Новости Электротехники 3(117) 2019





<  Предыдущая  ]  [  Следующая  >
Журнал №4(16) 2002

Смотр резервов
Рекомендации по выбору источников бесперебойного питания on-line

Большинство публикаций в прессе, посвященных выбору источников бесперебойного питания (UPS), так или иначе привязано к оборудованию какого-либо конкретного производителя UPS. При этом в них зачастую указываются не все технические характеристики. Иногда производитель сознательно умалчивает о некоторых параметрах, т. к. по этим характеристикам их UPS уступают аналогичным изделиям других фирм (это касается не только публикаций, но и каталогов оборудования).
В данной статье мы постараемся рассмотреть основные технические характеристики UPS известных производителей, на которые следует обращать внимание при выборе UPS.


UPS - оптимальное устройство защиты
С 1 января 1999 г. в России действует ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах энергоснабжения общего назначения». В статье «Качество электроэнергии» («Новости Электротехники» № 4, 5, 2001 г.) подробно рассматривались показатели качества электроэнергии и причины, приводящие к их ухудшению.
Как правило, наиболее часто встречаются кратковременное пропадание напряжения в сети, а также броски напряжения в ту или иную сторону. Наиболее простыми устройствами для защиты различных потребителей от перенапряжений являются фильтр и устройство защиты от перенапряжений. Используются и стабилизаторы напряжения, но они позволяют сглаживать в заданных пределах только амплитудные изменения напряжения.
Наиболее оптимальными и надежными устройствами защиты являются системы бесперебойного питания (UPS). Они содержат фильтры, стабилизаторы, инверторы, аккумуляторные батареи, устройства коммутации и пр. Если раньше UPS применяли в основном только для питания персональных компьютеров, то в последние годы мощные UPS используются для электроснабжения целых зданий, а также станков с электронным управлением и другого оборудования в цехах промышленных предприятий, где не допускается даже кратковременное пропадание напряжения. UPS подключается к внешней электросети и выполняет основные функции:
- устройства для улучшения качества электрической энергии;
- резервного источника на время пропадания электропитания во внешней сети.

Три класса UPS
Нормативные документы, в частности, европейские стандарты EN50091-1 и EN50091-2 не дают определений принципов работы UPS, нормируются только основные параметры. Все выпускаемые UPS по архитектуре построения можно разделить на три класса:
- UPS off-line
- UPS line-interactive
- UPS on-line - источники с двойным преобразованием.
Необходимо знать, что UPS off-line и line-interactive требуют времени для переключения на работу от аккумуляторов и обратно на сеть, как правило, 2-4 мс, а также пропускают обратно в сеть помехи, генерируемые нагрузкой.
Мы остановимся только на источниках бесперебойного питания on-line, в которых переход на работу от аккумуляторов и обратно на внешнюю электросеть осуществляется без разрыва синусоиды. UPS on-line максимально фильтруют сетевое напряжение от помех и выбросов и защишают сеть от помех, генерируемых нагрузкой. Эти устройства применяются для защиты особо ответственных потребителей — электрооборудования систем управления, радиоприема и спецсвязи, автоматических телефонных станций, операционных блоков больниц и т. д. UPS on-line можно разделить следующим образом:
- по мощности — малая, средняя и большая (деление на мощности искусственное, не отражает в полной мере состояние рынка UPS и введено исключительно для удобства);
- по количеству фаз на выходе — одна или три.

От UPS малой мощности...
В таблице 1 приведены технические характеристики однофазных UPS малой мощности (до 10 кВА).
Из таблицы видно, что UPS малой мощности многих фирм имеют близкие технические характеристики, что неудивительно, если изучить их схемотехнические решения. Основные различия проявляются в конструкторских и дизайнерских решениях. Чаще всего выбор потребителем этих источников происходит по нескольким критериям, не относящимся к технике:
- «раскрученность» марки, модели (спорный вопрос);
- цена (и это наиболее разумно);
- наличие программного обеспечения (правильно, т. к. чаще всего эти модели защищают именно компьютерную технику);
- объем сервиса (дальновидно).
Однако при выборе UPS малой мощности необходимо обращать внимание на наиболее важные технические характеристики:
- если у вас нестабильное напряжение в электросети, то лучше выбирать источники с более широким диапазоном входного напряжения, учитывая, что повышение напряжения в наших электросетях происходит так же часто, как и понижение;
- чем выше коэффициент входной мощности Pf, тем меньше ваш UPS будет влиять на работу другой аппаратуры. Вполне достаточно иметь Pf 0,96-0,98;
- и самое важное - это стабильность выходного напряжения и искажения формы синусоиды. Здесь необходимо обратить внимание на то, что многие указывают нестабильность выходного напряжения только при постоянной нагрузке (так называемая статическая нестабильность) - обычно ± 2-3%. Однако существует еще динамическая нестабильность, т.е. изменения выходного напряжения при 100%-ном набросе (или сбросе) нагрузки. Для UPS малой мощности это важный показатель, т. к. многие устройства, подключаемые к аппарату, имеют достаточно большие пусковые токи (мониторы, лазерные принтеры).

Таблица 1
ФирмаPowerwareLiebertRielloMGE
Модель PW9120 UPStation LP, PWD Pulsar Extreme
P, мощность, кВА 0,7 - 6 0,7 - 10 0,7 - 5
6-10
1,5 - 3
Вх. напряжение, В
100% нагрузки
50% нагрузки

160 - 276
140 - 276

160 - 276
140 - 276

170 - 276
140 - 276

160 - 265
120 - 265
Pf, коэфф. вх. мощности > 0,97 > 0,95 (0,98) > 0,98 (0,99) 0,99
КПД > 0,88 Не указан 0,9 0,9
Стабильность Uвых, % ± 3 ± 3 ± 1,5 ± 3
КНИ, % 3 Не указан 2 3
Габариты, вес, мм, кг
Для 6 кВА
260х555х710
91
260х555х710
91
260х555х710
91
 
Перегрузка 30% -10с 130% -10с 180% - 60с 130% - 60с
КНИ - коэффициент нелинейных искажений. Показатель, характеризующий степень отличия формы напряжения или тока от идеальной синусоидальной формы.

...к UPS средней мощности... Теперь обратимся к источникам бесперебойного питания средней мощности. В таблицах приведены сравнительные характеристики нескольких моделей, имеющих однофазный (таблица 2) и трехфазный (таблица 3) выход.
В таблицах выделены ярким цветом лучшие характеристики по моделям. Все параметры можно разделить на три группы:
- входные параметры (характеризуют влияние на внешнюю сеть UPS и возможность самого аппарата работать от более или менее нестабильной внешней сети);
- выходные параметры (характеризуют возможности UPS обеспечить максимально возможное качество питания нагрузки);
- массо-габаритные параметры (площадь установки, вес и удельная мощность UPS).
Как видно из таблицы 2, входные и выходные параметры у многих однофазных моделей близкие, однако массо-габаритные характеристики значительно различаются. Одним из важнейших показателей для средних и мощных UPS является удельная мощность, характеризующая в первую очередь уровень используемых технологий.

Как видно из таблиц, явным лидером среди однофазных UPS является модель RW9150 фирмы Powerware, среди трехфазных близкие показатели имеют MDT фирмы Riello и Conceptpower компании Newave.
В таблицу 3 были включены трехфазные источники, построенные по различным технологиям, — традиционной с тиристорным (SCR) выпрямителем и современной с IGBT-выпрямителем. Основными преимуществами моделей с IGBT-выпрямителем являются:
- широкий диапазон входных напряжений;
- широкий диапазон по частоте;
- высокий коэффициент входной мощности, позволяющий снизить влияние работы UPS на другие нагрузки, уменьшить сечение кабелей. Кроме этого, при применении технологии с IGBT-выпрямителем уменьшаются габариты и вес UPS и нет необходимости устанавливать входной фильтр, что позволяет получить высокую удельную мощность.

Таблица 2
ФирмаPowerwareLiebertRielloMGE
Модель PW9150HinetMDM Comet S31
P, мощность, кВА8, 10, 12, 1510, 15, 20, 3010, 15, 207.5, 10, 15, 20
Вход 3 ф/1 ф 3 ф3 ф/1 ф 3 ф/1 ф
Вх. напряжение, В
100% нагрузки
220/230/240
± 25%
220/230/240
-25%...+20%
220/230/240
± 20%
220/230/240
± 17%
Частота, Гц
Диапазон
220/230/240
± 25%
220/230/240
-25%...+20%
220/230/240
± 20%
220/230/240
± 17%
Pf, коэфф. вх. мощности 50/60
40-70
50/60
40-70
50/60
45-65
50/60
47-63
Топология двойное преобразование
КПД
On-line
ECO-mode

94%
99%

91,4%

93%
97%

93%
97%
Uвых,
Ст. стабильность %
Д. стабильность %
220/230/240
± 2
± 5
220/230/240
± 1
± 5
180-252 (1В)
± 1
± 5
208/220/230/240
КНИ, % Линейная нагрузка
Нелинейная нагрузка
± 2
± 5
± 3
± 5
± 2
± 5
± 3
± 5
Перегрузка 110%
125%
150%

1 мин
10 с

10 мин
10 с
5 часов
10 мин
60 с

1 мин
10 с
Площадь установки, м20,280,650,340,38
Удельная мощность,
ВА/л (Вт/л)
71,5 (50)24 (19,5)40 (32)36 (29)


Таблица 3
ФирмаPowerwareLiebertLiebertRielloNewaveMGE
Модель PW9150HinetL7200MDTConceptpowerGalaxy 3000
P, мощ-ность, кВА30/2130/2430/2420/1630/2430/24
Вх. нап-ряжение, В
100% нагрузки
380/400/415
-28%... +25%
400
-25%... +20%
380/400/415
-15%...
+10%
380/400/415
± 20%
380/400/415
-25%... +15%
380/400/415
-16%... +16%
Частота, Гц
Диапазон
50/60
40-70
50/60
40-70
50
45-55
50/60
45-65
50/60
45-65
50/60
47-63
Pf, коэфф. вх. мощности0,960,950,8 0,9-0,97 с фильтром0,95-0,990,980,99
ТопологияДвойное преоб-разование IGBTДвойное преоб-разование IGBT Традиционное двойное преоб-разование SCRДвойное преоб-разование IGBTДвойное преоб-разование IGBTДвойное преоб-разование IGBT
КПД
On-line
ECO-mode

94%
99%

91%

91,4%

92%
97%

96,5%
98%

89%
97%
Uвых,
Ст. ста-бильность %
Д. ста-бильность %
380/400/415
± 1
± 5
380/400/415
± 1
± 5
380/400/415
± 1
± 5
310-432 (1В)
± 2
± 5
380/400/415
± 1
± 4
380/400/415
± 1
± 3
КНИ, %
Линейная нагрузка
Нелинейная нагрузка

2
5

2
5
5
2
5

2
3

2
3
Перегрузка
110%
125%
150%

10 мин
1 мин
10 с


10 мин
10 с

60 мин
10 мин
60 с

5 часов
10 мин
60 с


Длительно
10 мин


1,5 мин
1 с
Площадь установки, м20,410,640,570,340,410,46
Удельная мощность, ВА/л (Вт/л)48 (33,5)48 (39)38 (30)53 (42,5)52 (41,5)41 (31,5)
Увеличение мощностиестьестьнетнетнетнет
Параллельная работаДо 4нет До 2Без ограни- чения До 8До 4


... и самым мощным UPS
Совсем коротко остановимся на UPS большой мощности. В основном они представлены трехфазными источниками, имеющими тиристорные выпрямители. Есть несколько моделей, выполненных на IGBT-выпрямителях. Основные параметры, влияющие на выбор источника, практически не отличаются от параметров UPS средней мощности. Однако к выбору UPS большой мощности необходимо подходить особенно тщательно, т. к. мощные системы бесперебойного питания оказывают большое влияние на работу внешних источников питания (особенно это касается ДЭС). При выборе UPS с тиристорным (SCR) выпрямителем необходимо в первую очередь обратить внимание на наличие входного фильтра и его функциональные возможности.

Таблица 4
ФирмаPowerwareNewaveMGE
МодельW 9340 Conceptpower maxiGalaxy 3000
P, мощность, кВА (кВт)130 (104)120 (96)120 (96)
Вх. напряжение, В380/400
- 22% + 25%
380/400
- 25% + 15%
380/400
- 10% + 10%
Pf, коэфф. вх. мощности0,960,98 0,96
КПД, %9496,594
Удельная мощность, ВА/л (Вт/л)92 (73)127 (102)75 (60)


Надежность и качество работы UPS во многом определяются схемотехническими решениями, особенностями технологии управления процессами, протекающими внутри источника. Главное, что важно понять, — стоимость современных устройств UPS стала уже настолько низкой, что нет никаких причин на них экономить, особенно если учесть состояние отечественных электрических сетей и качество электроэнергии, поступающей к потребителю.


Очередной номер | Архив | Вопрос-Ответ | Гостевая книга
Подписка | О журнале | Нормы. Стандарты | Проекты. Методики | Форум | Выставки
Тендеры | Книги, CD, сайты | Исследования рынка | Приложение Вопрос-Ответ | Карта сайта




Rambler's Top100 Rambler's Top100

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Segmenta Media создание и поддержка сайта 2001-2019