Ибп как стабилизатор напряжения

Обновлено: 30.06.2024

Источники бесперебойного питания и стабилизаторы напряжения относятся к преобразователям электроэнергии. Их объединяет то, что они являются промежуточными устройствами между бытовой электрической сетью и приборами-потребителями. Чем отличается стабилизатор напряжения от бесперебойника? В каких условиях и для решения каких задач применяются эти преобразователи? В этой статье мы ответим на эти и другие вопросы, связанные с защитой компьютеров, периферийных устройств, домашней техники от перенапряжения и других проблем бытовой электрической сети.

Для каких целей применяются стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы защищают подключаемое оборудование от нестабильных параметров входного напряжения. Их функция – поддерживать номинал электрического тока в допустимых пределах.

Проблемы бытовой сети, для решения которых предназначены стабилизаторы:

Повышенное напряжение. Встречается в сетях, которые сильно удалены от линий электропередач. Энергетики практикуют передачу тока повышенного напряжения, что позволяет свести к минимуму потери при его трансляции на значительные расстояния.
Пониженное напряжение. Эта проблема характерна для сильно загруженных электросетей и периодам пиковых перегрузок.
Резкие скачки напряжения. Происходят в непогоду, а также из-за включения мощного электрооборудования.

Этот прибор обеспечивает высокое качество выходного электрического тока. Благодаря ему, лампочки светят ровно, без мерцания, продлевается срок службы бытовой техники. Установка стабилизаторов необходима в местах, где поблизости расположены ремонтные или производственные мастерские, в которых используются сварочные аппараты или мощные электрические двигатели.

Виды стабилизаторов

В продаже имеются следующие типы стабилизаторов:

Релейные (ступенчатые). Это распространенная надежная конструкция, в которой используется трансформатор с несколькими обмотками, подключаемыми с помощью реле. Недостаток – невозможность плавного регулирования.
Электромеханические. Регулировка напряжения осуществляется передвижением контакта по трансформаторным обмоткам. Движение контакта осуществляется с помощью электрического двигателя. Регулировка плавная. Минусы – шум при работе и медленная реакция на изменения параметров электросети.
Электронные. Это современные стабилизаторы, они бесшумные, с высоким быстродействием и качеством результата. Минусом можно считать только высокую стоимость.
Инверторные. Выполняют двойное преобразование переменного электрического тока бытовой сети в постоянный, а затем снова в переменный, имеющий высокую точность параметров. Эффективны в широком диапазоне входных напряжений.

Разновидности и основные функции источников бесперебойного питания

ИБП – это приборы, имеющие в конструкции встроенные аккумуляторные батареи. Производители предлагают ИБП разной функциональности. Резервные источники бесперебойного электропитания типа Off-line обеспечивают автономное электроснабжение подключенных приборов при отказе централизованной электрической сети. Это может произойти из-за погодных условий, аварий, веерных отключений. При отключении бытовой электросети или при выходе ее параметров за пределы допустимых значений ИБП переключают обслуживаемые приборы на автономное электропитание от аккумуляторных батарей. Такие ИБП функции стабилизаторов не выполняют, то есть не улучшают параметры выходного напряжения.

Преимущества этих устройств:

высокий КПД;
низкий уровень шума;
незначительное выделение тепла;
невысокая стоимость.

Недостатками ИБП Off-line являются: относительно длительный период переключения (до 12 мс), невозможность улучшить параметры выходного напряжения. Такие бесперебойники обычно приобретают для защиты несохраненной информации при внезапном отключении электропитания. Устройства позволяют нормально завершить работу всех компонентов ПК. В ноутбуках функции бесперебойника выполняет встроенный аккумулятор.

Производители предлагают еще один тип источников бесперебойного питания – Line-interaktive (интерактивный). От ИБП Off-line он отличается присутствием ступенчатого стабилизатора, изготовленного на базе трансформатора. Этот бесперебойник позволяет получить в автономном режиме выходное напряжение с требуемыми параметрами. Параметры напряжения бытовой сети прибор корректировать не может. Время переключения на автономное питание у ИБП Line-interaktive меньше, чем у ИБП Off-Line, но и КПД тоже ниже. Ограничение по применению приборов Off-Line – невозможность применения для питания техники с асинхронными двигателями: холодильниками, электрическими плитами, микроволновыми печами, стиральными машинами.

В каких условиях лучше использовать стабилизатор, а в каких бесперебойник?

Источники бесперебойного питания Off-line и Line-interaktive устанавливают в тех случаях, если параметры сети приближены к нормальным, но возможны эпизодические или периодические отключения централизованного электроснабжения.

В электросетях с частыми или постоянными нестабильными характеристиками обычно применяют стабилизаторы. В местах с плохим качеством электроэнергии и частыми отключениями рекомендуется применить комплексный подход, установив одновременно источник бесперебойного питания и стабилизатор.

Можно ли использовать бесперебойник как стабилизатор?

В продаже есть устройства, выполняющие одновременно функции бесперебойников и стабилизаторов сетевого напряжения – ИБП с функцией двойного преобразования On-line.

ИБП On-line обеспечивают:

стабилизацию и нормализацию напряжения электрической централизованной сети в широком интервале значений в режиме онлайн;
высокое качество выходного напряжения;
при пропадании напряжения в бытовой сети – переход на режим автономного электропитания от аккумуляторных батарей.

Эти устройства используют для защиты:

телекоммуникационного оборудования, выход из строя которого может оставить без внутренней и внешней связи крупные предприятия и учреждения;
сетевого оборудования – серверов, хранилищ, их сбой может остановить производственные процессы на длительное время;
касс, терминалов, без которых невозможно нормальное функционирование коммерческих учреждений;
медицинского оборудования;
энергозависимой котельной техники;
другого оборудования с высокими требованиями к качеству электроснабжения.

Промежуток для переключения ИБП On-line с централизованного электропитания на автономное от АКБ отсутствует, поскольку аккумуляторные батареи функционируют в буферном режиме. Прибор позволяет скорректировать частоту синусоиды тока и является эффективным стабилизатором.

При выборе подходящего стабилизатора или ИБП для защиты бытовой, медицинской и офисной техники учитывают: задачи, которые она должна выполнять, условия работы, бюджет, запланированный для покупки.

Напряжение в питающей сети постоянно колеблется, и с этим ничего не поделать: слишком много факторов влияют на стабильность электросети. Решением проблемы является установка защиты, чаще всего - стабилизатора. Стабилизатор напряжения позволяет компенсировать просадки и всплески в сети, выдавая на выходе максимально близкое к 220В (для одной фазы) напряжение. Более совершенную защиту представляют собой источники бесперебойного питания. Они, помимо прочего, обеспечивают непрерывную работу электрооборудования при кратковременных глубоких просадках и полном обесточивании сети.

Нередко пользователи, имея на руках ИБП, интересуются, как из бесперебойника сделать стабилизатор напряжения. Мы рассмотрим возможность использования источника бесперебойного питания в качестве стабилизатора без вмешательства в схему.

Виды бесперебойников

Перво-наперво следует рассмотреть виды современных ИБП, чтобы разобраться,какие из них могут работать в качестве стабилизатора “из коробки”, а какие - нет.

ИБП типа OFF-LINE отбрасываем сразу. Данные бесперебойники представляют собой автоматический переключатель нагрузки на резервную цепь. Он имеет два состояния: работа от сети и работа от инвертора. Первый режим активен до тех пор, пока входное напряжение находится в определенном допуске (например 160-250В). При нарушении рабочего диапазона автоматика коммутирует потребителя на резервную цепь. Никакого взаимодействия с сетевым напряжением здесь не происходит, а значит использовать OFF-LINE ИБП в качестве стабилизатора не получится.

Линейно-интерактивные бесперебойники уже интереснее. Работа устройств данного типа аналогична OFF-LINE за одним важным исключением: при работе от сети входной сигнал стабилизируется. За это отвечает простенький ступенчатый стабилизатор. Как правило, его точность не высока (10% - соответствует самым бюджетным стабилизаторам), а рабочий диапазон - самый стандартный.

Самыми интересными ИБП являются устройства on-line. Здесь стабилизатора нет, однако коррекция входного сигнала осуществляется за счет двойного преобразования. Цепь “AC-DC-AC” позволяет из любого по качеству сигнала получить эталонный постоянный ток, после чего инвертировать его в чистый синусоидальный сигнал 220В. Как правило, источники бесперебойного питания on-line устанавливаются для серверов и востребованных промышленных установок. В быту их используют редко.

Зачем делать стабилизатор из ИБП

Каждый имеет свои потребности и отвечать за всех невозможно. Если одному человеку идея использовать ИБП в роли стабилизатора напряжения кажется безумной, другому она может показаться интересной в его ситуации. Как правило, идея использовать ИБП в качестве стабилизатора возникает тогда, когда на руки попадает, скажем, списанный организацией прибор, а покупать для него аккумуляторы нет ни нужды, ни желания.

И так, можно ли запустить бесперебойник в режиме стабилизатора напряжения? Да, но не любой. Если мы говорим о линейно-интерактивных источниках бесперебойного питания, то они довольно часто имеют функцию работы без аккумулятора. В таком случае при обесточивании сети ИБП будет просто отключаться за неимением АКБ. И тогда идея поставить бесхозный ИБП защищать условный компьютер не кажется такой уж глупой. Другой вопрос, что для компьютера и значительной части техники такая защита может оказаться бесполезной.

Благодаря импульсным блокам питания техника может безопасно работать в широком диапазоне напряжений, и тут больше важна не стабилизация, а защита от высоковольтных импульсов, нормированное отключение и прочие параметры.

А что насчет “онлайновых” ИБП? Они значительно реже могут работать без аккумуляторных батарей. Учитывая, что бесперебойники on-line делаются для профессиональных задач, их автоматика может попросту не позволить запуск без АКБ, выдавая ошибку. В ином случае Вы получите идеальное по качеству напряжение во всем рабочем диапазоне, который не предусматривает использование аккумулятора.

Если же бесперебойник из коробки не имеет функции работы в качестве стабилизатора, добиться своего можно путем модификации схемы. Описывать этот процесс смысла нет, так как специалист и так знает, что делать, а если соответствующих знаний нет - лезть внутрь с паяльником крайне не рекомендуется.

Есть ли смысл использовать ИБП в роли стабилизатора

Ситуации бывают разные, и если в руки попал бесхозный источник бесперебойного питания, то его можно подключить “стабилизировать”, но куда лучше использовать его по назначению с аккумулятором.

Если Вам действительно нужна защита от перепадов напряжения, лучше присмотреть себе отдельный стабилизатор напряжения. Стабилизатор будет превосходить ИБП по многим параметрам:

Более высокая точность и рабочий диапазон стабилизации, чем у большинства линейно-интерактивных ИБП;
За невысокую цену можно купить мощный стабилизатор для целой квартиры, когда как ИБП за ту же стоимость хватит разве что на 1-2 электроприбора;
В сравнении со старым бесперебойником (иную ситуацию эксплуатации ИБП в качестве стабилизатора представить трудно), стабилизатор будет куда надежнее и оснащен большим количеством специфических защитных функций;
Стабилизатор значительно эргономичнее. Во-первых, корпус будет компактнее за счет отсутствия лишних элементов для бесперебойного питания. Во-вторых, органы индикации и управления будут связаны только со стабилизацией.

Делаем выводы

Если у Вас имеется источник бесперебойного питания, используйте его по назначению. Если использовать его в качестве стабилизатора просто потому что завалялся лишний прибор - польза от такого решения крайне сомнительна, учитывая не самые выдающиеся характеристики встроенных стабилизаторов. А уж если нужна качественная защита от перепадов напряжения, хороший стабилизатор обеспечит ее за демократичную цену и без каких-либо “костылей”.

Для каких целей применяются стабилизаторы напряжения

Проблемы бытовой сети, для решения которых предназначены стабилизаторы:

Повышенное напряжение. Встречается в сетях, которые сильно удалены от линий электропередач. Энергетики практикуют передачу тока повышенного напряжения, что позволяет свести к минимуму потери при его трансляции на значительные расстояния.
Пониженное напряжение. Эта проблема характерна для сильно загруженных электросетей и периодам пиковых перегрузок.
Резкие скачки напряжения. Происходят в непогоду, а также из-за включения мощного электрооборудования.

Виды стабилизаторов

В продаже имеются следующие типы стабилизаторов:

Релейные (ступенчатые). Это распространенная надежная конструкция, в которой используется трансформатор с несколькими обмотками, подключаемыми с помощью реле. Недостаток – невозможность плавного регулирования.
Электромеханические. Регулировка напряжения осуществляется передвижением контакта по трансформаторным обмоткам. Движение контакта осуществляется с помощью электрического двигателя. Регулировка плавная. Минусы – шум при работе и медленная реакция на изменения параметров электросети.
Электронные. Это современные стабилизаторы, они бесшумные, с высоким быстродействием и качеством результата. Минусом можно считать только высокую стоимость.
Инверторные. Выполняют двойное преобразование переменного электрического тока бытовой сети в постоянный, а затем снова в переменный, имеющий высокую точность параметров. Эффективны в широком диапазоне входных напряжений.

Разновидности и основные функции источников бесперебойного питания

Преимущества этих устройств:

высокий КПД;
низкий уровень шума;
незначительное выделение тепла;
невысокая стоимость.

В каких условиях лучше использовать стабилизатор, а в каких бесперебойник?

Можно ли использовать бесперебойник как стабилизатор?

ИБП On-line обеспечивают:

стабилизацию и нормализацию напряжения электрической централизованной сети в широком интервале значений в режиме онлайн;
высокое качество выходного напряжения;
при пропадании напряжения в бытовой сети – переход на режим автономного электропитания от аккумуляторных батарей.

Эти устройства используют для защиты:

телекоммуникационного оборудования, выход из строя которого может оставить без внутренней и внешней связи крупные предприятия и учреждения;
сетевого оборудования – серверов, хранилищ, их сбой может остановить производственные процессы на длительное время;
касс, терминалов, без которых невозможно нормальное функционирование коммерческих учреждений;
медицинского оборудования;
энергозависимой котельной техники;
другого оборудования с высокими требованиями к качеству электроснабжения.

Статья посвящена использованию Источников Бесперебойного Питания (ИБП) для питания промышленного оборудования. Рассказано подробно, как я использовал UPS мощностью 500 Вт для питания промышленного холодильника на 22 кВт.

Проблемы с напряжением

Немного предыстории. Обратился ко мне один клиент с такой проблемой. У него имеется огромный холодильник-цистерна для хранения молока. У холодильника два трехфазных компрессора, оба по 11 кВт мощности.

Всё бы ничего, но иногда бывают внезапные отключения света, что может привести к прокисанию молока и недопустимым материальным потерям. Чтобы перестраховаться от таких форс-мажоров, которые бывают несколько раз в день (это сельская местность), было решено купить дизельный генератор мощностью 30 кВт для питания этого холодильника.

Получилось так, что генератор установлен на расстоянии около 100 м от холодильника, при этом используются 2 разъема, 1 болтовое соединение, и контакты двух автоматических выключателей. Жилы в кабеле сечением 6 мм² меди и 16 мм² алюминия. Устанавливал генератор не я, но последствия этого безобразия устранять пришлось мне.

Питание от генератора_старая схема

И дело прежде всего в том, что блок управления не может нормально управлять запуском. Блок управления выдаёт напряжение на включение пускателей, которые включают компрессоры (не одновременно!). Пускатели (контакторы) включаются, компрессор запускается, напряжение падает, пускатель отпускает, компрессор отключается.

Провалы напряжения при включении холодильника

Как видно из графика, напряжение в момент запуска падало до примерно 125 В. А вот соответствующие скачки тока:

Скачки тока при включении питания

Было предложено перенести генератор, чтобы схема питания выглядела примерно так:

Питание от генератора_новая схема

Но перенести генератор тоже было проблематично, не будем об этом.

Вот такой замкнутый круг. Конечно, я не собирался стабилизировать трехфазное напряжение, питающее весь холодильник. Достаточно было стабилизировать управляющее напряжение, которое берется от одной из фаз, питающих трехфазные компрессоры.

А это одна фаза 220В и мощность не более 300ВА.

Как стабилизировать напряжение

Прежде всего, я убедился, что проблема действительно в том, что пускатели не могут удерживаться во включенном состоянии из-за низкого напряжения на их катушках. Для этого я просто зажал пальцем пускатель, и компрессор запустился!

Как же стабилизировать напряжение питания этих пускателей? Мощность при этом требовалась сравнительно небольшая.

Мною были проведены исследования, которые вынесены в отдельную статью. Они подтвердили, что с поставленной задачей прекрасно справляются оба вида ИБП.

Поэтому я решил использовать для решения проблемы Back UPS.

Подключение ИБП в цепь управляющего напряжения

Прежде всего, надо разобраться, где что на выходе ИБП. Буковкой L я отметил фазовые входы-выходы:

Панель для подключений ибп АРС

Это нужно для того, чтобы случайно не перепутать фазу и ноль и не сделать КЗ при подключении ИБП.

ИБП был установлен в отдельный металлический ящик и подключен кабелем длиной 4м и сечением 1,5мм2. Провод, выходящий из блока управления на вход ИБП, защищен автоматом 6А.

Вот, если кому интересно, плата управления холодильником. Через реле внизу платы включаются те самые пускатели на 220 VAC.

Плата управления холодильником

Вот какая схема питания получилась:

Схема питания с использованием ИБП

Под нагрузкой при питании от батареи квазисинус искажался, на выходе было напряжение такой формы:

Back UPS_Напряжение на выходе под нагрузкой

Вообще, при включении ИБП создается жуткая помеха, которая может влиять на работу оборудования, поэтому это тоже надо учитывать.

Стоит сказать, что применяю я источники бесперебойного питания в таких случаях не в первый раз. Чаще всего это требуется там, где питание по каким-то причинам нестабильно, но вполне приемлемо для питания силовой части (двигателей).

• 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: 2021 раз./

Читайте также: