Источники бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания


Цена от 2200 до 40 000 руб. Источник бесперебойного электропитания (ИБП) — это автоматическое устройство, основная функция которого — питание нагрузки за счет энергии аккумуляторных батарей при пропадании сетевого напряжения или выхода его параметров (частота, напряжение) за допустимые пределы. Также в зависимости от схемы построения ИБП корректирует параметры электропитания.
Источниками бесперебойного электропитания оснащаются все современные электронные системы безопасности с автономией от часов до нескольких месяцев.
Различают три схемы построения ИБП.
Резервный ИБП ( off – line ). Принцип работы резервного источника бесперебойного питания заключается в питании нагрузки напряжением сети при его наличии и быстром переключении на резервную схему питания (батарея и инвертор) при его пропадании или выхода его параметров за допустимые пределы. Батарея ИБП автоматически подзаряжается при работе от сети.
В такой схеме имеется автоматический переключатель питания нагрузки (сеть/батарея). Резервный ИБП используется для питания персональных компьютеров и других подобных устройств. Практически все относительно недорогие маломощные ИБП построены по резервной схеме, они компактны, экономичны, легки.
Интерактивный ИБП ( line – interactive ). Принцип работы интерактивного источника бесперебойного питания полностью идентичен резервному, за исключением ступенчатой стабилизации выходного напряжения посредством коммутации обмоток ав-

тотрансформатора. Интерактивный ИБП используется для питания персональных компьютеров и другого.оборудования, критичного к неполадкам в электросети.
Онлайн ИБП ( on – line ). Принцип работы онлайн источника бесперебойного питания построен на двойном преобразовании напряжения: входное напряжение трансформируется в постоянное при помощи выпрямителя, а затем обратно в переменное при помощи обратного преобразователя (инвертора).
Онлайн ИБП используется для питания файловых серверов и рабочих станций локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания.
Считается, что схема онлайн является самым совершенным на сегодняшний день решением, позволяющим полностью защитить нагрузку от всех существующих неполадок электропитания.
Одним из основных параметров, определяющих правильный выбор ИБП, является мощность критичного к питанию оборудования. Нужно учитывать не только требуемую мощность, но возможное увеличение числа работающего оборудования в будущем. Кроме того, хотя инвертор ИБП и имеет определенную перегрузочную способность, не рекомендуется, чтобы он работал с нагрузкой более 75% от мощности устройства, допуская при этом без всякого риска точечные всплески. Важно правильно определить полную мощность оборудования, так как паспортная мощность ИБП дается в ВА (не путать с Вт).
Нужно иметь в виду и такие особенности ИБП, как: возможность работы с более мощным оборудованием при внесении небольших изменений в конструкцию и возможность параллельной работы нескольких ИБП, что облегчает в дальнейшем решение проблемы увеличения мощности. Касательно последнего нужно отметить, что это решение является возможным, но не всегда рекомендуемым вследствие снижения надежности системы, в которой ИБП включены параллельно (не резервное подключение).
Нужно определиться с типом ИБП по входу/выходу — (1 фаза/ l фаза, 3 фазы/ l фаза или 3 фазы/3 фазы). Если имеется два или более силовых ввода в помещение, то можно рассмотреть вопрос об установке автомата ввода резерва (АВР)либо о резервном включении двух источников бесперебойного питания, что значительно повышает надежность системы.
При выборе времени автономной работы нужно помнить, что система батарей может составлять значительную часть стоимости ИБП, и в связи с этим излишнее наращивание времени резервирования сделает ИБП весьма дорогим. И, наоборот, в некоторых случаях автономия ниже требуемой может иметь неприятные последствия.
Время резервирования напрямую зависит от мощности подключенной к ИБП нагрузки. Например, если ИБП с мощностью 20 кВАпри полной нагрузке будет иметь время автономии 10 минут, то с нагрузкой в 10 кВА время автономии возрастет до 20 минут. Если мощность нагрузки снизится вчетверо, то и время автономии возрастет вчетверо, и т. д.
Важнейшим параметром для помещения, где размещается ИБП, являются температура и влажность воздуха. Важность температуры в помещении обуславливается наличием аккумуляторных батарей. Как уже упоминалось, батареи представляют собой один из важнейших элементов ИБП. Если батареи не в состоянии отдать устройству необходимую энергию, ИБП перестает функционировать, поэтому делом первейшей необходимости является забота о батареях и обеспечение их оптимального состояния в любой момент. Фактором, оказывающим наибольшее влияние, является температура окружающей среды. Производители батарей рекомендуют для обеспечения максимального срока службы батарей, чтобы температура окружающей сре-

ды не превышала 25 °С, и отмечают, что повышение температуры на каждые 10 °С свыше 20 °С наполовину уменьшает время жизни батарей (см. табл. ).
Таблица
 
























Температура , °С
Ресурс батарей , годы
10
8
5
20
10
8
5
30
5
4
2,5
40
2,5
2
1,25

Система заземления


Система заземления играет важную роль как для правильного и надежного функционирования электроустановок, так и для обеспечения безопасности людей.
Существуют типы систем заземления, обозначаемые следующим образом: TN – C , TN – S , TN – C – S (рис), ТТ, IT .
Первая буква здесь определяет характер заземления источника питания: Т — непосредственное соединение нейтрали источника питания с землей; I — все токове-




дущие части изолированы от земли.
Вторая буква определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания: Т — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землей, независимо от характера связи с ней источника питания; N — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания.
Следующие за N буквы определяют способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: S — функции нулевого защитного РЕ и нулевого рабочего ( N ) проводников разделены; С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в один общий проводник PEN .
В России до недавнего времени применялась система TN – C , в которой от источника к электроустановке идет четыре рабочих проводника LI , L 2, L 3 и один проводник PEN , объединяющий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. Открытые проводящие части электроустановок (корпуса, шкафы электрооборудования)соединялись с проводником PEN (занулялись). Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.

В системе TN – S , наиболее широко распространенной в Европе, все открытые проводящие части электроустановки здания соединены отдельным нулевым защитным проводником РЕ непосредственно с заземленной нейтралью источника.
В системе TN – C – S так же, как и в системе TN – S , нулевой защитный РЕ и нулевой рабочий N проводники разделены. При этом в электроустановке нулевой защитный проводник РЕ соединен со всеми токопроводящими открытыми частями и может быть многократно заземлен, в то время как рабочий нулевой проводник N не должен иметь соединения с землей. Наиболее перспективной для нашей страны является система TN – C – S , позволяющая обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их сильной реконструкции.
Высокий уровень электробезопасности в системах заземления TN – S и TN – C – S обеспечивается за счет применения устройств защитного отключения (УЗО).
Как говорилось выше, в трансформаторной подстанции получают 380 вольт и далее по 4-жильному кабелю (3 фазы и ноль), напряжение поступает в дом. На этом этапе речи о заземлении быть не может в принципе — никто не будет тянуть 5-жиль- ный кабель от подстанции — это очень дорого стоит. В доме кабель заводят в ввод-но-распределительное устройство (ВРУ), в котором проводка (трехфазная или однофазная) идет в квартирные щитки, на этом этапе возможны три пути.
1.      Рядом с домом организовывается контур естественного заземления и с него снимается то самое заземление (РЕ) и заводится в дом — на большие дома этого, как правило, не делают, опять же по соображениям экономии, а зря — это система TN – C – S .
2.      С нулевой шины ВРУ можно взять дополнительный провод и пустить его в квартирные щитки, этот провод называется нулевой защитный проводник (РЕ) — тоже встречается крайне редко и тоже зря — это система TN – S .
3.      В щитки приходит только один ноль — это встречается очень часто в квартирных щитках, в них есть нулевые шины, а в новых щитках и шины заземления, вот там- то, как правило, и разделяют ноль и нулевой защитный проводник, который неправильно называют заземлением ( PEN ).
Теперь о правильности подключения. Чем дальше от потребителя подключен нулевой защитный проводник, тем лучше — потому как: меньше наводок; чем дальше от потребителя, тем толще сечение провода и тем меньше сопротивление провода, тем лучше защитный проводник справляется со своими задачами; подключая ноль и заземляющий контакт в розетке и включая в эту розетку любую электроустановку, в которой есть ТЭН (утюг, ст. маш., посудомойку), вы получаете рабочий ноль и соответственно на корпусе есть небольшая разность потенциалов.
Естественными заземлителями малоэтажного дома способны стать: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывчатых газов и смесей, канализаций и центрального отопления; обсадные трубы скважин; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, соприкасающиеся с землей.
Отвод от естественного заземлителя оборудуется только посредством сварки, лишь так обеспечивается необходимая площадь сечения. В качестве заземляющего проводника используется полосовая сталь сечением не менее 48 мм 2 при толщине не менее 4 мм или стальной уголок с подобными параметрами. Полосу или уголок прокладывают в помещение, где нужно сделать контур заземления из стальной полосы сечением не менее 24 мм 2 и толщиной не менее 3 мм. Другой вариант: к полосе (уголку) приваривается болт, к нему присоединяется медный проводник (от 2,5 мм 2 ), который и будет защитным проводником РЕ.
Искусственный заземлитель изготавливается своими силами. Это непростая задача, придется перекидать большой объем грунта, потребуется дополнительно про-

вести некоторые расчеты и замеры электросопротивления почвы на месте. Чем влажнее земля, тем лучше она будет выполнять функцию заземления.

Система молниезащиты


Отсутствие молниезащиты здания может привести к пожару при попадании разряда молнии в дом, особенно в его кровлю, причем выполненную из любого материала.
Молниезащита состоит из молниеприемников, токоотводов и заземления. При направлении молниевого разряда в дом молниеприемники принимают на себя первый молниевый удар. С молниеприемника электрический ток по токопроводу уходит через заземление в землю.
Все системы молниезащиты необходимо регулярно осматривать и при необходимости делать ремонт или заменять отдельные элементы.
Молниеприемники могут быть: стержневые; с использованием защиты тросами; мол- ниезащитные сетки; крыши, выполненные из металла; металлические элементы труб; карнизы и т. п. Для изготовления молниеприемников применяют стальные прутки диаметром 12 мм, полосы 35 х 3 мм, уголки 20 х 20 х 3 мм, газоводопроводные трубы Уг -3 А дюйма и другое. Длину молниеприемного элемента принимают от 300 до 1500 мм.
Традиционно для защиты зданий высотой до 30 м использовались стержневые молниеприемники. Его высоту с надежностью защиты 95 % зоны защиты радиусом г при – ближенно можно рассчитать по формуле h = (г + 1,63 х 1)/1,5, где I — высота уровня зоны защиты радиусом г. Если, к примеру, радиус зоны защиты (например, крыши) равен 15 м, само здание высотой 8 м, то конец молниеприемника должен быть на высоте h = (15 + 1,63 X 8)/1,5 =18,7 м. Это означает, что при высоте здания 8 м потребуется установить на него молниеприемник высотой 18,7 — 8 = 10,7 м.
Практически высоту дерева или строения можно определить визуально. Для этого достаточно взять подходящую палочку (визир) и, держа ее на расстоянии вытянутой руки, подобрать такой ее размер, чтобы она полностью перекрывала высоту измеряемого объекта. Зная расстояние от точки измерения до объекта и от глаза до визира, легко определить искомую высоту, составив простейшую пропорцию h : а = с : Ь, где а — длина палочки-визира; b — расстояние от глаза до визира; с — расстояние от глаза до объекта, откуда: h = а х с/Ь.
Варианты молниезащиты с использованием защитных тросов иногда выглядят эстетичнее первого варианта. При этом заземленный металлический трос подвешивается на мачтах над защищаемым зданием. Однако высота мачт в тросовом варианте также значительна. Молниезащитные сетки практикуются для защиты зданий с плоскими или имеющими малый наклон крышами, состоящие из проложенных по крыше металлических проводников. Такие конструкции создают проблему с уборкой с крыш снега и льда.
Если крыша здания выполнена из оцинкованной кровельной стали, она может использоваться в качестве молниеприемника, что является самым эстетичным вариантом. Удар молнии в металлическую крышу не опасен при условии, если последняя надежно заземлена.
Для ее заземления по углам кровли крепят токоотводы (не менее двух) и соединяют их с заземлителями. Воронки водосточных труб проволокой надежно соединяют с кровлей, а концы труб — с землей. В этом случае сечение проволоки токоотво- да должно быть не менее 30—35 мм 2 . Заземление кровли должно быть не реже чем через 10—15 м ее периметра.
Даже когда нет грозы, в металле кровли может накапливаться наведенное атмосферное электричество. Электрический потенциал, достигая определенного уровня,

должен обязательно разрядиться, при этом он может достигать десятков тысяч вольт. Такое напряжение при соответствующей силе тока становится опасным для человека. Поэтому заземление металлических крыш обязательно.
Если рядом с домом, в пределах 3— 10 м, имеются высокие деревья (15—20 м), их можно использовать для оборудования одновременной молниезащиты всех строений, находящихся в этой зоне, расположив на деревьях дополнительную стержневую мол- ниезащиту для того, чтобы дерево при ударе в него молнии не упало на строения и повредилось минимально.
Токоотвод служит для соединения молниеприемников с заземлителями. Он не должен располагаться ближе 15 см к сгораемым конструкциям. Токоотводы рекомендуется делать из оцинкованной круглой стальной проволоки (катанки) диаметром не менее 5—6 мм, угловой и полосовой стали или труб площадью сечения не менее 48 мм 2 для наружной и не менее 24 мм 2 для внутренней проводки. Применение медного провода большого диаметра улучшает токопроводность токоотвода.
Соединения токоотводов с молниеприемниками делают сварными, пайкой, клепкой, на болтах и т. д. с последующим покрытием изоляцией. Соединение с заземлением нужно делать только сваркой или пайкой твердым припоем.
Токоотвод от молниеприемников прокладывают к заземлителю кратчайшим путем рядом с местами возможного удара молнии (коньки крыш, различные выступы и края фронтонов, слуховые и мансардные окна).
Заземлители служат для отвода молнии в грунт, их удельное сопротивление в основном зависит от состава почвы, ее влажности, температуры и др.
В качестве заземлителей системы молниезащиты могут использоваться заземлители электроустановок, кроме нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ. Эффективность молниезащиты зависит от того, насколько правильно и качественно выполнено заземление.
Вертикальные заземлители применяют при сухих грунтах и низком уровне грунтовых вод в виде 2—3-метровых металлических стержней, вбитых на расстоянии около 3 м друг от друга и соединенных между собой на глубине не менее 0,5 м перемычкой, в середине которой присоединен токоотвод.
Горизонтальные заземлители — это уложенные на глубине не менее 80 см длинные (3—5 м) металлические профили: стальная арматурная проволока диаметром 15—20 мм, полосовая сталь 40 х 4 мм, уголки 40—50 мм. Применяются они при влажных почвах, высоком уровне грунтовых вод (менее 1,5 м), на торфяниках.
Искусственные заземлители следует располагать под асфальтовым покрытием либо в редко посещаемых местах — на газонах, на расстоянии не менее 5 м от грунтовых проезжих и пешеходных дорог.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
renewablenergy-world.com
Яндекс.Метрика