Как правильно подключить ИБП или инвертор к вашей системе отопления в том случае, если разводка сделана через автоматы щитка? Ответ может быть не столь очевиден, как может показаться на первый взгляд. Давайте рассмотрим конкретный пример неправильной и правильной схемы подключения.
Один из заказчиков обратился к нам с просьбой провести аудит подключения ИБП для системы отопления, которое было осуществлено местным электриком. Был осуществлен выезд специалиста, который продиагностировал проблему: нейтраль не разрывалась источником. Приведу схему подключения:
Ошибочное подключение ИБП: общая нейтраль
В данном случае, ошибка заключается в использовании общей шины нейтрали (2), установленной в распределительном щитке (1), на которую замыкаются все нейтральные провода потребителей (7, 8, 6). Этот тип подключения приводит к некорректной работе источника бесперебойного питания или инвертора: возникают постоянные ошибки и оборудование может просто выйти из строя. Ведь мы лишаем ИБП замкнутой цепи и забираем с него только фазу, а подобное оборудование генерирует собственную разницу потенциалов. Вот таким образом выглядела общая нейтраль в рассматриваемом нами случае (опустим комментарии по-поводу качества сборки щитков):
На эту шину замыкались нейтрали всех насосов отопления, котла и самого источника. Решение проблемы: создание дополнительной шины нейтрали.
При помощи тестера были определены все нейтрали резервируемых потребителей и выведены на отдельную шину (9):
После исправления схемы источник перестал выдавать ошибку и заработал корректно:
Общая (1) и резервируемая нейтраль (2)
Кстати, ошибка с первого взгляда для непрофессионального электрика может быть незаметна.
P.S. Внимательный читатель мог заметить на второй фотографии дополнительно появившееся слева устройство на DIN-рейке – это УЗМ-51М, о котором у нас будет отдельный разговор.
Эффективность функционирования источников бесперебойного питания, их долговечность зависят от множества факторов, одним из которых является правильно выбранная схема подключения ИБП.
Используются три основные схемы подсоединения ИБП к сети электропитания и защищаемым потребителям.
Резервная схема подключения
При таком способе подсоединения основное питание нагрузок происходит посредством первичной электросети. Как только возникает минимальная угроза в связи с критичными неполадками в сети в действие вступают аккумуляторы источника бесперебойного питания. Подобная методика отличается несколькими недостатками, начиная с наличия временного отрезка на реагирование ИБП и заканчивая лишь незначительной фильтрацией возникших возмущений. Вследствие этого резервная схема подключения ИБП применяется для защиты некритичного оборудования, которое спокойно переносит как временное отключение питания, так и отклонение параметров электрического тока от установленной нормы в определенном диапазоне. Это характерно для домашних компьютеров, бытовой техники, а также иных терминалов, которые не выполняют сложные вычислительные либо измерительные действия и не являются хранителями важной информации.
Интерактивная схема подключения
Такой способ включает в общее звено и используемый на выходе из цепи ступенчатый стабилизатор, который корректирует параметры выходного напряжения в некоторой степени. То есть, дополнительно к защите от сбоев или отключения энергоснабжения в данном случае ИБП еще и фильтрует высоковольтные скачки напряжения, оберегая потребителя от перенапряжения и короткого замыкания.
Современные источники, используемые в такой схеме подключения, способны предоставить максимально эффективную защиту, с высокой точностью корректируя параметров напряжения. Подобная методика обладает и определенными недостатками: хотя время реагирования снижено в разы, на такой же коэффициент уменьшается и КПД источников бесперебойного питания.
Неавтономная схема подключения
Подобную схему подключения называет еще и методикой двойного преобразования. Ее суть заключается в том, что питание потребителей происходит не от основной электросети, а непосредственно от аккумуляторных батарей ИБП. Поступающее на вход напряжение подвергается корректировке посредством инвертора, преобразуясь при этом в постоянный электроток, заряжающий АКБ.
Они же, в свою очередь, выдают на выходе опять же преобразованное напряжение в переменный ток. Однако при этом происходит абсолютно полная фильтрация разнообразных возмущений, устанавливается максимально точное значение параметров электротока (значения напряжения и частоты), отклонение от нормы в этом случае может составлять не более 0,1%. Основным преимуществом подобной схемы подключения является еще и отсутствие времени на реагирование ИБП, что крайне необходимо для оборудования, крайне чувствительного к таким провалам в энергоснабжении.
Советы по подключению ИБП
И нормальное рабочее состояние блоков питания влияет целый ряд взаимозависимых факторов, и одним из важнейших является тип схемы, на основании которой подключается источник. На основе практических исследований можно сделать вывод, что наиболее эффективными являются три схемы подключения источников к электропитанию и электротехнике, которую они должны защищать.
Схема №1 - резервное подключение
При резервной схеме подключения, питание нагрузки осуществляется на базе первичных электросетей, поэтому при возникновении угрозы, вызванной критичными поломками в энергоснабжении, подключаются аккумулирующие батареи источника.
Резервная схема, в принципе, неплоха, но у неё есть несколько существенных недостатков. К ним можно отнести:
Данные особенности обуславливают применение резервной схемы подключения только для обеспечения защиты оборудования, для которого такие перепады в энергоснабжении нельзя назвать опасными, поскольку оно может без проблем остаться без питания, а также спокойно перенести отклонения параметра электротока от нормативного показателя в рамках установлённой шкалы. К такой технике можно отнести бытовые электроприборы, домашние ПК, а также устройства, которые не осуществляют сложных измерительно-вычислительных операций и не хранят важную информацию.
Схема №2 - интерактивное подключение
Данная схема подключения к электроснабжению подразумевает добавление к общей схеме ступенчатого стабилизирующего агрегата, используемого на выходе из электрической цепи. Он необходим для корректировки показателей выходного напряжения в определённом диапазоне. Проще говоря, кроме защиты оборудования от проблем с электросетью или во время полного отключения электроснабжения, источник выполняет фильтрацию скачков в напряжении, защищая доверенные ему устройства от коротких замыканий и перегрузок.
Источники, которые применяются в этой схеме, могут обеспечить действительно высокую степень защиты, выполняя корректировку критериев напряжения с высокой степенью точности. Но и в данной схеме есть недостатки, например:
Схема №3 - неавтономное подключение (или схема двойного преобразования)
Основным принципом применяемой схемы является подключение питания электроприборов не к основной электрической сети, а к аккумуляторным батареям источника питания. Из-за этого, напряжение, которое поступает на вход, корректируется инвертором, преобразовываясь в электрический ток постоянного типа, а он, в свою очередь, направляется для зарядки АКБ, которая на выходе снова преобразует напряжение в переменный электроток.
Во время этого процесса возмущения фильтруются в полном объёме, устанавливая при этом, предельно точные значения частоты и напряжения электрического тока (максимальное отклонение от нормативного показателя может составлять 0,1% в ту или иную сторону).
Основным достоинством неавтономного подключения считается мгновенная реакция источника питания, что является непременным условием нормальной работы электрооборудования, для которого проблемы с электроснабжением становятся не то что нежелательными, а просто катастрофичными.
: советы профессионалов
Вы приобрели для своего ПК источник бесперебойного питания (UPS)? Теперь ваш компьютер не будет страдать от бесконечных перепадов электроэнергии и от внезапных отключений света, а это значит, что документации и «сохраненкам» в играх ничего не угрожает. Теперь остается лишь правильно его подключить.
Воспользовавшись инструкцией, начнем подключать бесперебойник , к компьютеру, самостоятельно.
Шаг 1. Включаем источник бесперебойного питания в сеть для подзарядки.
Когда бесперебойник зарядится, отключите его и выключите компьютер. Каждый бесперебойник, независимо от модели и типа, имеет один провод для включения в сеть и массу гнезд, служащих для подключения к нему различных устройств
. Берем провод и вставляем вилку в разъем сетевого фильтра.
Сетевой фильтр, в просторечии «тройник» — специальное устройство, равномерно стабилизирующее поступающее напряжение тока по разъемам, предназначенное для подключения нескольких устройств сразу. Наличие сетевого фильтра обязательно. Сканер и принтер подключать к UPS нельзя.
Шаг 2. Подключаем все устройства к UPS. Сетевой кабель компьютера (не витая пара, а тот кабель, который мы втыкаем в розетку) вставляем в разъем («розетку») в UPS. Затем подключаем монитор: сетевой провод от монитора «втыкаем» в гнездо UPS. Затем к UPS подключаем модем: шнур от модема вставляем в гнездо на UPS. Если у нас недорогой струйный принтер (можно цветной, но ни в коем разе не совмещающий в себе функции сканера и тем более ксерокса), можно подключить к UPS и его. Как правило, среднестатистический UPS обладает как раз четырьмя разъемами. И на этом с подключением все. Но! Чтобы наш UPS работал правильно, теперь нужно и правильно включать компьютер. А точнее, привыкнуть к новому его включению.
Включаем бесперебойник, а затем компьютер, — потому, что питание идет от бесперебойника к компьютеру.
Шаг1. Включаем UPS. Сетевой шнур от UPS уже подключен к сетевому фильтру и поэтому, остается нажать кнопку – «включение». Ждем, пока ups включится: об этом нам просигнализирует зеленый индикатор.
Если индикатор бесперебойника не показывает, что он заряжен или что напряжения ему хватает, то компьютер лучше не включать.
Компьютер-то включится, начнется загрузка ОС, но UPS будет работать, получая энергию от батарей, которая рано или поздно кончится.
В случае резкого скачка напряжения (как раз в момент отключения света, пусть и на несколько секунд) компьютер либо выключается, либо перезагружается.
При частых разрядка батарей, UPS быстрее выйдет из строя, но с этим ничего не поделаешь, — он для этого и нужен, чтобы можно было работать, пока свет моргает.
Что можно подключать к ИБП?
Что,
кроме компьютера можно подключать к ИБП? Если обратиться к официальным ресурсам
производителей, то там рекомендуют подключать такую технику, как собственно
компьютерное оборудование (системный блок, монитор, дисковые хранилища и т.д.),
а также различное сетевое оборудование (коммутаторы, роутеры, модемы и т.д.),
терминалы (банкоматы, кассы и т.д.), и даже бытовую технику (телевизоры,
звуковые системы и т.д.). Такое оборудование, как сканер, подключается только
к сетевому фильтру. Для принтеров нужно учитывать следующее. Если принтер имеет
небольшую мощность (матричный или струйный, формата А3 - А4), тогда его можно
подключить к бесперебойнику - через специально выделенный на задней панели разъем
(белого цвета и обозначен значком "принтер"). Лазерный принтер имеет
мощность до двух киловатт и более, поэтому его нельзя подключать к ИБП, а
только через фильтр. Дорогие цветные лазерные принтеры подключают через мощные
ИБП среднего класса (от трех киловатт и более).
Ни в
коем случае нельзя подключать к ИБП лазерные принтеры (если их мощность 2 кВт и более),
сканеры, копировальные аппараты,
МФУ, пылесосы, любые электронагревательные приборы - кипятильники, паяльники,
грелки, микроволновки и т.д. Вендоры говорят, что в случае подобных
"несанкционированных" подключений ИБП может из-за перегрузки выйти из
строя, гарантия, соответственно, также становится недействительной.
Каков
в этом общий смысл? Все "запрещенные" приборы являются потребителями
высокой мощности, причем со скачкообразными пиками. А в силу того, что
среднестатистический ИБП - суть дешевое решение для дома, то оный, разумеется,
такой нагрузки не выдерживает и банально ломается (горит схемотехника). Т.е.
чем ИБП мощнее (но и дороже), тем больше шансов у него выжить после подключения
к нему, например, утюга. В любом случае, если после включения пылесоса ваш
бесперебойник задымился, то в гарантии вам, скорее всего, откажут. Каков
критерий отказа в гарантии? Если после вскрытия пациента обнаруживаются
электромеханические (электролитические и т.д.) повреждения, сплавленные
элементы, то вариант, как правило, один - платный
ремонт
.
Впрочем,
существуют решения, специально рекомендованные производителем для резервирования
подключения, скажем, газовых котлов, которые являются теми самыми потребителями
высокой мощности. Это, например, APC Smart UPS XL 750ВА (стоимость около 13000
рублей) или APC Smart UPS RT 1000ВА (стоимость около 22000 рублей.).
Классификация ИБП.
Характеристики
ИБП различаются по схемам построения: резервный (off-line), интерактивный
(line-interactive) и онлайн (on-line).
Резервный ИБП.
Принцип
работы резервных ИБП (другое обозначение Standby - автономные) заключается в
питании нагрузки напряжением сети при его наличии и быстром переключении на
резервную схему питания (батарея и инвертор) при его пропадании (рис. 1).
Батареи автоматически подзаряжаются при работе ИБП от сети. Эффективность в 55%
случаев проблем с питанием.
Рис. 1.
В
большинстве компьютеров в настоящее время используются так называемые источники
питания коммутируемого типа, позволяющие выдержать короткие провалы основного
питания за счет накопления относительно небольшого количества энергии во
встроенных конденсаторах. Это означает, что допускается использование резервных
ИБП, поскольку небольшое время задержки (порядка нескольких миллисекунд) при
переходе питания от основной сети на батарею ИБП не является критичным
фактором.
Используемые
в основном в маломощном спектре мощностей резервные ИБП являются простейшими и
экономичными. Они обеспечивают лишь частичное фильтрование сетевого напряжения,
что означает отсутствие действительно "чистого" электропитания для
подключенной нагрузки. Если значение входного напряжения падает ниже определенного
уровня, переключатель, встроенный в ИБП, соединяет батарею с инвертором,
преобразующим постоянное напряжение батареи в переменное, которое подается на
нагрузку.
Время
срабатывания переключателя составляет 2-20 мс, в этот период напряжение в
нагрузку не подается. Это может оказать нежелательное воздействие на
чувствительную нагрузку, однако, большинство ПК способны выдержать такой
перебой напряжения. Поэтому резервные ИБП являются наилучшим решением для
поддержки некритичного к питающему напряжению оборудования небольшой мощности,
такого как факсимильные аппараты, ПК и другого.
Интерактивный ИБП.
Принцип
работы интерактивных ИБП (иногда обозначают Smart UPS) полностью идентичен
резервным, за исключением того, что интерактивный источник бесперебойного
питания осуществляет ступенчатую стабилизацию напряжения посредством коммутации
обмоток автотрансформатора (рис. 2). Эффективность таких ИБП в 85% случаев
проблем с электропитанием.
Рис. 2.
Интерактивные
ИБП обеспечивают стабилизацию сетевого напряжения и его фильтрацию, т.е.
подавление всплесков напряжения и в некоторой степени искажения формы
напряжения. Одной из важных особенностей интерактивных ИБП является наличие на
входе автотрансформатора, стабилизирующим входное напряжение в пределах ±25%
его отклонений, при этом выходное напряжение остается относительно постоянным.
При нормальном сетевом напряжении заряд батареи осуществляется автоматически.
При пропадании входного напряжения или его выходе за допустимые пределы,
статический переключатель подключает инвертор к цепи питания нагрузки. Это
делает интерактивный ИБП лучшим решением по сравнению с резервными моделями, а
так же более экономичным по сравнению с моделями онлайн, в том случае, если
качественная фильтрация напряжения питания не является столь существенной.
Интерактивные
ИБП лучше всего подходят для поддержки сетевого и удаленного оборудования, чем
резервные ИБП и могут служить средством защиты важных рабочих станций, серверов
и межсетевых устройств, таких, как маршрутизаторы и коммутаторы.
Онлайн ИБП.
Принцип
работы онлайн ИБП (иногда обозначают VFI - Voltage Frequency Independence)
построен на двойном преобразовании электропитания: входное напряжение
трансформируется в постоянное при помощи выпрямителя, а затем обратно в
переменное при помощи обратного преобразователя - инвертора (рис. 3).
Постоянное напряжение на выходе выпрямителя также используется для заряда
батарей.
Благодаря
такой схеме работы, в отличие от резервных и интерактивных ИБП, нагрузка онлайн
ИБП всегда запитывается от инвертора, который генерирует действительно
"чистое" синусоидальное электропитание, стабилизированное по
напряжению, частоте и форме сигнала. Также такая схема работы обеспечивает
мгновенное (время равно "0") переключение питания нагрузки на батареи
при пропадании сетевого напряжения или его выходе за допустимые пределы по
напряжению и частоте.
Отличительной
особенностью онлайн ИБП является их возможность компенсировать значительные
провалы входного напряжения за сч т частичного использования энергии батарей, в
этом случае падение напряжения на выходе выпрямителя соответственно
компенсируется напряжением батарей, т.е. суммарное напряжение на входе
инвертора оста тся неизменным по величине.
В
онлайн ИБП присутствуют две байпасных линии: статический байпас и байпас
технического обслуживания. В случае выхода источника бесперебойного питания из
строя, статический байпас автоматически переключает нагрузку на питание от
сети, тем самым, повышая над жность системы электропитания. Технический байпас
позволяет проводить техническое обслуживание ИБП без отключения нагрузки от
сетевого питания.
Онлайн
ИБП являются самым совершенным на сегодняшний день решением, позволяющим
полностью защитить нагрузку от всех существующих неполадок электропитания. Они
рекомендуются для электропитания особо критичного оборудования: файловых
серверов, рабочих станций, локальных вычислительных сетей, а также любого
другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого
электропитания. В табл. 1 обобщены сведения о трех типах ИБП, описанных выше.
