Применение источников бесперебойного питания в промышленности

В наше время многие технологические и информационные процессы требуют стабильной и беспрерывной подачи электропитания, в случае же нарушения электропитания могут навсегда быть утеряны большие массивы информации, пострадать электрооборудование, потеряна прибыль из-за остановки производства. Также такие вещи как мониторинг, системы безопасности и системы жизнедеятельности (вентиляция и кондиционирование) требуют беспрерывной работы. На такие задачи всё активнее начинают применять источники бесперебойного питания.

Источники бесперебойного питания (ИБП) — это устройства, предназначенные для обеспечения непрерывного электропитания в случае отключения основного источника электроэнергии. Они широко используются в различных областях, включая компьютерные системы, серверы, медицинское оборудование, телекоммуникационные системы, оборудование на производственных предприятиях и т.д.

Требуется выделить, что ИБП применяют не только для обеспечения резервирования и бесперебойности электропитания. Многие электроустановки, особенно работающие от электропривода, для эффективной и продолжительной работы требуют повышенного качества в электросети, для этого применяют ИБП с возможностью стабилизации и фильтрации напряжения.

Выделяют следующие виды ИБП:

1. Резервные ИБП (Off-Line или Standby). Это наиболее простой и доступный тип ИБП, который обеспечивает резервное питание при отключении основного источника. Он автоматически переключает нагрузку на батарею при отсутствии напряжения в сети. Резервные ИБП подходят для домашнего использования и небольших офисов, где не требуется высокая надёжность. Данный ИБП также нельзя применять с электроприборами, которые работают от электродвигателя.

2. Линейно-интерактивные ИБП (Line-Interactive). Этот тип ИБП обеспечивает более стабильное выходное напряжение за счёт сетевого фильтра на входе и может корректировать небольшие колебания напряжения в электросети. Линейно-интерактивные ИБП также имеют функцию автоматического переключения на батарею при отключении электроэнергии. Они подходят для серверов, рабочих станций и других важных устройств.

3. Онлайн-ИБП (On-Line). Онлайн-ИБП или ИБП двойного преобразования преобразует входное переменное напряжение в постоянное, а затем обратно в переменное с чистым синусоидальным сигналом. Двойное преобразование обеспечивает максимальную защиту от скачков напряжения и помех. Что позволяет их использовать со всеми чувствительными электроприборами, включая те, что работают от электродвигателя.

Принцип работы онлайн-ИБП

Переменный ток сети преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителя. Инвертор преобразует этот постоянный ток или постоянный ток от аккумулятора в переменный ток для нагрузки. При перебоях в электроснабжении аккумулятор будет подавать резервное питание на нагрузку через инвертор. В режиме байпаса сетевой блок питания может подавать питание на нагрузку через статический байпас. В нормальном режиме работы выход инвертора должен быть синхронизирован с источником питания статического байпаса, что позволяет осуществлять непрерывное переключение между инвертором и статическим байпасом. Синхронизация выхода инвертора и статического байпаса может быть реализована с помощью схемы управления инвертором. Когда частота статического байпасного источника питания находится в диапазоне синхронизации, схема управления инвертором всегда ориентирует выходную частоту инвертора на отслеживание частоты статического байпаса. С помощью ручного управления ИБП также может обеспечить байпас для обслуживания шкафа. Когда необходимо отключить ИБП для технического обслуживания и ремонта, ИБП может подавать питание на критически важные нагрузки через байпас для обслуживания шкафа.

Основные характеристики онлайн- ИБП

• Постоянная стабилизация напряжения. Онлайн-ИБП преобразуют входящее напряжение в постоянное, а затем генерируют чистое синусоидальное выходное напряжение. Это обеспечивает защиту от скачков напряжения, провалов и других искажений.
• Мгновенное переключение. В случае отключения электроэнергии или выхода входного напряжения за пределы допустимого диапазона, онлайн-ИБП мгновенно переключаются на работу от батареи. Время переключения практически равно нулю, что гарантирует непрерывную работу подключённых устройств.
• Фильтрация помех. Онлайн-ИБП оснащены фильтрами, которые устраняют электромагнитные помехи и шумы из электросети, обеспечивая чистую и стабильную энергию на выходе.
• Широкий диапазон входных напряжений. Эти устройства могут работать с широким диапазоном входных напряжений, автоматически регулируя и стабилизируя выходное напряжение.
• Защита от перегрузок и коротких замыканий. Онлайн-ИБП имеют встроенные системы защиты, которые предотвращают повреждение устройства при перегрузках или коротких замыканиях.

Таким образом, онлайн-ИБП подходит для всех систем независимо от требований электроприбора к качеству самой сети. ИБП ограничен только своей мощностью и мощностью питаемых приборов.

Источники бесперебойного питания VEDAUPS

У компании VEDA MC имеется линейка источников бесперебойного питания VEDAUPS. 

VEDAUPS представляет собой шкаф в составе которого входят модули разного назначения.

Модули являются важной частью VEDAUPS, разберём их ниже:

1. Силовой модуль - Главный силовой модуль состоит из выпрямителя PFC, инвертора и преобразователя DC/DC. Его функция заключается в стабилизации напряжения шины постоянного тока, поступающего от основного контура и аккумулятора и преобразованного из переменного тока в постоянный или из постоянного тока в постоянный, а затем преобразования его в синусоиду для вывода через инвертор (DC/AC).

Ниже перечислены конкретные функции:

(1) Если источник питания основного контура работает нормально: Источник питания основного контура исправен и питание по основному контуру достаточно. Питание инвертора поступает на вход основного контура, и модуль может заряжать аккумулятор посредством преобразования DC/DC.

(2) Питание по основному контуру недостаточно: когда мощности основного контура недостаточно, первичный контур подает часть энергии на инвертор, а аккумулятор подает часть энергии на инвертор через преобразование DC/DC, таким образом реализуя совместное питание между входом основного контура и аккумулятором.

(3) При нарушении напряжения основного контура: Напряжение основного контура не в норме, питание инвертора обеспечивается от аккумулятора посредством преобразования DC/DC.

2. Модуль управления – Общее управление системой, которое позволяет контролировать точку зарядки аккумулятора и управлять аккумулятором; Мониторинг и связь; Возможность управления комбинированным шкафом, позволяющая синхронизировать состояние системы в случае объединенной системы шкафов. В двойных системах позволяет добиться синхронизации частоты и фазы амплитуды двух систем.

3. Модуль байпаса – исходя из названия следует что нагрузка может проходить не напрямую через силовой модуль, а обходным путем, в данном случае через модуль байпаса. Нагрузка переходит через байпас в следующих случаях:

(1) Приоритетный байпасный источник питания в режиме супербайпаса с напряжением байпаса в заданном диапазоне. Когда силовой модуль перегружен, байпас может подавать питание;

(2) После сбоя в работе главного/резервного SCM байпас подает питание, или в случае отказа инвертора или сбоя в работе системы байпас подает питание;

(3) Если инвертор не загружен или произошел сбой, а байпас закрыт или закрыт байпас для технического обслуживания, байпас подает питание.

ИБП имеет возможность подключения ко всем типам аккумуляторов:

• Свинцово-кислотные
• Литий-ионные
• Литий-железо-фосфатные
• Суперконденсаторы

Для подключения к потребителям требующих больших мощностей, а также для реализации надёжного резервирования, VEDAUPS можно подключать между собой параллельно, тем самым нарастив мощность до 2400кВА

Технические характеристики VEDAUPS

• Питание: 3 фазы + N + PE
• Диапазон входного напряжения:
• 138 – 485 В
• Диапазон частот: 40 – 70 Гц
• Перегрузка:
• 110% - 60 минут
• 125% - 10 минут
• 150% - 1 минута
• Гармоническое искажение (THDi):
• ≤ 3%
• Рабочая температура: От -10°C до 40°C
• Дисплей: 7-дюймовый/12-дюймовый сенсорный экран
• Связь: RS-485, CAN, Ethernet,
• SNMP (опционально)

Преимущества VEDAUPS

• Высокая эффективность (КПД) – до 99%, что позволит сэкономить электроэнергию на фоне конкурентов.
• Сверхбыстрое переключение с основного источника питания на аккумуляторы – 2 мс.
• Поддержка большинства типов аккумуляторных батарей, встроенный контроллер заряда/разряда.
• Модульность конструкции и возможность масштабирования мощности.
• Параллельное подключение до 2400 кВА.

Рекомендации и плюсы от применения VEDAUPS

Форма сигнала напряжение на выходе ИБП сильно зависит от типа самого ИБП. Для оффлайн ИБП напряжение принимает форму меандра, при линейно интерактивном форму ступенчатой синусоиды либо у редких моделей выражена чистая синусоида, для онлайн ИБП сигнал на выходе всегда принимает форму чистой синусоиды.

Этот момент стоит учитывать при подборе ИБП, так как если ИБП с чистой синусоидой на выходе подойдёт для всех электроприборов, ограничение будет только в мощности самого ИБП, то ИБП со ступенчатой формой сигнала подойдёт только для нетребовательных приборов в основном с бытовой техникой и домашними компьютерами.

Подытожим, онлайн ИБП рекомендуется применять при следующих проблемах в сети:

• Провалах напряжения;
• Полном отключении питания;
• Неполнофазных режимах;
• Нестандартной частоте питающей сети;
• Искажении синусоидальности кривой напряжения питающей сети;

Сферы применения онлайн ИБП:

1. Банки, государственные учреждения, IT: Любой сбой питания во время обработки / хранения / передачи информации может привести к потере данных и последующим экономическим потерям.
2. В системах жизнедеятельности зданий и сооружений: Обеспечение непрерывной работы систем противопожарной защиты, вычислительных устройств, систем кондиционирования
3. В медицинских учреждениях: В больницах и клиниках часто используются устройства, требующие непрерывного электропитания, например аппараты для мониторинга состояния пациентов.
4. На производственных предприятиях: на заводах и фабриках многие процессы зависят от электрического оборудования, данное электрооборудование зависит не только от бесперебойности питания, а также и от качества самой сети, искажения в напряжении, нестандартная частота питающей сети влияет на качество выпускаемой продукции. Онлайн ИБП позволит добиться непрерывность технологического процесса, обеспечить бесперебойный выпуск продукции и снизить капитальные и эксплуатационные затраты

Преимущества от применения ИБП

• Защита оборудования. ИБП защищают компьютеры, серверы и другое оборудование от повреждений, вызванных скачками напряжения, сбоями в электросети и другими проблемами.
• Непрерывность работы. ИБП обеспечивают бесперебойную работу критически важных систем, предотвращая простои и потери данных.
• Стабилизация напряжения. Некоторые типы ИБП могут стабилизировать напряжение, что помогает защитить оборудование от перепадов напряжения.
• Увеличение срока службы оборудования. Защита от скачков напряжения и других проблем с электропитанием помогает продлить срок службы оборудования.