Источник бесперебойного питания (ИБП)
ИБП
обеспечивает стабилизацию напряжения и питание от аккумулятора/-ов (АКБ), когда отключается электричество, например при обрыве проводов и других авариях. Наиболее распространены два вида ИБП: линейно-интерактивные и онлайн.
Линейно-интерактивные ИБП
(Line-interactive) со встроенным стабилизатором, при наличии сетевого напряжения (даже значительно пониженного), в отличии от онлайн-ИБП, стабилизируют напряжение не задействуя АКБ, экономя их ресурс и значительно продлевая срок службы аккумуляторов. Прибор не требователен к частоте питающего напряжения (допускает отклонение ±10% без перехода на АКБ) и может, в отличии от онлайн-ИБП, питаться от обычного бюджетного генератора без электронного управления частотой (как вариант).Онлайн ИБП (On-line) преобразует переменный ток в постоянный и далее обратно в переменный. При такой схеме аккумуляторы включены в работу постоянно, и, переход нагрузки на питание от аккумуляторов происходит мгновенно (0 мс), что идеально для любого газового котла. А выходное напряжение не подвержено влиянию колебаний в электросети, и поддерживается с высокой точностью и идеальной синусоидальной формой в широком диапазоне.
Стоит уточнить, что бережливое отношение к АКБ со стороны линейно-интерактивных и постоянная работа через батареи онлайн-ИБП не означает, что во втором случае придется менять аккумуляторы каждый год. Примерный срок службы АКБ в первом случае ~8-12 лет, в зависимости от интенсивности эксплуатации, во втором ~5-7 лет.
Примечание 2.
Специализированные батареи (AGM-батареи ) бюджетными не назовешь, но на то есть определенные основания — это необслуживаемые, абсолютно герметичные аккумуляторы, в отличии от обычных автомобильных АКБ, которые выделяют опасные для человека сернистый газ и крайне горючий водород, AGM-батареи можно устанавливать в помещении. Что касается характеристик, разница с авто-аккумулятором еще значительнее, в отличие от них AGM-модели предназначены для работы, как в циклическом, так и буферном режиме. Заряжаются в 2-3 раза быстрее, способны выдерживать более глубокие разряды (до 25-30% против 10-15%), обладают низким саморазрядом (2..3% в мес. против 1% в день), в добавок к этому выдерживают в 3-4 раза больше циклов разряда-заряда (пример подобных AGM-батарей). Кстати, AGM-аккумуляторы все чаще ставят на автомобили и не только владельцы, а уже на заводской линии.Энергия ИБП Pro 800 — линейно-интерактивный вариант мощностью 800 В·А (600 Вт), диапазон работы 170 — 280 В, погрешность 5%, АКБ на 12 вольт, время переключения на работу от аккумулятора ≤6 мс (Рис.3.). Цена ~19 000 руб. (плюс минимум один АКБ), пример →
Рис.3. Внешне Энергия ИБП Pro 800 похож на стабилизатор напряжения, но для функционирования нужен, как минимум один аккумулятор на 12 В.
Штиль SW1000L
— онлайн вариант мощностью 1 кВ·А (700 Вт), диапазон работы 90 — 260 В, погрешность 2%, АКБ на 36 вольт, время переключения на работу от аккумулятора 0 мс (Рис.4.). Цена ~20 000 руб. (+ АКБ на 36 В), пример →
Рис.4. Для работы ИБП Штиль SW1000L нужен модуль с батареями внутри (справа), на заводе в данный модуль уже установлено 6 небольших АКБ по 9 А·ч.
У Штиль есть вариант со встроенными АКБ, называется Штиль SW1000SL, он оснащен 3-мя аккумуляторами на 9 А·ч, установленными в корпусе (Рис.5.). Дополнительно можно подключить внешние батареи.
Рис.5. ИБП Штиль Штиль SW1000SL уже оснащен 3-мя АКБ по 9 А·ч, они установлены в корпусе прибора (совокупная емкость АКБ дает возможность автономной работы котла до 1,5 часов).
По расположению блока аккумулятора
Аккумуляторы могут отличаться по расположению и принципу работы, делятся на встроенные и внешние, резервные, линейно-интерактивные, двойного преобразования.
Встроенный
Приобретая источник питания для котла со встроенным аккумулятором, стоит иметь в виду, что его запас ограничен.
При отключении электроэнергии ИБП такого типа постепенно выдает необходимое количество энергии для котла (оно не слишком велико), в среднем хороший аккумулятор продержится около десяти часов.
Можно подсоединить бензиновый или дизельный генератор после отключения электричества, чтобы подпитывать бесперебойник, но тогда возникнет другая проблема: в помещении прибор не сможет долго работать, так как выхлоп затруднит дыхание и оставит в доме неприятный запах.
Внимание! Подключать генератор к газовому котлу категорически запрещено, так как нестабильное напряжение первого агрегата может повредить электронику второго
Внешний
На ИБП с таким аккумулятором можно подключить еще один внешний источник. Для этого должен быть отдельный паз. В таком случае продолжительность работы бесперебойника увеличится.
У внешних батарей имеется еще одно положительное свойство – подзарядка. При наличии генератора, работающего на бензине или дизеле, есть возможность для поочередной подзарядки истощающихся емкостей.
Фото 1. Источник бесперебойного питания для газового отопительного котла с внешним аккумулятором Cyber Power.
Устройство может работать на открытом воздухе, поэтому никаких негативных последствий от его функционирования наблюдаться не будет. При выходе из строя одной батареи вторая продолжит функционировать (в это время можно купить новый аккумулятор).
Резервные источники
Резервные ИБП для газового котла обладают следующими достоинствами:
- доступная ценовая категория;
- возможность монтажа на стену и пол;
- компактные размеры.
Низкая цена и небольшие габариты достигаются за счет отсутствия стабилизатора. Следовательно, такой ИБП можно использовать лишь в домах, где наблюдается стабильное напряжение в сети.
Внутри агрегата находится датчик, который при нехватке напряжения отключает питание от сети и задействует внутренние ресурсы. В среднем, его возможностей хватит на промежуток от нескольких минут до двух часов.
Линейно-интерактивный
Такая модель отличается от предыдущей вариации присутствием простейшего стабилизатора. Имеет относительно небольшую аккумуляторную емкость, которой хватает на двадцать минут работы. Есть возможность подключения внешнего аккумулятора, за счет которого время функционирования увеличивается до десяти часов.
Фото 2. Линейно-интерактивный ИБП Legrand может работать до десяти часов, если подключить к нему внешний аккумулятор.
Главное отличие линейно-интерактивной модификации на офлайн-платформе – отсутствие переключения на аккумуляторы при падении напряжения. Это устройство использует преобразованное напряжение в сети при достижении критических показателей.
Минус модели – крайне малая скорость переключения на запасной источник питания, что может негативно сказаться на работоспособности электроники котла, а также нестабильные показатели синусоиды на выходе в момент предельной нагрузки.
Справка! При ограниченном бюджете и желании хотя бы частично защитить газовый котел от перепадов напряжения, имеет смысл рассмотреть ИБП со стабилизатором AVR.
Онлайн-устройство двойного преобразования
Системы двойного преобразования – самые надежные из представленных устройств, однако, и цена на них значительно выше. Подобные системы активно применяют на серверных и иных площадках, где идет работа с дорогостоящим электрическим оборудованием.
Online-ИБП включает в себя блок питания, аккумуляторы и инвертор. Принцип работы – получаемый из сети переменный ток преобразуется в постоянный.
Затем ток превращается снова в переменный, но с одной доработкой – появляется стабильная частота и синусоида. Если отключается энергия, то система переходит на внутренние запасы.
При необходимости можно подсоединить дополнительные аккумуляторы.
Этот тип ИБП обеспечивает максимальную защиту котла. Из минусов следует назвать только один – высокую цену. Плюсов же несколько больше:
- мгновенное переключение в рабочий режим при достижении критической отметки;
- сигнал на выходе корректен и стабилен;
- поддержка необходимых параметров напряжения.
Как выбрать ИБП?
Выбирая для газового нагревателя резервный источник бесперебойного питания, необходимо отталкиваться от потребляемой котлом мощности. Чем он больше расходует электроэнергии в процессе нагрева теплоносителя, тем более емкая нужна АКБ. Иначе время автономной работы окажется слишком маленьким. Отключения электричества иногда длятся по несколько часов. Если емкости бесперебойника будет хватать всего на несколько десятком минут, то толку от него ноль.
Существует три критерия выбора ИБП для газового отопительного оборудования:
-
Мощность водогрейного котла;
-
Тип АКБ;
-
Время работы от источника.
Подбираемая мощность зависит не только от самого котла. Если в системе есть циркуляционный насос и иные энергозависимые приборы, без которых нормальное функционирование обогрева невозможно, то это обязательно нужно учесть. Их потребление также надо прибавить к параметрам бойлера. Существующие схемы отопления частного дома своими руками очень разнообразны, в них часто присутствует огромное количество «умной автоматики». Однако все эти девайсы потребляют электричество.
Использовать для организации бесперебойного питания газового котла автомобильные аккумуляторные батареи нельзя. Технически их можно подсоединить. Однако они изначально рассчитаны на совершенно иные рабочие режимы. Конструктора в них закладывали необходимость кратковременной выдачи тока при пуске двигателя автомашины.
Если ими укомплектовать рассматриваемый UPS, то долго автомобильные аккумуляторы при постоянных нагрузках не прослужат. Большинство из них просто боится глубокого разряда. Плюс испарения электролита недопустимы в жилых помещениях.
Для котлов на газу следует брать АКБ, сделанные по технологии AGM либо GEL. В первых электролит из-за примененных при изготовлении решений просто не испаряется, а во вторых вместо него между пластинами батареи налит специальный гель.
Чтобы рассчитать емкость ИБП в конкретном случае, следует перемножить часы (на сколько у вас обычно отключается свет) и мощность котла (по техпаспорту), а затем поделить их на коэффициент 8,65. Например, для автономной работы в течение 12 часов нагревателя на 24 кВт с потребляемой мощностью электроэнергии в 130 Вт требуется одна батарея на 24 В либо две по 12 В. С=(150*12)/8,65=180 ампер-час. Большинство АКБ 12 В обычно идут на 100 А*ч, поэтому их необходимо будет две.
При выборе аппарата для бесперебойного питания котла также следует смотреть на:
-
Наличие пометки «чистый синус»;
-
Параметры тока заряда (от 4 до 20 А);
-
Время переключения на аккумулятор (от 0 до 1 секунды).
Чем больше ток заряда, тем быстрее заполнится энергией АКБ. Однако слишком быстрая зарядка некоторым батареям противопоказана. Если котел оснащен точной электроникой, то время перехода с сети на аккумулятор должно равняться нулю. Задержки и перерывы в электропитании здесь недопустимы.
Основной момент – это «чистый синус». Если в техпаспорте ИБП прописано «аппроксимированная синусоида» или «ступенчатая аппроксимация синусоиды», то такой бесперебойник предназначен для компьютеров и телевизоров. Запитывать с него газовый котел нельзя.
Для энергопитания как электродвигателей циркуляционных насосов, так и горелок требуется напряжение точно синусоидальной формы. При нечеткой синусоиде в электромоторе возникают паразитные токи, порождающие перегрев и прогорание изоляции обмотки. А запальным электродам горелки такой питающий вольтаж вовсе категорически противопоказан.
Модификации источников резервного питания
Источники бесперебойного питания могут классифицироваться по разным критериям: тип аккумуляторной батареи, способ установки (напольные или настенные), назначение, безопасность и т. д. Общепринятое деление на виды осуществляется по принципу работы. ИБП делятся на три основных класса:
- линейные или офф-лайн (Off-Line);
- линейно-интерактивные (Line-Interactive);
- двойного преобразования или он-лайн (On-Line).
Каждая модификация источников резервного питания имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют условия эксплуатации для каждого вида оборудования.
Линейные
Линейные ИБП относятся к бюджетной серии устройств данного типа. В их конструкцию не входит стабилизатор или автотрансфрматор. Они работают в заданном диапазоне напряжения от 170 до 270В. При скачках электроэнергии за граничные пределы заданного интервала происходит переключение питания с сети на аккумуляторную батарею.
Из-за отсутствия блока стабилизации выходное напряжение имеет такую же нестабильную синусоиду, как и входное. Это приводит к сбоям в работе электрооборудования газового котла. Время переключения питания составляет 15 мс в одном или другом направлении. Выбирая офф-лайновые источники бесперебойного питания, следует учитывать, что интенсивные перепады напряжения отечественных электросетей, особенно в зимнее время, оказывают негативное воздействие на устройство. Данный факт сокращает срок эксплуатации ИБП в несколько раз.
Совет. Off-Line источники резервного питания не приспособлены для работы в комплексе с генераторными установками, работающими на дизельном или бензиновом топливе.
Линейно-интерактивные
Основное отличие линейно-интерактивных ИБП от линейных является наличие в конструкции оборудования или автоматического напряжения. Данные модули способствуют выравниванию синусоиды напряжения до оптимальных параметров. Это обеспечивает работу газового котла в штатном режиме и продлевает срок эксплуатации. Крайние границы напряжения, при которых источник резервного питания работает в холостом режиме, равны 170 и 270 В. Переключение питания с АКБ и обратно осуществляется в автоматическом режиме.
Из практического опыта специалисты отмечают некорректную работу некоторых моделей устройства с генераторами бензинового или дизельного типа. Конструкция агрегата предусматривает подключение внешних аккумуляторных батарей.
Двойного преобразования
Источники бесперебойного питания типа On-Line, в отличии от двух других видов, имеют более сложную принципиальную схему работы и подключения. В конструкции аппарата предусмотрен инвертор двойного преобразования электрического тока.
Принцип работы устройства заключается в следующем. Входное переменное напряжение 220 В от электрической лини инвертируется в постоянное 12 В или 24 В, в зависимости от модификации газового оборудования. В результате чего синусоидальный сигнал выпрямляется до стабильного значения, которым обладает постоянный ток.
На втором этапе стабилизированное постоянное напряжение инвертором преобразовывается обратно в переменное напряжение 220 В со стабильной частотой 50 Гц. ИБП двойного преобразования работают в диапазоне 110 – 300 В. Работа устройства в режиме он-лайн обеспечивают стабильную работу газового котла при заниженном или завышенном напряжении, не переключая питание на аккумуляторную батарею. Это способствует продлению срока эксплуатации АКБ до ее замены.
По типу монтажа приборы выпускаются двух типов: настенный и напольный
Место расположения ИБП
Разместить аппарат предпочтительнее поближе к электророзетке. Если он сильно большой, то вешать на стену его совсем необязательно – можно размесить на импровизированной полке. При этом, размещение данного электроприбора должно соответствовать требованиям «Правил эксплуатации электроустановок в РФ». Расстояние между прибором и котлом или газовой трубой не должно быть меньше полуметра. Необходимо помнить, что расположить источник питания прямо рядом с котлом – это не лучшая идея. Для нормальной работы бесперебойника его корпус не должен нагреваться выше +30 градусов по Цельсию, чего достичь, расположив ИБП рядом с котлом, будет сложно.
Какой выбрать тип?
Если в загородном доме, где установлен энергозависимый котел, зимой отключают электричество, это вызывает большие трудности. Конечно, можно предусмотреть подобную ситуацию и обеспечить обогрев дома независимым устройством либо приобрести бензогенератор. Но это дополнительные расходы.
Выбрать бесперебойник для котла будет самым экономичным вариантом.
Схема действия ИБП не отличается сложностью. В стандартном режиме он запитывается от электромагистрали и одновременно подзаряжает свои батареи. При внезапном отключении энергоснабжения ИБП переключается на аккумуляторы и поддерживает работу котла, пока электросеть снова не заработает. При восстановлении энергообеспечения прибор переходит на питание от сети и продолжает зарядку АКБ.
Существует несколько видов бесперебойников, отличающихся путем подачи электричества из электросети на отопительную систему.
Оффлайн
Подобные модели действуют крайне просто. Переменное напряжение 220 В трансформируется в постоянное 12 В, необходимое, чтобы заряжать АКБ. Инвертор в ИБП действует по обратной схеме. При должном уровне напряжения в энергосети оно передается напрямую на запитывание устройств и зарядку батарей.
Когда энергоснабжение в электромагистрали исчезает либо опускается меньше допустимых параметров, реле переключается на батареи, и питание оборудования осуществляется за их счет.
Из минусов отмечают, что в ИБП подобного типа нет стабилизатора: они используются только в сетях с постоянными значениями.
Зато они компактны и мало весят, а их стоимость доступна любому.
Онлайн
В бесперебойниках такого типа энергия от сети при прохождении через ИБП преобразуется два раза. Вначале выпрямитель трансформирует переменное напряжение 220 В в постоянное 12 В и направляет его на инверторный преобразователь. Тот производит обратную трансформацию, получая напряжение 220 В и частоту 50 Гц, и на подключение отопительного устройства подается гладкая синусоида.
Основные достоинства подобных ИБП – идеальная форма сигнала на выходе, а также быстрое подключение к АКБ. Приборы оборудуются стабилизаторами напряжения высокой точности, имеют значительную мощность.
У подобных устройств только один изъян – большая стоимость.
Линейно-интерактивный
По своему строению идентичны резервным бесперебойникам, но имеют одно значительное достоинство – выход оснащается стабилизатором напряжения. В результате уменьшается число переключений с электросети на АКБ и назад, что увеличивает срок службы подобных ИБП. Но когда реле переключается, хоть и ненадолго, котел остается без электричества.
Применение бесперебойников онлайн типа – лучшее решение, поскольку они в состоянии снабдить отопительный прибор требуемым напряжением. Компромиссным вариантом являются линейно-интерактивные аналоги либо аппараты оффлайн с наружным стабилизирующим элементом.
Если отключения энергоснабжения в доме нередки и долговременны, лучше предпочесть вариант класса LT (long time). Не оснащенный собственным аккумулятором, он оборудован интеллектуальным зарядным устройством увеличенной мощности.
К нему возможно подключить наружную АКБ любой емкости.
Типы бесперебойников для твердотопливной нагревательной техники
Любая система автономного отопления оснащается бесперебойником. В зависимости от вида и типа котельного оборудования, устанавливается источник бесперебойного питания соответствующего типа. На сегодняшний день в практической плоскости используется три типа ИБП:
- устройства off-line;
- приборы Line – interactive;
- двойные преобразователи, системы On-line.
Каждая модель устройства отличается своей конструкцией и принципом действия. Рассмотрим детальнее.Бесперебойники off-line являются самыми распространенными приборами. Они имеют простую конструкцию и доступную стоимость. В основе работы лежит следующий принцип:
исчезновение напряжения в сети, перепады напряжения запускают в действие цепь ИБП – АКБ. Появившееся напряжение возвращает устройство в нормальный режим – питание от электросети. Время переключения прибора на энергоснабжение от аккумуляторов и обратно, составляет не более 15 миллисекунд.
Изделие состоит из традиционных элементов: инвертора, преобразующего постоянный ток в аккумуляторе в электричество напряжением 220В. Модели типа off-line работают от электросети с напряжением 170-270В. Основное отличие данного типа заключается в том, что у них отсутствует стабилизатор напряжения, поэтому выходное напряжение у таких бесперебойников равносильно напряжению в сети.
Другой тип ИБП, используемый на практике, интерактивные источники бесперебойного питания. Эти приборы представляют собой оборудование, занимающее среднюю нишу, как по функциональности, так и в плане стоимости. Принцип работы интерактивных источников автономного питания аналогичен работе инверторов off-line. Единственная разница заключается в наличии стабилизатора напряжения. Благодаря своей конструкции такие приборы более надежны и безопасны в эксплуатации. Каждая модель в данном случае рассчитана на взаимодействие с центральной сетью электроснабжения 170-270В.
Последний, третий тип бесперебойников представляет собой устройства, работающие в режиме живого времени, on-line. В этих приборах практически нет недостатков, свойственных двум другим типам ИБП. Основная изюминка этих приборов в следующем:
ИБП в режиме реального времени преобразовывает входной переменный ток в постоянное напряжение, независимо от его параметров и характеристик. В дальнейшем происходит уже преобразование постоянного тока в стабилизированное, переменное напряжение.
Такие модели обладают неоспоримым преимуществом, к тому же ИБП on-line эффективно работают в паре с генераторными установками. Такая особенность очень актуальна в тех ситуациях, когда централизованное энергоснабжение отсутствует длительное время, работа электрических приборов зависит от функциональности автономных миниэлектростанций.
*С технологической точки зрения конструкция ИБП on-line достаточно сложная. Соответственно у таких изделий высока стоимость. Целесообразность применения такого оборудования оправдана в тех условиях, когда установлены модели котлов, чувствительные к скачкам напряжения.
Исходя из вышесказанного, можно сделать определенные выводы. Чаще всего для нормальной работы отопительных котлов, работающих на угле, дровах и других видах твердого топлива, достаточно обзавестись активным бесперебойником или устройством off-line. Когда в загородном доме или в частном секторе в связи с частыми отключениями электричества основная нагрузка выпадает на дизельные генераторы, лучшим вариантом станет покупка источника бесперебойного питания on-line.
