Источники бесперебойного питания (UPS)

Обобщение  

Источники бесперебойного питания (UPS) — это устройства, обеспечивающие непрерывное электропитание подключенного оборудования при сбоях в основной сети. Они защищают технику от перебоев, скачков напряжения и полного отключения электроэнергии. UPS используются в офисах, дата-центрах, медицинских учреждениях, на производстве и дома. Основная функция — предоставить временное питание от встроенных аккумуляторов, чтобы пользователь мог сохранить данные или завершить работу оборудования. Кроме того, они стабилизируют напряжение и фильтруют помехи.

Характеристика  

Источники бесперебойного питания различаются по мощности, типу, времени автономной работы и конструкции. Мощность варьируется от 300 ВА для домашних устройств до нескольких МВА для промышленных систем. Существуют три основных типа UPS: оффлайн (standby), линейно-интерактивные и онлайн (double-conversion). Время автономной работы зависит от емкости аккумуляторов и нагрузки, обычно составляет от 5 минут до нескольких часов. UPS оснащаются защитой от перегрузки, короткого замыкания и перегрева. Некоторые модели поддерживают удаленное управление и мониторинг через сеть. Эффективность современных устройств достигает 95–98%, что снижает энергопотребление.

Перечисление и их свойства  

- Оффлайн UPS (standby): низкая стоимость, простая конструкция, переключение на батарею при сбоях, подходит для домашних ПК, ограниченная защита от помех.  

- Линейно-интерактивный UPS: стабилизация напряжения без перехода на батарею, средняя стоимость, защита от скачков напряжения, подходит для офисов, умеренная эффективность.  

- Онлайн UPS (double-conversion): постоянное преобразование тока, высокая надежность, защита от всех типов помех, высокая стоимость, используется в дата-центрах.  

- Модульный UPS: масштабируемая мощность, возможность замены модулей, высокая отказоустойчивость, сложная установка, подходит для крупных предприятий.  

- UPS для медицинского оборудования: высокая точность стабилизации, низкий уровень шума, поддержка длительной автономии, защита от электромагнитных помех, используется в больницах.

Схема  

Работа UPS зависит от его типа. В оффлайн UPS входное напряжение подается напрямую на нагрузку, а при сбое устройство переключается на аккумулятор через инвертор, который преобразует DC в AC. Линейно-интерактивный UPS включает автотрансформатор для стабилизации напряжения, а при необходимости также переключается на батарею. Онлайн UPS постоянно преобразует входной AC в DC через выпрямитель, заряжая аккумуляторы, а затем инвертор преобразует DC обратно в AC, обеспечивая чистый сигнал. Схема управления отслеживает параметры сети и аккумуляторов, активируя защиту при отклонениях. В модульных системах добавляются блоки для распределения нагрузки.

Интересные факты  

- Первые UPS появились в 1960-х годах для защиты вычислительных машин от сбоев, но их размеры были сопоставимы с шкафом.  

- Современные онлайн UPS могут обеспечивать питание с точностью до 1% от номинального напряжения, что критично для чувствительного оборудования.  

- В дата-центрах UPS часто комбинируют с дизель-генераторами, чтобы обеспечить автономию на несколько часов или даже дней.  

- Некоторые UPS поддерживают "холодный старт", позволяя включать оборудование от аккумуляторов без подключения к сети.  

- В Швеции разработаны экологичные UPS с аккумуляторами из переработанных материалов, что снижает воздействие на окружающую среду.