Линейно интерактивный ибп что это

Обновлено: 07.07.2024

ИБП данного типа, как правило, не защищают подключённую аппаратуру от помех при работе от сети, также к ним категорически запрещено подключать устройства, имеющие значительный компонент индуктивной нагрузки, а именно: трансформаторные БП (кроме БП небольшой мощности для модемов и т.п.) и электродвигатели переменного тока, поскольку подача несинусоидального сигнала на такие устройства чревата их выходом из строя, т.е. корректно они работают только с импульсными БП, которыми оснащены все современные ПК, мониторы и существенная часть периферии и бытовой аппаратуры. Тем не менее, даже в случае с импульсными БП подача меандра или трапеции вместо синуса приводит к повышенному количеству помех на внутренних выходах блоков питания устройств, работающих от таких ИБП. Поэтому к данным ИБП не рекомендуется подключать аудио-видео аппаратуру и дорогостоящие либо выполняющие ответственную работу ПК, их основное применение - домашние и офисные ПК.

Такие ИБП наиболее популярны в настоящее время как для настольных компьютеров, так и для серверов. Тем не менее, линейно-интерактивные ИБП могут как иметь систему автоматического регулирования выходного напряжения при работе от сети, так и не иметь её. Также стоит обратить внимание на форму выходного сигнала, от этого достаточно сильно зависит область применения таких ИБП.

Данные ИБП не имеют каких-либо ограничений по типам подключаемой аппаратуры, если её максимальная потребляемая мощность не превышает возможности ИБП. Их основное применение - контрольно-измерительная аппаратура, ответственное коммуникационное оборудование, серверы повышенной надёжности и прочие применения, где требуется максимально качественное и надёжное электропитание.

Блоки питания

Каждому, кто хоть раз столкнулся с проблемой выхода из строя офисной или домашней техники, дается рекомендация приобрести источник бесперебойного питания. Зачастую специалисты советуют оснастить дом или офис устройствами line-interactive. В этой статье мы подробно опишем устройство и функционал такого необходимого прибора как линейно интерактивный ибп и попытаемся разъяснить что это. Также мы поясним, какие еще бывают виды ИБП и их отличия от устройств рассматриваемой категории.

Линейно-интерактивный ИБП — описание

Обратите внимание

Эта категория ИБП по состоянию на май 2020 года считается оптимальной по соотношению стоимости и качества выполняемых функций. Они прекрасно подходят для домашнего использования, офисов, подключения оборудования, не требующего максимально стабильного напряжения на выходе.

Линейно-интерактивные ИБП выступают промежуточным звеном между простейшими резервными и дорогостоящими современными онлайн-устройствами. Грамотно подобранная мощность бесперебойников этого типа обеспечивает максимальный эффект при минимальных затратах средств на приобретение и обслуживание.

Конструкция ИБП

Линейные ИБП устроены аналогично резервным, но имеют более сложную конструкцию. Стандартная схема резервного ИБП с коммутирующим устройством дополнена стабилизатором, который автоматически регулирует напряжение.

Обратите внимание

Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания имеют несколько синонимов: линейный ИБП, бесперебойник line-interactive и т.д. Все эти слова обозначают одно и то же оборудование.

Рассмотрим три основных элемента конструкции.

К оммутирующее устройство

Этот элемент конструкции бесперебойника обеспечивает переключение режимов работы между внешней электросетью и аккумуляторами. В линейно-интерактивных устройствах коммутирующее устройство дополняется стабилизатором напряжения на входе.

Р егулятор напряжения

Один из основных элементов ИБП линейно-интерактивного типа. Может быть как повышающим с несколькими ступенями, так и универсальным (работать и на повышение, и на понижение подаваемого напряжения). Задача стабилизатора заключается в реализации схемы, устойчивой к длительным изменениям напряжения в сети. Это позволяет решить основную проблему, свойственную российским электросетям.

А втотрансформатор

В устройстве ИБП не предусмотрена гальваническая развязка между входом и выходом. Ее функции выполняют входной и выходной изолирующие трансформаторы.

В качестве источников питания в автономном режиме в большинстве случаев выступают блоки аккумуляторов. Они являются наиболее предпочтительными ввиду надежности, стоимости и высокого ресурса. Однако на рынке представлены и модели с топливными ячейками на основе водорода.

Принцип работы

С хема преобразования

Особенности работы устройства

Особенность работы интерактивных ИБП заключается в возможности функционирования в двух режимах:

Как стабилизатор напряжения. Данный режим активен, пока в сети имеется напряжение, не выходящее за пределы значений, подлежащих стабилизации (как правило, до 20% номинальных значений).
Как источник резервного питания. В случае резких колебаний напряжения, выходящих за границы допустимых значений, или появления перебоев электроснабжения происходит автоматическое подключение через инвертор к собственным источникам питания (аккумуляторным батареям). После устранения неполадок нагрузка вновь переключается на питание от сети.

Преимуществ а ИБП line interactive

Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания имеют несколько существенных особенностей по сравнению с другими видами оборудования:

Н ормальное питание при перепадах в сети . Стабилизация избавляет от необходимости переключать питание, когда происходят существенные колебания напряжения. Отклонения входного напряжения от базовых параметров сети могут колебаться в пределах 20%, в таком случае напряжение на выходе остается практически неизменным. Переход на режим работы непосредственно от устройства происходит реже, чем при использовании резервных ИБП.
Линейные ИБП имеют довольно простую конструкцию. Это обеспечивает простоту обслуживания, практически все поломки оборудования можно устранить в ходе ремонта.
Надежность. Более редкие переключения оборудования на автономное питание существенно увеличивают срок службы аккумуляторов, снижая эксплуатационные затраты.
Высокий КПД. В штатном режиме показатель КПД находится на уровне 95%, в интенсивном достигает 98%. При таких показателях бесперейбоник практически не издает шума, выделяет минимум тепла в окружающую среду. При грамотном подборе мощности оборудования необоснованные затраты могут быть сведены к минимуму.

Недостатки линейно-интерактивного ИБП

Несмотря на все преимущества, более современные типы ИБП (онлайн-бесперебойники) превосходят устройства line-interactive. В отличие от них рассматриваемая категория имеет следующие недостатки:

М едленное переключение в режим работы от встроенных элементов питания . Для переключения на аккумуляторные батареи line interactive затрачивают порядка 4-6 мс. Это довольно существенный промежуток. Поэтому к источнику недопустимо подключение чувствительных к нагрузке приборов. Линейно-интерактивные бесперебойники не могут обеспечить стабильную работу большинства предметов бытовой техники, отопительного оборудования и т.д.
Грубая стабилизация. Рассматриваемый вид бесперебойников обеспечивает стабилизацию напряжения на довольно примитивном уровне. Чаще всего это автотрансформатор с 2-3 ступенями, переключение между которыми выполняется при помощи реле.

Обратите внимание

Можно отметить прямую зависимость между стоимостью оборудования и осцилограммой: дешевые схемы с классическим крупным трансформатором вместо инверторов неспособны обеспечить ровную синусоиду переменного тока.

Отличие от других видов ИБП

Основн ые различия ИБП line interactive от приборов резервного типа заключаются в следующем:

От онлайн-ИБП (с двойным преобразованием) линейно-интерактивные бесперебойники отличают:

Невысокая стоимость,
Более простое устройство,
Меньшая эффективность (85% против 99%),
Низкий уровень шума и небольшое тепловыделение,
Отсутствие корректировки частоты на выходе,
Большое время переключения (4-6 мс против 0 мс).

Таким образом, линейные источники бесперебойного питания выступают оптимальным решением для обеспечения стабильной работы оборудования, не предъявляющего высоких требований к качеству питания.

При этом они максимально надежны, имеют невысокую стоимость, просты в обслуживании. Невысокая стоимость и продолжительй срок эксплуатации делают их более востребованными, чем резервные источники питания. Однако в случае обеспечить электроснабжение чувствительных к перепадам напряжения приборов и устройств лучше приобрести онлайн-бесперебойники, работа которых не предусматривает промежутка времени для переключения в автономный режим.

Сколь бы надежен не был ваш поставщик электропитания, броски напряжения иногда случаются на любых линиях. Каждый пользователь ПК хоть раз, да сталкивался с внезапной перезагрузкой или отключением компьютера из-за неполадок на питающей линии. И компьютеры – не единственный вид техники, требующий бесперебойного электропитания.

Продолжительное отключение электропитания может привести к заморозке системы отопления частного дома. ИБП с подключаемыми аккумуляторами способен «продержать на плаву» циркуляционный насос и электронику котла в течение нескольких часов, и стоить такой ИБП будет намного дешевле, чем генератор с автозапуском.

Роутер, подключенный к ИБП, позволит оставаться «онлайн» и при отсутствии электропитания. Потребляет роутер совсем немного и емкости аккумулятора даже недорогого «бесперебойника» хватит на пару-тройку часов его работы.

Серверам и внешним дисковым накопителям бесперебойное питание совершенно необходимо – внезапное отключение электричества может привести к потере данных.

И вообще, наличия ИБП требует любая автоматика, сбой в работе которой может привести к серьезным последствиям – медицинское и технологическое оборудование, системы пожарной и охранной сигнализации и т.д. Но параметры электропитания у разных видов техники разные, поэтому и ИБП для них потребуется с различными характеристиками.

Характеристики источников бесперебойного питания.

Вид устройства.

Резервный ИБП имеет наиболее простую конструкцию. Электроника источника следит за уровнем входного напряжения, и, при его выходе за установленные рамки (обычно +10% от номинала), переключается на питание от аккумулятора.

Конструкция проста и надежна, но в некоторых ситуациях от такого ИБП будет больше вреда, чем пользы. Например, если он имеет минимальное входное напряжение 180 В и используется для защиты компьютера с блоком питания, работающим от 110 до 240 В. Без ИБП компьютер бы спокойно работал, а ИБП при падении напряжения ниже входного (180 В) перейдет на аккумулятор и после его разряда выключит питание компьютера. Поэтому для этого вида ИБП следует обеспечить соответствие минимального и максимального напряжений «бесперебойника» и потребителя – лучше всего, если диапазон напряжений ИБП будет незначительно (5-10В) уже диапазона напряжений электроприбора. Например, для диапазона рабочих напряжений потребителя 180-240 В, диапазон ИБП должен быть примерно 190-230 - это позволит перейти на питание от аккумулятора до того, как напряжение станет неприемлемым для защищаемого прибора.

Кроме того, переключение на аккумулятор занимает некоторое время, что может быть критичным для некоторых видов техники. Например, для импульсных блоков питания с активным корректором мощности (APFC), которым оснащено большинство таких БП мощностью более 400 Вт. При подборе ИБП для компьютеров, специальной аппаратуры, аудио- и видеотехники с подобными блоками питания следует оставлять большой запас по мощности, либо выбирать ИБП другого вида.

Линейно-интерактивный ИБП, фактически, состоит из резервного ИБП и стабилизатора. При наличии в сети пониженного или повышенного напряжения, автоматический регулятор напряжения (AVR) стабилизирует его, а на аккумулятор ИБП переключается только при настолько большом отклонении напряжения от нормального, что стабилизировать его уже невозможно.

Линейно-интерактивные ИБП немного дороже резервных, но для бытового применения именно этот вид является оптимальным. Единственный случай, когда ему следует предпочесть резервный – когда в вашей сети стабильно пониженное напряжение, подходящее, однако, для защищаемого электроприбора. Резервный ИБП просто пропустит это напряжение в компьютер, а линейно-интерактивный будет его повышать до нормального. Но продолжительная работа в таком режиме может сильно сократить ресурс AVR (особенно на недорогих «бесперебойниках»).

Недостаток, связанный с кратковременным отсутствием питания во время переключения на аккумулятор у линейно-интерактивных ИБП также присутствует.

Такие ИБП стоят заметно дороже остальных видов, зато выдают стабильную частоту, напряжение и форму синусоиды при любых помехах на входной линии питания.

Выходная мощность (ВА) стабилизатора определяет максимальную суммарную полную мощность подключенных к нему электроприборов. Однако следует иметь в виду, что приведенное в паспорте на электроприбор значение в Ваттах – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.

Многие подключаемые к ИБП электроприборы создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку, и полная выходная мощность ИБП должна подбираться с её учётом. Для определения полной мощности электроприбора следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:

Поскольку чаще всего ИБП используется для защиты ПК, часто возникает вопрос: какую мощность имеет компьютер? Самый точный способ определения мощности – расчет на основе замера потребляемого им тока. Проще и безопаснее всего это сделать с помощью токовых клещей и самодельного удлинителя с раздельными проводниками.

Измерение тока с помощью мультиметра связано с опасностью поражения электрическим током и делать это, не обладая соответствующими навыками, небезопасно.

Измерение следует производить, дав на процессор и видеокарту максимальную нагрузку – это можно сделать с помощью требовательной к ресурсам игры или с помощью специальных программ (например, OCCT в режиме power supply). Измеренное значение умножается на величину напряжения в сети – это и будет искомая полная мощность (ВА) компьютера.

Простой, но грубый способ – взять максимальную мощность блока питания (в Ваттах), обычно приведенную на корпусе БП и поделить на коэффициент мощности. Реальная мощность компьютера, скорее всего, будет ниже, но уж точно не выше.

К примеру, для защиты компьютера с блоком питания без PFC мощностью 300 Вт и монитором мощностью 50 Вт потребуется ИБП с входной мощностью (ВА) 300/0,65+50/0,8 = 524 ВА. Поскольку реальная мощность системного блока, скорее всего, ниже 300 Вт, ИБП на 500 ВА могло бы и хватить для этого компьютера. Однако с учетом того, что пусковые токи (неизбежные при переключении на аккумулятор) могут превышать номинальные вдвое, выбор ИБП на 750 или 1000 ВА представляется более оправданным.

Следует также отметить, что недорогие ИБП часто характеризуются слабой перегрузочной способностью и не могут выдерживать высокие токи даже очень непродолжительное время (менее 100 мс). Поэтому при покупке недорогого ИБП необходимо следить, чтобы пиковая мощность нагрузки не превышала выходную мощность «бесперебойника».

Если определение полной выходной мощности (ВА) представляется слишком сложным, можно подобрать ИБП по активной выходной мощности (Вт) – обычно этот параметр тоже приводится в паспорте ИБП.

Однако большинство производителей при указании активной выходной мощности ориентируются на cos(φ) = 0,6-0,7, подходящий только при использовании ИБП для защиты компьютеров с блоками питания без PFC.

Коэффициент мощности многой другой техники выше, и, подбирая ИБП по активной мощности в ваттах, вы рискуете переплатить, выбрав ИБП более мощный, чем вам действительно необходимо.

Тип формы напряжения может быть важен для некоторых видов техники. В электродвигателях, трансформаторах, катушках индуктивности «ступенчатая» форма питающего тока приводит к дополнительным нагрузкам – это может проявляться изменением звука работы, увеличенным нагревом обмоток и ускоренным износом. Проблемы могут возникнуть с некоторыми моделями аудио- и видеотехники, измерительными приборами и медицинской техникой.

Импульсные блоки питания к форме напряжения невосприимчивы – ступенчатая аппроксимация синусоиды подходит для любых компьютеров. Проблемы, возникающие на современных блоках питания с активным корректором мощности (APFC) чаще всего связаны не с формой сигнала, а с недостатком запаса по мощности и низкой перегрузочной способностью ИБП. При переключении на аккумулятор и падении входного напряжения, APFC резко увеличивает потребляемый ток, при этом нарастание потребления происходит так быстро, что ИБП часто отключается защитным автоматом (токовым реле), при том, что контроллер даже не успевает «заметить» перегрузку.

Однако, некоторые блоки питания с APFC плохо работают при ступенчатой синусоиде – корректор успевает среагировать на горизонтальную «ступеньку» как на пониженное напряжение, увеличивает ток потребления и перегружает ИБП, приводя к срабатыванию его защиты и отключению. И, хотя многие БП с APFC прекрасно «уживаются» со ступенчатой синусоидой, чтобы не оказаться в ситуации, когда ПК откажется работать с «бесперебойником», следует либо убедиться в их совместимости перед покупкой, либо выбирать ИБП подороже: с «чистой» синусоидой и запасом по мощности, либо ориентироваться на устройство с двойным преобразованием. В последнем случае чрезмерный запас по мощности не нужен, а синусоида у таких устройств и так «чистая».

Тип выходных разъемов питания на современных ИБП может быть различным. Старые ИБП все имели выходные разъемы стандарта IEC 320 C13 («компьютерные») для подключения питающих кабелей системного блока и монитора.

Но роутеры, внешние жесткие диски и многие современные мониторы для подключения к сети используют обычную «евро» вилку. Поэтому сегодня уместнее выбирать ИБП с выходными разъемами типа CEE 7/* - «евророзетками». Обратите внимание, чтобы количество розеток соответствовало количеству потребителей.

Некоторые специализированные ИБП, предназначенные для создания линий бесперебойного электропитания, оснащаются клеммами для удобства прямого подключения линейных проводов.

Удобно, если ИБП имеет какой-нибудь интерфейс, по которому он может «сообщить» работающему на ПК приложению о пропадании напряжения. Это позволит сохранить все открытые документы, записать на диск данные из буфера и корректно завершить работу компьютера в автоматическом режиме, даже если оператора поблизости нет. Особенно это важно для серверов: сбой сервера – вещь неприятная, но она может стать еще неприятнее, если «испортятся» хранящиеся на нём данные из-за некорректного завершения работы. ИБП с интерфейсом USB или RS-232 подключается интерфейсным кабелем непосредственно к защищаемому компьютеру, на котором должно быть запущено соответствующее ПО.

Функция «холодного старта» позволяет осуществить запуск подключенных к ИБП электроприборов при отсутствии питающего напряжения. Холодный старт позволяет использовать ИБП как автономный источник питания для маломощной нагрузки.

Время автономной работы зависит от емкости установленных аккумуляторов и суммарной мощности подключенных потребителей. Производителем обычно указывается продолжительность автономной работы при определенной мощности нагрузки. Но зачастую мощность нагрузки сильно отличается от приведенной производителем. В этом случае следует иметь в виду, что емкость аккумулятора сильно зависит от тока разряда. При быстрой разрядке (5-10 минут) аккумулятор выдает всего 20-30% от номинальной емкости.

Так, если производителем приводится время автономной нагрузки в 5 минут при нагрузке 200 Вт, то при вдесятеро меньшей нагрузке (20 Вт) время автономной работы будет не 50 минут, а около двух часов, потому что емкость при разряде такой продолжительности будет примерно вдвое больше. Максимальная (100%) емкость аккумуляторной батареи достигается при продолжительности разряда в 20 часов и более, это следует учитывать, если предполагается длительная работа оборудования от ИБП.

«Бесперебойники», рассчитанные на продолжительную автономную работу, часто имеют возможность подключения дополнительных батарей. Это позволяет набрать емкость, необходимую для поддержания работы потребителей в течение необходимого времени.

Имейте в виду, что аккумуляторная батарея имеет ограниченный ресурс и через некоторое время (0,5-5 лет в зависимости от качества батареи и частоты циклов заряда/разряда) она потребует замены. В этом случае возможность замены батарей будет совсем нелишней. Оборудование, которое должно работать непрерывно, следует защищать с помощью ИБП с возможностью горячей замены батарей - т.е., без отключения ИБП от сети.

Варианты выбора источников бесперебойного питания.

Для защиты от кратковременных падений напряжения маломощных потребителей (роутеров, модемов, точек доступа) предназначены ИБП с «евророзетками» мощностью до 400 ВА.

ИБП мощностью 500-1000 ВА сможет «поддержать на плаву» простой офисный компьютер в течение времени, достаточного для сохранения всех открытых документов.

ИБП с «холодным стартом» способен обеспечить автономное питание электроприборов в условиях полного отсутствия питающей сети.

Если вам важно стабильное электропитание на выходе «бесперебойника» по минимальной цене, выбирайте среди линейно-интерактивных ИБП.

ИБП с двойным преобразованием гарантируют высокое качество питающего напряжения и обеспечивают полное отсутствие переходных процессов при пропадании внешнего питания.

Сравнение источников бесперебойного питания ИБП (UPS) различных классов может быть проведено по их поведению в различных режимах работы:

Нормальный режим работы – работа от входной сети.
При работе от входной сети, ИБП фильтруют напряжение, поступающее на нагрузку (выступают в качестве фильтра сетевых помех) и, кроме самых простых моделей, стабилизируют напряжение. От качества фильтрации и уровня стабилизации напряжения зависит качество работы и срок службы защищаемого ИБП оборудования. Питание нагрузки от повышенного или пониженного напряжения уменьшает время жизни оборудования, серьезные помехи приводят к сбоям в его работе.

Работа оборудования от встроенных аккумуляторов.
При отключении питания или выходе напряжения в сети за определенный диапазон, ИБП переходит на работу от встроенных аккумуляторов. Переменное напряжение для нагрузки формируется из постоянного, получаемого от аккумуляторных батарей. Форма и стабильность генерируемого напряжения - основополагающая характеристика ИБП при работе от батарей. Идеальной формой выходного сигнала является гладкая синусоида.

Переход на аккумуляторы и обратно.
Каждый ИБП имеет диапазон входного напряжения, при котором он способен работать без перехода на аккумуляторы. Основополагающей характеристикой при переходе ИБП на аккумуляторы и обратно, является время перехода. Многие ИБП не в состоянии обеспечить непрерывность выходного сигнала и при переходе на батареи и обратно нагрузка имеет перерыв в электроснабжении. Чем шире диапазон допустимого входного напряжения, тем реже ИБП переходит на аккумуляторы. Чем выше класс ИБП, тем время перехода на батареи и обратно меньше, ИБП с максимальным классом защиты не имеют разрыва выходной синусоиды при переключениях, время перехода =0.

Все имеющиеся в настоящий момент на рынке ИБП условно можно разделить на 3 класса:

OFF-LINE или Standby (часто такие ИБП/UPS называются Back UPS)
Это – самые простые и дешевые ИБП. ИБП не стабилизируют напряжение, выходная амплитуда и частота изменяются так же, как и входные. В нормальном режиме ИБП фильтруют переменное напряжение пассивными фильтрами и при падении/повышении его относительно определенного уровня (например, падении ниже 180В), переходят на аккумуляторы, работают от батарей 5-7 мин и отключают нагрузку.
Основное применение: Защита некритичной нагрузки от отключения напряжения в районах со стабильным напряжением без серьезных помех.

отсутствие стабилизации напряжения;
отсутствие хорошей фильтрации напряжения;
даже при незначительных падениях и бросках напряжения ИБП переходит в режим работы от встроенных аккумуляторов;
время перехода на аккумуляторы и обратно (период непредсказуемых последствий) 4—15 мсек, вероятность «подвисания» оборудования в этот момент велика;
в некоторых ситуациях время переключения может утраиваться;
большинство моделей при работе от аккумуляторов не воспроизводят на выходе напряжение синусоидальной формы;

ступенчатая (не плавная) стабилизация напряжения;
отсутствие хорошей фильтрации напряжения (серьезные помехи нельзя уничтожить при помощи пассивных фильтров);
время перехода на аккумуляторы и обратно (период непредсказуемых последствий) 2—6 мсек, вероятность «подвисания» оборудования в этот момент невелика;
регулирующие напряжение узлы могут порождать устойчивые искажения выходного сигнала и непредсказуемые переходные процессы;

ИБП структуры ON-LINE с двойным преобразованием напряжения
Это ИБП с максимальным классом защиты. Онлайновые ИБП преобразует 100% поступающего к нему на вход переменного напряжения в постоянное, а затем выполняет обратное преобразование. При первом преобразовании стабильное постоянное напряжение, можно получить из очень плохого внешнего переменного напряжения (плохой формы, повышенного, пониженного и т.д.), но на выходе ИБП всегда формирует синусоиду заданного качества, которую он формирует сам.

Основные выводы
Выбор ИБП зависит от задачи, которую Вы ставите перед ИБП. Для некритичной нагрузки можно использовать ИБП структуры Off-line, для средней – Line-interactive. При необходимости максимального класса защиты, промышленных условиях эксплуатации стоит использовать ИБП структуры On-line.

Читайте также: