Эрдмуте Тамм
16.04.2004
LAN, #04/2004
В середине прошлого года IEC утвердил стандарт IEC 62040-3 на источники бесперебойного питания. ИБП классифицируются по зависимости выходного напряжения от сетевого питания, форме кривой выходного напряжения, а также динамических кривых допустимых значений выходного напряжения. Получившаяся трехступенчатая классификация должна ликвидировать господствующий в отрасли хаос с обозначениями и обеспечить лучшую сравнимость различных продуктов.
В случае внезапных кратковременных отказов питания ИБП позволяют его обеспечить, пока питаемые устройства не будут выключены должным образом или не будет запущен резервный источник питания. Некоторые типы ИБП ненадолго включаются при перепаде напряжения и защищают подключенные устройства, к примеру, от перенапряжения. И наконец, ИБП старшего класса выравнивают входящее напряжение на постоянной основе.
До сих пор названия различных типов ИБП были не унифицированы. Пользователю сложно правильно оценить такие понятия, как непрерывный преобразователь, ИБП активного типа или ИБП с двойным преобразованием. Или еще один пример: чем характеризуются резервный ИБП, ИБП с одним преобразованием или линейно-интерактивный ИБП? У каждого производителя собственное обозначение для одних и тех же технологий.
Единые классыЭтой проблемой занялись различные организации по стандартизации, с целью установить единую классификацию на основе эксплуатационных свойств. На международном уровне такая классификация задается в стандарте IEC 62040-3, а на европейском — в стандарте EN 50091-3.
Классификация ИБП по эксплуатационным свойствам создает общую канву для оценки всех представленных производителями данных и позволяет сравнивать их продукты в соответствии с общими критериями при схожих значениях мощности.
Стандарт EN 50091-3 призван содействовать достижению взаимопонимания между производителями и пользователями. Он состоит из руководства, где определены задаваемые характеристики и методы проверки.
Важно, что пользователь информируется о том, какие в сети могут появиться помехи и как они действуют на подключенные к сети устройства. Так, в EN 50091-3 определены десять типов помех:
Интересно, что полное отключение питания имеет место лишь в 3% случаев, в то время как 97% всех отказов сети связаны с помехами на линии. Примерно три четверти ошибок компьютеров вызваны неравномерностью подачи питания. С повсеместной миниатюризацией электронных компонентов вычислительные устройства становятся еще более чувствительными к помехам, поскольку сетевые компоненты с высокоинтегрированной схемотехникой в большинстве своем обладают тактирующими блоками питания. Их нагрузочная характеристика такова, что они вызывают колебания питания в локальной сети. Подобные помехи нередко приводят к тяжелым последствиям как для сети, так и для подключенных компонентов. Результатом могут стать потеря данных, ошибки при передаче, разрушение и преждевременное старение конструктивных элементов.
Перечисленные стандарты дифференцируют ИБП в соответствии с их свойствами, выделяя три ступени, на которых базируются соответствующие классификационные коды.
Ступень 1Ступень 1 делит ИБП по зависимости их выходного напряжения от сети питания. Организации по стандартизации определили три типа: VFI, VI и VFD.
У ИБП класса VFD выходное напряжение зависит от изменений напряжения и частоты питающей сети. Сокращение VFD означает Voltage Frequence Dependent, т. е. зависимость от частоты и напряжения. Такие ИБП не обладают разделительными трансформаторами, фильтрами электромагнитных помех или варисторами для улучшения характеристик напряжения. При потере питания от сети они переключают нагрузку на питание от батареи в течение 4—8 мс и защищают только от отказов сети, резкого падения напряжения и его пиков. К этому типу относятся устройства, до сих пор именовавшиеся резервными ИБП. О таких ИБП говорят, что они предоставляют так называемые «режим готовности» и/или обеспечивают «пассивную совместную работу».
В случае независимых от напряжения ИБП (Voltage Independent, VI) питание на выходе зависит от частоты сети. Амплитуда напряжения регулируется в пределах 20%. Кроме того, устройства снабжены преобразователем переменного тока в переменный, а также дополнительным сетевым фильтром высокочастотных помех. Преобразователь переменного тока в переменный также компенсирует пониженное напряжение и тем самым повышает потребление тока и выходное напряжение ИБП. Это означает, что ИБП в состоянии немедленно сглаживать повышение или понижение напряжения. Как и ИБП класса VFD, устройства класса VI защищают от отказов сети, резкого падения и пиков напряжения и тем самым противодействуют пяти из десяти видов отказов. Классическими обозначениями этой технологии являются «линейно-интерактивные ИБП», «ИБП с одним преобразованием», «ИБП с дельта-преобразованием» и/или «ИБП с активной совместной работой».
Наконец, ИБП класса VFI защищают от всех десяти типов сетевых отказов. VFI представляет собой сокращение от Voltage Frequence Independent, т. е. указывает на независимость ИБП от частоты и напряжения. Это означает, что напряжение на выходе ИБП не зависит от напряжения в сети, а потому не зависит и от амплитуды напряжения, и перепадов частот. Любые отклонения напряжения, в том числе и перепады нагрузки, могут быть полностью компенсированы. Такие ИБП строят непрерывный промежуточный контур постоянного тока и защищают от воздействия ударов молний, бросков напряжений и колебаний частот, искажений напряжения и гармонических колебаний в питающем напряжении.
Ступень 2Форма кривой выходного напряжения во время работы от сети или от батареи является еще одной характеристикой ИБП и учитывается на второй ступени классификации, где также различают три категории, причем первая буква в коде обозначает работу от сети, а вторая — от батареи.
Тем, у кого в сети установлена чувствительная электроника, следует быть осторожными при выборе ИБП типа VFD, поскольку при работе от батареи на выходе иногда появляется прямоугольное или трапецевидное напряжение.
Ступень 3На третьей ступени определены максимально допустимые динамические отклонения выходного напряжения ИБП. Каждый производитель для каждого ИБП должен указывать, к какой из кривых допустимого колебания напряжения относится устройство; причем кривые должны приводиться для трех различных нагрузочных ситуаций. Первая классификация задает очень узкий диапазон допустимых значений, во второй он гораздо шире, а в третьей — еще шире. В этом случае нормировщики опять прибегают к трехступенчатому коду: производитель указывает, какому диапазону допустимых значений соответствует ИБП в трех заданных нагрузочных ситуациях. Первая цифра основана на изменении типа эксплуатации, вторая — на скачках нагрузки при линейной нагрузке во время работы от сети или от батареи, а третья — на скачках нагрузки при нелинейной нагрузке. В случае ИБП, у которых все три цифры равны единице, можно быть уверенным, что даже самые чувствительные потребители защищены надежно.
ЗаключениеКак правило, ИБП типа VFI практически не имеют трудностей с поддержкой синусоидального выходного напряжения в узких границах допуска. ИБП типа VFD имеют на выходе почти синусоиду, однако не в состоянии отфильтровывать колебания напряжения и поэтому относятся к более низкому классу допуска. Чистую синусоиду при переключении на питание от батареи и при частотных или гармонических колебаниях не могут обеспечить и ИБП типа VI.
Поскольку потребители становятся все требовательнее к качеству электропитания, предприятия чаще используют мощные ИБП категории VFI с жестким подключением. Выходная мощность подобных установок колеблется от 10 до 200 кВА и зависит от поддерживаемого оборудования.
Таблица 1. Реальные примеры классификационных кодов ИБП.
Эрдмуте Тамм — инженер компании Multimatic. С ним можно связаться по адресу: [email protected].
