UPS и системы питания

В современном мире эти два термина имеют практически одинаковое значение. Именно способность управлять и контролировать электрическую энергию даёт почти неограниченную власть. Или ограниченную доступом к источникам энергии или респеребойности её поступления. Электроэнергия обычно вырабатывается электрическими генераторами, но также может поставляться из таких источников, как электрические батареи. Обычно электроэнергетика поставляет его предприятиям и домам (в качестве бытовой электроэнергии) через электрическую сеть.

Мире все компьютеры, электродвигатели, вычислительные машины, пищевое, коммерческое и музыкальное оборудование практически полностью функционирует с использования электрической энергии. Химические процессы производства, технологические процессы, варка металлов и пластмасс, подготовка, хранение, обработка информации требует непрерывного бесперебойного снабжения энергией всего оборудования и механизмов. Поэтому системы хранения, коммутации и преобразования энергии является “священным граалем” всех современных предприятий.

Типы ИБП и их основные характеристики

Независимые от напряжения и частоты (Voltage and frequency independent VFI): Системы ИБП, независимые от напряжения и частоты (VFI), называются системами двойного преобразования, потому что входящий переменный ток выпрямляется в постоянный, чтобы поддерживать заряд батарей и управлять инвертором. Инвертор воссоздает устойчивую мощность переменного тока для работы ИТ-оборудования. При сбое питания инвертор потребляет энергию от батарей и продолжает работать с ИТ-нагрузкой. Когда питание восстанавливается либо от сети, либо от генератора, выпрямитель подает постоянный ток (DC) на инвертор и одновременно заряжает батареи. Инвертор работает постоянно. Вход сети полностью изолирован от выхода, а байпас используется только для обеспечения безопасности обслуживания или в случае внутренней неисправности электроники.

Независимые от напряжения (Voltage independent VI):ИБП, независимые от напряжения (VI), или интерактивные ИБП с линейным подключением имеют регулируемое выходное напряжение, но такую же выходную частоту, что и входная. Энергия от сети подается непосредственно на выход и ИТ-оборудования, а выпрямитель поддерживает заряд батарей. Инвертор работает параллельно с выходом, компенсируя провалы напряжения и действуя как активный фильтр для скачков напряжения и гармоник. Потери в выпрямителе и инверторе возникают только при колебаниях входной мощности. Когда происходит сбой в подаче питания или напряжение выходит за допустимые пределы, байпас быстро отключается от входа, и инвертор начинает работать от аккумуляторов. Когда входное питание восстанавливается, байпас снова включает вход, перезаряжает батареи и поддерживает постоянное выходное напряжение. Маховики и моторно-генераторные установки также относятся к категории VI.

Зависимые от напряжения и частоты (Voltage and frequency dependent VFD):Зависящий от напряжения и частоты (VFD), или резервный ИБП, функционально похож на VI и иногда ошибочно называется линейно-интерактивным. В обычных системах VFD инвертор выключен, поэтому для начала выработки энергии может потребоваться от 10 до 12 миллисекунд (мс). Этот сбой может привести к сбою серверов, что делает устаревшие ИБП с частотно-регулируемым приводом непригодными для центров обработки данных. В новых концепциях VFD инвертор вырабатывает мощность в течение 2 мс после активации. Байпас обычно включен, как и в случае VI, поэтому оборудование работает непосредственно от сети или генератора. Поскольку инвертор не работает до тех пор, пока не произойдет сбой питания, нет контроля напряжения или потребляемой мощности, что обеспечивает эффективность до 99%. Сбой питания или напряжение за пределами диапазона размыкает обходной переключатель, отключая вход от выхода; инвертор начинает работать от аккумуляторов. Мощность выпрямителя расчитана только чтобы держать батареи заряженными.

Различие между однофазными ИБП, трехфазными ИБП и двухфазными ИБП:

Фазы ИБП, такие как однофазный ИБП или трехфазный ИБП, описывают количество электрических фаз, которые ИБП получает и передает. Электроэнергетические предприятия производят трехфазную электроэнергию, потому что это наиболее эффективный способ передачи электроэнергии на большие расстояния. А для более крупных потребителей электроэнергии, таких как крупные центры обработки данных, промышленное производство и больницы, питание остается трехфазным, что требует трехфазного ИБП. Для небольших потребителей электроэнергии, включая жилые или офисные здания, мощность преобразуется в однофазную. В некоторых приложениях используется сочетание однофазного и трехфазного оборудования, и для них требуется ИБП, способный защитить и то, и другое. Для таких развертываний наилучшим вариантом часто является ИБП с расщепленной фазой, который может одновременно обеспечивать выходное напряжение 120 В и 208 В.

ИБП какого размера вам нужен?

ИБП имеют номинальную мощность в вольт-амперах (ВА) в диапазоне от 300 ВА до 5000 кВА. Этот диапазон представляет собой максимальную нагрузку, которую может поддерживать ИБП, но он не должен точно соответствовать имеющейся у вас мощности нагрузки. Чтобы иметь возможность для развития, лучше всего выбрать ИБП с номинальной мощностью, которая в 1,2 раза превышает общую нагрузку, которую он должен поддерживать. Если ваш ИБП будет поддерживать двигатели, приводы с регулируемой скоростью, медицинские устройства визуализации или лазерные принтеры, требуется дополнительная мощность, чтобы учесть броски нагрузки, возникающие при запуске этих устройств. Компании, ожидающие быстрого роста, должны использовать множитель выше 1,2x. Более новое серверное оборудование, как правило, требует более высокого энергопотребления, чем более старые модели, поэтому с учетом дополнительных виртуальных машин будет учтено также добавление большего количества более нового оборудования.

Почему модульный ИБП повышает надёжность и снижает общую стоимость эксплуатации?

Последствия сбоя питания в центре обработки данных могут быть катастрофическими. Поэтому надежный и эффективный источник бесперебойного питания (ИБП) является наиболлее важным элементом. Однако, как только ИБП установлен, он становится центром надежности — какой от него прок, если он выйдет из строя? По этой причине наиболее критические нагрузки должны быть защищены самой лучшей конструкцией ИБП. Уникальная конструкция ИБП основана на концепции истинной модульности.

В модульных ИБП каждый модуль ИБП имеет все аппаратное и программное обеспечение, необходимое для автономной работы – выпрямитель, инвертор, аккумуляторный преобразователь, переключатель статического байпаса, защита от обратного тока, логика управления, дисплей и мнемосхема для контроля и управления. Благодаря тому, что все критические компоненты распределены между отдельными блоками, исключаются потенциальные единые точки отказа. Если предусмотрено резервирование, то имеется больше модулей, чем необходимо для обеспечения критической нагрузки. В резервированной системе все модули активны и распределяют нагрузку поровну. Если один модуль выходит из строя, остальные модули берут на себя имеющуюся нагрузку плавно. Система отказоустойчива и не имеет единых точек отказа. Это называется модульный подход с децентрализованной параллельной архитектурой (DPA). DPA обеспечивает не только максимальную надёжность, но и наилучшее удобство обслуживания, масштабируемость и гибкость. В совокупности все эти функции обеспечивают низкую совокупную стоимость владения (TCO).