Основные электрические параметры источников бесперебойного питания (ИБП)
Электрические колебания и их характеристики
Классические электрические колебания, возникающие например в колебательном контуре или на выходе генератора переменного тика, являются гармоническими. Это значит, что зависимость интенсивности колебания (мгновенного значения напряжения или тока) от времени может быть представлена графически в виде синусоиды.
В реальной жизни вид осциллограммы напряжения или тока может несколько отличаться от чистой синусоиды:
Амплитудным значением или амплитудой называется максимальное отклонение колеблющейся величины от нулевого уровня.
Действующее значение тока или напряжение численно равно такому постоянному току или напряжению, которое производит в проводнике такой же тепловой эффект. Действующее значение напряжения или тока равно среднему квадратичному значению соответствующей величины за период колебаний.
Коэффициент амплитуды или пик-фактором называется отношение амплитуды колебания к его действующему значению. Он всегда больше 1. Для гармонического колебания (синусоидального напряжения или тока) коэффициент амплитуды равен 1,41 (точнее √2). Пик-фактор несинусоидальных колебаний может сильно отличаться от этой величины.
Коэффициент амплитуды характеризует несинусоидальное колебание не однозначно. Разные по форме колебательные процессы могут иметь одинаковые коэффициенты амплитуды.
Для того, чтобы полностью охарактеризовать сложное периодическое колебание, его искусственно представляют в виде суммы нескольких гармонических колебаний кратных частот (гармоник). Так, например, для того, чтобы описать несинусоидальный процесс с основной частотой (первой гармоникой), равной 50 Гц, его представляют в виде суммы колебательных процессов с частотами 50 Гц, 100 Гц (вторая гармоника), 150 Гц (третья гармоника) и т.д.
Проводимый таким образом анализ сложного колебания называется анализом или анализом Фурье (по имени французского математика и физика). Результатом гармонического анализа является так называемй спектр колебательного процесса - зависимость интенсивности каждой гармоники от ее номера.
На рисунке представлен произвольный колебательный процесс и начало его спектра
Для точного представления сложного колебания нужно учитывать по меньшей мере несколько десятков гармоник.
В качесте интегральной характеристики степени отличия формы колебательного процесса от синусоиды в часто используют коэффициент гармонических искажений (коэффициент гармоник) - Кг. Он показывает какая доля энергии содержиться в старших гармониках, по сравнению с энергией, содержащейся в первой гармонике.
В некоторых странах для этого обычно используют полный коэффициент гармонических искажений (англ. : total harmonic distortion - THDF). Он показывает, какая доля энергии содержиться в старшей гармонике, по сравнению с полной энергией колебания.
Понятно, что при почти синусоидальных процессах Кг и THDF практически равны. Но при значительных искажениях они различаются. В таблице приведены несколько точек, характеризующих это различие.
Коэффициент гармонических искажений чисто синусоидального колебательного процесса равен нулю (вся энергия содержиться в основной гармонике). Обычно считается, что колебанияе слабо отличается от синусоидального, если коэффициент гармонических искажений не превышает 5%.
Линейные и нелинейные нагрузки
Если мы подключим к источнику напряжения постоянного тока резистор и будем менять ведичину напряжения, ток, протекающий в цепи, будет меняться пропорционально напряжению. Если мы подключим к источнику синусоидального переменного напряжения (например к сети или к ИБП с синусоидальным выходным напряжением) резистор, мгновенное значение тока в цепи будет пропорционально мгновенному значению напряжения. Следовательно ток в цепи будет синусоидальным, причем синфазным напряжению (т.е. максимальные значения тока будут наблюдаться точно в те же моменты времени, что и максимальные значения напряжения).
Ток потребления резистора в цепи переменного тока
Если мы подключим к источнику синусоидального напряжения емкость, индуктивность или любое сочетание их с резисторами, ток в цепи по-прежнему будет синусоидальным.
Но в этом случае, максимумы тока будут оережать максимумы напряжения (как на рисунке) или отставать от них. В зависимости от преобразования в цепи емкостей или индуктивностей, такую нагрузку называют емкостной или индуктивной. А в совокупности все нагрузки (потребители электроэнергии) с синусоидальным током потребления (при синусоидальном напряжении) называются линейными.
Импульсный блок питания (например компьютера) является нелинейной нагрузкой. Если компьютер подключить к источнику синусоидального напряжения, то зависимость тока, потребляемого компьютером, от времени будет иметь вид, показанный на рисунке:
На рисунке хорошо видно, что компьютер потребляет ток только в моменты, когда напряение близко к своему максимуму, и не потребляет ток при низком напряжении.
Форму тока, потребляемого нелинейной нагрузкой можно охарактеризовать теми же параметрами, что и любой колебательный процесс.
Коэффициент амплитуды
Коэффициент амплитуды (пик-фактор) тока потребления импульсных блоков питания всегда намного больше единицы. Обычно он находится в диапазоне от 2 до 3, но может и более 5.
Источник бесперебойного питания должен быть рассчитан на работу с такими пик-факторами. Т.е. ИБП должен обеспечивать не только действующее значение тока, соответствующее максимальной нагрузке, но и максимальное (амплитудное) значение тока, существенно превышающее амплитуду синусоидального тока с таким же действующим значением.
Величина пик-фактора не является постояной характеристикой блока питания. Она - продукт взаимодействия блока питания, его нагрузки (например компьютера) и источника тока, к которому он подключен. Так, при питании от сети он может быть равен 2 или 3. Если компьютер питается от ИБП с переключением, имеющего выходное напряжение в виде меандра с паузой, то пик-фактор уменьшается до 1,8 - 2. Подключение компьютера к феррорезонансному трансформатору позволяет уменьшить пик-фактор еще более значительно. Это уменьшает нагрузку на блок питания компьютера и увеличивает его долговечность.
С другой стороны, если блок питания компьютера оставить работать на холостом ходу или с очень маленькой нагрузкой (например взять блок питания мощностью 400 Вт и поставить его в простую персоналку минимальной мощности), то коэффициент амплитуды тока может быть очень велик (например 5). Если тот же блок питания нагрузить полностью (скажем установить его в файловый сервер с большими дисками, модемом и др.), то коэффициент амплитуды уменьшается (и составит например 2,5).
Гармоники
На рисунке представлен примерный вид спектра тока импульсного блока питания. Вернее сказать, что это начало спектра. Полный спектр тока импульсного блока питания включает многие десятки гармоник.
Рисунок. Начало спектра тока импульсного блока питания.
В токе потребления импульсного блока питания присутствует набор нечетных гармоник, амплитуда которых более или менее монотонно уменьшается с номером гармоники.
Если компьютеры подключены к электрической сети, в которую включены и другие (и, в основном, линейные) потребители электроэнергии, то отличие формы тока, потребляемого блоком питания компьютера, от синусоиды не оказывает влияния на сами компьютеры ни на другое оборудование, подключенное к той же электрической сети.
Если в сеть включены в основном компьютеры и их суммарная мощность сопоставима с характерной мощностью электрической сети, то напряжение в сети может перестать быть синусоидальным. Это является признаком перегрузки электрической сети нелинейными нагрузками, и может служить причиной сбоев в работе чувствительного оборудования.
Первым признаком перегрузки сети компьютерными нагрузками является проявлеие самой интенсивной третей гармоники. Ее проявление можно определить, даже не имея анализатора спектра, способного построить красивую картинку, вроде той, что приведена на рисунке "Начало спектра тока импульсного блока питания". Для элементарного анализа достаточно простейшего осциллографа.
Если у синусоиды появляется плоская вершина (как бы "выеденная" большим импульсным током), - это первый признак: в сети появилась третья гармоника, сеть слегка перегружена нелинейными нагрузками.
Если вершина синусоиды начинает заостряться, значит кроме третьей в сети появилась и пятая гармоника: сеть сильно перегружена нелинейными нагрузками.
Если на синусоиде появились волны - значит уже и седьмая гармоника видна невооруженным взглядом: нужно принимать какие-то меры.
Форма выходного напряжения ИБП
Источник бесперебойного питания является временным заменителем электрической сети для подключенного к нему оборудования. Качество этой замены сильно зависит от типа и марки ИБП.
В электруческой сети напряжение имеет синусоидальную форму или форму, близкую к синусоиде.
Все высококлассные ИБП тоже имеют синусоидальную форму выходного сигнала, т.е. обеспечивают электропитание практически не отличающееся от обычной сети или даже имеют синусоиду более высокого качества.
На выходе ИБП (как и в сети) синусоида может быть не совсем идеальной.
Для определения коэффициента гармонических искажений обычно нужно специальное оборудование. Но можно приблизительно оценить величину полного коэффициента гармонических искажений просто по осциллограмме напряжения. Если вы видите слабые искажения, то коэффициент гармонических искажений около 5%. Если искажения очень хорошо заметны, коэффициент гармонических искажений примерно равен 10%.
Напряжение с коэффициентом гармонических искажений 5%
При коэффициенте гармонических искажений более 20% у вас "не поднимится рука" назвать форму кривой напряжения синусоидой.
Этот способ, как и любое упрощени, имеет свои ограничения. В частности, чем больше номер гармоники, тем при меньшем коэффициенте гармонических искажений ее хорошо видно.
Синусоидальное выходное напряжение имеют все ИБП с двойным преобразованием, феррорезонансные ИБП и большинство ИБП, взаимодействующих с сетью. Для всех этих ИБП полный коэффициент гармонических искажений выходного напряжения, равный 5%, является граничным. Если коэффициент гармонических искажений на выходе ИБП меньше 5%, то ИБП по этому параметру можно считать "хорошим". Если эта величина больше 5%, то форма выходного сигнала ИБП оставляет желать лучшего.
Обычно производители указываю степень гармонических искажений в общем перечне технических характеристик ИБП. Почти всегда указывается только одна величина коэффициента гармонических искажений, относящаяся к некоторым средним (если не сказать идеальным) условиям - например при линейной нагрузке. Следует иметь в виду, что наиболее значительные искажения формы выходного напряжения могут происходить в различных граничных условиях, а также при параметрах не характерных для обычной работы ИБП.
Такими предельными условиями (их набор или сочетание может быть разным для разных моделей ИБП) могут быть максимальная нагрузка или холостой ход (отсутствие нагрузки); предельный или запредельый коэффициент мощности (например меньший, чем 0,5), слишком большой пик-фактор. Серьезные искажения выходное напряжение может претерпевать также при различных переходных процессах (например при ступенчатом изменении нагрузки).
На режиме работы от сети ИБП с переключением и взаимодействующей с сетью питают свою нагрузку отфильтрованным сетевыи наряжением. То есть они в этом случае не являются независимыми источниками питания. Таким источником питания является электрическая сеть. Это значит, что коэффициент гармонических искажений на входе блока питания компьютера будет примерно таким же, как и без ИБП. Это так, поскольку фильтры этих ИБП не предназначены для фильтрации низкочастотных гармоник, и свободно их пропускают. Соответственно, если в сети были сильные гармонические искажения до установки ИБП (изза общей перегрузки сети или большой доли мощности нелинейных нагрузок), они такими и осануться. Если этих искажений не было, ои и не появятся.
Иначе обстоит дело с феррорезонансными ИБП и ИБП с двойным преобразованием энергии. Они являются в рассматриваемом смысле независимыми источниками питания. Поэтому все сказанное выше относительно искажений формы сетевого напряжения нужно в этом случае отнести к выходному напряжению ИБП. Если эти ИБП сильно (почти до номинально мощности) нагружены нелинейными нагрузками, то на входе этих нагрузок могут появиться искажения основной гпрмоники, которых не было без ИБП. С другой стороны, если при работе от сети наблюдались гармонические искажения, то они могут пропасть после установки ИБП, если ИБП недогружен.
Если нелинейная нагрузка on-line ИБП составляет более двух третей его полной мощности, то напряжение на выходе ИБП может быть заметно искажено. Не опасное сами по себе для компьютерной техники искажение формы напряжения является нехорошим признаком того, что нагрузка ИБП слишком велика. Лучше установить ИБП большей мощности или отключить от него какое-либо оборудование.
Некоторые высококлассные ИБП с двойным преобразованием оснащены специальной управляющей цепью, назначением которой является корректировка выходного напряжения даже при работе с нелинейными нагрузками большой мощности. На выходе этих ИБП напряжение не имеет заметных гармонических искажений, даже в случае, если ИБП питает нелинейные нагрузки значительной мощности.
Разумеется все компьютеры и другое оборудование, преднозначенное для питания от сети переменного тока рассчитано на синусоидальное напряжение. Вряд ли какой-нибудь производитель этой техники готов гарантировать нормальную работу его оборудования с сильно несинусоидальным напряжением.
Тем не менее, большинство потребителей электрической энергии могут питаться напряжением переменного тока несинусоидальной формы. Причем для разного оборудования более важны разные характеристики синусоидального напряжения питания. Например оборудования, оснащенное импульсными блоками питания (скажем, персональные компьютеры) потребляет ток только в моменты времени, когда напряжение очень близко к максимуму. Потому для питания такого оборудования важно правильное амплитудное значение напряжения. Оборудование, имеющее непосредственно питаемые электрические двигатели и нагреватели, требует номинального действующего значения напряжения. Синусоидальное напряжение отвечает требованиям любой из этих нагрузок.
Но почти все виды нагрузок (оборудования), в том числе компьютеры, может более или менее нормально работать с напряжением, которое очень сильно отличается от синусоидального. Этим обстоятельством широко пользуются производители ИБП с переключением.
Раньше (очень давно) некоторые ИБП с переключением имели выходное напряжение в форме меандра (прямоугольных импульсов разной полярности).
Меандр.
Когда мы заменяем синусоидальное напряжение тем или иным его приближением, мы должны выбрать параметры этого приближения такими, чтобы они были наиболее близки параметрам заменяемой синусоиды. Но у меандра амплитудное и действующее значение напряжения равны друг другу (коэффициент амплитуды равен единице). Поэтому мы не можем сделать напряжение прямоугольной формы таким, чтобы оно одновременно удовлетворяло требованиям различных нагрузок.
В попытках найти компромисс производители таких ИБП устанавливали прямоугольное напряжение равным некоторому значению, лежащему между амплитудным и действующим. В результате получалось, что некоторые нагрузки (требующие правильного действующего значения напряжения) могли выйти из строя из-за избыточного напряжения, в то время, как другому оборудованию (потребляющему ток при напряжениях, близких к максимуму) это напряжение было слишком мало.
Для того, чтобы среднеквадратическое и амплитудное значение прямоугольного напряжения были равны соотетствующим значениям синусоидального напряжения, производители современных ИБП с переключением слегка изменила форму меандра, введя паузу между прямоугольными импульсами разной полярности.
Меандр с паузой
Напряжение такой формы производители ИБП называют "ступенчатым приближением к синусоиде" (англ. stepped approximation to a sine wave). Эта форма кривой позволяет, при правильно подобранной амплитуде напряжения и длительности пауз, выполнять требования разных нагрузок. Например при длительности паузы около 3 мс (для састоты 50 Гц) действуещее значение напряжения совпадает с действующим значением синусоидального напряжения той же амплитуды.
Выходное напряжение всех продающихся ИБП с переключением на нашем рынке, имеет вид ступенчатого приближения к синусоиде.
Показанная на рисунке выше форма выходного напряжения - это идеал, к которому должны по идее стремится производители ИБП. Реальная форма выходного напряжения ИБП с переключением конечно же отличается от идеала.
Иногда производители ИБП соблюдают декларируемое равенство действующего значения напряжения на выходе ИБП действующему значению напряжения сети весьма приблизительно. Длительность пауз, и амплитуда прямоугольного напряжения заметно отклоняется от расчетных значений.
Эти отклонения видимо не могут служить основанием для того, чтобы объявить тот или иной ИБП плохим.
Ведь они все нормально работают с персональными компьютерами, для работы с которыми они собственно и предназначены.
Реальная форма выходного напряжения ИБП с переключением приведена на рисунке:
Осциллограмма напряжения и тока персонального компьютера подключенного к ИБП с переключением
На той же осциллограмме приведена и кривая потребляемого компьютером тока. Это позволяет оценить, насколько "несладко" приходится компьютеру, защищаемому ИБП с переключением. Но как ни странно, сильные импульсные токи, потребляемые компьютером в моменты начала и конца прямоугольного импульса, не влияют на работу компьютера. Они полностью подавляются блоком питания компьютера, на выходе которого наблюдается постоянное напряжение с обычным уровнем пульсаций.
Не следует также забывать, что компьютер, защищаемый ИБП с переключением, питается несинусоидальным напряжением только в моменты работы ИБП от батареи (т.е. очень кратковременно). При работе ИБП от сети, компьютер питается сетевым напряжением, сглаженным с помощью встроенных в ИБП фильтров шумов и импульсов.
Возможность применения ИБП с переключением для питания другого оборудования (не компьютеров) требует, вообще говоря, проверки в каждом конкретном случае. Известны случаи, когда с таким ИБП отказывались работать некотоые притеры. С другой стороны, известны случаи применения ИБП с переключением для защиты таких нетрадиционных нагрузок, как телефонные станции или кассовые аппараты с тренсформаторным блоком питания.
К применению ИБП с переключением для питания приборов с трансформаторными блоками питания следует подхоить с осторожностью. Дело в том, что обычные для трансформатора 5-10% потерь в присутствии гармоник увеличиваются пропорционально квадрату номера гармоник. Поэтому ресурс сильно перегруженных трансформаторов при питании напряжением в виде меандра может уменьшаться в десятки раз.
Как и у любого источника питания, форма выходного напряжения ИБП с переключением зависит от величины и характера нагрузки. Для ИБП, выпускаемых известными в мире фирмами эта зависимость обычно невелика.
Однако некоторые ИБП имеют сильную зависимость формы (а иногда и амплитуды) выходного напряжения от нагрузки. Некоторые из них не могут использоваться при малых нагрузках, поскольку имеют на выходе импульсное напряжение амплитуды до 800В. Другие проверяются изготовителем только при работе с линейными нагрузками. Такие ИБП при работе с компьютерами могут быть неустойчивы в моменты переключения.
Сказанное показывает: не следует пользоваться ИБП малознакомых роизводителей или покупать такие ИБП у неспециализированных фирм.
Стабилизация и регулирование напряжения
Согласно действующему у нас в стране стандарту, напряжение в электрической сети должно находиться в пределах +10% и -10% от номинального напряжения. Для напряжения 220 В эти пределы имеют абсолютные значения 198 В и 242 В.В этом диапазоне напряжений должно нормально работать все питающее от сети оборудование, от электрической лампочки до компьютера.
К сожалению иногда напряжение выходит за пределы, установленные для него Гостами. В некоторых районах такие перепады повторяются с регулярностью восходов солнца. Владельцы компьютеров, работающих в этих условиях, конечно же склонны требовать, чтобы ИБП, защищающие их компьютеры, стабилизоровали напряжение.
Два из рассмотренных намитипов источников бесперебойного питания стабилизируют напряжения, так сказать, по определению. Это online ИБП: с двойным преобразованием и феррорезонансный.
Точность стабилизации переменного напряжения на выходе ИБП с двойным преобразованием обычно около 1-3% при статической (т.е. не изменяющейся во времени) и сбалансированной (равномерно распределенной по фазам для 3-х фазных ИБП) нагрузке. В случае резкого изменения нагрузки (например ее полного или неполного включения или выключения) погрешность стабилизации возрастает до примерно 0% для хороших ИБП. Не все производители ИБП указывают эту характеристику. В случае, когда она не указана, нужно быть очень осторожным, если для вас принципиальна работа ИБП при динамической нагрузке.
При разбалансированной нагрузке (т.е. если нагрузка неравномерно распределена по фазам 3-х фазного ИБП) погрешность стабилизации также возрастает. Существуютправда трехфазные ИБП с независимым регулированием напряжения в каждой из трех фаз. Разбалансированность нагрузки для таких ИБП не имеет значения.
Диапазон входных напряжений, в котором происходит стабилизация напряжения,для ИБП с двойным преобразованием всегда совпадает с диапазоном допустимых входных напряжений(т.е. диапазоном напряжений, при котором ИБП работает от сети). Таким образом ИБП с двойным преобразованием не может не стабилизировать напряжение. Он выдает либо стабильное напряжение (при работе от сети или от батареи) или не выдает никакого. Диапазон входных напряжений для разных ИБП очень сильно разнится. Характерным является значение плюс минус 10 - 15% от номинального напряжения. Некоторые маломощные ИБП могут иметь диапазон входных напряжений от 100 до 280 вольт и даже шире (правда часто работа ИБП при минимальных значениях напряжения обеспечиается только при неполной нагрузке).
Если пользователя не устраивает диапазон входных напряжений ИБП с двойным преобразованием, то для некоторых моделей ИБП он может быть расширен за счет специальных ухищрений. Расширение диапазона входных напряжений (в тех редких случаях, когда оно возможно) должно производиться очень квалифицированным специалистом, который очень четко представляет, что он делает. Нужно иметь в виду, что ничего не делается бесплатно, и в любом случае, за расширение диапазона входных напряжений придется чем-то заплатить - например надежностью ИБП или качеством напряжения, поступающего к нагрузке.
Для большинства ИБП с двойным преобразованием диапазон входных напряжений зависит от нагрузки. При меньшей нагрузке диапазон входных напряжений несколько расширяется.
Феррорезонансный ИБП стабилизирует напряжение за счет свойств феррорезонансного трансформатора. Погрешность стабилизации напряжения составляет 1-5% и зависит от нагрузки: при меньшей нагрузке погрешность уменьшается.
Феррорезонансный трансформатор очень устойчив к любым переходным процессам. Поэтому погрешность стабилизации слабо изменяется при динамической нагрузке.
Диапазон входных напряжений феррорезонансного ИБП сильно зависит от нагрузки. При малой нагрузке он может начинаться от 145В.
ИБП с переключением не обладают функцией стабилизации напряжения.
ИБП, взаимодейтсвующие с сетью, могут ступенчато регулировать выхоное напряжение.
Ступенчатое регулирование напряжения реализовано за счет переключения нагрузки на работу от другой обмотки автотрансформатора.
В простейшем случае существует только одна ступень повышения напряжени, срабатываюшая при уменьшении напряжения сети. Более современные взаимодействующие с сетью ИБП регулируют наряжение и при его повышении.
Например ИБП Smart-UPS фирмы American Power Conversion переключает нагрузку от повышающей обмотки автотрансформатора, если напряжение становится меньше 196В. Повышающая обмотка позволяет поднять напряжение на 12%. При дальнейшем падении входного напряжения выходное напряжение линейно падает. Когда входное напряжение достигает 176 В (заводская установка) Smart-UPS переключаетсяна работу от батареи.
При повышении напряжения выше 264 В нагрузка переключается на работу от обмотки автотрансформатора, понижающей напряжение на 12%. После достижения входным напряжением значения 296 В, ИБП переключается на работу от батареи.
В большинстве ИБП,взаимодействующих с сетью, имеется только одна ступень регулирования напряжения (в каждую сторону, если регулирование двусторонее). Но некоторые ИБП имеют две и более ступеней стабилизации в каждую сторону.
Подавление шумов
Для защиты от импульсов в ИБП разных типов применяются разные технологии. ИБП с переключением и взаимодействующий с сетью поавляют приходящий по силовой сети шум с помощью R-C или L-C фильтров. В феррорезонансном ИБП фильтром является феррорезонансный трансформатор.
Подавление шумов в ИБП с двойным преобразованием осуществляется в процессе двух преобразований энергии. Кроме того, в цепи постоянного тока этих ИБП обычно стоят специальные емкости и дроссели для сглаживания пульсаций зарядного тока. Эти L-C фильтры очень эффективно подавляют и проникающие через выпрямитель шумы.
Ориентировочные уровни подавления помех в диапазоне частот от 1 до 10 МГц для ИБП разных типов приведены в таблице.
Подавление импульсов В мире существуют несколько стандартов, описывающих требования к ИБП, относительно защиты от импульсов. Обычно американские ИБП тестируются на соответствие стандарту ANSI/IEEE С62.41, описывающему параметры импульсов, которые может выдерживать компьютер или оборудование, предназначенное для защиты от импульсов. Стандартом описываются напряжение и форма импульса. Стандарт предусматривает две категории: А и В. Категория А относится к типичным офисным условиям и подразумевает испытание ИБП путем подачи на его вход импульса напряжением 3000 В. Категория В относится к более тяжелым условиям (например для компьютеров, подключенных к сети вблизи к силовому вводу в здание) и предусматривает испытание импульсом напряжением 6000 В. Обычно производители ИБП гарантируют соответствие их продукции категории А этого стандарта или аналогичному стандарту. Некоторые ИБП также соответствуют категории В стандарта.
В ИБП разных типов используются разные технологии подавления импульсов. Варисторная защита от импульсов используется в ИБП с переключением и взаимодействующих с сетью.
Препятствием на пути импульса через ИБП с двойным преобразованием энергии является само двойное преобразование, гальваническое разделение (в тем моделях, где оно есть) и сочетание емкостей и батареи в цепи постоянного тока. Однако в некоторых моделях ИБП с двойным преобразованием установлены дополнительно и варисторные шунты.
В феррорезонансном ИБП функцию фильтра импульсов выполняет сам феррорезонансный трансформатор, хотя варисторы также имеются на входе ИБП.
Очень простой и эффективный варисторный шунт может подавлять импульсы с токами огромной амплитуды (килоамперы для ИБП с переключением и до десятков килоампер для лучших моделей ИБП, взаимодействующих с сетью).
Для варисторной защиты, как уже отмечалось, имеется принципиальное ограничение энергии импульса, который может выдержать варисторный шунт. Обычно эта энергия равна 80-500 Дж. При поступлении на варистор импульса большей энергии, он может выйти из строя. При этом варистор может механически разрушиться. Это ограничивает в основном длительность импульса, так как амплитуда импульса может быть довольно большой.
Другим ограничением варисторной защиты является ее ресурс. При подавлении импульсов варистор постепенно изнашивается и, в конце концов, выходит из строя.
Две другие технологии защиты от импульсов не имеют принципиального ограничения ресурса и энергии импульса. Это конечно же не свидетельствует о том, что они могут работать вечно и эффективно подавлять импульсы любой амплитуды и длительности.
Задачей ИБП является не только выдержать импульс, но и уменьшить его амплитуду до приемлемой для компьютера величины. В таблице приведены ориентировочные значения коэффициента подавления импульса для разных ИБП. Этот коэффициент равен отношению амплитуд импульса без защиты и при использовании защиты. Мне не известна эта величина для ИБП с двойным преобразованием.
Коэффициент полезного действия
Коэффициент полезного действия - не самая главная характеристика ИБП. Если компьютеры, защищаемые ИБП действительно работают, то потребляемая ими электроэнергия стоит существенно меньше, чем хранящиеся в них данные. Поэтому сам по себе коэффициент полезного действия не может рассматриваться как параметр, по которому следует выбирать ИБП.
Тем не менее есть несколько важных параметров, связанных с КПД, которые есть смысл обсудить.
Коэффициент полезного действия - это отношение мощности, потребляемой нагрузкой ИБП к полной потребляемой ИБП мощности. Чем больше КПД, тем меньшая часть проходящей через ИБП мощности выделяется внутри его корпуса.
Выделение тепла дополнительного внутри корпуса ИБП приводит к ряду неприятных последствий.
Если не принимать дополнительных мер для удаления тепла из корпуса (например вентиляторы), то температура внутри ИБП повысится. Это приведет к уменьшению ресурса аккумуляторной батареи ИБП (если она установлена внутри). По данным производителей аккумуляторов, повышение температуры эксплуатации батареи на 10 градусов приводит к уменьшению ее ресурса вдвое.
Поэтому все ИБП средней и большой мощности, которые не могут охлаждаться за счет естественной конвекции, оснащены принудительным охлаждением.
Далее >>>
