Эволюция ИБП: от первых моделей до современности
Как развивались ИБП
Основные вехи эволюции ИБП
1
Отцом ИБП считается изобретатель Джон Хэнли
В 1934 году он создал и запатентовал «Устройство для обеспечения неизменного и бесперебойного снабжения электроэнергией» (Apparatus For Maintaining An Unfailing and Uninterrupted Supply of Electrical Energy (AMUUSEE)).
2
После 1963 года
началось активное производство устройств с резервированием мощности до 500 кВА. В первых устройствах использовались маховики для обеспечения коротких интервалов резервного питания, а также электродвигатели, дизельные двигатели и генераторы. Появилось название «Источник бесперебойного питания» (Uninterrupted power supply (UPS)).
3
В 70-е годы XX века,
после изобретения тиристоров, появились устройства с аккумуляторными батареями и преобразователями напряжения. Позже тиристоры были заменены на биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ или IGBT).
4
Современные ИБП
производятся мощностью 100…1000 кВт и более с разными величинами входного напряжения. Применяются при подключении цифровой техники (ПК, серверные, ЦОДы), сложного технологического промышленного оборудования, медицинских и энергетических установок.
Виды современных ИБП
Off-Line
(автономная резервная схема)
Line-Interactive
(интерактивная схема)
On-Line
(схема двойного преобразования)
Принцип
В штатном режиме питание – от электросети, ИБП фильтрует помехи. При серьезных перебоях, отключении электроэнергии – питание от аккумуляторов ИБП с помощью простого инвертора.
Аналогичен принципу Off-Line, но на входе присутствует ступенчатый стабилизатор, который позволяет получить регулируемое выходное напряжение.
С помощью обратного преобразователя (инвертора) переменный ток на входе преобразуется в постоянный, а затем снова в переменный. Аккумуляторы включены в цепь постоянно.
Плюсы
При наличии напряжения в сети КПД ≈ 99 %.
Невысокая стоимость
Бесшумность.
Минимум тепловыделения.
КПД ≈ 99 %.
Регулировка входного напряжения.
Более быстрое переключение на питание от аккумуляторов (2-6 мс).
Защита от всех помех в электросети.
Стабилизация частоты.
Отсутствие времени перехода на питание от аккумуляторов.
Режим By-pass.
Минусы
Долгое переключение на питание от аккумуляторов (3-15 мс).
Отсутствие возможности корректировать напряжение и частоту.
Синусоида прямоугольная (трапециевидная)
Не плавная (ступенчатая) стабилизация напряжения.
КПД в онлайн режиме ≈ 80-96 %. *Но в ECO режиме ≈ 99 %.
Шум от работающего вентилятора.
Высокая цена, в 2-3 раза выше, чем на ИБП Line-Interactive.
Мощность
< 1,5 кВА
< 4 кВА
Не ограничена
Форма синусоиды
Прямоугольная (трапециевидная)
Прямоугольная (трапециевидная) / синусоидальная
Правильная синусоида
Время работы от аккумуляторов
5-7 минут
1-1,5 часа
От минуты до нескольких часов
Уровень защиты
Низкий
Средней
Максимальная защита
Применение
Некритические нагрузки (ПК, офисная техника)
Не слишком ответственные нагрузки (приборы с импульсными источниками питания, газовые котлы)
Критические нагрузки (ЦОДы, медицинская техника)
Off-Line
(автономная резервная схема)
Принцип
В штатном режиме питание – от электросети, ИБП фильтрует помехи. При серьезных перебоях, отключении электроэнергии – питание от аккумуляторов ИБП с помощью простого инвертора.
Плюсы
При наличии напряжения в сети КПД ≈ 99 %.
Невысокая стоимость
Бесшумность.
Минимум тепловыделения.
Минусы
Долгое переключение на питание от аккумуляторов (3-15 мс).
Отсутствие возможности корректировать напряжение и частоту.
Синусоида прямоугольная (трапециевидная)
Мощность
< 1,5 кВА
Форма синусоиды
Прямоугольная (трапециевидная)
Время работы от аккумуляторов
5-7 минут
Уровень защиты
Низкий
Применение
Некритические нагрузки (ПК, офисная техника)
Line-Interactive
(интерактивная схема)
Принцип
Аналогичен принципу Off-Line, но на входе присутствует ступенчатый стабилизатор, который позволяет получить регулируемое выходное напряжение.
Плюсы
КПД ≈ 99 %.
Регулировка входного напряжения.
Более быстрое переключение на питание от аккумуляторов (2-6 мс).
Минусы
Не плавная (ступенчатая) стабилизация напряжения.
Мощность
< 4 кВА
Форма синусоиды
Прямоугольная (трапециевидная) / синусоидальная
Время работы от аккумуляторов
1-1,5 часа
Уровень защиты
Средней
Применение
Не слишком ответственные нагрузки (приборы с импульсными источниками питания, газовые котлы)
On-Line
(схема двойного преобразования)
Принцип
С помощью обратного преобразователя (инвертора) переменный ток на входе преобразуется в постоянный, а затем снова в переменный. Аккумуляторы включены в цепь постоянно.
Плюсы
Защита от всех помех в электросети.
Стабилизация частоты.
Отсутствие времени перехода на питание от аккумуляторов.
Режим By-pass.
Минусы
КПД в онлайн режиме ≈ 80-96 %. *Но в ECO режиме ≈ 99 %.
Шум от работающего вентилятора.
Высокая цена, в 2-3 раза выше, чем на ИБП Line-Interactive.
Мощность
Не ограничена
Форма синусоиды
Правильная синусоида
Время работы от аккумуляторов
От минуты до нескольких часов
Уровень защиты
Максимальная защита
Применение
Критические нагрузки (ЦОДы, медицинская техника)
5
В последние годы
производители ИБП заменяют громоздкие свинцово-кислотные аккумуляторы (VRLA) на компактные литий-ионные (Li-ion). Они не требуют техобслуживания, позволяют сэкономить до 80 % площади, рассчитаны на 5 000 и более циклов зарядки/разрядки, в отличие от VRLA с 700 циклами.
