Резервный источник питания: что это и как он функционирует?

Источники бесперебойного питания необходимы для обеспечения стабильного электроснабжения критически важного оборудования в случае перебоев в электросети, будь то в доме, офисе или на предприятии. Резервные источники представляют собой одну из разновидностей бесперебойников, которые преимущественно используются для компьютерной техники.

Определение резервного источника питания

Резервные источники бесперебойного питания, также известные как оффлайн ИБП (off-line, stand-by или back UPS), — это устройства, которые обеспечивают резервное питание подключенной техники с помощью встроенных аккумуляторов в случае возникновения следующих проблем с электросетью:

Полное отключение электричества (блэкаут);
Значительное падение напряжения или его резкие всплески (например, от удара молнии);
Сетевые помехи.

Эти устройства работают на переменном напряжении и подключаются к обычной электросети. Они имеют компактный корпус и не предусматривают подключение внешних аккумуляторов. Как и сетевые фильтры, резервные ИБП оснащены защитой от перегрузок, короткого замыкания и высокочастотных помех. В процессе работы уровень шума составляет около 40-45 дБ, что может быть вызвано работой системы охлаждения и инвертора.

Принцип работы резервного источника питания

Резервные ИБП имеют простую схему работы. В их конструкции находятся:

Плата управления с микропроцессором;
Один или несколько встроенных аккумуляторов емкостью от 4,5 до 9 Ач;
Зарядное устройство для зарядки аккумуляторов;
Инвертор для преобразования постоянного тока в переменный;
Входной сетевой фильтр;
Силовой разъем с блоком предохранителя.

Внутреннего автоматического регулятора напряжения в резервных источниках питания нет, поэтому у них всего два режима работы: сетевой и автономный.

В сетевом режиме, когда в электросети напряжение находится в пределах 180-260 В, устройство просто передает его на нагрузку без изменений, работая по принципу сетевого фильтра.

Автономный режим активируется, когда напряжение выходит за допустимый диапазон или происходит полный блэкаут. В таких случаях ИБП автоматически переключается на встроенный аккумулятор. Инвертор обеспечивает электроснабжение, преобразовывая постоянный ток от аккумулятора в переменный. При этом выходное напряжение может иметь модифицированный синус и отклонение от номинала в пределах 5-10% от 220/230 В.

Обратное переключение происходит автоматически после восстановления напряжения в сети и возвращения его в рабочий диапазон.

Виды резервных источников бесперебойного питания

Резервные источники питания классифицируются по выходной мощности, способу установки и дополнительным функциям. Рассмотрим эти параметры подробнее.

В основном выходная мощность резервных ИБП колеблется от 160 до 1000 Вт, что достаточно для резервного электроснабжения одного устройства (например, роутера) или группы электротехники, такой как персональный компьютер с монитором и периферийными устройствами.

По способу установки резервные источники могут быть:

Напольные (tower), размером примерно с небольшой системный блок компьютера;
Настольные (brick), имеющие компактный корпус, напоминающий большой сетевой фильтр;
Универсальные, которые можно устанавливать несколькими способами, например, на полу, на столе или на стене.

Некоторые модели имеют дополнительные функции для повышения защитных свойств. Например, они могут быть оснащены разъемами для подключения телефонных и сетевых линий (RJ-11, RJ-45), возможностью «холодного» старта, гнездами для подключения к компьютеру для удаленного мониторинга и светодиодной индикацией, которая предупреждает пользователя о возможных проблемах с прибором или подключенной нагрузкой.

Преимущества и недостатки резервных источников бесперебойного питания

Рассмотрим сильные и слабые стороны резервных источников бесперебойного питания.

Преимущества

Микропроцессорное управление.
Простая схема работы без использования трансформатора.
Наличие 2-8 разъемов типа IEC-320 C13 для одновременного питания нескольких устройств.
Низкая цена.
Компактный корпус по сравнению с другими типами ИБП (линейно-интерактивными и онлайн).

Недостатки

Отсутствие коррекции выходного напряжения.
Несинусоидальное (аппроксимированное) напряжение при работе от аккумулятора с отклонением ±5-10% (в большинстве моделей).
Низкое быстродействие при переключении режимов (до 8 мс), что может приводить к перебоям в питании нагрузки.
Частый переход на аккумуляторы при перепадах напряжения может приводить к недозарядке и ускоренному износу батарей.
Нет возможности увеличения времени автономного питания за счет подключения внешних аккумуляторов.

Сфера применения

Технические характеристики резервных источников питания не позволяют использовать их для электрочувствительной техники. В основном они предназначены для персональных компьютеров, сетевого оборудования (например, роутеров), IP-телефонии, видеокамер и систем сигнализации, установленных в домах или офисах.

Эти устройства не могут обеспечить длительное резервное питание в случае блэкаута, но позволяют пользователю корректно и безопасно завершить работу компьютерных программ или игр, не потеряв важных несохраненных данных.

Резервные источники не рекомендуются для защиты оборудования, в составе которого есть электродвигатели, таких как насосы, холодильники, энергозависимые котлы отопления и др.

Если в электросети часто наблюдаются резкие перепады напряжения или длительные блэкауты (до нескольких часов), и подключено электрочувствительное оборудование (например, энергозависимый газовый котел), то лучше установить онлайн ИБП.

Онлайн источники бесперебойного питания работают на основе технологии двойного преобразования без трансформатора, что позволяет:

Корректировать выходное напряжение при значительных перепадах в диапазоне 90-310 В без перехода в автономный режим;
Мгновенно и безразрывно переключать питание нагрузки на резерв и обратно, обеспечивая стабильную работу оборудования;
Обеспечивать подключенную технику качественным напряжением с отклонением не более 2% от нормы и чистым синусом в любых основных режимах.