — источник бесперебойного питания. Это нужный прибор как в квартире, так и в доме, который поможет во многих случаях. В самых простых — даст несколько минут, чтобы сохранить файлы на компьютере, если внезапно отключили электричество. Или не позволит замерзнуть зимой в случае обрыва линий электропередач.
Однако продолжительность работы бесперебойника ограничена. Можно подключить внешние аккумуляторы повышенной емкости или использовать его в комбинации с генератором. Это позволит значительно увеличить время автономной работы электрики и техники.
