Фазность источника бесперебойного питания вход выход что это
Однофазные и трехфазные ИБП: в чем разница и как выбрать?
Опубликовано 21.05.2021 · Обновлено 05.11.2021
Что такое фаза в электрических терминах?
Если вы новичок в мире электроэнергии, возможно, вы мало знаете о термине «фаза». Фаза, по сути, представляет собой распределение электроэнергии, которое показывает, что источник питания переменного тока (AC) изменяется в зависимости от периода времени. Существуют однофазные, двухфазные и трехфазные источники питания.
Однофазное напряжение обычно называют «домашним напряжением», потому что оно широко доступно в домах. Например, микроволновая печь, кофеварка, домашний компьютер могут быть однофазными устройствами. В разных регионах однофазные соединения схожи: для замыкания цепи требуется два провода (один провод напряжения и один нулевой провод). На рисунке ниже показан ток при однофазной сети переменного тока.
Однофазное питание переменного тока
Две фазы — это в основном то же самое, что и одна фаза, которая состоит из двухпроводного переменного тока. Это также называется разделенной фазой. Питание подается от одной из двух силовых цепей 120 В нагрузках, использующих цепи малой мощности, такие как свет, телевидение и т. Д. В настоящее время трехфазные системы заменили исходные двухфазные системы питания для передачи и использования энергии.
Трехфазное питание содержит либо 3 провода под напряжением, либо 4 провода (3 фазных провода и нейтральный), обеспечивающие три переменных тока, разделенных по фазовому углу. Общая нагрузка распределяется по трем проводам. В большинстве коммерческих зданий в Северной Америке используются трехфазные четырех проводные схемы питания.
Трехфазное питание переменного тока
Система ИБП — однофазный ИБП или трехфазный ИБП?
ИБП бывают двух разных форматов: однофазные и трехфазные. Общие конфигурации фаз для ИБП показаны в следующей таблице:
Выход Номенклатура Напряжение сети США
1 фаза 1 фаза 1/1 120/120 В переменного тока, 60 Гц
3 фазы 1 фаза 3/1 220/120 В переменного тока, 60 Гц
3 фазы 3 фазы 3/3 220/208 В переменного тока, 60 Гц
Однофазная система ИБП (1/1)
Как показано на диаграмме, однофазный ИБП имеет один вход и выход 120 В переменного тока (для Канады и США). Однофазная установка состоит из двух проводов, где переменное напряжение представляет собой одну синусоидальную волну. Стандартное напряжение одной фазы варьируется в разных странах или регионах. Стандартное однофазное напряжение в Америке составляет 120 В, а в Европе, Азии и других регионах стандартное напряжение составляет 230 В.
Трехфазная система ИБП (3/1 и 3/3)
Трехфазные ИБП можно разделить на системы ИБП с трехфазным входом / трехфазным выходом и системы с трехфазным входом / однофазным выходом. Если вам нужно подключиться к трехфазному источнику питания, вам понадобится ИБП с конфигурацией 3 / x. ИБП 3/1 потребляет трехфазную мощность, но подает одну фазу на нижнюю нагрузку, в то время как ИБП 3/3 не только принимает, но и выдает трехфазную мощность.
В чем разница между однофазным и трехфазным ИБП?
Основное различие между однофазным ИБП и трехфазным ИБП заключается в следующих моментах:
Проводник: количество проводов в однофазной и трехфазной системе различается. Однофазный ИБП содержит один провод, а трехфазный ИБП подает питание по трех проводам.
Синусоидальная волна: Однофазный ИБП выдает одну синусоидальную волну, а трехфазный ИБП выдает три синусоиды, каждая из которых не в фазе и разнесена на 120 друг от друга.
Напряжение: однофазное напряжение составляет 120 В Северной Америке, в то время как межфазное напряжение для трехфазной системы составляет 220 В, а межфазное напряжение — 120 В.
Техническое обслуживание: характеристика однофазного ИБП по принципу «включай и работай» упрощает установку и настройку, чем трехфазный аналог, без необходимости внешней установки.
Эффективность: при низком энергопотреблении однофазный ИБП более эффективен, чем трехфазный. Но когда потребность в мощности выше, трехфазный ИБП демонстрирует большую эффективность, чтобы выдерживать большую нагрузку более безопасным способом.
Стоимость: оборудование в трехфазной системе ИБП будет иметь более длительный срок службы, а линии передачи для трехфазного питания не нуждаются в медных проводах большого сечения, как в однофазных ИБП, поэтому в долгосрочной перспективе трехфазный ИБП сэкономит больше денег.
Применение: Однофазные ИБП доступны для приложений с более низкими требованиями кВА, обычно менее 20 кВА, таких, как дома, малый бизнес и вспомогательные офисы. Трехфазные ИБП обычно используются в крупных установках, таких как центры обработки данных, и в крупных промышленных энергосистемах с более высокими требованиями к мощности.
Трехфазные ИБП для дома: примеры решений на 10кВт, 15-20кВт и более
Трехфазный ввод на участки стал обычной практикой не только в Московской области, но и в регионах. Такой тип подключения даёт возможность использовать мощное оборудование и более равномерно нагружать электросеть. Однако с трехфазной сетью есть и свои проблемы: требуется защищать нагрузку по всем линиям (например, ставить три стабилизатора или трехфазный UPS), необходимо использовать большее количество автоматики в электрощите, и важно следить за хорошим контактом на нулевых проводниках, чтобы не получить опасное напряжение более 300В в обычной розетке.
Для максимально качественного бесперебойного и стабильного электропитания дома или всего участка в целом по всем трем фазам мы рекомендуем использовать трехфазные ИБП on-line типа. Алгоритм работы подобных бесперебойников заключается в преобразовании переменного напряжения в постоянное (AC-DC), после чего напряжение фильтруется и затем вновь генерируется переменный ток на выход (DC-AC). Эта схема работы позволяет получить не только предельно стабильное и качественное напряжение, но бесшовное переключение между сетевым и батарейным режимом работы. Иными словами подобным UPS мы решаем все и любые проблемы с некачественной электросетью.
Технология двойного преобразования ИБП
Ниже будут представлены различные варианты решения задачи бесперебойного питания дома на базе трехфазных ИБП разной мощности.
Пример 1. ИБП на 10кВт 3в1.
3 в 1 в названии ИБП означает трехфазный вход и однофазный выход (вход – L1, L2, L3, N, а выход L и N). Такой бесперебойник суммирует мощности трех фаз в одну. Это даёт массу преимуществ:
К минусам можно отнести невозможность подключения трехфазных двигателей (например, трехфазные блоки кондиционирования, вентиляции, мощные насосы) на подобный ИБП. Такие нагрузки мы обычно подключаем в обход ИБП или устанавливаем бесперебойник с трехфазным выходом.
ИБП 10кВт с 16-тью аккумуляторами на 55 Ач для всего дома с расчётной автономной работой около 5,5-6 часов на средней длительной нагрузке 1.4кВт.
ИБП на 10кВт для всего дома с АКБ
ИБП допускает последовательное подключение от 16 до 20 внешних аккумуляторов. Емкость АКБ рассчитывается исходя из расчётных данных по средней нагрузке и требуемому времени автономной работы.
Пример 2. ИБП на 20кВт 3в1.
Мощность в 20кВт позволяет подключить практически любой коттедж площадью 200-400м.кв. на ИБП, включая даже мощные нагрузки в виде варочных панелей, духовок, стиральных машин, оборудования бассейном и т.п.
В случае, если отключают часто, но не на долго – оптимально использовать небольшой батарейный запас. В данном примере автономия рассчитывалась на срок в 3 часа при полноценно функционирующем доме:
ИБП 20кВт с небольшим запасом АКБ
Для средней автономной работы в 7-8 часов мы установили с ИБП с 16 гелевыми АКБ по 75Ач Delta GEL 12-75. Гелевая технология была выбрана в силу эксплуатации установки в условиях повышенной температуры в комнате (
ИБП с гелевыми аккумуляторами
Для автономной работы более 11 часов нами был реализован проект по монтажу ИБП с аккумуляторами на 100Ач – Delta DTM 100I, которые отличаются увеличенным сроком службы на 25-30%. В целях экономии пространства, вся система была компактно размещена на узком и высоком силовом стеллаже:
ИБП 3в1 с АКБ на 100Ач
Для высоконагруженного ИБП, который работает в автоматизированной связке с газовым генератором мы установили максимальный батарейный запас в 20 АКБ на 100Ач:
ИБП с большим батарейным запасом
Пример 3. Трехфазный ИБП на 40кВт 3в3.
ИБП с трехфазным входом и трехфазным выходом устанавливаются в случае необходимости выходной мощности более, чем 20кВт, а также при наличии полноценных трехфазных потребителей, которые нуждаются в гарантированном электропитании.
В этом проекте в задачу ИБП входила полная стабилизация напряжения на входе и осуществление бесперебойного питания на момент запуска и прогрева трехфазного дизельного генератора RID. ИБП с батарейным кабинетом был установлен на гидроаккумулятором на специальном усиленном стеллаже:
UPS на 40кВт для работы с ДГУ
У ИБП цветной монитор-тачскрин, который отображает все необходимые параметры работы системы, записывает историю событий сети:
В UPS уже встроена сетевая карта, позволяющая удаленно мониторить состояние сети и нагрузки по IP-протоколу.
Пример 4. Трехфазный ИБП на 60кВт 3в3 с длительной автономной работой.
ИБП из этого примера имеет модульную архитектуру, которая позволяет “усыплять” один силовой модуль в том случае, если нагрузка не превышает 50% от номинальной мощности. Также модули могут работать параллельно, что повышает надежность ИБП (система горячего резерва N+1). 38 батарей на 120Ач были установлены в специальный шкаф и позволят дать время автономной работы более 20 часов при средней нагрузке в 2.5кВт.
Мощный трехфазный ИБП для дома
С удовольствием отвечу на ваши вопросы в комментариях!
Трехфазные ИБП
Если пользователь захочет использовать централизованную систему бесперебойного питания мощностью 10-20 кВА или более и включит в сеть однофазный ИБП такой мощности, то может возникнуть неравномерное распределение нагрузки по фазам трехфазной электрической сети.
Если одна из фаз сети нагружена на 100 % мощности, а две другие не нагружены совсем, то напряжения в трехфазной электрической сети будут искажены. В сильно нагруженной фазе напряжение будет меньше номинального, а в ненагруженных фазах напряжения будут выше номинального. Электрики называют эту ситуацию «перекос фаз».
Перекос фаз имеет некоторые сопутствующие неприятности. Если к сильно нагруженной фазе (скажем фазе А) подключены нелинейные нагрузки, вроде компьютеров, то в этой фазе возникают гармонические искажения напряжения. Поскольку остальные фазы трехфазной сети нагружены слабо, то ток нагрузки фазы А замыкается по нейтральному проводу. В нем тоже возникают гармонические искажения напряжения, которые влияют на работу оборудования, погдключенного к недогруженным фазам.
Схема трехфазного ИБП с двойным преобразованием энергии приведена на рисунке 18.
Рис. 18. Трехфазный ИБП с двойным преобразованием энергии
Если батарея ИБП заряжена, на выходе выпрямителя поддерживается стабилизированное напряжение постоянного тока, независимо от нвеличины напряжения в сети и мощности нагрузки. Если батарея требует зарядки, то выпрямитель регулирует напряжение так, чтобы в батарею тек ток заданной величины.
Такой выпрямитель называется шести-импульсным, потому, что за полный цикл трехфазной электрической сети он выпрямляет 6 полупериодов сингусоиды (по два в каждой из фаз). Поэтому в цепи постоянного тока возникает 6 импульсов тока (и напряжения) за каждый цикл трехфазной сети. Кроме того, во входной электрической сети также возникают 6 импульсов тока, которые могут вызвать гармонические искажения сетевого напряжения.
Конденсатор в цепи постоянного тока служит для уменьшения пульсаций напряжения на аккумуляторах. Это нужно для полной зарядки батареи без протекания через аккумуляторы вредных импульсных токов. Иногда к конденсатору добавляется еще и дроссель, образующий совместно с конденсатором L-C фильтр.
Коммутационный дроссель ДР уменьшает импульсные токи, возникающие при открытии тиристоров и служит для уменьшения искажений, вносимых выпрямителем в электрическую сеть.
Для еще большего снижения искажений, вносимых в сеть, особенно для ИБП большой мощности ( более 80-150 кВА ) часто применяют 12-импульсные выпрямители. Т.е. за каждый цикл трехфазной сети на входе и выходе выпрямителя возникают 12 импульсов тока. За счет удвоения числа импульсов тока, удается примерно вдвое уменьшить их амплитуду. Это полезно и для аккумуляторов и для электрической сети.
Двенадцати-импульсный выпрямитель фактически состоит из двух 6-импульсных выпрямителей. На вход второго выпрямителя (он изображен ниже на рис. 18) подается трехфазное напряжение, прошедшее через трансформатор, сдвигающий фазу на 30 градусов.
Например схема с пассивным (диодным) выпрямителем и преобразователем напряжения постоянного тока, применение которого позволяет приблизить потребляемый ток к синусоидальному.
Наиболее современным считается транзисторный выпрямитель, регулируемый высокочастотной схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Применение такого выпрямителя позволяет сделать ток потребления ИБП синусоидальным и совершенно отказаться от 12-импульсных выпрямителей с трансформатором.
Для формирования батареи трехфазных ИБП (как и в однофазных ИБП ) применяются герметичные свинцовые аккумуляторы. Обычно это самые распространенные модели аккумуляторов с расчетным сроком службы 5 лет. Иногда используются и более дорогие аккумуляторы с большими сроками службы.
Некоторые ИБП с трехфазным выходом имеют два инвертора. Их выходы подключены к трансформаторам, сдвигающим фазу выходных напряжений. Даже в случае применения относительно низкочастоной ШИМ, такая схема совместно с применением фильтра переменного тока, построенного на трансформаторе и конденсаторах, позволяет обеспечить очень малый коэффициент гармонических искажений на выходе ИБП (до 3 % на линейной нагрузке).
В последнее время, по мере развития технологии силовых полупроводников, начали применяться более высокочастотные транзисторы. Частота ШИМ может составлять 4 и более кГц. Это позволяет уменьшить гармонические искажения выходного напряжения и отказаться от применения второго инвертора.
В случае большой перегрузки или короткого замыкания, переключение на статический байпас происходит сразу.
Некоторые современные высококлассные ИБП (с высокочакстотной ШИМ) имеют две цепи регулирования выходного напряжения. Первая из них осуществляет регулирование среднеквадратичного (действующего) значения напряжения, независимо для каждой из фаз. Вторая цепь измеряет мгновенные значения выходного напряжения и сравнивает их с хранящейся в памяти блока управления ИБП идеальной синусоидой. Если мгновенное значение напряжения отклонилось от соотвествующего «идеального» значения, то вырабатывается корректирующий импульс и форма синусоиды выходного напряжения исправляется.
Наличие второй цепи обратной связи позволяет обеспечить малые искажения формы выходного напряжения даже при нелинейных нагрузках.
Трехфазные ИБП имеют большую мощность и обычно устанавливаются в местах действительно критичных к электропитанию. Поэтому в случае выхода из строя какого-либо элемента ИБП или необходимости проведения регламентных работ (например замены батареи), в большинстве случае нельзя просто выключить ИБП или поставить на его место другой. Нужно в любой ситуации обеспечить электропитание нагрузки.
Режимы работы трехфазного ИБП с двойным преобразованием
Трехфазный ИБП может работать на четырех режимах работы.
При нормальной работе нагрузка питается по цепи выпрямитель-инвертор стабилизированным напряжением, отфильтрованным от импульсов и шумов за счет двойного преобразования энергии.
Когда какой-нибудь инвертор выходит из строя или испытывает перегрузку, ИБП безразрывно переходит на режим работы через статический байпас. Нагрузка питается просто от сети через вход статического байпаса, который может совпадать или не совпадать со входом выпрямителя ИБП.
Если требуется обслуживание ИБП, например для замены батареи, то ИБП переключают на сервисный байпас. Нагрузка питается от сети, а все цепи ИБП, кроме входного выключателя сервисного байпаса и выходных выключателей отделены от сети и от нагрузки. Режим работы на сервисном байпасе не является обязательным для небольших однофазных ИБП с двойным преобразованием. Трехфазный ИБП без сервисного байпаса немыслим.
Трехфазные ИБП обычно предназначаются для непрерывной круглосуточной работы. Работа нагрузки должна обеспечиваться практически при любых сбоях питания. Поэтому к надежности трехфазных ИБП предъявляются очень высокие требования.
Вот некоторые приемы, с помощью которых производители трехфазных ИБП могут увеличивать надежность своей продукции.
Применение разделительных трансформаторов на входе и/или выходе ИБП увеличивает устойчивость ИБП к скачкам напряжения и нагрузки.
Входной дроссель не только обеспечивает «мягкий запуск», но и защищает ИБП (и, в конечном счете, нагрузку) от очень быстрых изменений (скачков) напряжения.
Обычно фирма выпускает целый ряд ИБП разной мощности. В двух или трех «соседних по мощности» ИБП этого ряда часто используются одни и те же полупроводники. Если это так, то менее мощный из этих двух или трех ИБП имеет запас по предельному току, и поэтому несколько более надежен.
Некоторые трехфазные ИБП имеют повышенную надежность за счет резервирования каких-либо своих цепей. Так, например, могут резервироваться: схема управления (микропроцессор + платы «жесткой логики»), цепи управления силовыми полупроводниками и сами силовые полупроводники.
Батарея, как часть ИБП тоже вносит свой вклад в надежность прибора. Если у ИБП имеется возможность гибкого выбора батареи, то можно выбрать более надежный вариант (батарея более известного производителя, с меньшим числом соединений).
Если вы купили оборудование, рассчитанное на работу в американской электрической сети (110 В, 60 Гц), то вы должны каким-то образом приспособить к нему нашу электрическую сеть. Преобразование напряжения не является проблемой, для этого есть трансформаторы. Если оборудование оснащено импульсным блоком питания, то оно не чувствительно к частоте и его можно использовать в сети с частотой 50 Гц. Если же в состав оборудования входят синхронные электродвигатели или иное чувствительное к частоте оборудование, вам нужен преобразователь частоты.
ИБП с двойным преобразованием энергии представляет собой почти готовый преобразователь частоты. В самом деле, ведь выпрямитель этого ИБП может в принципе работать на одной частоте, а инвертор выдавать на своем выходе другую.
Есть только одно принципиальное ограничение: невозможность синхронизации инвертора с линией статического байпаса из-за разных частот на входе и выходе. Это делает преобразователь частоты несколько менее надежным, чем сам по себе ИБП с двойным преобразованием.
Другая особенность: преобразователь частоты должен иметь мощность, соответствующую максимальному возможному току нагрузки, включая все стартовые и аварийные забросы, ведь у преобразователя частоты нет статического байпаса, на который система могла бы переключиться при перегрузке.
Для изготовления преобразователя частоты из трехфазного ИБП нужно разорвать цепь синхронизации, убрать статический байпас (или, вернее, не заказывать его при поставке) и настроить инвертор ИБП на работу на частоте 60 Гц. Для большинства трехфазных ИБП это не представляет проблемы, и преобразователь частоты может быть заказан просто при поставке.
ИБП с горячим резервированием
В некоторых случаях надежности даже самых лучших ИБП недостаточно. Так бывает, когда сбои питания просто недопустимы из-за необратимых последствий или очень больших потерь.
Обычно в таких случаях в технике применяют дублирование или многократное резервирование блоков, от которых зависит надежность системы. Есть такая возможность и для трехфазных источников бесперебойного питания.
Даже если в конструкцию ИБП стандартно не заложено резервирование узлов, большинство трехфазных ИБП допускают резервирование на более высоком уровне. Резервируется целиком ИБП.
Простейшим случаем резервирования ИБП является использование двух обычных серийных ИБП в схеме, в которой один ИБП подключен к входу байпаса другого ИБП.
Система из двух последовательно соединенных ИБП может работать на шести основных режимах.
А.Нормальная работа. Выпрямители 1 и 2 питают инверторы 1 и 2 и, при необходимости заряжают батареи 1 и 2. Инвертор 1 подключен к нагрузке (статический выключатель инвертора 1 замкнут) и питает ее стабилизированным и защищенным от сбоев напряжением. Инвертор 2 работает на холостом ходу и готов «подхватить» нагрузку, если инвертор 1 выйдет из строя. Оба статических выключателя байпаса разомкнуты.
Для обычного ИБП с двойным преобразованием на режиме работы от сети допустим (при сохранении гарантированного питания) только один сбой в системе. Этим сбоем может быть либо выход из строя элемента ИБП (например инвертора) или сбой электрической сети.
Для двух последовательно соединенных ИБП с на этом режиме работы допустимы два сбоя в системе: выход из строя какого-либо элемента основного ИБП и сбой электрической сети. Даже при последовательном или одновременном возникновении двух сбоев питание нагрузки будет продолжаться от источника гарантированного питания.
В. Работа от инвертора 2. В этом случае инвертор 1 не работает (из-за выхода из строя или полного разряда батареи1). СВИ1 разомкнут, СВБ1 замкнут, СВИ2 замкнут и инвертор 2 питает нагрузку. Выпрямитель 2, если в сети есть напряжение, а сам выпрямитель исправен, питает инвертор и батарею.
На этом режиме работы допустим один сбой в системе: сбой электрической сети. При возникновении второго сбоя в системе (выходе из строя какого-либо элемента вспомогательного ИБП ) электропитание нагрузки не прерывается, но нагрузка питается уже не от источника гарантированного питания, а через статический байпас, т.е. попросту от сети.
Г. Работа от батареи 2. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть после отключения напряжения в сети и полного разряда батареи 1. Можно придумать и более экзотическую последовательность событий. Но в любом случае, инвертор 2 питает нагругку, питаясь, в свою очередь, от батареи. Инвертор 1 в этом случае отключен. Выпрямитель 1, скорее всего, тоже не работает (хотя он может работать, если он исправен и в сети есть напряжение).
После разряда батареи 2 система переключится на работу от статического байпаса (если в сети есть нормальное напряжение) или обесточит нагрузку.
Д. Работа через статический байпас. В случае выхода из строя обоих инверторов, статические переключатели СВИ1 и СВИ2 размыкаются, а статические переключатели СВБ1 и СВБ2 замыкаются. Нагрузка начинает питаться от электрической сети.
Переход системы к работе через статический байпас происходит при перегрузке системы, полном разряде всех батарей или в случае выхода из строя двух инверторов.
На этом режиме работы выпрямители, если они исправны, подзаряжают батареи. Инверторы не работают. Нагрузка питается через статический байпас.
Переключение системы на работу через статический байпас происходит без прерывания питания нагрузки: при необходимости переключения сначала замыкается тиристорный переключатель статического байпаса, и только затем размыкается тиристорный переключатель на выходе того инвертора, от которого нагрузка питалась перед переключением.
Е. Ручной (сервисный) байпас. Если ИБП вышел из строя, а ответственную нагрузку нельзя обесточить, то оба ИБП системы с соблюдением специальной процедуры (которая обеспечивает безразрыное переключение) переключают на ручной байпас. после этого можно производить ремонт ИБП.
Преимуществом рассмотренной системы с последовательным соединением двух ИБП является простота. Не нужны никакие дополнительные элементы, каждый из ИБП работает в своем штатном режиме. С точки зрения надежности, эта схема совсем не плоха:- в ней нет никакой лишней, (связанной с резервированием) электроники, соответственно и меньше узлов, которые могут выйти из строя.
Некоторые производители предлагают «готовые» системы ИБП с горячим резервированием. Это значит, что вы покупаете систему, специально (еще на заводе) испытанную в режиме с горячим резервированием. Схема такой системы приведена на рис. 19б.
Рис.19б. Трехфазный ИБП с горячим резервированием
Принципиальных отличий от схемы с последовательным соединением ИБП немного.
1. У второго ИБП отсутствует байпас.
2. Для синхронизации между инвертором 2 и байпасом появляется специальный информационный кабель между ИБП (на рисунке не показан).
Поэтому такой ИБП с горячим резервированием может работать на тех же шести режимах работы, что и система с последовательным подключением двух ИБП.
Недостатков у схемы с общей батареей много.
1.Не все ИБП могут работать с общей батареей.
2.Батарея, как и другие элементы ИБП обладает конечной надежностью. Выход из строя одного аккумулятора или потеря контакта в одном соединении могут сделать всю системы ИБП с горячим резервирование бесполезной.
3.В случае выхода из строя одного выпрямителя, общая батарея может быть выведена из строя.
Параллельная работа нескольких ИБП
Рис.20. Параллельная работа ИБП
На рисунке приведена схема параллельной системы с раздельными сервисными байпасами. Схема система с общим байпасом вполне ясна и без чертежа. Ее особенностью является то, что для переключения системы в целом на сервисный байпас нужно управлять одним переключателем вместо нескольких.
Все ИБП параллельной системы работают на общую нагрузку. Суммарная мощность параллельной системы равна произведению мощности одного ИБП на количество ИБП в системе. Таким образом параллельная работа нескольких ИБП может применяться (и в основном применяется) не столько для увеличения надежности системы бесперебойного питания, но для увеличения ее мощности.
Рассмотрим режимы работы параллельной системы.
Нормальная работа (работа от сети). Надежность
Когда в сети есть напряжение, достаточное для нормальной работы, выпрямители всех ИБП преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, заряжая батареи и питая инверторы.
Инверторы, в свою очередь, преобразуют постоянное напряжение в переменное и питают нагрузку.
В рассматриваемом режиме работы в системе допустимо несколько сбоев. Их количество зависит от числа ИБП в системе и действующей нагрузки.
Сбой питания (исчезновение напряжения в сети).
Выход из строя инвертора 3. Система переключается на работу через статический байпас. Нагрузка питается напрямую от сети. При наличии в сети нормального напряжения, все выпрямители работают и продолжают заряжать батареи. При любом последующем сбое (поломке статического байпаса или сбое сети) питание нагрузки прекращается.
Это, кстати, не значит, что надежность такой параллельной системы будет такая же, как у одиночного ИБП. Она будет ниже, поскольку параллельная система намного сложнее одиночного ИБП и (при почти предельной нагрузке) не имеет дополнительного резервирования, компенсирующего эту сложность.
Вопрос надежности параллельной системы ИБП не может быть решен однозначно. Надежность зависит от большого числа параметров:
нагрузки системы (т.е. соотношения номинальной суммарной мощности системы и действующей нагрузки),
примененной схемы параллельной работы (т.е. есть ли в системе специальная электроника для обеспечения распределения нагрузки по ИБП ),
технологии работы предприятия.
Работа с частичной нагрузкой
В некоторых ИБП такая логика управления подразумевается по умолчанию, а другие модели вообще лишены возможности работы в таком режиме.
Инверторы, оставшиеся включенными, питают нагрузку. Коэффициент полезного действия системы при этом несколько возрастает.
Обычно в этом режиме работы предусматривается некоторая избыточность, т.е. количестов работающих инверторов больше, чем необходимо для питания нагрузки. Тем самым обеспечивается резервирование.
В случае исчезновения напряжения в электрической сети, параллельная система переходит на работу от батареи. Все выпрямители системы не работают, инверторы питают нагрузку, получая энергию от батареи.
Выход из строя выпрямителя
ИБП, выпрямители которых вышли из строя, продолжают питать нагрузку, расходуя заряд своей батареи. Они выдает сигнал «неисправность выпрямителя». Остальные ИБП продолжают работать нормально.
В случае, если нагрузка ИБП превышает перегрузочную способность оставшихся ИБП, то система переходит к режиму работы через статический байпас.
Выход из строя инвертора
Это режим работы параллельной системы, когда вышли из строя один или несколько инверторов.
Если оставшиеся в работоспособном состоянии инверторы могут питать нагрузку, то нагрузка продолжает работать, питаясь от них. Если мощности работоспособных инверторов недостаточно, система переходит в режим работы от статического байпаса.
Выпрямители всех ИБП могут заряжать батареи, или ИБП с неисправными инверторами могут быть полностью отключены для выполнения ремонта.
Работа от статического байпаса
Если суммарной мощности всех исправных инверторов параллельной системы не достаточно для поддержания работы нагрузки, система переходит к работе через статический байпас.
Статические переключатели всех инверторов разомкнуты (исправные инверторы могут продолжать работать).
Если нагрузка уменьшается, например в результате отключения части оборудования, параллельная система автоматически переключается на нормальный режим работы.
В случае одиночного ИБП с двойным преобразованием работа через статический байпас является практически последней возможностью поддержания работы нагрузки. В самом деле, ведь достаточно выхода из строя статического переключателя, и нагрузка будет обесточена. При работе параллельной системы через статический байпас допустимо некоторое количество сбоев системы. Статический байпас способен выдерживать намного больший ток, чем инвертор. Поэтому даже в случае выхода из строя одного или нескольких статических переключателей, нагрузка возможно не будет обесточена, если суммарный допустимый ток оставшихся работоспособными статических переключателей окажется достаточен для работы. Конкретное количество допустимых сбоев системы в этом режиме работы зависит от числа ИБП в системе, допустимого тока статического переключателя и величины нагрузки.
Если нужно провести с параллельной системой ремонтные или регламентные работы, то система может быть отключена от нагрузки с помощью ручного переключателя сервисного байпаса.
Помещение для установки трехфазного ИБП
Трехфазные источники бесперебойного питания имеют большую мощность. Поэтому их размеры, вес и существенное тепловыделение заставляют пользователя решать непростую задачу размещения ИБП.
ИБП при работе выделяет тепло. КПД трехфазных ИБП примерно равен 90 % (иногда чуть меньше для средних мощностей и чуть больше для больших ИБП). Учитывая расчетный коэффициент мощности 0.8, можно считать, что максимальное выделение тепла (в кВт) при работе на режиме номинальной мощности не превышает 10 % от номинальной мощности ИБП (в кВА).
Обычные офисные кондиционеры предназначены для работы при температуре воздуха (на улице) не ниже 5 градусов Цельсия. При более низких температурах эффективность их работы снижается, а при температуре ниже минус 15 градусов они практически бесполезны.
Для правильного отвода тепла непосредственно от ИБП его нужно установить так, чтобы был обеспечен свободный приток воздуха к вентиляционным отверстиям ИБП.
При размещении мощных ИБП нужно обязательно проконсультироваться (или, лучше, получить санкцию) у проектировщика здания или квалифицированного архитектора.