Разновидности источников бесперебойного питания

Потребителей электрической энергии с каждым днем становится все больше. В ней нуждаются разнообразные устройства — бытовая техника, приборы, компьютеры, серверы, промышленное оборудование и так далее. Вместе с этим, электрические сети во многих домах и коммерческих зданиях нашей страны проложены еще в советские времена и с тех пор капитально не модернизировались. Рост нагрузки иногда приводит даже к вынужденным отключениям электропитания объектов из-за перегруженности линий. Но работающие в этот момент бытовые устройства способны выйти из строя или потерять важные данные из-за внезапной потери тока. Например, набираемый на компьютере текст или иная обрабатываема информация не сохранятся.

Избежать негативных последствий помогает источник бесперебойного питания (или ИБП) — устройство, позволяющее некоторое время поддерживать работоспособность подключенных к нему потребителей. С ИБП можно безопасно сохранить данные, завершить работу прибора или дождаться восстановления централизованного энергоснабжения.

Что такое источник бесперебойного питания

Понять, что такое ИБП, можно из самого названия данного класса аппаратуры. Бесперебойный источник питания предназначен для поддержания электроснабжения соединенной с ним нагрузки. В общем случае он состоит из батареи, преобразователя питания и управляющей режимами работы логической микросхемы.

В английском языке принята аббревиатура UPS — Uninterruptable Power Supply.

Принцип функционирования исходит из самого названия «бесперебойный» — на выходе ток есть всегда (пока сохраняется заряд в аккумуляторе). На вход ИБП подается напряжение из общей электросети, часть его идет на подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ), а другая — непосредственно на выход.

Существуют различные виды источников, каждый из которых служит своим задачам и обладает определенным функционалом. Рассмотрим их подробнее.

Разновидности

Выше было рассмотрено, что такое UPS. Но эта категория аппаратуры не однородна и делится на группы. Можно выделить следующие типы ИБП по принципу устройства и функционирования.

Резервные

Это самый популярный вариант. В обиходе встречается также англоязычное название таких ИБП Off line, или Standby. Преимущества таких устройств:

Из недостатков выделим:

Последний недостаток сильно изнашивает батарею и релейные контакты, ведя со временем к необходимости их замены.

Устройство и принцип работы

Резервные блоки управляются автоматическим коммутатором. В штатном режиме с питанием на входе коммутационное устройство соединяет нагрузку непосредственно с внешней сетью, а в автономном запитывает клиентов от батареи.

Принцип работы ИБП в Standby:

Мощность резервного блока, как правило, невелика. Эти устройства применяются в обеспечении работы отдельных компьютеров и рабочих станций, оргтехники и прочих относительно маломощных потребителей в условиях качественных электросетей.

Линейно-интерактивные

Line-Interactive версии быстро переключаются на АКБ и обратно. Кроме того, такие источники оснащаются автоматическим регулированием сетевого напряжения, благодаря чему они способны выполнять роль стабилизатора. Это снижает число ложных срабатываний: система переходит на питание от батареи только в крайних случаях. Таким образом увеличивается срок службы линейно-интерактивных UPS, хотя вместе с этим растет и стоимость.

Принцип работы

Здесь стандартное для Off line прибора коммутационное устройство дополнено ступенчатым стабилизатором и автоматической системой регуляции напряжения. Главное преимущество такого подхода — гарантированный нормальный ток на выходе даже при небольших бросках в сети. Как говорилось выше, это позволяет прибору не переключаться в автономный режим без надобности.

Но из этого следует и недостаток: хотя переключение в случае реальной пропажи тока извне происходит быстро, но все же не мгновенно (хотя и быстрее резервных). Кроме того, в сравнении с более продвинутыми онлайн блоками линейно-интерактивный стабилизирует напряжение относительно грубо.

Функционирование в нормальном режиме:

После переключения в автономный:

Линейный ИПБ достаточно прост, надежен и имеет высокий КПД. Приборы подобного типа тоже применяют для защиты компьютеров, серверов, оргтехники и так далее. Они отлично подходят для работы в связке с любым оборудованием на импульсных источниках питания. Кроме того, существует еще два подвида по методике генерации выходного напряжения в автономном состоянии:

Второй подтип способен конкурировать с «онлайновыми» источниками и применяется, кроме прочего, для организации защиты электродвигателей, насосов отопительных систем и газовых котлов.

Онлайн (On line) ИБП

Это самая дорогая категория, представители которой называются также «ИБП с двойным преобразованием напряжения». Они действуют крайне быстро, практически без задержек. Подобные источники применяют на производствах и объектах с высокой критичностью поступления электропитания.

Принцип работы

Поступающий на вход прибора переменный ток попадает в выпрямитель и преобразуется в постоянный. Далее он попадает в инвертор, который снова делает его переменным. Батарея расположена в точке связи инвертора и выпрямителя, и в аварийном режиме питание с нее идет на первый. Некоторые конфигурации включают отдельный модуль зарядного устройства, а в других подзарядка аккумулятора идет непосредственно через выпрямитель.

Как работает прибор в нормальном режиме:

На рисунках виден так называемый байпас. Это обязательный элемент UPS высокой и средней мощности. Его назначение — служить обходным устройством, пускающим ток мимо инвертора с выпрямителем. Это позволяет производить сервисное обслуживание блока питания без его отключения и отсоединения потребителей, с сохранением параметров выходного напряжения. Полезен байпас и в случаях выхода из строя компонентов основной цепи.

Такая схема обеспечивает стабильное напряжение на выходе вне зависимости от ситуации на входе. Кроме того, время переключения состояний нулевое.

ИБП постоянного тока и переменного

Большинство бесперебойников относятся к моделям переменного тока благодаря наличию инвертора. Но существуют также ИБП постоянного тока, отличающиеся отсутствующим инвертором. Самая простая схема подобного устройства:

От ИБП постоянного тока запитываются телекоммуникационные узлы, сигнализации, радиостанции и прочее электронное оборудование.

Классификация по мощности

Основная характеристика любого ИБП — мощность. Она измеряется в вольт-амперах, и для перевода ее в привычные ватты цифру следует умножить на 0.6. Для обычного ПК ИБП должен иметь мощность от 500 ВА и выше.

Выделяют следующие виды ИБП:

Этот рейтинг мощности помогает определиться с выбором. В домах, квартирах и офисах обычно используют первые два типа, а для обеспечения питания серверов и производственного оборудования применяют третий вид.

Выбор ИБП

Выбирая подходящий вариант, следует ориентироваться на то, для чего нужен ИБП, и учитывать ряд дополнительных параметров:

Разумеется, идеальным решением для любой ситуации станет On line блок, но для некритичных задач вполне подойдут резервные или линейно-интерактивные.

Ключевые характеристики ИБП для выбора:

Обычно последнее составляет 5–7 минут, чего вполне достаточно для штатного завершения работы. Более продвинутые предоставляют до 20 минут, а самые энергоемкие способны питать нагрузку до получаса. Их используют, например, в больницах и других критически важных объектах.

Интересно: помимо ИБП, такие жизненно важные комплексы обычно обеспечиваются системами автономного питания на базе бензиновых и дизельных генераторов. А сегодня распространяются и методы аккумулирования природной энергии с помощью ветряков и солнечных батарей.

Также следует обращать внимание на дополнительные интерфейсы, возможность программного и удаленного мониторинга и управления, простоту замены аккумуляторов и доступность подключения дополнительных АКБ для увеличения периода автономности.

Задачи

Необходимо определиться, для чего нужен бесперебойник. При частых отключениях электричества дома или в офисе пригодится простой резервный, который поможет сохранить работу и корректно выключить ПК. Но следует учитывать, что стабилизатор в источниках этой разновидности отсутствует, поэтому при возможности желательно выбирать модель подороже, с качественной элементной базой.

При частых скачках напряжения желательно озаботиться наличием стабилизатора, и для этого целесообразно приобретения линейно-интерактивного. А если нет ограничений по финансам, а обеспечиваемые бесперебойным питанием потребители мощные, то оптимальным выбором станет On Line UPS. Он гарантирует мгновенное переключение и отсутствие скачков.

«Золотой серединой» можно назвать line-interactive образцы. Они обладают разумным соотношением цена-качество и предоставляют хороший уровень защиты.

Производители ИБП (APC, Powercom, IPPON, отечественный ШТИЛЬ и прочие) выпускают различные версии — от простых и маломощных на 450–600 ВА до серьезных стоечных и промышленных агрегатов на десятки киловатт. Важно понимать, что обычные «гражданские» модели не годятся для работы в связке, например, с газовыми котлами и высокомощным промышленным оборудованием; для них существуют специализированные варианты.

Заключение

Выше мы рассмотрели основные типы и разновидности источников бесперебойного питания, а также для чего нужен ИБП. Выбор правильного в каждой конкретной ситуации зависит от:

В домашних/офисных условиях с хорошими сетями можно рекомендовать простой резервный ИБП. Там, где качество электроснабжения хуже, стоит обратить внимание на Line Interactive образцы, именно они лидируют в пользовательском рейтинге популярности. Для высокомощной техники и оборудования с критичностью к аптайму (безостановочной работе) выбор должен пасть на полноценные On-Line версии с байпасом и двойным преобразованием. А определенные категории электроники нуждаются в ИБП постоянного тока.

Видео по теме

Блок бесперебойного питания: назначение и специфика работы бытового ИБП

Для сохранения работоспособности приборов при сбоях в сети используют блок бесперебойного питания. В зависимости от типа обслуживаемых потребителей и параметров электроэнергии нужно выбирать разные модели. Эти устройства востребованы, поэтому приобрести нужный по характеристикам экземпляр не составляет труда.

Но перед покупкой нужно самостоятельно разобраться в его особенностях, а не доверять этот вопрос заинтересованным в продажах менеджерам.

В этом материале мы рассмотрим устройство и особенности работы ИБП, а также расскажем о правилах его использования.

Схемы ИБП переменного тока

Для бытовых нужд используют устройства для бесперебойного питания, подключаемые к однофазной сети 220 В, которые могут некоторое время при отсутствии электроэнергии питать потребителей, требующих такого же напряжения.

Существуют также ИБП, которые подключены на вход к трехфазной сети, а на выход дают или 380 В или 220 В. Однако они дороги, их используют при необходимости получать автономную мощность от 10 кВ·А, что для бытовых нужд не требуется.

Бытовые ИБП переменного тока по схеме функционирования делят на следующие типы:

Они различаются качеством выдаваемого напряжения и ценой. Наиболее дешевые – резервные, а самые дорогие – двойного преобразования.

Для преобразования переменного тока в постоянный в зарядном устройстве используют выпрямитель. А обратная трансформация происходит при помощи инвертора.

В бесперебойниках для переключения цепи с сети на аккумулятор, как правило, устанавливают обыкновенные электромеханические реле. Если эта деталь качественная, то ее ресурса хватает на все время функционирования ИБП. Но чаще всего, при поломке блока проблема кроется именно в этом элементе конструкции.

Стабилизация напряжения присутствует также во многих бытовых устройствах, поэтому если отклонения незначительны, то и нет смысла приобретать более дорогую линейно-интерактивную модель.

Наличие трансформатора часто вынуждает производителя использовать принудительное охлаждение, поэтому такие ИБП комплектуют кулерами. Они издают шум, по интенсивности сравнимый с работой компьютерного системного блока.

Самые сложные и дорогие приборы двойного преобразования имеют к тому же наименьший КПД. Электроэнергия уходит в тепло, которое излучает устройство. Поэтому их использование необходимо обосновать.

Наиболее значимый плюс такого вида бесперебойников заключается в мгновенной реакции на отключение электричества. Но для большинства бытовой техники это не так важно. Те же компьютеры обычно комплектуют ИБП резервного или интерактивного типа.

Наиболее важные параметры

Сейчас на рынке много предложений по продаже бытовых источников бесперебойного питания. Чтобы правильно определить их предназначение и не ошибиться с выбором, нужно понимать на какие параметры следует обратить внимание в первую очередь.

Основные технические характеристики

Выходная мощность прибора определяет максимально допустимое значение, которое блок сможет гарантированно выдать потребителю. Ее измеряют в вольт-амперах (В·А). Для удобства пользователей часто приводят это значение и в ваттах.

Для измерения нагрузки приборов можно или воспользоваться амперметром или высчитать ее, применив показания установленного в квартире счетчика.

При определении реальной мощности компьютера не следует руководствоваться номиналом блока питания, так как его всегда покупают с запасом.

Читайте также:  Чем закрыть беседку от ветра и дождя: рассматриваем варианті

Если нет амперметра, то нужно выполнить следующие действия:

  1. Отключить все цепи в щитке, кроме той, от которой запитан компьютер.
  2. Отключить все приборы в этой цепи.
  3. Включить компьютер и запустить на нем типичную для него программу (например, ролик с YouTube).
  4. Дождаться, когда на счетчике произойдет изменение значения десятой доли киловатта.
  5. Засечь время до следующего изменения.

Среднюю мощность потребления (P, ватт) за этот период (t, минут) можно высчитать по формуле:

P = 100 * (60 / t)

Следующая важная характеристика – период автономной работы. Этот показатель зависит от нагрузки, которую в этот момент испытывает ИБП. На максимально допустимой мощности аккумуляторы бытового устройства работают 1-3 минуты. А на половинной – гораздо дольше (до 10 минут).

Отсюда следует два вывода:

Диапазон входного напряжения показывает минимально и максимально допустимый вольтаж сети, при котором не произойдет переключение питания на аккумуляторы. Как правило, все ИБП выдерживают интервал в 180-260 В.

У некоторых производителей можно встретить очень хорошие (рекламные) показатели, например, нижнее значение – 110 В. Тут нужно убедиться, что эти цифры взяты именно для максимальной нагрузки, а не для половинной.

Еще один важный технический показатель – уровень шума. ИБП, выполненные по линейно-интерактивной или онлайн технологии выделяют много тепла, поэтому производители устанавливают на них вентиляторы. Если кулеры дешевые, то со временем они будут издавать гул, что для жилого помещения нежелательно.

Интерфейс и выполнение настройки

Внешний вид блоков может быть самым разнообразным. Обычно они имеют классическую прямоугольную форму, где на лицевой стороне находятся индикаторы или дисплей, а на тыльной – силовые разъемы. Их количество не так важно, так как на выходе можно подключить удлинитель с тройником. Это никак не будет противоречить концепции ИБП.

Модель может иметь жк-дисплей, на котором будет отображена ситуация со снабжением подключенных приборов: наличие питания, количество потребителей, заряд аккумулятора и т.д.

Чтобы узнать параметры электроснабжения, состояние аккумуляторов ИБП и как он работает, можно подключить его к компьютеру. Для многих моделей реализована эта функция и разработано программное обеспечение.

Существует три основных вида интерфейса:

Программное обеспечение для получения характеристик с ИБП и его управления разработано не только под различные версии Windows. Так, например, у известного производителя Powercom есть Android-версия ПО, позволяющая удаленно следить за состоянием питания и при необходимости корректировать работу бесперебойника.

Размещают бесперебойники в непосредственной близости от защищаемых потребителей электроэнергии. Обычно их ставят на пол или на полки. Некоторые модели оснащены крепежами, позволяющими монтировать их на стены.

Качество выдаваемого тока

Бесперебойные источники питания должны выдавать ток надлежащего качества. При работе от батарей за это отвечает инвертор, а в случае питания от сети, проблемные моменты должны сглаживать фильтры и стабилизатор. Возникающие в электрической цепи помехи имеют разный генезис и последствия для электроники. Поэтому в этом вопросе тоже нужно тщательно разобраться.

Сетевые помехи и защита

Все современные ИБП оснащены защитой от проблем, связанных со стороны обслуживаемых приборов. Если суммарная нагрузка будет превышать максимально допустимую или произойдет короткое замыкание, то бесперебойник сразу отключит питание.

Помехи в сети можно условно разделить на частотные и импульсные. Первые не так опасны, особенно для блоков питания компьютеров или телевизоров, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Вторые могут вызвать проблему у любой электроники.

Поэтому большинство ИБП оснащены защитой от импульсов и гармоник с помощью варисторов и высокочастотных фильтров.

Проблема появления высоковольтных импульсов характерна не только для силовых кабелей, но и для сетей передачи данных – компьютерных или телефонных. Они могут возникнуть по причине воздействия атмосферного электричества, пробоев рядом расположенной проводки, возникающих электрических наводок и других причин.

Многие производители выпускают модели с возможностью защиты локальной сети. Для этого у ИБП есть два разъема RJ-45 – один на вход и один на выход. Сигнал проходит через фильтр, который подавляет всплески напряжения. Для телефонных линий система такая же, только разъемы имеют формат RJ-11.

Низкое и высокое напряжение

Регулировка вольтажа происходит с помощью автоматического регулятора напряжения (AVR), основным элементом которого служит автотрансформатор. Принцип его функционирования опирается на изменении количества витков одной из обмоток, в результате чего происходит изменение напряжения в сторону увеличения или уменьшения его значения.

Наличие AVR в ИБП позволяет не включать каждый раз автономный режим при незначительном отклонении напряжения от нормативных показателей. Это значительно увеличивает срок службы аккумуляторов.

Согласно ГОСТ 29322-2014 допустимо 10-и процентное отклонение напряжения от эталонного значения на время не более чем 1 час. Все современные ИБП с регуляторами справляются с такими колебаниями.

Чистота выходящего сигнала

От модели инвертора, которая установлена в бесперебойник, зависит тип выходного сигнала. В идеале, кривой напряжения переменного тока должна быть синусоида. Но после преобразования через инвертор она принимает ступенчатый вид.

Для оборудования, которое содержит асинхронные электродвигатели (холодильник, кондиционер), трансформаторные блоки питания (качественная аудиотехника), блоки питания APFC (сервера и мощные вычислительные компьютеры) нужна чистая или хорошо аппроксимированная синусоида.

Ни один инвертор, а значит, и ИБП не выдает чистую синусоиду, чтобы не писали в рекламных брошюрах производители оборудования. Приближение выходящего сигнала к синусоиде оценивают через коэффициент нелинейных искажений (THD).

Выходящий от блока сигнал можно считать синусоидальным при THD Правила использования ИБП

Приобретая бесперебойник для организации резервного питания, необходимо понимать, совместно с какими приборами его можно использовать. Иногда обойтись только ИБП невозможно и тогда нужно принимать дополнительные меры по обеспечению дома электричеством.

Подключение бытовых приборов

Компьютеры, модемы, роутеры, видео- и аудиоаппаратура – типичные домашние или офисные приборы, к которым подключают бесперебойники. Если эта техника содержит обыкновенные импульсные блоки питания, то достаточно будет приобрести относительно дешевые модели, которые не выдают чистую синусоиду.

Для освещения также не нужно приобретать дорогие изделия. Здесь главное правильно рассчитать максимальную мощность и время автономной работы.

При частых отключениях актуальна проблема незапланированной разморозки холодильников и порчи продуктов питания. При защите такого оборудования с асинхронными двигателями понадобятся ИБП более сложного устройства, так как потребуется “чистый” синусоидальный сигнал.

Кроме того, необходимо учесть наличие стартовых токов, возникающих при пуске двигателя. Упрощенно для холодильного оборудования их величину можно определить, умножив значение мощности на 5.

Если, например, на кухне есть холодильник с полной мощностью 300 Вт (при запуске – 1500 Вт) и морозильная камера на 200 Вт (при запуске – 1000 Вт), то нужен блок питания с чистой синусоидой и максимальной мощностью не менее 1700 Вт. Это значение получено на случай, когда будет работать морозильник, а в это время произойдет включение холодильника. Одновременный пуск обоих моторов маловероятен, да и такой ИБП выдержит односекундный всплеск в 2,7 кВт.

Блок онлайн типа с максимальной мощностью 2000 Вт сможет проработать около получаса при суммарном потреблении 500 Вт. Так как режим охлаждения занимает около 5 минут, то бесперебойника гарантированно хватит на 6 запусков обоих устройств.

Бесперебойники также активно используют для работы газовых отопительных котлов. Учитывая стоимость подключаемого оборудования, экономить на качестве ИБП в этом случае не следует.

Резервное и дополнительное электропитание

Для многих бытовых приборов невозможно подобрать недорогой ИБП, так как будет необходима значительная максимальная мощность при длительном периоде автономной работы. Стиральные машины, электрические духовки, системы распределенного кондиционирования потребляют много электричества.

Можно, конечно, обойтись без этих устройств на время отключения электроэнергии. Это целесообразно в том случае, если такие перебои происходят редко и на короткое время. Но если все же будет принято решение по обеспечению мощных потребителей автономным питанием, то лучше использовать бензиновый или дизельный генератор. Для их быстрого запуска при отсутствии напряжения используют систему автоматического ввода резерва (АВР).

При наличии дополнительного источника питания, ИБП все же стоит использовать, хотя бы для компьютеров. Мгновенного запуска генератора и восстановления электроснабжения добиться невозможно.

Стабилизация пониженного напряжения

Проблема пониженного напряжения актуальна для объектов, подключенных к старым или маломощным электросетям. Если такая ситуация возникает постоянно, то лучше использовать входной стабилизатор.

При пониженном напряжении возрастает сила тока, проходящего по внутридомовой сети. Например, пусть общая мощность подключенных к ИБП потребителей будет 1,5 кВт, а подаваемое напряжение равно 190 В.

Таким образом, внутридомовая сеть без стабилизатора будет испытывать повышенную нагрузку, что могло быть не учтено при выборе сечения проводки.

Поэтому при постоянном пониженном напряжении лучше установить стабилизатор. В этом случае и нагрузка на автотрансформатор ИБП будет меньше, что продлит срок его службы. Кроме того, с учетом выравнивания вольтажа, можно приобретать более дешевые бесперебойники.

Бесперебойное питания потребителей постоянного тока

Для некоторых приборов нужно обеспечить бесперебойное питание постоянным током 12, 24 или 48 В. ИБП такого плана тоже есть в продаже. В их маркировке присутствует аббревиатура “DC”. Блоки с подачей напряжения 60, 110 или 220 В тоже существуют, но их применяют в промышленности или энергетике.

Отличие бесперебойников постоянного тока во внутреннем устройстве от классических моделей заключается в отсутствии инвертора. Аккумуляторы подключают непосредственно к выходу через контактор с токоограничительным измерительным шунтом для предотвращения недопустимо глубокого разряда батарей.

Иногда на выходе может стоять стабилизирующий конвертор, если запитанные от ИБП приборы чувствительны к небольшим колебаниям напряжения.

Такие резервные источники питания используют для защиты следующего бытового оборудования, работающего от постоянного тока:

Многие ИБП постоянного тока имеют опцию подключения внешних аккумуляторов. В этом случае автономное функционирование обслуживаемых ими приборов может быть очень длительным.

Выводы и полезное видео по теме

Кратко об основных характеристиках бытовых ИБП:

Разнообразие типов ИБП и их характеристик является следствием различных условий их использования: мощности и вида подключаемых приборов, параметров и типовых проблем конкретной электросети. Бесперебойник обычно не самый дорогой элемент в системе, но от него зависит стабильность ее работы. Поэтому нужно определить условия эксплуатации и тщательно подойти к выбору модели.

Остались вопросы по теме статьи? Или можете дополнить этот материал интересной информацией о ИБП? Пожалуйста, пишите свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в расположенном ниже блоке.

Источники бесперебойного питания – разновидности и принципы

В статье рассмотрены виды ИБП, принципы работы ИБП, а также приведены реальные осциллограммы напряжений на выходе.

Для начала – немного общей терминологии. Источники бесперебойного питания (сокращенно – ИБП) у нас так же называют UPS, от английского сокращения Uninterruptable Power Supply (беспрерывный источник питания). Поэтому говорят и УПС (UPS) и ИБП, кому как удобнее. Я в статье буду называть и так, и эдак.

Зачем нужен UPS (ИБП)

Принцип работы ИБП раскрывается в названии – это такой источник, на выходе которого напряжение есть всегда. Но мы здесь собрались технари-реалисты, и понимаем, что ничего вечного нет, поэтому ниже разберемся в принципе действия.

ИБП в основном используются там, где пропадание электропитания может вызвать негативные последствия. Например, питание компьютеров и серверов, питание устройств связи и распределения сигналов (роутеры), питание устройств, автоматическая перезагрузка (перезапуск) которых без участия человека невозможна.

Вот пример, как мой читатель доработал ИБП для стратегически важной системы (2 сервера, и т.д.). Кроме того, усовершенствовал схему, и добавил возможность использования обычного автомобильного аккумулятора.

Для бытовых вещей это прежде всего компьютеры и системы отопления.

Следует понимать, что ИБП выбираются на время работы нагрузки 10-15 мин, редко до получаса. Предполагается, что за это время питание появится, либо человек (оператор) предпримет необходимые действия (сохранит данные, позвонит в энергослужбу предприятия, завершит технологический процесс).

ИБП нельзя рассматривать в качестве резервного источника питания. Он является лишь аварийным источником, и в лучшем случае используется очень редко, в общей сложности не более 10 минут в год (несколько раз, на время не более минуты). Если это время больше, то следует задуматься о повышении качества электропитания.

Читайте также:  Шлифовальный круг для болгарки по дереву: описание и свойства пильного диска

Виды источников бесперебойного питания

Виды (типы) ИБП имеют множество названий, но их всё равно ровно три. Разберёмся.

Итак, три основных вида ИБП:

Back UPS

Другие равнозначные названия – Off-line UPS, Standby UPS, ИБП резервного типа. Самые распространенные УПС, используются для большинства видов бытовой и компьютерной техники.

Back просто переключает нагрузку на питание от батарей при выходе входного напряжения за пределы. Нижний предел у разных моделей – около 180В, верхний – около 250В. Переходы на батарею и обратно – с гистерезисом. То есть, например, при понижении переход на батарею состоится при 180 В и менее, а обратно – при 185 и более. Тот же принцип действует у всех типов ИБП.

Чем-то напоминает работу реле напряжения, которое отключает нагрузку, а Back UPS не отключает, а переключает на аккумулятор, что позволяет ей некоторое время поработать.

Smart UPS

Другие названия – Line-Interactive, ИБП интерактивного типа. Недалеко ушли по принципу действия от Back.

Smart UPS действуют умнее, как следует из названия. Они ещё дополнительно переключают внутренний автотрансформатор, в некотором смысле стабилизируя входное напряжение. И только в крайнем случае переходят на батарею.

Таким образом, норма напряжения на выходе поддерживается при бОльших отклонениях на входе (150…300В). Автотрансформатор имеет несколько ступеней переключения, поэтому Умный УПС до последнего переключает выводы автотрансформатора, включая аккумулятор лишь в последний момент. Это позволяет экономить батарею, включая её в работу лишь при полном пропадании питания.

Данное устройство напоминает релейный стабилизатор напряжения со ступенчатым переключением обмоток автотрансформатора. С той лишь разницей, что при выходе за рабочие пределы стабилизатор будет бессилен, а наша “умница” введёт в работу аккумулятор, и питание не пропадёт.

Online UPS

Другие названия – онлайн, источник бесперебойного питания с двойным преобразованием, инверторный. Совершенно другой принцип действия, для любителей чистого синуса. Энергия со входа преобразуется в постоянное напряжение, и поступает на инвертор, генерирующий чистый синус. И одновременно – поддерживает аккумулятор в 100% готовности. При необходимости инвертор продолжает работать так же, только питание на него поступает с аккумулятора.

Используется для аварийного питания техники, чувствительной к форме выходного напряжения – например, газовые котлы, сервера, профессиональная аудио-видео аппаратура и другое стратегически важное оборудование.

Минусов онлайн ИБП два – цена и КПД. КПД низкий, т.к. такой ИБП включен в работу постоянно, что следует из названия. В отличии от двух других типов.

Существуют разновидности онлайн УПС, в которых используется так называемый “сквозной ноль”, для правильной работы газовых электрокотлов. Это связано с тем, что такие котлы чувствительны к наличию реального нуля, для правильного розжига.

Исследование ИБП с помощью осциллографа

А теперь – самое интересное.

Напряжение на выходе Back UPS

Я провёл исследование с использованием осциллографа Fluke 124. Осциллограммы (форма импульсов и колебаний на выходе ups) привожу и комментирую ниже.

Back UPS. Осциллограмма при переходе с сети на батарею.

Что видно по этой временной диаграмме? Период 20мс, частота 50Гц, амплитуда 315В. Стоит отметить, что фаза синуса и генерируемых импульсов совпадает, что хорошо. При пропадании сетевого напряжения ИБП мешкается 5-7 мс, и затем идут импульсы, которые называются “квази-синус”. Вот они:

Back UPS. Напряжение на выходе при питании от батарей.

Осциллограф померял RMS напряжение (среднеквадратическое), оно соответствует норме. Однако, когда я измерил это же напряжение мультиметром, я получил значение 155 В. Почему на выходе UPS низкое напряжение?

Дело в том, что мультиметр меряет только первую гармонику с частотой 50Гц. Для синуса всё гладко. Но если измерять напряжение таких вот импульсов, надо мерять именно RMS, среднеквадратическое, иначе не будут учтены следующие гармоники – 100, 150, 200 Гц. А они составляют значительную часть энергии, до 30%. Эту особенность знают производители UPS, и чтобы не заморачиваться (и не повышать цену на свои изделия), выдают на наши приборы такие импульсы с амплитудой около 370В.

Подробнее об измерении среднеквадратического несинусоидального напряжения – на видео:

Вот укрупненный график, где видно, что напряжение после переключения сначала повышается на пол секунды до 400В, а потом стабилизируется:

Back UPS. Выход, длительность 2 секунды

А вот как меняется форма напряжения на выходе Back-UPS в момент перехода с батарейного на сетевое питание:

Back UPS, – Напряжение на выходе ИБП при переходе с батареи на сеть. Форма импульсов на выходе ups

Тоже фаза не меняется, всё замечательно. Подключал на выход ИБП пускатель 2-й величины, переключал туда-сюда режимы питания – пускатель втянут надежно, никаких проблем.

В качестве испытуемого был ИБП APC Back-500-RS, параметры на фото ниже:

Параметры Back UPS – задняя панель

Напряжение на выходе Smart UPS

Теперь приведу для полноты картины осциллограммы напряжений на выходе Smart UPS. Испытаниям подвергался UPS Ippon Smart Power Pro 1000.

Время переключения также для всей современной аппаратуры несущественно – менее 7 мс.

Плавного изменения напряжения на входе я не делал, поскольку не было такой цели. Полагаю, что в данном случае Умный ИБП ведёт себя точно так же, как и релейный стабилизатор напряжения.

Данные исследования проведены в рамках проекта по включению ИБП в цепь управления промышленного холодильника.

Скачать

Информация по теме – статья про конструкцию и ремонт Источников Бесперебойного питания:

• APC_Smart-UPS_450-1500_Back-UPS_250-600 / Устройство и ремонт ИБП. Пособие по ремонту. Схемы и их обзор., pdf, 1.93 MB, скачан: 1359 раз./

Что такое щелевой кирпич

Щелевой кирпич используется при возведении несущих конструкций и перегородок. Материал отличается от полнотелого камня низкой теплопроводностью и небольшим весом. Щелевой строительный кирпич, обладая высокой устойчивостью к перепадам температуры и влажности, может применяться в различных условиях для сооружения стен переносящих минимальное давление. Пустотелый кирпич не рекомендуется применять при строительстве фундаментов, цокольных и подвальных этажей.

Описание щелевого кирпича

Основные преимущества щелевого кирпича заключаются в его марке, которая характеризует прочность материала на изгиб и сжатие, морозостойкости, долговечности и способности препятствовать потере тепла. Полуторный щелевой кирпич считается достаточно экономичным строительным камнем, позволяющим снизить расход раствора и время, затрачиваемое на возведение конструкции.

Принимая решение какой купить щелевой кирпич, следует учитывать, что чем больше размеры камня, тем меньшее количество его используется в 1 м2. Например, двойной лицевой камень в два раза больше одинарного по габаритам, при этом разница в цене составит всего лишь на 50%.

Керамический щелевой кирпич отличается показателем прочности: от М 100 до М 200, где число после буквы «М» сообщает о прочности камня на сжатие и изгиб. Морозостойкость материала варьируется от F-15 до F-50 (то есть, камень выдерживает 50 циклов оттаивания), а влагопоглощение – от 8% до 20%. Выбор изделия зависит от требований проекта и целесообразности использования. Чтобы принять правильное решение, следует более подробно изучить свойства и характеристики строительного щелевого камня.

Двойной щелевой кирпич

Пустотелые кирпичи различаются между собой размерами и бывают:

Размеры двойного щелевого кирпича, который является самым востребованным кладочным камнем в современном строительстве, позволяют существенно сэкономить время, затрачиваемое на сооружение объекта и количество раствора (около 40%). Высота камня равна высоте двух стандартных кирпичей с учетом раствора между ними: 250 х 120 х 140 мм.

Показатель прочности двойного щелевого изделия такой же, как у ординарного и полуторного и имеет стандартную величину: от М150 до М200. Оптимальным решение при покупке является двойной щелевой кирпич М 150, сохраняющий все характеристики, присущие данному виду материала, но имеющий более низкую стоимость.

Расход материала при кладке:

Расчет верен для слоя раствора толщиной 10 мм.

Полуторный пустотелый кирпич

Полуторный щелевой керамический кирпич маркируется M-150, F-50, и используется при сооружении внутренних перегородок и закладки проемов. Высота материала составляет 1,35 от высоты одинарного изделия. Пустотность материала составляет 35%, а его размер — 250x120x88 мм. Прочность камня варьируется от М150 до М200. Кладка щелевого кирпича полуторного позволяет сэкономить время, затрачиваемое на строительство конструкций и количество раствора.

В основе расчета лежит толщина слоя раствора равная 10 мм.

Одинарный щелевой кирпич

Одинарный щелевой кирпич применяется для возведения внешних и внутренних стен под отделку облицовочным материалом или штукатуркой. Пустоты во время кладки не заполняются полностью раствором, что практически исключает появление «мостиков холода» и повышает теплоизоляционные показатели конструкций.

Маркируется материал М100 – М200, где число является показателем прочности на сжатие и изгиб. Кирпич обладает стандартным набором свойств, присущим щелевому строительному материалу: низкая теплопроводность (0,36-0,46 Вт/м °C), высокая морозостойкость и влагостойкость. Размеры щелевого кирпича одинарного 250x120x65 мм.

Расход материала при кладке:

Расчет выполнен для слоя раствора толщиной 10 мм.

Особенности применения материала

Облицовочный щелевой кирпич особенно популярен в регионах, где наблюдаются частые перепады температуры, и наиболее актуальной является проблема энергосбережения.

Строители, для обеспечения жителей комфортным и теплым жильем, должны возвести такую стену, плотность которой способствовала бы удержанию тепла. Проблемой в данном случае является большое количество кирпича, используемое для кладки толстых стен, которое приводит к увеличению нагрузки оказываемой строением на фундамент и общей стоимости строительных работ. В итоге, это негативно отражается на эксплуатационных характеристиках возведенного объекта, и ставит под сомнение экономическую обоснованность подобного строительства.

Отличным решением является применение рядового щелевого кирпича, обладающего необходимой легкостью, низкой теплопроводностью и долговечностью. Поризованный строительный камень, используемый для возведения стен и перегородок, позволяет добиться нужных теплоизоляционных и звукоизоляционных показателей без лишнего утолщения стен. При этом поры кирпича бывают различные: открытые вертикальные и замкнутые пустоты. Основными преимуществами изделия являются:

В основе изготовления материала лежат легкоплавкие глины. Показатель пустотности изделия достигает 35%, но следует учитывать, что чем он выше, тем более высоким качеством обладает материал.

Классификация и сфера применения щелевого кирпича

Щелевой кирпич — это современный строительный материал, который обладает высокой прочностью и хорошими изоляционными свойствами.

Кирпич щелевой обладает высокой прочностью и низкой теплопроводностью.

Данный вид изделий получил свое название за счет наличия отверстий в виде щелей, благодаря которым вес возводимых конструкций стал гораздо меньше, но эксплуатационные качества сохранились.

Использование щелевого кирпича позволяет снизить расходы на строительство, т.к. в отличие от полнотелых блоков он стоит дешевле.

Преимущества щелевого кирпича

Сегодня пустотелый строительный материал является лидером продаж, что обусловлено его преимуществами:

Устройство щелевого кирпича.

  1. Низкая теплопроводность. Данная характеристика является одной из наиболее важных, т.к. от нее зависит комфортабельность здания и затраты на отопление. Кроме того, при строительстве не нужно будет дополнительно утеплять стены, что позволит сократить расходы.
  2. Прочность. Благодаря высоким прочностным показателям не только улучшается качество возводимых сооружений, но и увеличивается их эксплуатационный срок. В среднем щелевой двойной кирпич служит 50 лет.
  3. Шумоизоляция. Пустотелые блоки хорошо защищают помещения от шума, т.к. свободное пространство в материале, наполненное воздухом, выполняет роль щита, который препятствует распространению звуков.
  4. Экономия. Во время строительных работ щелевой кирпич и цементный раствор расходуются более экономно, чем при использовании полнотелых блоков. К тому же при помощи такого материала процесс возведения конструкций продвигается гораздо быстрей, особенно если применяются полуторные или двойные изделия. Не стоит забывать и о цене кирпичей — она значительно ниже, что позволяет удешевлять строительство объектов.

Разновидности кирпичей и их характеристики

Щелевой кирпич представлен в широком ассортименте, поэтому можно без труда приобрести наиболее подходящий материал для возведения того или иного здания. Изделия классифицируют по ряду особенностей:

Формы и число щелей/

По размеру щелевые изделия бывают разные: в продаже встречается кирпич одинарный, полуторный и двойной. Для возведения крупных объектов наиболее часто используют щелевой двойной кирпич, т.к. он значительно ускоряет рабочий процесс и снижает расход цементного раствора. К тому же данный материал можно укладывать в 1 ряд, и при этом прочностные и теплоизоляционные характеристики строения будут достаточно высоки.

Читайте также:  Хомут для канализационной трубы: как крепить кронштейн, крепление труб канализации к стене и потолку

Количество щелей в кирпиче может варьироваться в пределах 15-55% от его общего объема. Важно учитывать, что чем больше пустот в изделии, тем ниже его прочность, но в то же время теплоизоляционные качества будут гораздо лучше. По форме отверстия бывают круглыми, квадратными, прямоугольными и овальными.

Что касается назначения, то щелевой кирпич разделяют на следующие виды:

  1. Поризованный — предназначен для выполнения облицовочных работ. Такой материал обладает небольшим весом благодаря пористой структуре, но в то же время способен обеспечить зданию хорошую тепло- и звукоизоляцию.
  2. Цементно-песчаный — наиболее дешевый кирпич, характеристики которого ни чуть не уступают другим материалам. Для его изготовления используют цемент, песок и синтетические добавки.
  3. Теплоэффективный — материал с низкой теплопроводностью и малым весом. Он позволяет создавать легкие конструкции с высокими эксплуатационными показателями. Теплоэффективный одинарный щелевой кирпич при укладке в 1 ряд в зимнее время будет сохранять тепло в здании, а летом обеспечит приятную прохладу.
  4. Пенодиатомитовый — предназначен для возведения объектов, которые подвергаются воздействию высоких температур, например доменных печей или плавилен. Такие изделия способны выдержать до 900°С. В обычном строительстве пенодиатомитовый кирпич не используется, что объясняется высокой стоимостью.
  5. Керамический — материал с эстетичным внешним видом и высокими теплоизоляционными свойствами. Его применяют для внутренней и внешней отделки стен.

Сфера применения пустотелого кирпича

Щелевой кирпич предназначен для возведения несущих стен, но также с его помощью создают внутренние перегородки.

Размер блоков будет зависеть от типа конструкций, например, для капитальных стен лучше использовать двойной кирпич, а для облегченных строений подойдут одинарные изделия. Но важно знать, что такие конструкции, как фундамент или цоколь, недопустимо обустраивать при помощи пустотелых блоков, поскольку в них будет накапливаться влага, и вскоре материал начнет разрушаться.

Для создания межкомнатных перегородок либо других объектов, которые не являются несущими, можно использовать экономный цементно-песчаный кирпич. Если планируется обустраивать в доме печь или камин, тогда следует отдать предпочтение пенодиатоминовым блокам.

Что касается облицовочных работ, для их выполнения можно использовать керамический или поризованный материал.

Щелевые кирпичи

Выбор стройматериалов — важный этап строительства. Двойной щелевой кирпич набирает популярности из-за своих теплоизолирующих функций и стойкости. Как и все материалы, кирпичный блок выделяется особенными преимуществами: водостойкость, плотность и морозоустойчивость. Бывает одинарный, полуторный и двойной кирпич. Это классификация по размеру. При постройке дома важно знать тонкости кладки таким блоком, а именно особенности закрепления пустот внутри.

Характеристика

В материале делают пустоты, и от их количества зависит масса материала. Чем больше частота проемов, тем меньше становится плотность и вес изделия. Это все влияет на морозоустойчивость и водопоглощение, что подробно рассмотрено в таблице:

ПоказательЕдиница измеренияХарактеристика
Объем пустот%224045
МаркаМ-175М-125М-150
Плотностькг/м217001120—11901100—1150
МорозоустойчивостьF35,535,5035
Водопоглощение%6,06,06,0—8,0
Массакг3,42,32,2

Спросом пользуется марка М-150 из-за большого процента водопоглощения.

Размеры изделия

Красный кирпич делят по стандартной классификации. По форме бывают круглые, прямоугольные, квадратные и овальные. Размер двойного кирпича больше, чем других видов, что и представлено в таблице:

НазваниеРазмер
Одинарный250×110×60
Полуторный250×120×80
Двойной250×120×88

Вернуться к оглавлению

Назначение

В зависимости от требований к постройке пустотелый кирпич делится по своему назначению на несколько категорий, у которых свои особенные характеристики, описанные в таблице:

НазваниеСвойстваХарактеристики
Цементно-песчаныйВ составе нет глины, за счет этого дешевле чем другие видыХарактеризуется прочностью и теплопроводностью
ТеплоэффективныйМаленькая масса, которая облегчит конструкцию при постройкеТеплопроводность низкая, поэтому температура сохраняется неизменной в любую погоду
ПоризованныйПористая поверхностьХарактерным для кирпича есть звукоизоляция и теплоизоляция.
Керамический щелевой кирпичИспользуется для облицовки домовКерамический кирпич имеет красивый внешний вид и свойства теплоизоляции

Вернуться к оглавлению

Какие преимущества?

Из щелевого кирпича строят дома, в которых проблемы с отоплением. Главное преимущество материала, на которое обращают внимание при покупке — маленькая теплопроводность. Кирпичный блок устойчив к внешним факторам и разнообразным погодным условиям. Результатом чего является длительный срок службы. Также изделие обладает хорошей звукоизоляцией.

Как делают?

Во время производства кирпича расходуется мало сырья, как следствие — строительный материал характеризуется низкой ценой. Рабочий процесс заключается в образовании щелей. Для изготовления стройматериала применяется недорогой материал — глина, у которой влажность 10%. Работа несколько сложнее, чем изготовление строительного камня. Для пустот в прессовочном блоке устанавливаются специальные керны, впоследствии оставляющие пустое пространство внутри. Главное в процессе изготовления — придерживаться технологии поэтапной просушки блоков, чтобы они не потрескались. После сушки выполняется обжиг кирпичей при температуре до 1000 градусов.

Когда применяют?

Дом из щелевого материала — надежная постройка. Такой кирпич предназначен для постройки внутренних и несущих стен. Для строительства выбирают размеры в зависимости от сложности и размеров сооружения. За счет больших размеров экономят на растворе цемента и на самих блоках. Для масштабных зданий незаменимым материалом служит двойной гладкий материал. Пустотелый блок нельзя применять при строительстве цоколя или фундамента. Из-за большого количества щелей в блок набирается влага, в результате чего разрушается здание. Для возведения печи или камина подойдут только пенодиатомитовые изделия.

Кладка щелевого кирпича

Кладочный процесс состоит из ряда операций, которые выполняют определенными инструментами. Для получения стойкого здания, ждут 2—3 дня до полного высыхания закрепительного покрытия. Поэтапная кладка стройматериала выглядит так:

  1. Подготовка стройматериала и инструментов.
  2. Разведение раствора для сцепления кладки — цемент.
  3. Разметка территории под строительство.
  4. Обозначение рядов кладки изделия.
  5. Раскладка кирпичей.
  6. Проверка правильности выложенных стройматериалов и заливка их цементом.
  7. Выравнивание стены от лишних засохших капель раствора.

Во время кладки контролируют заполнение пустот цементом.

Чтобы наружная кладка имела рисунок и была эстетичной, для уплотнения раствора в швах, их расшивают. Чтобы получить нужный эффект, кладку делают с подрезкой раствора. Швам придают форму: овальную, прямоугольную или круглую. Для вогнутой внутрь расшивки делают выпуклую форму, а для круглого сечения использую вогнутую. Важным моментом считается кладка кирпича относительно друг к другу.

Щелевой кирпич: виды и технические характеристики

От выбора строительных материалов зависит успех последующих работ. Все более востребованным решением оказывается двойной щелевой кирпич, который отличается превосходными техническими характеристиками. Но важно отыскать подходящий вид материала, а также разобраться в специфике кладки блоков.

Характеристики материала

Кирпич строительный щелевой делится на несколько видов. Перед покупкой надо точно понять, какой вариант для вас будет оптимальным. Но так же следует и учесть параметры камня, ведь у него не только разные параметры, но и характеристики.

Внимание: При этом нужно отметить, что и объем пустот может быть различным, так что, учитывайте и это важное преимущество. Ведь чем больше пустот, тем постройка и легче, соответственно и нагрузка на несущие конструкции будет меньше.

Разновидности щелевого камня

Есть несколько разновидностей щелевого кирпича, а значит, необходимо отчетливо понимать, что все они имеют.

Наиболее часто используется в облицовке, так же отличается пористой структурой, а значит, его незначительный вес обязательно порадует во время работы с ним.

Если использовать этот камень, тогда можно уменьшить вдвое его расход, как правило, небольшая масса изделия способна значительно облегчить конструкцию, а ведь это снижает нагрузку на фундамент.

Хочется отметить, что это не менее распространенный вид кирпича, в его производстве принято использовать песок, цемент, а также различные синтетические добавки.

Хочется сразу сказать, что этот вид кирпича, активно используют в постройках, которые обычно подвержены высоким температурам, так как этот строительный материал показывает неплохие результаты.

Наверно каждый человек знает о существовании такого вида кирпича, который на сегодняшний день, является наиболее распространенным, а значит, если вы станете использовать его для строительства, то лично убедитесь, что его характеристики подходят.

Так же данный материал надо подбирать и в зависимости от габаритов. Это иногда довольно полезно:

Процесс изготовления: особенности

Керамический щелевой кирпич делается путем прессования глины. Здесь применяется специальное оборудование, которое позволяет сделать качественный материал. Говоря о технологическом процессе производства кирпича в целом, то конечно, он имеет некоторые важные особенности.

Область применения

Кирпич щелевой применяется в строительстве довольно широко.

Внимание: Если планируется обустройство цоколя, то, конечно же, нужно забыть о применении пустотелого кирпича, обязательно учитывайте это заранее, так вы сможете избежать действительно многих проблем.

Внимание: Кирпич щелевой полуторный надо подбирать осторожно. Если к примеру будет делаться отделка, а внутренняя часть будет делаться блоками, тогда надо посмотреть для совпадения швов при кладке. Ведь вам надо будет делать привязку.

Пустотелый щелевой кирпич: преимущества

Щелевой полуторный кирпич одинарный и двойной в последнее время применяется очень часто.

Внимание: Если вы будете делать перегородки в комнате, тогда сразу подумайте и приобретите анкер для щелевого кирпича, стандартный вариант здесь не подойдет.

Выбирая вид кирпича, обязательно изучите его характеристики, свойства и поймите для каких именно целей, вы желаете его приобрести. Тогда можно выбрать действительно идеальный строительный материал данного типа. Ведь выбор вы делаете самостоятельнои здесь нельзя ошибиться. Кирпич одинарный щелевой может быть идеальным материалом для определенных видов построек, но это не значит, что для всех. Цена его не маленькая и инструкция поможет вам не ошибиться.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *