Источники бесперебойного питания. Тема 2

1.

Технологии видеоаналитики.
Раздел 2: Источники питания
Тема 2. Источники
бесперебойного питания

2.

План лекции
1. ИБП Offline
2. Линейно-интерактивные ИБП
3. ИБП Online
4. Расчёт времени работы ИБП
5. Системы резервного питания

3.

ИБП Offline
1. Резервная схема (Off-Line, Standby) — в
нормальном режиме питание подключенной
нагрузки осуществляется напрямую от
первичной электрической сети, которое ИБП
фильтрует (высоковольтные импульсы и
электромагнитные помехи) пассивными
фильтрами.

4.

5.

Достоинства:
• За счёт КПД около 99 % (при наличии напряжения сети)
практически бесшумны и имеют минимальное
тепловыделение;
• невысокая стоимость ИБП в целом.
Недостатки:
• относительно долгое время (порядка 4..12 мс)
переключения на питание от батарей;
• невозможность корректировать ни напряжение, ни
частоту.
• несинусоидальная форма выходного напряжения при
работе от батареи (аппроксимированная синусоида,
квази-синусоида);

6.

ИБП по резервной схеме, применяют для
персональных компьютеров или рабочих
станций, для которых не критично
своевременное отключение в случае неполадки
в сети. Практически все недорогие
маломощные ИБП, построены по данной
схеме.

7.

Линейно-интерактивные ИБП
Интерактивная схема (Line-Interactive) —
устройство аналогично предыдущей схеме;
дополнительно на входе присутствует
ступенчатый стабилизатор напряжения на
основе автотрансформатора, позволяя
получить регулируемое выходное напряжение.

8.

9.

При работе в нормальном режиме такие ИБП
не корректируют частоту, пассивные фильтры
фильтруют входящее переменное напряжение.
При пропадании напряжения ИБП переходит
на питание от инвертора.

10.

Достоинства:
• Инверторы некоторых моделей выдают напряжение как
прямоугольной или трапецеидальной формы, так и
синусоидальной формы.
• Время переключения меньше, так как осуществляется
синхронизация инвертора с входным напряжением.
Недостатки:
• В режиме «от сети» не выполняет функцию фильтрации
пиков, и обеспечивает только крайне примитивную
стабилизацию напряжения (функция «AVR»).
• КПД ниже, чем у резервных ИБП.
• В режиме «от батарей» некоторые, особенно дешёвые,
схемы выдают на нагрузку частоту выше 50 Гц, и
осциллограмму переменного тока, отличную от
синусоиды.

11.

ИБП интерактивной схемы можно применять
только для питания приборов, не
требовательных к качеству питания. Например,
все приборы с импульсными БП, где питающее
напряжение немедленно выпрямляется и
фильтруется. То есть компьютеры и
значительная часть современной бытовой
электроники.

12.

ИБП Online
3.Режим двойного преобразования
(online) — используется для питания
нагруженных серверов,
высокопроизводительных рабочих станций
локальных вычислительных сетей, а также
любого другого оборудования,
предъявляющего повышенные требования к
качеству сетевого электропитания.

13.

Принцип работы состоит в двойном
преобразовании (double conversion) рода тока.
Сначала входное переменное напряжение
преобразуется в постоянное, затем обратно в
переменное напряжение с помощью инвертора.
Переключение нагрузки на питание от
аккумуляторов не требуется: аккумуляторы
включены в цепь постоянно (буферный
режим).

14.

15.

Достоинства:
• отсутствие времени переключения на питание от
батарей;
• синусоидальная форма выходного напряжения.
• возможность корректировать и напряжение, и
частоту.
Недостатки:
• Низкий КПД (80—94 %), повышенная шумность
и тепловыделение.
• Высокая стоимость. Примерно вдвое-втрое
выше, чем line-interactive.

16.

Расчёт времени автономной работы ИБП
Время автономной работы источника
бесперебойного питания (далее ИБП) от
аккумуляторных батарей (далее АКБ)
рассчитывается исходя из следующей
формулы:
T = (C1 + C2*n)*КПД*y*60/P.

17.

Где:
T – расчётное время работы от АКБ, мин.
C1 – ёмкость аккумуляторных батарей ИБП,
Вт·ч.
С2 – ёмкость аккумуляторных батарей
расширения, Вт·ч.
n – количество аккумуляторных расширений.
КПД – КПД инвертора источника
бесперебойного питания.
60 – число минут в часе.
P – потребляемая мощность нагрузки, Вт.

18.

y – коэффициент неполноты разряда АКБ.
Зависит от времени автономной работы и
может быть приближённо вычислен исходя из
аппроксимации степенной функцией графика
общей зависимости ёмкости аккумуляторных
батарей от времени разряда

19.

Уравнение коэффициента неполноты разряда
АКБ с формулой аппроксимации степенной
функцией имеет вид:
y=0,529*T'^0,207 при T'<20 час
y=1 при T'>20 час

20.

Где T' - расчётное время автономной работы,
без учёта коэффициента неполноты разряда
АКБ, часов. Расчитывается по формуле:
T' = (C1 + C2*n)*КПД*60/P.

21.

Ёмкость аккумуляторных батарей, встроенных
в источник бесперебойного питания (С1) и
аккумуляторное расширение (С2) измеряется в
Ватт-часах (Вт·ч) и вычисляется по формулам:
С1 = n1*c1*V1
С2 = n2*c2*V2

22.

Где n – число аккумуляторных батарей в ИБП
(n1) или расширении (n2);
c – ёмкость одной аккумуляторной батареи, А·ч
в ИБП (c1) или расширении (c2);
V – напряжение на выходе аккумуляторной
батареи, В в ИБП (V1) или расширении (V2).

23.

Системы резервного питания
Бывают централизованные и распределённые

24.

Централизованная система
бесперебойного питания
В такой системе питание потребителей
производится из единого центра
бесперебойного питания (аккумуляторной
комнаты), где установлены источники
бесперебойного питания.

25.

26.

Преимущества:
- концентрация запаса мощности и емкости
батарей;
- более низкая чувствительность к локальным
перегрузкам;
- увеличение времени автономности
достигается простым отключением менее
важных потребителей;
- повышенная надежность всей сети
электропитания.

27.

Недостатки:
- Необходимость в квалифицированных кадрах
или специализированной фирме для
обслуживания ИБП.
- Централизованную систему менять и
расширять значительно сложнее – поэтому при
ее планировании нужно учесть все нюансы и
перспективы на будущее.
- Дороговизна

28.

Распределенная система бесперебойного
питания – состоит из ряда ИБП, причем
каждый источник поставлен к отдельному ПК
или другому оборудованию.

29.

30.

Преимущества:
- возможность реализации без переделки сетевой
разводки, особенно при использовании
«розеточных» источников бесперебойного
питания (далее ИБП);
- простота наращивания или изменения
конфигурации;
- при отказе одного из ИБП происходит
отключение только части системы;
- не требуется выделения специальных помещений
для размещения ИБП.

31.

Недостатки:
- отсутствие единого центра контроля
бесперебойного электропитания
- неэффективное использование ресурсов
аккумуляторных батарей;
- время автономной работы не может быть
увеличено отключением нагрузки от других
ИБП;
- низкая устойчивость при перегрузках.