Что значит инверторный ибп
Инверторные источники бесперебойного питания
Инверторные источники бесперебойного питания уже давно по праву завоевали собственное прочное место среди способов один раз и навечно устранить соответствующие недостатки. Прибор инверторного источника питания функционирует на основе трансформации постоянного напряжения зарядного устройства в переменное электричество сетевого напряжения (110 Вольт или 220 Вольт) с частотой пятьдесят или шестьдесят Герц (на характеристики влияют определенные условия и цели).
Вместе с тем, представляя собой неразрывную составляющую подобного прибора, зарядное устройство применяется только в том случае, если нет обыкновенной подачи электрической энергии. Когда отключения не случилось, зарядное устройство источника бесперебойного питания сохраняется в соответствующем виде до тех пор, пока не случится непредвиденное выключение электричества.
Конструкция и принципы работы ИБП
Основа функционирования ИБП следующая: при получении энергии от электросети, зарядное устройство внутри конструкции сохраняется в соответствующем виде, находясь в режиме постоянного подключения к источнику постоянного тока. При этом он присоединен к системе зарядки выходного устройства превращения постоянного тока в переменный.
Поступающее напряжение от электросети (как вариант, 220 В), трансформируется в небольшое постоянное напряжение (соответственно две дюжины Вольт). После этого присоединяется зарядное устройство, находящееся в буферном режиме.
Затем по схеме движется сам инвертор. Он увеличивает маленькое напряжение зарядного устройства до двухсот двадцати Вольт, а после превращает его в переменное напряжение с помощью транзисторного каскада.
В некоторых случаях существует специальный режим «байпас». Суть его заключается в том, что зарядка выходного каскада прибора производится через пропущенное через фильтр и выпрямленное напряжение электросети. Зарядное устройство при этом не применяется вовсе. Вместе с тем в случае надобности переход на зарядку от аккумулятора совершается очень быстро, посредством системы перехода в интерактивном режиме.
Типы ИБП
Работа, при которой зарядное устройство постоянно присоединено к цепи подзарядки выходного устройства и переход не требуется, получила название режим двойного превращения. На сегодняшний день он считается наиболее эффективным.
Необходимо различать его с работой ИБП в режиме резерва. Он заключается в том, что при имеющемся напряжении в электросети, подзарядка осуществляется непосредственно от нее. Однако такой вид работы крайне сомнителен за счет медленного перехода на подпитку от зарядного устройства. Режим двойной трансформации и функция «bypass» создают дополнительную гарантию эффективности, а также ускоряют и переводят на запас.
Несмотря на это, повсеместно встречающиеся дешевые ИБП для персональных компьютеров практически всегда функционируют по второму из указанных режимов работы, а первый режим применяется в дорогостоящем и сильном оборудовании.
Большое значение в технологии ИБП имеет обустройство налаживания стабильной работы и охраны от неполадок при функционировании инвертора от обыкновенной домашней электросети. Безусловно, здесь есть взаимосвязь стоимости и эффективности. Источники бесперебойного питания с самыми хорошими интегрированными в конструкцию стабилизаторами имеют на порядок большую стоимость, чем обыкновенные решения.
Плюсы и минусы функционирования ИБП с режимом двойного превращения и режимом запаса
Среди преимуществ ИБП, работающих в первом режиме можно назвать очень быстрое переключение на подпитку от зарядного устройства (последнее почти всегда находится в схеме), синусоидальный вид конечного сигнала, а также способность настроить условия выхода за счет грамотно продуманного интегрированного стабилизирующего устройства.
Среди минусов можно назвать наличие двух обстоятельств: недостаточно высокий коэффициент полезного действия (лишь в пределах от 80% до 95%), а также регулярный громкий звук от включенного вентилятора. Вместе с тем исключительно источники бесперебойного питания с двойным превращением могут очень эффективно подпитывать каждую нагрузку, в т.ч. двигателей, темп вращения ротора которых меньше темпа вращения магнитного поля статора при прохождении в обмотках трехфазного тока, а также иных конструкциях, где принципиальное значение имеет форма тока. Это объясняется тем, что схемы с двойным превращением производят чистый синус.
Среди преимуществ ИБП с резервным режимом функционирования можно отметить дешевизну; большое распространение и крупный показатель коэффициента полезного действия благодаря регулярному заряду от электросети, где есть обычное напряжение.
Минусы – медленный переход на зарядку от зарядного устройства, а также несинусоидальный вид конечного сигнала. ИБП в подобном режиме работы повсеместно используется для запасного заряда персональных компьютеров и домашней электротехники, в которой есть интегрированный преобразователь импульсных сигналов. Последний первоначально делает прямым поступающее напряжение, а затем превращает его в необходимый для функционирования приборов вид.
На видео: ИБП с режимом двойного преобразования
Как устроены и работают инверторные источники бесперебойного питания
Неожиданная приостановка централизованного электроснабжения или резкие скачки напряжения в сети всегда приносят массу проблем как владельцам частных домов, так и администрации общественных учреждений и производственных комплексов. Речь не о тех неудобствах, когда нельзя посмотреть фильм по кабельному ТВ, погладить белье или пропылесосить ковер сию же секунду. Дело даже не в том, что мясо в холодильнике подтает. Хотя это все и неприятно, но оно не имеет серьезных последствий.
Почему так важно иметь инверторный ИБП?
Понятно, что и без отопления, и без подачи воды несколько часов можно обойтись, так что кратковременные аварийные или плановые отключения централизованного электроснабжения не катастрофичны, но что касается систем отопления,лучше все-таки, чтобы у вас был ИБП для котельной. А для компьютеров, особенно серверных, да и другого цифрового оборудования прекращение подачи питания даже на несколько минут или скачки напряжения могут означать сбой всех настроек системы, выход техники со строя и даже возникновение пожароопасных ситуаций.
Именно по этим причинам источники бесперебойного питания жизненно необходимы в любом современном доме, организации, на производстве. Даже если у вас есть генераторы питания, при неожиданном отключении электричества вам нужно некоторое время, чтобы их запустить. То есть, перебой в питании оборудования и блоков управления все равно неизбежен без качественного ИБП.
Как устроен инверторный источник бесперебойного питания?
Инверторный ИБП является самым надежным и качественным устройством, так как только этот тип бесперебойников обеспечивает непрерывную подачу гладкой синусоиды и стабильность напряжения в любой ситуации.
Конструктивно инверторный ИБП состоит из нескольких блоков:
Батарея может поставляться вместе с ИБП или приобретаться отдельно. Более современные модели имеют встроенный дисплей, на котором отображается вся необходимая для пользователя информация.
Принцип работы инверторного ИБП
Существует два вида таких источников питания, отличающихся между собой режимами работы:
Принцип работы первого вида устройства предусматривает при наличии напряжения в сети его непосредственную стабилизацию. И только когда сеть не обеспечивает подачи питания в заданном диапазоне, бесперебойник переходит в режим работы от батареи, в котором он может находиться в среднем несколько часов (этот показатель зависит от емкости элементов питания). Переключение с одного источника питания на другой (сеть-аккумулятор) в разных моделях занимает разное количество секунд.
Источники питания, работающие в режиме двойного преобразования, всегда сначала преобразовывают переменный ток сети в постоянный и подают его на аккумулятор, который таким образом поддерживается в заряженном состоянии. Далее инвертор повышает напряжение с 12 или 24 Вольт до 220, преобразовывая его в переменный с формой синусоиды, как в обычной сети электроснабжения.
Встречаются модели ИБП, работающие в режиме двойного преобразования, но в которых возможно выключение аккумулятора из цепи, если в сети есть напряжение. Таким образом экономится ресурс аккумулятора для бесперебойника.
ИБП On-line VS Инвертор – что лучше для бесперебойного питания дома
Вы решили организовать бесперебойное электропитание вашего дома при помощи современного, оптимального и удобного решения – ИБП.
В процессе изучения темы у вас непременно возникнет вопрос: какое решение – на базе инвертора* или ИБП On-line выбрать? Мы постараемся внести ясность в этот вопрос и упростить ваш выбор. Итак, ниже сравнительный анализ.
Раунд I. Качество выходного сигнала
ИБП On-line типа благодаря двойному преобразованию при любом сигнале на входе выдает на выходе идеальную синусоиду, которая сохраняется не зависимо от степени загрузки ИБП. К форме сигнала чувствительна индуктивная нагрузка и сложная электроника (насосы и другие электродвигатели, hi-end аппаратура и т.п.).
Инвертор, если у вас есть напряжение, будет его транслировать на потребителей не исправляя входящий сигнал. В режиме работы от АКБ инвертор допускает существенно более широкий диапазон отклонений (КНИ) по форме синусоиды.
Счет 1:0 в пользу On-line.
Синусоида после On-line ИБП
Раунд II. Стабилизация напряжения
ИБП – это лучший стабилизатор, который только можно себе представить. Чтобы не происходило на входе – на выходе всегда 220В, в отличие электронных или релейных стабилизаторов, которые регулируют напряжение ступенчато. Диапазон стабилизации тоже впечатляющий – как правило в пределах от 110В до 290В.
Инвертор функции стабилизации как правило лишен вовсе. Однако, есть производители, которые встраивают в инвертор стабилизатор, например, Cyberpower, делая из инвертора источник типа line-interactive, но оставляя ему название “инвертор”. Встроенный стабилизатор как правило не отличается высокими характеристиками: точность и скорость стабилизации посредственны.
Счет 2:0 в пользу On-line.
Раунд III. Работа с аккумуляторами
1) Количество АКБ, подключаемое к ИБП определяется его мощностью:
К моделям с трехфазным входом и выходом может подключаться от 32 АКБ и более.
А что же с инверторами?
2) Зарядный ток
Сила тока зарядного устройства определяет на сколько быстро смогут зарядиться АКБ при восстановлении питания. Как правило, классическое время заряда AGM и GEL аккумуляторов составляет 10 часов. Инверторы имеют высокие токи, что позволяет корректно и быстро зарядить даже большие аккумуляторные банки. Мощность зарядного устройства ИБП как правило меньше и время на заряд аккумуляторов большой емкости может уйти более 10 часов.
16 АКБ на стеллажах для ИБП On-line
Раунд IV. Долговечность аккумуляторов
Как показывает практика, аккумуляторы дольше живут при использовании с ИБП On-line типа, которые имеют многоступенчатый интеллектуальный режим заряда.
Раунд V. Время переключения на АКБ
ИБП on-line типа переключаются на АКБ моментально, т.е.за 0 сек. Ни потребители, ни вы не заметите, что пропало центральное питание. Только писк ИБП вам сообщит о проблемах с электроснабжением. Это свойство делает ИБП незаменимым для оборудования, которое очень критично к качеству и стабильности питания.
Время переключения инвертора с работы от сети на АКБ – 10-20мс, лампочки освещения моргнут, но современные ПК в перезагрузку уйти не успеют. Некоторые модели газовых котлов такой перебой в питании могут воспринять как ошибку сети. Совместимость следует уточнить у наших специалистов.
Раунд VI. Работа с генератором и солнечными батареями
ИБП весьма требовательны к качеству питания, при отклонениях входящей частоты от 50Гц на 2-4% они могут воспринять как аварийную ситуацию и уйти в режим питания нагрузки от АКБ. Ввиду этого, ИБП корректно работают только с качественными генераторами, оснащенными электронным управлением частотой. Инверторы существенно менее требовательны и дружат даже с самыми бюджетными генераторами.
Автоматизация генераторов в связке с инверторами имеет широкую практику: при разряде АКБ близким к критичному инвертор может послать сигнал на запуск генератора и остановить его, когда аккумуляторы зарядились до установленного уровня. Такая схема удобная при автономной работе или при очень длительных отключения электроэнергии. Автоматизация ИБП и генераторов возможна, но существенно сложнее и дороже.
ИБП не умеют работать с солнечными панелями, а инверторы умеют и имеют массу возможностей для этого.
Счет 4:2, плюс очко инверторам.
Блок автоматизации генератора
Раунд VII. Эксплуатация и уровень шума
В силу постоянного двойного преобразования ИБП нуждается в охлаждении, следовательно, присутствует постоянный шум от вентиляторов, в следствии чего источник следует устанавливать в нежилом помещении. Инверторы включают вентиляторы к нагрузкам близким к максимальной, а также при заряде аккумуляторов на максимальном токе. Также инверторы менее требовательны к температуре и уровню загрязненности помещения. Существуют модели для эксплуатации в условиях тряски и высокой влажности.
Раунд VIII. Способность к перегрузкам
ИБП очень чувствительны к перегрузкам и при расчете нагрузки следует учитывать этот факт. Максимальная глубина перегрузки – около 125%, потом ИБП уйдет в режим байпаса, т.е. начнет питать нагрузку в обход своей схемы. При многократных перегрузках ИБП может прийти в негодность.
Инверторы, как правило, имеют двукратную способность к перегрузкам в течение 5-10сек от своей номинальной мощности и спокойно переносят пусковые токи индуктивной нагрузки.
Раунд IX. Надежность
Наш опыт показывает, что уровень надежности ИБП и инвертора приблизительно одинаковый, если сравнивать модели одного ценового сегмента. Тут ничья.
Инвертор МАП Энергия и Delta DTM 12 200l
Раунд X. Стоимость
Стоимость решения на базе инверторов и ИБП могут сильно разниться в зависимости от мощности и времени автономии: может быть выгоднее ИБП, а может инвертор.
Окончательный счёт: 4:4
Какой вывод можно сделать? Решение о выборе между ИБП и инвертором должно быть сделано исходя из важности определенных характеристик именно в вашей ситуации. Также, не лишним будет сопоставить стоимости и время автономии систем. Будем надеяться, что мы помогли вам с выбором.
* Здесь и далее по тексту имеются ввиду автоматические инверторы с зарядным устройством и чистым синусом на выходе, к популярным можно отнести МАП “Энергия”, Stark, Victron, Studer и прочие.
ИБП и стабилизаторы с двойным преобразованием
Сегодня построенные на основе двойного преобразования энергии онлайн ИБП и инверторные стабилизаторы напряжения являются самыми востребованными изделиями в своих сегментах рынка электрооборудования. Высокий спрос на данные устройства объясняется их отличными техническими характеристиками, позволяющими обеспечивать качественным электропитанием даже самые требовательные нагрузки.
Содержание
Что же представляет собой технология двойного преобразования энергии, как она влияет на функционирование систем электропитания и почему на сегодняшний день считается одной из самых прогрессивных? Расскажем об этом в нашей статье.
Двойное преобразование
«С двойным преобразованием энергии» – такую фразу можно увидеть в описаниях, соответствующих многим источникам бесперебойного питания и всем инверторным стабилизаторам напряжения «Штиль». Что же она означает?
Технология двойного преобразования – один из способов повышения качества электроэнергии, заключающийся в двух последовательных трансформациях входного переменного напряжения: вначале оно переводится в постоянное (DC), а затем инвертируется обратно в переменное (AC). При этом вновь сформированное АС-напряжение имеет эталонные характеристики и избавлено от сетевых искажений.
Основное отличие данного способа от других, схожих по назначению, заключается в том, что преобразование (следовательно, и коррекция напряжения) осуществляется непрерывно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Это исключает влияние входных возмущений на выходное напряжение, которое абсолютно не зависит от состояния внешнего источника питания и имеет неизменно точное значение и синусоидальную форму. Иными словами, ни одна помеха или скачок напряжения не достигает нагрузки, подключенной к ИБП или стабилизатору с двойным преобразованием энергии. Такие устройства гарантируют надежную защиту любой, даже самой требовательной к качеству электропитания техники.
Отметим, что двойное преобразование энергии вошло в электротехнику сравнительно недавно – первые ИБП на его основе появились в конце XX века. Несколько позже – в начале XXI века данная технология нашла своё применение и в стабилизаторах напряжения. Номером один стали выпускаемые с 2015 года инверторные стабилизаторы «Штиль» серии «ИнСтаб». Они являются полностью отечественной разработкой (г. Тула), которая, выйдя на рынок, отлично зарекомендовала себя в практическом применении и быстро завоевала популярность у потребителей.
Конструктивные особенности
Изделия, использующие двойное преобразование энергии, имеют ряд специфических конструктивных особенностей. Разберем их на примере ИБП и стабилизаторов от бренда «Штиль», являющегося одним из лидеров среди российских производителей и поставщиков систем электропитания.
Главное отличие указанных приборов от устройств других типов – отсутствие автотрансформатора и каких-либо подвижных (электромеханических) частей в силовой цепи. Вместо них в состав онлайн ИБП и инверторного стабилизатора входят следующие компоненты:
| Компонент | Описание |
| Входной и выходной фильтры | Сглаживают электромагнитные помехи и обеспечивают выполнение требований ЭМС (электромагнитной совместимости). Входной фильтр также защищает нагрузку от перенапряжений. |
|---|---|
| Выпрямитель со встроенным корректором коэффициента мощности (ККМ) | Работает на основе выпрямительных диодов, благодаря которым подаваемое на вход переменное напряжение преобразуется в постоянное (назовем его – промежуточным). Благодаря наличию ККМ компенсирует реактивную составляющую мощности подключенных приборов и обеспечивает синусоидальную форму потребляемого электрического тока при любом типе нагрузки. |
| Зарядное устройство (используется только в ИБП) | Работает параллельно выпрямителю и преобразует входное переменное напряжение в постоянное напряжение необходимое для заряда аккумуляторов. |
В ИБП данная ёмкость позволяет питать подключённое оборудования напрямую от сети несмотря на возникающие в ней отклонения, что сокращает количество переключений на аккумуляторы (диапазон предельных входных значений 90-295 В).
(используется только в ИБП)
Ниже представлены структурные схемы инверторного стабилизатора и онлайн ИБП:
ИБП на сегодня являются самым надежным, современным и эффективным способом решения проблемы нестабильной подачи электричества.
Перед каждым хозяином загородного дома, принявшим решение приобрести такое оборудование (как известно, чем дальше удаленность от городской черты, тем чаще перебои в центральном электроснабжении) встает главный вопрос: ИБП – онлайн или ИБП на базе VS-инвертора? Это две главные разновидности агрегатов данного типа, о плюсах и минусах которых пойдет речь ниже. В нашем сравнительном анализе мы затронем основные технические характеристики, которые влияют на качество генерируемого тока и на надежность работы оборудования в целом.
Сравнение первое: качество выходного напряжения
ИБП one-line являются агрегатами двойного преобразования электротока. Независимо от сигнала они дают на выходе идеальную синусоиду, причем сохраняют ее вне зависимости от количества и мощности подключенных пользователей. При выборе агрегата нужно учитывать, что к качеству сигнала наиболее чувствительны электродвигатели, насосы, hi end-аппаратура и другие сложные электронные приборы.
Что касается инверторов, то они передают нагрузку без корректировки входящего сигнала. Работая от аккумуляторных батарей, такое оборудование допускает гораздо более значительные погрешности по диапазону отклонений в форме синусоиды выходного напряжения (КНИ).
Результат – 1:0 в пользу ИБП-онлайн.
Сравнение второе: стабилизация напряжения
Какой бы ни была ситуация на входе, на выходе ИБП всегда показывают 220 В, и в этом их огромное преимущество перед релейными и электронными стабилизаторами, регулирующими напряжение ступенчато. Диапазон стабилизации при этом значителен (от 110-ти до 290 В).
Инверторы в своем большинстве полностью лишены опции стабилизации напряжения. Отдельные заводы-производители встраивают в систему стабилизаторы, по сути, превращая инверторы в ИБП типа line-interactive. Но и это не дает должного результата: скорость и качество стабилизации оставляют желать лучшего.
Результат – 2:0 в пользу ИБП-онлайн.
Сравнение № 3: работа с аккумуляторами
Количество подключаемых батарей у ИБП-online зависит от мощности:
К 2-хфазным моделям можно подключать 32 и больше АКБ.
Для инверторных агрегатов:
Необходимой автономности оборудования можно добиться, применяя АКБ большей емкости. Кроме того, обычной практикой стало параллельно-последовательное подключение аккумуляторов для увеличения продолжительности безостановочной работы оборудования (то есть по этой схеме можно подключать 4, 8, 12 или 16 АКБ). Следовательно, здесь преимуществ на стороне инверторов.
Сила тока батарей – это показатель, определяющий, насколько быстро они смогут зарядиться после восстановления напряжения в сети. Средняя продолжительность зарядки AGM и GEL-аккумуляторов составляет 10 ч. Устройство инверторов позволяет заряжать даже высокоемкие батареи достаточно быстро. ИБП, как правило, имеют меньшую мощность АКБ, вследствие чего на их подзарядку уходит больше 10 ч.
Результат – 2:1 (разрыв сокращается).
Сравнение № 4: скорость переключения на батареи
Онлайн ИБП переключают потребителей на АКБ мгновенно. В этот момент они подают сигнал, благодаря которому хозяева дома узнают о проблемах с электроснабжением, иначе момент переключения остался бы вовсе незамеченным. Это преимущество делает оборудование данного типа незаменимым для пользователей, критичных к стабильности электротока.
Время переключения инвертора – 10-20 сек. На работу большинства электроприборов такой кратковременный перебой не повлияет, к примеру, компьютеры нового поколения в перезагрузку не уйдут. А вот отдельные модели отопительных котлов с электроникой могут трактовать ситуацию как сетевую ошибку. Поэтому при выборе оборудования обязательно советуйтесь со специалистами, чтобы проверить совместимость инверторов с вашими электроприборами.
Сравнение № 5: долговечность АКБ
На практике проверено, что подключенные к ИБП-online аккумуляторные батареи живут дольше благодаря предусмотренному в них многоуровневому интеллектуальному режиму зарядки.
Сравнение № 6: работа с генераторами
ИБП чувствительны к качеству электропитания. В случае отклонения входной частоты на 2-3 % от 50 Гц они обычно переходят в режим работы от АКБ. В связи с этим онлайн-ИБП совместимы только с качественными ГУ, имеющими систему электронного мониторинга и управления. Инверторы в этом плане более демократичны и вполне могут работать с самыми недорогими ГУ.
Широко распространена практика оснащения автоматикой VS-инверторов в связке с ГУ: в случае разрядки АКБ до критичного уровня или, наоборот, зарядки до необходимого уровня, инвертор посылает сигнал на переключение. Это очень удобно при продолжительных или частых отключениях электричества. Автоматизировать онлайн ИБП можно, но это гораздо дороже и сложнее.
Кроме того, только инверторы могут работать от солнечных батарей, в ИБП этой возможности не предусмотрено.
Результат – 4:2, очко в копилку инверторов.
Сравнение № 7: уровень шума и условия работы
ИБП требуют периодического охлаждения, что обусловлено спецификой работы системы двойного преобразования. От этого – шум, издаваемый вентиляторами.
В инверторных ИБП вентиляторы включаются только при критичных нагрузках либо при заряде АКБ на максимуме. Инверторы могут работать при повышенной влажности и уровне загрязнения воздуха, вибрации.
Сравнение № 8: работа при высоких нагрузках
ИБП чувствительны к чрезмерным нагрузкам (допустимый максимум – 125 %), далее они переходят в режим байпаса и при многократных повторениях такой ситуации могут просто выйти из строя.
Инверторы вполне выдерживают двукратные нагрузки от номинала при условии, что их продолжительность не превышает 5-10 сек, а также пусковые токи.
Что касается еще двух немаловажных характеристик – надежности и цены, то здесь определить победителя не удастся. Как инверторы, так и ИБП-онлайн в зависимости от производителя и модели могут служить больше или меньше и стоить по-разному. Поэтому итоговый счет остается равным – 4:4.
Выводы
Решение о покупке ИБП или инвертора делайте исходя из характеристик, которые важны именно в вашем случае. Обращайте внимание на соотношение цены и продолжительности автономной работы оборудования.