Основные типы источников бесперебойного питания

Линейные

ИБП работающие по системе Bypass. Входное напряжение сразу преобразуется в постоянное, с помощью выпрямителя. Затем, имея на входе резервный блок аккумуляторных батарей, в дело включается обратный преобразователь (см. иллюстрацию).

На выходе всегда стабильные параметры напряжения, резервная система как бы не замечает падения напряжения. Основное преимущество – у таких ИБП отсутствует понятие «время переключения на резервное питание». Оно есть всегда.

Недостатки: относительно малый КПД (потери на двойное преобразование, которое присутствует всегда) и повышенный износ аккумуляторных батарей. Кроме того, такие устройства относительно дороги.

Источники бесперебойного питания являются компромиссным решением между недорогими и неэффективными резервными схемами, и неэкономичными линейными.

По сути, это устройство два в одном. На входе установлен стабилизатор напряжения (как правило, на основе автотрансформатора).

Когда его схема не справляется с разбросом параметров, либо входное напряжение вовсе отключается, интерактивный ИБП коммутирует переключатель на преобразователь напряжения, работающий от аккумуляторов.

В этом и есть основной недостаток устройства: для переключения требуется время, пусть и небольшое – несколько миллисекунд. Это создает дополнительную нагрузку на двигатель насоса и схему контроллера котла.

Современные отопительные котлы управляются микроконтроллером, которому необходимо электропитание. Кроме того, требуется постоянное питание двигателя насоса.

Если управляющий модуль может поддерживать функции от небольшого аккумулятора, или вообще временно отключиться, то циркуляция теплоносителя прекратится.

Многие модели котлов самостоятельно управляют насосом: то есть, его установка в трубу с теплоносителем является штатной. С точки зрения ИБП – не имеет значения, как работает система: синхронно, или оборудование включается само по себе.

Его задача – не допустить потери управления котлом и насосом при отключении основного энергоснабжения.

По умолчанию принимаем, что насос работает от напряжения 220 вольт. Любые модели ИБП должны иметь на выходе именно такие параметры. То есть, электронная схема, получая питание от резервного источника (например, аккумуляторных батарей), преобразует постоянное напряжение в переменное, поднимая потенциал до требуемых 220 вольт.

Кроме того, что ИБП обеспечивает работу «подшефной» электроустановки, он обязан поддерживать резервные источники энергии (аккумуляторы) в работоспособном состоянии.

То есть, при нормальной подаче электроэнергии, батареи должны заряжаться. Схема хорошего «бесперебойника» не только вырабатывает необходимый ток заряда, но еще и следит за состоянием батарей.

В примитивной схеме управления устанавливается порог срабатывания: обычно в процентном отношении к номинальному напряжению: 220 вольт. Допустим, централизованное энергоснабжение низкого качества, и значение регулярно выходит за пределы «коридора».

Схема управления добросовестно переводит питание котла и насоса в автономный режим, не нарушая установленных выходных параметров. В этом случае АКБ довольно быстро разрядятся, и времени на восстановление емкости не хватит. Так работают резервные блоки.

Немного предыстории

при сильном порыве ветра факел могло просто задуть. Это случалось не часто, но доставляло некоторые неудобства. И примерно полгода назад решено было заменить котёл на чуть более «умный», с возможностью автоматического поджига горелки, а также с турбиной, которая создаёт необходимую для работы котла тягу, в результате чего отпала необходимость в использовании длинной вытяжной трубы.

Между старым и новым котлом была одна принципиальная разница — фазозависимость. У нового котла обязательно нужно было подключать фазу на L, ноль на N, в противном случае котёл будет разжигать горелку и практически сразу же её тушить, выдавая ошибку «Невозможно зажечь горелку». Появилось предположение о том, что во время перехода на АКБ, ИБП меняет местами фазу и ноль, поэтому котёл перестаёт работать.

Вывод

Собрать и использовать данное устройство самостоятельно не так уж сложно и совсем недорого, но важно соблюдать элементарную внимательность.

Работающая без сбоев система отопления в частном доме – гарантия комфортного и безопасного проживания. Если система выйдет из строя, жилью будет нанесен непоправимый вред, пострадает личное имущество. Энергетическая сеть не отличается стабильностью, часто возникают проблемы и сбои. Специалисты советуют устанавливать в доме бесперебойники для насоса отопления, которые защитят дорогостоящее оборудование от скачков напряжения, от непредвиденных отключений света и прочих проблем.

Чаще всего в частных загородных домах используется автономная система отопления, которая работает от газового либо твердотопливного котла. Такое оборудование требует разовой настройки в начале использования, после этого котлы работают в автоматическом режиме.

В комплект ИБП входит сам блок, через который осуществляется питание оборудования, аккумуляторные батареи (от количества и емкости зависит время работы отопительного котла в случае отсутствия электрического питания в основной сети), комплект кабелей для осуществления подключения.

Помните о том, что в случае сбоев в сети электропитания (обрывы проводов, серьезные аварии и прочие факторы), котел отключается в автоматическом режиме.

Такое резкое отключение по-разному влияет на оборудование:

• Проходит без последствий.
• Повреждает двигатель газового или твердотопливного котла.
• Полностью выводит котел из строя, успешность ремонтных работ в данном случае маловероятна.
• Нарушается работа насоса, теплоноситель перегревается и провоцирует крупную аварию в системе отопления.

Источник бесперебойного питания обеспечивает необходимой электроэнергией не только насос, но и всю систему отопления в частном доме. Такое оборудование подойдет в случае, если в доме вы используете котлы, работающие на газу или от твердого топлива.

Пусть говорят

Стало интересно, что же об этом пишут продавцы специализированных ИБП для котлов. Ведь со стороны разница между ИБП для котла и для компьютера выглядят примерно так же, как аккумулятор для автомобиля и для ИБП. Основное их отличие, наверное, в том, что у одних провода для подключения АКБ длинные, рассчитанные на внешние батареи, а у других короткие.

Для питания котла можно использовать только On-line бесперебойник

Довольно часто можно прочитать о том, что off-line (line-interactive) ИБП не подходят для питания котлов из-за того, что у них слишком большое время переключения с внешнего питания на АКБ. Но в действительности это легко проверить. Достаточно вытащить вилку питания котла из розетки и вставить обратно.

Но off-line ИБП не имеют функции стабилизации напряжения. Не смотря на то, что некоторые модели имеют 1-2 ступени для коррекции выходного напряжения, но переключение обычно выполняется с использованием реле и хорошо подходит для ситуаций, когда напряжение стабильно повышенное или пониженное. Но если напряжение постоянно гуляет, то ИБП довольно быстро израсходует ресурс реле, особенно если они работают на пределе мощности.

При покупке бесперебойного источника питания для отопительного котла необходимо обращать внимание на следующие параметры:

1. Какая выходная мощность необходима для нормальной работы отопительного котла, используемого в вашем доме. При выборе ИБП обязательно учитывайте рабочие параметры отопительного оборудования, особого внимания заслуживает «пусковой момент», когда потребляемая мощность максимальна. Если бесперебойник не будет отвечать требуемым параметрам – отопительный прибор автоматически перестанет работать.
2. Время работы в автономном режиме. Данная величина напрямую зависит от количества аккумуляторных батарей в бесперебойнике и их емкости. Специалисты советуют отдавать предпочтение оборудованию, в котором подключать батареи можно самостоятельно. Так вы сможете выбрать оптимальное количество батарей в зависимости от нужного времени работы отопительного прибора в периоды отсутствия питания в сети. При выборе устройств со встроенными батареями обязательно обращайте внимание на наличие пометки «Long Time». Она означает, что отопительный прибор будет работать при выключенной электроэнергии продолжительное время.
3. Время, за которое бесперебойник переходит в автономный режим работы. Данный параметр обозначает временной отрезок, за который ИБП способен начать работу от аккумуляторов в случае отключения электроэнергии.
4. Выходное напряжение. Лучше отдать предпочтение бесперебойникам для защиты от скачков напряжения, которое имеет пометку «Чистый синус», в ином случае отопительный котел может выйти из строя во время неполадок к сети.

Прежде чем приступать к сборке, стоит запомнить, что бесперебойник вполне возможно собрать своими руками, однако, необходимо иметь определенные знания в данной области. Если вы ничего не понимаете в принципе работы ИБП и прочих элементов сети, к самостоятельному созданию устройства приступать не стоит – только зря потратите деньги и время (велика также вероятность вывода отопительного оборудования из строя при использовании неправильно собранного бесперебойника).

Если перечисленные выше недостатки не имеют для вас значения, то для создания бесперебойного источника питания потребуется следующее оборудование:

• Преобразователь из 12 в 220 вольт. На рынке представлен широкий ассортимент подобных устройств, в основном между собой они различаются формой выходного сигнала и рабочей мощностью. Для домашнего использования оптимальным будет преобразователь с пиковой мощностью 500 Вт.
• Аккумуляторные батареи. От количества батарей и их мощности будет зависеть продолжительность работы отопительного оборудования во время отсутствия электроэнергии. Так, аккумулятор емкостью 45 А/час способен обеспечить автономную работу котла отопления на протяжении 8 часов, аккумулятора емкостью 95 А/час в среднем хватит на сутки бесперебойной работы. Для бесперебойного источника своими руками лучше всего подойдут гелиевые аккумуляторы, так как они имеют увеличенный эксплуатационный срок (стоят дороже обычных).
• Зарядное устройство для аккумуляторов. Подбирается в соответствии с выбранными параметрами аккумулятора.

Предлагаем ознакомиться Мощность алюминиевых радиаторов отопления 500

Линейно-интерактивные ИБП оснащены простым стабилизатором напряжения. При подключении к аккумулятору на выходе образуется чистая синусоида, имеющая параметры 220В, 50 герц.

Бесперебойник двойного преобразования имеет систему стабилизации напряжения и возможность подключения к генератору.

Линейно-интерактивные приборы имеют меньшее внутреннее напряжение. Для их работы достаточно от 1 до 4 аккумуляторов. Такие системы самостоятельно осуществляют контроль уровня заряда аккумуляторов. При остаточной емкости 20% нагрузка от аккумуляторов отключается. В случае возникновения перебоев в электроснабжении приборы переводят питание на аккумуляторы. При возобновлении электроснабжения от магистральной сети все системы подключаются к ней.

Для обеспечения бесперебойной работы энергонезависимого котла подойдут маломощные инверторы CPS с индексами 2000 EI, 1500 PIE, 1000 EI, 1000 E, 600 E. Энергозависимый котел лучше комплектовать инверторами CPS с индексами 7500 PRO, 5000 PRO, 3500 PRO.

UPS для питания котла отопления должен иметь длительный резерв

Почему-то вместе с этим пунктом постоянно приводится в пример компьютерный ИБП типа %Company% Back Power 500, у которого АКБ имеет ёмкость 7Ач, а время работы от батарей специально ограничено перемычкой до 5 минут, из-за того, что используемый трансформатор при работе от батарей раскаляется настолько, что пластиковый корпус деформируется.

Не смотря на это, даже такой слабый ИБП может работать длительное время от батарей, всего лишь нужно заменить батарею на более ёмкую и добавить активное охлаждение. В моём случае подобный ИБП проработал от автомобильного аккумулятора 20 часов поддерживая работу ПК с потреблением в районе 150Вт. Проще говоря, время резерва зависит не от ИБП, а от ёмкости батарей.

В отличие от газовых котлов устаревшей модификации, современное оборудование:

• работает экономнее и безопаснее;
• обладает возможностью регулирования и отслеживания температурных режимов благодаря автоматике;
• комплектуется насосами, посредством которых происходит циркуляция теплоносителя в трубах.

Но все эти удобства находятся в зависимости от бесперебойного электрического питания газовых котлов, в связи с чем и требуется резервный источник. В момент отключения тока блок берет на себя функции временного обеспечения оборудования электричеством, преобразуя с помощью инвертора постоянный ток в переменный.

ИБП для котлов состоит из нескольких основных элементов. Это:

• аккумуляторные батареи;
• инвертор;
• зарядное устройство;
• контрольный узел, не допускающий полного разряда резервного источника;
• стабилизаторы (не всегда).

Батареи в бесперебойнике соединяются определенным образом. В них аккумулируется постоянный ток малого напряжения. Мощные модели ИБП могут иметь до 12 накопителей. В случае запуска бесперебойного источника инвертор преобразует постоянный ток в переменный. В результате, на выходе появляется требуемое напряжение. Котел и насосы, в этом случае, продолжают работать в штатном режиме.

Принцип работы

Источник бесперебойного питания прост, а схему его работы сможет понять даже школьник. Блок подключается непосредственно к бытовой электрической сети с одной стороны, а с другой – к газовому котлу и циркуляционному насосу. При поступлении электроэнергии напряжением 220В из централизованной сети происходит подзарядка аккумулятора бесперебойника. Одновременно с этим, электричеством запитывается котел и насосы.

После полной зарядки аккумуляторов, некоторые модели приборов автоматически отключаются, давая возможность электричеству напрямую поступать к оборудованию. В момент обесточивания сети ИБП самостоятельно включается, а инвертор начинает преобразовывать постоянное напряжение в переменное. Результат – отопительная система работает без остановок.

Советы

При приобретении ИБП и вводе устройства в эксплуатацию также важно обратить внимание на следующие моменты:

1. Не нужно экономить на приобретении данного оборудования и выбирать устройство подешевле, аккумуляторы хорошего качества обеспечат долгую автономную работу ИБП и увеличат срок его службы.
2. Бесперебойник предназначен для подключения к наносу для системы отопления, не нужно подсоединять к нему другие приборы и устройства, поскольку его мощность не рассчитана на это.
3. Специалисты советуют приобретать модели, работающие с фазозависимым оборудованием.
4. Устанавливать ИБП лучше в подвале или полуподвальном помещении, там они не займут часть жилой площади. Однако, устройству и аккумуляторным батареям необходимо обеспечить сухое пространство, чтобы надежно защитить от влажности. Для этого оборудование можно установить в небольшом шкафу, который будет герметично и надежно закрываться.

Постоянная подача электрической энергии обеспечит полноценную и эффективную работы системы отопления. Бесперебойник для насоса будет отличным решением проблем, связанных со сбоями в подаче электроэнергии. Стоит качественное оборудование недешево, однако, эти затраты быстро окупятся, тем более установка ИБП будет менее затратной, чем ремонт или замена всей системы отопления.

Зарядное устройство ИБП не рассчитано на такую большую ёмкость АКБ

Из предыдущего пункта часто выплывает следующий: раз в ИБП из коробки стоял АКБ на 7Ач, а теперь поставили на 70Ач, то зарядное устройство не в состоянии будет дать большим ток и полностью зарядить аккумулятор. Отчасти утверждение верно, зарядное устройство в ИБП действительно имеет ограничение по максимальному току, которым оно может заряжать аккумулятор, но это вовсе не означает то, что оно не сможет зарядить аккумулятор.

Просто время зарядки увеличится. Конечно же это может стать проблемой в случае, если электричество дают по расписанию, несколько часов в день, и аккумуляторы просто не будут успевать заряжаться. Но в таком случае ничего не мешает параллельно с ИБП подключить к тому же аккумулятору более мощное зарядное устройство (или контроллер солнечных батарей, например). Главное помнить, что в инструкции к зарядному устройству, инвертору и ИБП наверняка написано, что так делать нельзя.

Популярные модели ИБП по приемлемой цене

Основные требования к ИБП возможность работы в широком диапазоне напряжений и наличие плавной синусоиды на выходе. Что налагает определенные требования к подбору оборудования.

Но многие производители рекомендуют использовать ИБП российского производства, которые отличаются относительно низкой ценой и хорошим качеством сборки. Для котлов годятся модели с номинальной мощностью до 600 Вт.

Примерная цена такой техники 8–10 тысяч рублей, запитывать от неё можно не только котёл и насос, но и иную сложную электронику.

TEPLOCOM-300

Цена от 10 000 рублей. Мощность Вт/ВА 200/300Достоинства: Гарантия 5 лет, в инструкции есть разрешение на использование автомобильного аккумулятора.Недостатки: Неудобное крепление к стене, небольшой разбег входного напряжения

Цена от 6 500 рублей Мощность Вт/ВА 300/500Достоинства: Тихо работает от сети. Хорошее качество сборки. Переключение быстрое. Относительно не дорогой.Недостатки: при работе от аккумулятора греется, вентилятор слабый вследствие чего шумно работает. Многие меняют самостоятельно на более мощный.

Ecovolt-612C

Цена от 9 500 рублей Мощность Вт/ВА 600/800Достоинства: Вывод информации на дисплей, широкий диапазон входного напряжения, есть звуковое оповещение при разрядке АКБ.Недостатки: для работы в качестве стабилизатора должны быть подключены аккумуляторы. Сильно греется.

Цена от 12 500 рублей Мощность Вт/ВА 350/600Достоинства: Автоматическое включение при появлении питания, даже если АКБ полностью разряжена. Входное напряжение от 150 до 260В очень удобно в районах с большим перепадом входного напряжения.Недостатки: Гарантия 2 года, можно было бы и до пяти лет продлить.

Немного дороже аналогичных ИБП. Неудобно производить подключение к сети.Имейте ввиду указанная мощность ИБП это номинал, но существует такое понятие как пусковая мощность, которая в короткий момент времени может превышать средние расчетные нагрузки в несколько раз, следовательно, нужно учитывать перегрузочную способность ИБП, вот об этом и стоит поинтересоваться у специалиста.

Предлагаем ознакомиться Котел длительного горения своими руками

Лучше соединить батареи параллельно, чем последовательно

Бытует мнение, что лучше взять ИБП с напряжением аккумуляторов 12В и соединить параллельно несколько батарей для увеличения общей ёмкости, чем взять ИБП на 24/48В и соединить те же батареи последовательно. В качестве аргументации обычно приводится необходимость балансировки батарей в случае если они соединены последовательно, но упускается из виду то, что каждая батарея состоит из 6 элементов, балансировка которых в принципе не предусмотрена конструкцией батареи, и ведь работает же как-то.

Важно после замены АКБ на более ёмкие произвести калибровку

В некоторых ИБП калибровка производится нажатием кнопки на переднейзадней панели, на других она может быть выполнена только из сервисного меню при подключении по RS232/USB к ПК, а где-то она в принципе не предусмотрена. Но считается, что если не выполнить калибровку, то ИБП будет расходовать заряд АКБ не полностью, и даже при увеличении ёмкости АКБ буде работать от них так же мало, как со старыми батареями.

Хотя на самом деле это не так. Без калибровки ИБП будет не корректно отображать оставшуюся ёмкость АКБ в процентах, но это никак не повлияет на то, когда ИБП решит, что аккумуляторы разряжены полностью. Это может повлиять лишь на оборудование, подключение подключено к интерфейсному разъёму ИБП, и в зависимости от настроек, после определённого уровня процентного остатка ёмкости АКБ, по команде отключает это оборудование.

В моём случае на ИБП APC Smart 3000 примерно год назад производилась калибровка, но не смотря на то, что батареи не менялись, график зависимости ёмкости АКБ в процентах и напряжения показывает, что ИБП привирает по поводу первого. По нему можно увидеть, что со 100 до 23% ИБП просто линейно уменьшает процентаж вне зависимости от напряжения на батареях, затем на 23% заряд «зависает» на несколько часов, а затем плавно уменьшается до 11%.

К сожалению, дождаться полной разрядки у меня не получилось, пришлось подать внешнее питание, и в этот момент началось нечто непонятное. Судя по графику напряжение на АКБ начало подниматься, пошёл заряд, а проценты заряда наоборот пошли вниз, пока не опустились до 1%, и только после этого начали плавно подниматься, уже в зависимости от напряжения на АКБ.

ИБП-технология

Бесперебойные системы, которые постоянно направляют мощность, необходимую для подключения оборудования, через выпрямитель и инвертор, известны как источники бесперебойного питания с двойным преобразованием.

Такие устройства преобразуют переменный ток в постоянный ток, а затем преобразуют постоянный обратно в переменный ток для питания подключенного оборудования. Этот способ эффективно защищает сеть переменного тока, отфильтровывая линейные шумы и другие аномалии. Дополнительное преимущество такой технологии заключается в непрерывности работы оборудования.

Технологические усовершенствования привели к существенному повышению эффективности, что придает этой технологии некоторые преимущества по сравнению с другими типами устройств.

Схема ИБП

Заключение

В качестве заключения хотелось бы привести результаты замера ёмкости батарей. В новой табличке количество циклов разряда-заряда заменено на время работы от батарей, но ввиду того, что мониторинг параметров ИБП вёлся не 100% времени, в скобках приведено время работы от сети по мнению мониторинга, всё остальное время данные не писались.

Измерения производились слегка обновлённой версией китайского ваттметра, который с виду похож на тот же, с помощью которого производились измерения в прошлый раз, но в отличии от него имеет чуть большую точность за счёт применения качественного шунта вместо стопки SMD резисторов. Из-за того, что разрядка АКБ первого ИБП происходила слишком долго, принял решение под конец подключить в качестве дополнительной нагрузки холодильную камеру, но во время её запуска на АКБ резко просело напряжение и ИБП решил что «всё», хотя по напряжению «под» и «без» нагрузки видно, что без мощных потребителей ИБП смог бы ещё работать от батарей, возможно так же сыграло то, что ватт-метр был подключен не шибко толстыми проводами (18 AWG), и из-за падения напряжения на них ИБП «видел» напряжение на батареях ниже, чем оно было на самом деле.

В целом можно отметить, что ёмкость не только не уменьшилась, но даже увеличилась в случае с первым ИБП. Отчасти это связано с тем, что в этом году он работал в щадящем режиме, почти всё время был подключен в сеть (в первый год его каждый день отключали от сети), и с него были сняты две мощные нагрузки.

Нюансы сборки фильтра внешних гармоник

А поможет нам в этом так называемая гармоничная система для фильтров напряжения.

Вы и здесь можете проявить инициативу и сделать её самостоятельно, но лучше всё-таки хотя бы для начала установить и найти проверенную схему. Такие фильтры состоят из различных резисторов, трансформаторов и других вспомогательных устройств.

Правильно собранная система должна гарантированно стабилизировать любой из источников электрического тока.

Впрочем, схема такого фильтра несложна, её можно увидеть ниже.

Главная трудность здесь заключается в расчёте параметров. Элементы же контура рассчитываются и делаются идентично, лишь собираются разными способами — один последовательный, другой параллельный, однако в обоих случаях настраиваются на частоту 50 Гц.

Следует выполнить расчёт параметров катушек индуктивности под имеющийся в наличии сердечник.

В сердечнике также понадобится сделать зазор между витками.

Формулы для расчёта параметров следующие:

1. Зазор в миллиметрах=1,257E-3 * макс. сила тока в амперах * количество витков.
2. Количество витков=1,257E6 * макс. сила тока в амперах * индуктивность дросселя в Гн * площадь сечения сердечника в квадратных миллиметрах — результат округляем до большего
3. Для последовательного контура: максимум силы тока в амперах равен 1,4 * <�мощность нагрузки, Вт>/ 220 В.
4. Для параллельного контура: максимум силы тока в амперах равен 1,4 * 220 В/ 28 * <�частота сигнала, Гц – 50 Гц>* < индуктивность дросселя, Гн>.

Все приведенные комплекты могут быть использованы для защиты циркуляционных насосов систем отопления. ИБП укомплектованы наиболее популярными по емкости аккумуляторами,но они могут быть заменены на любые АКБ из нашего ассортимента, другого производителя или оптимальные по емкости для решения поставленной задачи.