Що таке безперебійник і як вибрати джерело безперебійного живлення?

Якщо вимкнення електрики для вас є неприпустимим, вам потрібно знати, як вибрати джерело безперебійного живлення. Розповідаємо, що це за пристрій, як він працює і на які його характеристики слід звертати увагу насамперед.

Що таке джерело безперебійного живлення і для чого воно потрібне?

З технічної точки зору, це резервний акумулятор, який надає енергію приладам за відсутності струму в централізованій мережі. Джерело безперебійного живлення (ДБЖ, UPS) допомагає уникнути багатьох серйозних проблем. Один із найпопулярніших сценаріїв – підключення стаціонарного комп'ютера. При раптовому відключенні електроенергії ви можете втратити цінну інформацію, зокрема проекти, над якими працювали кілька годин поспіль. Усього десять хвилин роботи від батареї дозволять завершити поточне завдання та зберегти файли.

Дуже популярними є джерела безперебійного живлення для котлів. Хоча опалювальна техніка найчастіше працює на газі, вона також споживає невеликий обсяг електроенергії. Підключення до розетки потрібне для роботи електронного блоку керування, системи запалювання та циркуляційного насоса. Раптове вимкнення котла – неприпустима подія. Коли на вулиці мороз нижче -10 °, навіть кілька годин без опалення можуть серйозно зашкодити вашому житлу.

ДБЖ обов'язково потрібен для електроживлення систем сигналізації та відеоспостереження. Якщо вони підключені лише до централізованої мережі, зловмисник легко зможе проникнути на територію об'єкта та залишитись невпізнаним. Мати потребу у резервному живленні можут і ті прилади, які не можуть відключатися від мережі навіть на короткий термін. У тому числі плати управління твердопаливних котлів, холодильники, морозильні камери, телевізори, роутери, модеми тощо.

Які проблеми вирішують ДБЖ?

Найчастіше джерела безперебійного живлення купують коли існує ризик відключення централізованого енергопостачання без попередження. Їх можна використовувати як самостійно, так і в парі із генератором. Останній сценарій дозволяє отримати вже не хвилини, а годинник автономної роботи обладнання.

ДБЖ також стануть у пригоді при нерівномірних характеристиках струму в мережі. Багато таких приладів здатні компенсувати сильні коливання напруги, а також поглинати імпульсні і високочастотні перешкоди. Деякі моделі вирівнюють форму та частоту електричного сигналу. Отже, «безперебійник» – це ще й альтернатива стабілізаторам та мережевим фільтрам.

Коли потрібно замислитись про купівлю ДБЖ?

1. Позапланові відключення електроенергії частіше ніж 1 раз на тиждень.
2. Коливання напруги в електромережі понад 15-20%.
3. Установка сигналізації та системи відеоспостереження.
4. Наявність потужних перешкод на лінії, порушення форми сигналу.
5. Робота опалювальних котлів — особливо на дачі, де за ними не ведеться спостереження.
6. Підключення генератора до електроустановки об'єкта. Джерело безперебійного живлення дає час для перемикання на резервну лінію.
7. Виконання важливої роботи на стаціонарному комп'ютері
8. Необхідність автономного робочого місця.

Це основні сценарії, в яких вам потрібно знати, як вибрати безперебійник. Звичайно, кожна ситуація є унікальною — найкраще орієнтуватися на свої потреби. Якщо вимкнення обладнання для вас неприпустиме, найкращою відповіддю буде правильний вибір джерела безперебійного живлення.

Принцип роботи та внутрішній устрій ДБЖ

Залежно від розмірів, потужності та інших конструктивних особливостей, пристрій може підключатися до розетки або безпосередньо до вхідної електромагістралі. Другий варіант використовують, коли одночасне споживання перевищує показник 3,5 кВт.

Першим у схемі побудови йде вольтметр, що оцінює рівень напруги на вході. Якщо показник утримується в межах норми, то йде через обхідний ланцюг — так званий байпас. Коли напруга зникає або виходить за межі допустимого, спрацьовує автоматика, що перемикає техніку на роботу від батареї. Процес відбувається дуже швидко завдяки мікропроцесорному управлінню.

За потреби на виході можуть додаватися додаткові системи захисту - фільтри, конденсатори для поглинання аномальних імпульсів, запобіжники тощо. Для підключення обладнання використовуються клеми або розетки різного типу.

Класифікація ДБЖ за типом живлення

Щоб зрозуміти, як вибрати UPS, дуже важливо знати, яка схема побудови використовується у конкретній моделі. Від цього залежить можливість підключення деяких видів техніки до джерела безперебійного живлення. Розглянемо найпопулярніші конструкції.

UPS резервного типу

Найпростіша схема. Основні принципи наведені вище. За нормального рівня напруги струм йде через байпас. З усіх засобів захисту обладнання – фільтри, конденсатори, запобіжники. При падінні напруги автоматика перемикає живлення на акумуляторну батарею (АКБ).

ДБЖ резервного типу підійде для техніки, яка не чутлива до короткочасних відключень. Від нього можна заряджати портативні гаджети за відсутності централізованого енергопостачання. Він значно збільшить час автономної роботи ноутбука. Ще однією сферою застосування такого пристрою будуть системи освітлення. Такі ДБЖ підходять для стабільної мережі. Якщо коливання напруги в ній незначні, вони відмінно справлятимуться зі своєю роботою.

Переваги та недоліки ДБЖ off-line

Лінійно-інтерактивні ДБЖ

Розширена схема. Після вольтметра струм подається на стабілізатор напруги. Він компенсує коливання напруги та зміщення частоти. Завдяки цьому джерела безперебійного живлення з інтерактивною схемою можуть працювати довше від мережі, зменшуючи навантаження на батареї.

Важливо знати, як вибрати ДБЖ у цій категорії. У ній представлені два види пристроїв. Одні формують сигнал у вигляді правильної (ідеальної) синусоїди, інші пропонують лише ступінчасту апроксимацію. Для котлів та іншого чутливого обладнання слід вибирати саме перший тип.

Лінійно-інтерактивні джерела безперебійного живлення часто обирають для техніки, чутливої до форми сигналу, перепадів напруги в мережі та часу відключення електроенергії. Це може бути сигналізація, система відеоспостереження або електронні замки. Під час формування ідеального синусоїдального сигналу вони будуть сумісні з газовими котлами та холодильниками.

Переваги та недоліки лінійно-інтерактивних безперебійників

ДБЖ подвійного перетворення

Найскладніша конструкція, здатна задовольняти будь-які потреби. Схема з подвійним перетворенням означає, що змінний струм із мережі проходить через випрямляч, а потім через інвертор. Для постійного живлення та швидкого перемикання використовується вбудований акумулятор. Додатковими засобами захисту є конденсатори, фільтри та мікросхеми широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Вони дозволяють використовувати такі пристрої як мережні фільтри.

Інверторні ДБЖ типу on-line будуть ідеальним вибором для дорогої чутливої техніки – серверів, телекомунікаційних систем та медичного обладнання. У житловому приміщенні вони можуть обслуговувати телевізори та аудіосистеми преміум-класу, геймерські комп'ютери, роутери, модеми та мережеві сховища. 

Переваги та недоліки on-line ДБЖ

Основні характеристики безперебійників

Щоб остаточно поставити крапку у питанні, як вибрати ДБЖ, потрібно звіритися з технічним паспортом пристрою. Розбираємось, на які цифри та параметри слід звернути увагу насамперед.

Автономність

Скільки годин усі підключені пристрої можуть працювати від батареї. Місткість акумулятора ДБЖ зазвичай вказується в ампер-годинах. Щоб розрахувати час роботи в автономному режимі, потрібно скористатися такою формулою:

Автономність = Місткість акумулятора* напруга акумулятора/потужність підключених пристроїв.

Від ємності залежить час автономної роботи. Наприклад, якщо у нас є 12-вольтовий акумулятор ємністю 36 А*год, до якого підключено блок живлення комп'ютера потужністю 350 Вт, показник автономності буде дорівнювати:

Автономність = 36*12/350=1,23 години або 1 година 14 хвилин.

Формулу можна розвернути навпаки. Щоб дізнатися оптимальну ємність акумуляторів, маючи необхідний час автономної роботи, потрібно зробити такі розрахунки:

Місткість акумулятора = Автономність*потужність/напруга акумулятора

Наприклад, потрібно збільшити час роботи комп'ютера в нашому прикладі до 3 годин, використовуючи батареї такого ж типу.

Ємність акумулятора = 3 * 350/12 = 87,5 А*год

Деякі ДБЖ оснащуються змінними батареями або навіть контактами зовнішніх акумуляторів. З ними можна самостійно збільшувати показники автономності техніки. 

Потужність

Кількість енергії, яку ДБЖ одночасно може віддавати підключеному обладнанню. Вимірюється у вольт-амперах. Щоб перевести їх у вати, потрібно скористатися коефіцієнтом активно-реактивної потужності — косинус фі. Для електромоторів, компресорів, вентиляторів та насосів він дорівнює 0,7, для нагрівачів – 1,0, для змішаного навантаження – від 0,8 до 0,85. Слід також додавати резерв щонайменше 20%, щоб компенсувати пікове споживання.

Формула розрахунку оптимальної потужності джерела безперебійного живлення виглядає так:

Потужність = споживання * 1,2 / косінус фі.

Наприклад, ми маємо змішане навантаження лінії 3,5 кВт. Потужність ДБЖ має дорівнювати:

Потужність = 3500 * 1,2 / 0,8 = 5250 В*А.

Щоб зрозуміти, як вибрати ДБЖ, потрібно враховувати їх віддачу. Це не менш важливий показник, ніж час автономної роботи. Якщо вона буде недостатньою, у кращому випадку ви зіткнетеся з аварійним вимкненням, а в гіршому чутливі пристрої можуть вийти з ладу.

Джерела безперебійного живлення поділяють на три категорії вихідної потужності:

• до 1000 В*А — компактні та легкі, призначені для обслуговування одного приладу;
• 1000–5000 В*А — можуть працювати з серверами та невеликими комп'ютерними мережами;
• більше 5000 В*А — професійні моделі, що підключаються безпосередньо до електричних магістралей.

Форма сигналу

Вище ми вже казали, що опалювальні котли, холодильники, компресори і насоси потребують ідеальної синусоїди. Для них потрібно підбирати відповідні UPS, бажано зі схемою on-line. Моделі з апроксимованою синусоїдою підходять для комп'ютерів, ноутбуків та інших пристроїв із імпульсними блоками живлення. Тип вихідного сигналу відноситься до найважливіших характеристик ДБЖ.

Час перемикання

Інтервал спрацьовування автоматики та підключення живлення від батареї. Більшість видів побутової техніки буде достатньо 15–20 мс, тобто 1/50 секунди. Однак комп'ютери, особливо з блоками живлення малої потужності, можуть втратити важливі дані за цей час. Тому для них варто підібрати ДБЖ, які реагують за 5-10 мс - не більше ніж за 1/100 секунд. Слід також відзначити, що моделі, що працюють в режимі on-line, подають живлення без затримки - струм постійно проходить через батарейний вузол.

Інтервал напруги

Характеристики струму, поза якими пристрій переходить на батареї. Важливо розуміти, що моделі класу off-line подають таку ж напругу споживачам, а лінійно-інтерактивні та on-line нормалізують його та виправляють форму сигналу.

Загальні поради щодо вибору джерел безперебійного живлення

Уточніть спосіб підключення до мережі. Моделі з клемами вимагатимуть від вас базових навичок електромонтажних робіт.

Щоб правильно вибрати джерело безперебійного живлення, обов'язково звертайте увагу на кількість та тип виходів. Вони можуть бути представлені клемами, звичайними та комп'ютерними розетками.

Тривала гарантія від виробника буде великим плюсом, оскільки в цей період вам точно не доведеться купувати нові акумулятори за власний кошт.

Підключення ДБЖ до комп'ютера – дуже корисна опція. Ви зможете самостійно проводити діагностику акумулятора та автоматично зберігати файли при розрядженні акумулятора.

Не забувайте читати відгуки та дивитися огляди. Це допоможе вам дізнатися про дрібні нюанси - такі як спосіб управління, звук аварійного сигналу та інші.

Якщо під час вибору ДБЖ у вас виникнуть питання, ви завжди можете зв'язатися з консультантами Electro100 за телефоном або в чаті на нашому сайті.

Плануйте безперебійне живлення з нашим калькулятором: введіть потрібні параметри приладів та бажану тривалість роботи, щоб ми підібрали найкращі рішення для вас.