Источники бесперебойного питания (ИБП)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬЕОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОИНФОРМАТИКИ

КАФЕДРА КАДАСТРА И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

РЕФЕРАТ

по информатике на тему:

Источники бесперебойного питания (ИБП)

Выполнила:  студентка гр. ЗКН-08

Бирюкова Екатерина

Проверила: Антуфьева В. В.

Тюмень 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………...…………………………………/….…..3

1. Причины, использования ИБП.…………………………………………..……....5

2. Состав ИБП…………………………………………………………………/..……8

3. Классификация ИБП по мощности………..……………………….…………….9

4. Основные параметры ИБП…………………………………………………...…11

5. Условия эксплуатации……………………………………………………...……13

6. Рекомендации по выбору………………………………………………………..15

7. Заключение……………………………………………………………………….18

8. Список используемой литературы………..…………………………...………..19

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время наблюдается увеличение потребности в высокоскоростных центрах обработки данных, системах телекоммуникационной связи в реальном масштабе времени и применении систем с непрерывным автоматическим технологическим процессом. Рост потребности в таком оборудовании вместе с обеспечением большим количеством разнообразных возможностей выдвигает повышенные требования к источникам электропитания.

Невзирая на то, что при генерации электроэнергии, напряжение имеет отличные характеристики, в тот момент, когда электропитание достигает потребителя, его качество далекое от идеального. Большинство типов помех недопустимое, например, значительные провалы напряжения и колебания частоты, что может привести к непоправимым потерям, вызванным повреждением оборудования. Обычно же финансовые последствия этого могут быть существенными, влияя не только на текущую работу, но, что является серьезнее, и на развитие предприятия, которое понесло убытки.

При проектировании радиоэлектронной аппаратуры, одним из основных критериев экономичности является снижение потребляемой устройством мощности (в частности, применение новых технологий позволило сократить на несколько порядков потребление энергии бытовой аппаратурой, по сравнению, например с тем, что было десятки лет тому назад).

За прошедшие более чем 100 лет от момента появления первого электронного устройства (радио А.С. Попова) до наших дней изменилось несколько поколений электронных устройств, которые имеют принципиальные отличия по функциональным возможностям, типу применяемой элементной базы, конструктивно-техническому решению и т.д. Это равной мерой относится к радиоэлектронной аппаратуре бытового назначения, так и системам управления сложными техническими объектами, такими как воздушные лайнеры, космические аппараты и др. Однако каждый вид электронных средств, будь это компьютер, схема управления работой системы жизнеобеспечения, проигрыватель компакт дисков или радиолокационная станция, все они имеют устройство, которое обеспечивает электропитанием все узлы и элементы (электронных ламп, транзисторов, микросхем), устройств, которые входят в ту или другую систему. Следовательно, наличие источника питания в любом устройстве вещь вполне очевидная и требования к нему достаточно большие, ведь от его качественной работы зависит работа устройства в целом. Особенное внимание, при разработке источников питания, стали уделять при построении сложных цифровых устройств (персональный компьютер или любая другая микропроцессорная техника), где возникла потребность обеспечения этих устройств непрерывным и самое главное - качественным питанием. Пропадание напряжения для устройств этого класса может быть фатальным: медицинские системы жизнеобеспечения нуждаются в постоянной работе комплекса устройств, и требования к их питанию очень строги; системы банковской защиты и охранные системы; системы экстренной связи и передачи информации.

При создании электронного устройства отдельного класса и назначения (электронно-вычислительные машины, медицинская и бытовая электронная техника, средства автоматизации) источник обеспечения гарантированного питания может быть подобран из тех, которые выпускаются серийно. В некоторых странах существуют фирмы, которые специализируются на промышленном выпуске источников бесперебойного питания, и потребитель имеет возможность выбрать тот, который ему больше всего подходит. Однако, когда по эксплуатационным, конструкторским или другим характеристикам источника бесперебойного питания, которые выпускаются серийно, не удовлетворяют потребностям потребителя, необходимо разработать новый, с учетом всех правил, специфических для этого вида.

Первое и самое главное назначение источника бесперебойного питания - обеспечить электропитание компьютерной системы или другого оборудования в то время, когда электрическая сеть по каким-то причинам не может это делать. Во время такого сбоя электрической сети ИБП питается сам и питает нагрузку за счет энергии, накопленной его аккумуляторной батареей.

1. ПРИЧИНЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИБП

Параметры электрической сети не являются стабильными по целому ряду объективных и субъективных причин. Отклонения величины или формы подаваемого напряжения принято называть искажениями или помехами. Эти искажения по-разному влияют на работу электроприборов и даже могут вывести оборудование из строя. Поскольку само по себе современное электронное оборудование достаточно дорого и наиболее подвержено губительному воздействию помех по входному напряжению, в некоторых случаях возникает необходимость защитить это оборудование от подобного рода воздействий. Наиболее требовательным к стабильности параметров электропитания является оборудование, применяемое для медицинских систем жизнеобеспечения, компьютерные системы банков, страховых компаний, офисные ЛВС и системы управления производством.

Основные причины:

                         Обеспечение питанием нагрузки при пропадании основной сети – это классическая функция ИБП.

                         Обеспечение высокого качества электропитания (фильтрованного и стабилизированного) от основного источника или генератора.

                         Обеспечение независимого управления электропитанием. При пропадании и нестабильности сети ИБП автоматически защищает подключенную нагрузку и обеспечивает удаленное отображение состояния, включая сигналы неисправности.

                         Улучшение надежности питающей системы при использовании параллельных систем и систем резервирования, которые могут продолжать обеспечивать высококачественное электропитание даже в случае неисправности в самой системе.

Виды сбоев электропитания

Таблица

2. СОСТАВ ИБП

ИБП состоит из трех основных компонентов:

        Выпрямитель – преобразует входное переменное напряжение питающей сети в постоянное напряжение, требуемое для заряда батарей и питания инвертора.

        Комплект батарей (обычно герметичные свинцово-кислотные) для сохранения электроэнергии и питания инвертора в течении периода времени – от нескольких минут до нескольких часов

        Статический конвертор (инвертор) преобразовывает накопленный запас энергии постоянного тока в переменный ток, и таким образом питает подключенную нагрузку стабилизированным, фильтрованным и регулируемым напряжением.

Кроме этого в состав ИБП к этим компонентам могут быть добавлены дополнительные устройства: автоматический байпас на случай перегрузки или неисправности ИБП, ручной байпас для обеспечения полного отключения ИБП для проведения работ по ремонту и обслуживанию, а также разнообразные возможности для местного и удаленного мониторинга.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ  ИБП ПО МОЩНОСТИ

Источник бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supplie, UPS) - статическое устройство, предназначенное, во-первых, для резервирования (защиты) электроснабжения электроприемников за счет энергии, накопленной в аккумуляторной батарее и, во-вторых, для обеспечения КЭ у защищаемых электроприемников.

Известны также ИБП, выполненные на основе вращающихся машин с накопителями энергии на основе маховиков и статических ИБП, с накопителями на основе аномальных конденсаторов большой емкости, исчисляемой фарадами. В литературе также применяется термин «агрегат бесперебойного питания» (АБП), но в настоящее время наиболее употребителен термин «ИБП». Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel.-М.: ИП Радиософт, 2005.

Существующая классификация ИБП производится по двум основным показателям - мощности и типу ИБП. Классификация ИБП по мощности носит отчасти условный характер и связана с исполнением (конструкцией) ИБП.

К маломощным ИБП принято относить устройства, предназначенные для непосредственного подключения к защищаемому оборудованию и питающиеся от электрической сети через штепсельные розетки. Можно встретить даже название «розеточные ИБП». Данные устройства изготавливаются в настольном, реже - напольном исполнении, а также в исполнении, предназначенном для установки в стойку (rackmount, RM). Как правило, эти устройства выпускаются в диапазоне мощностей от 250 до 3000 ВА.

К ИБП средней мощности относятся устройства, питающие защищаемое оборудование от встроенного блока розеток либо подключаемые к групповой розеточной сети, выделенной для питания защищаемых электроприемников. К питающей сети эти ИБП подключаются кабелем от распределительного щита через защитно-коммутационный аппарат. Данные устройства изготавливаются в исполнении, пригодном для размещения как в специально приспособленных электромашинных помещениях, так и в технологических помещениях инфокоммуникационного оборудования, допускающих постоянное присутствие персонала. Как правило, эти устройства выпускаются в напольном исполнении или в исполнении RM. Типичный диапазон мощностей таких ИБП от 3 до 30 кВА.

К ИБП большой мощности принято относить устройства, подключаемые к питающей сети кабелем от распределительного щита через защитно-коммутационный аппарат и питающие защищаемое оборудование через выделенную групповую розеточную сеть. Данные ИБП имеют напольное исполнение для размещения в специально приспособленных электромашинных помещениях. Типичный диапазон мощностей таких ИБП охватывает значения от 10 до нескольких сотен кВА (известны модели мощностью до 800 кВА). Параллельные системы ИБП и энергетические массивы могут иметь мощности до нескольких тысяч кВА, но это уже характеристики системы, а не единичного ИБП или силового модуля энергетического массива.

4. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИБП

На выбор наиболее подходящей модели ИБП влияет множество параметров, наиболее значимые из которых — уровень защиты, мощность устройства, схема его работы, форма выходного напряжения и т. д.

Если защищаемое устройство не содержит данных, которые могут быть потеряны при выключении питания, или оно необходимо только от случая к случаю (например, бездисковый терминал, сканер, модем или принтер), то достаточным уровнем защиты для него будет качественный сетевой фильтр типа Pilot. Для компьютера, на котором выполняется важная работа, и тем более для сервера локальной сети наличие ИБП обязательно. Никогда не следует подключать через ИБП лазерный принтер из-за больших мощностей, потребляемых им при работе.

Обычно мощность устройства ИБП указывается в вольт-амперах, для приведения которой к мощности в ваттах ее следует разделить примерно на 1,5.

Рекомендуется, чтобы мощность ИБП по крайней мере на 15-20% превышала суммарную мощность подключенных к нему устройств. Для защиты простого офисного или домашнего ПК с 14-15-дюймовым монитором достаточно ИБП на 200-450 ВА, для мощного домашнего мультимедийного компьютера с 17-19-дюймовым монитором требуется ИБП на 400-750 ВА, а для защиты сервера локальной сети может потребоваться ИБП от 750 ВА до нескольких кВА.

Источник Off-Line переключается с питания от сети на питание от батарей при повышении параметров напряжения сети сверх допустимых границ, однако бессилен против распространенных в наших сетях случаев пониженного напряжения. В отечественных условиях наиболее эффективен источник Line-Interactive, содержащий стабилизатор напряжения и переходящий на батареи только тогда, когда напряжение сети вышло за все мыслимые границы (обычно диапазон напряжений 80-260 В еще считается рабочим). Существуют и источники On-Line, в которых входное напряжение преобразуется в постоянный ток батареи, а затем на его основе генерируется синусоидальное напряжение. Применяется обычно только для устройств, особо критичных к качеству питания, поскольку из-за постоянной работы от батарей имеет меньшие КПД и срок службы аккумуляторов и стоит существенно дороже.

Источники бесперебойного питания позволяют регулировать форму выходного напряжения от чисто синусоидальной (что требуется для работы на индуктивную нагрузку, например, трансформатору) до почти прямоугольной, что приемлемо для аппаратуры с импульсными блоками питания (компьютеры и периферия). Все ИБП используют аккумуляторные батареи с ограниченным сроком службы, зависящем от интенсивности и правильности их эксплуатации (этот срок обычно не превышает 2-3 лет). Некоторые ИБП позволяют включать обслуживаемые ими устройства при полном отсутствии напряжения во внешней сети (так называемый <холодный старт>), что особенно важно при необходимости считать информацию с ПК.

Прилагаемое к ИБП ПО обычно позволяет вести мониторинг текущего состояния напряжения в сети, а также управлять остановкой и запуском операционной системы и приложений, а также выключением/включением компьютера при перепадах напряжения в сети.

К дополнительным возможностям ИБП относится работа в качестве сетевого фильтра на несколько дополнительных розеток, фильтрация бросков напряжения и помех в телефонных сетях и сетях Ethernet, а также расширенные возможности самоконтроля.

5. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

      ИБП должен быть постоянно подключен к сети. Как это ни странно, многие пользователи об этом              забывают.
        В обесточенном аппарате гораздо выше вероятность того, что батарея выйдет из строя, причем довольно быстро. Нельзя также отключать ИБП от сети после того, как имело место полное отключение электроэнергии. Полностю разряженная батарея              нуждается              в немедленной              зарядке.
        К ИБП ни в коем случае нельзя подключать нагрузку через сетевой фильтр. Это нарушает работу выходного преобразователя, что может привести к самым печальным последствиям, особенно когда ИБП переходит на питание от батарей.
       Строго обязательно наличие заземления. У целого ряда ИБП стабилизатор напряжения будет просто неработоспособен при отсутствии заземления. Более того, целый ряд производителей, например APC, снимает с себя всякую ответственность, если их оборудование эксплуатировалось в таких условиях. Плюс ко всему наличие заземления избавит вас от целого ряда других проблем, чреватых серьезными авариями, в результате которых иногда даже могут пострадать люди. Игорь Андрющенко, руководитель департамента продаж российского представительства NeuHaus, считает, что" наибольшее число обращений в ремонт связано с неправильной эксплуатацией ИБП. Нередко ИБП используется в таких условиях и в таком режиме, что удивительно именно то, что аппарат работал, а не то, что сломался. Желательно не допускать накопления пыли внутри корпуса, перегрузки ИБП. Разумеется, рекомендуется подключать ИБП к заземленной сети, а именно эта рекомендация чаще всего игнорируется при              подключении".
      Уязвимым местом ИБП являются высоковольтные компоненты. Для их" здоровья" крайне опасно подключение мощной нагрузки, например электронагревательных приборов или лазерных принтеров, причем последние являются даже более опасными. Термический модуль даже персонального лазерного принтера, например HP LaserJet 1100, по потребляемой мощности (минимум 2 Кватт) соответствует двум мощным, называемым в обиходе" ведерными", кипятильникам или импортному электрочайнику. Ну а мощность принтеров для рабочих групп              еще              выше.
       И наконец, избавьтесь от насекомых. По откликам пользователей, очень часто причиной выхода из строя высоковольтных компонент ИБП, обычно инверторов, являются бытовые насекомые. Они нередко устраивают гнезда внутри корпусов всевозможных устройств, работа которых сопровождается выделением тепла. И ИБП не являются исключением. По данным российского представительства компании Powercom, большая часть случаев выхода из строя силовых модулей ИБП вызвана короткими замыканиями в высоковольтных блоках, причиной которых являлось то, что туда заползли насекомые, как правило, тараканы. Чтобы снизить риск подобных происшествий, следует регулярно              проводить              дезинсекцию              помещений.
 

                                   6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ              ИБП

       Наверняка, многие задумывались о том, зачем же нужен ИБП. Лучше эти деньги потратить на новую видеокарту. Однако, в России источники бесперебойного питания особенно необходимы. Уже через несколько месяцев или раньше стоимость хранящейся на компьютере информации может превысить стоимость самого компьютера. Например, внезапно отключили электроэнергию, или произошел скачок напряжения в сети. Возможно повезет и компьютер не пострадает, но если в этот момент писали реферат, курсовой проект или программу, то обидно будет потерять результат многочасовых усилий.

        По данным исследований за границей, импульсная помеха амплитудой до 6000 В хотя бы раз в год случается во всех электрических сетях и опасна возможными поломками электрических устройств. С большой уверенностью можно сказать, что для российских электросетей этот показатель намного выше.

В таких случаях и приходит на помощь ИБП. Он представляет собой аккумулятор, который питает компьютер и другие подключенные устройства при отключении электроэнергии. Кроме того, некоторые батареи ИБП работают в роли сетевых фильтров, не позволяющих сильных скачков напряжения.

Сначала - несколько советов по работе с источниками бесперебойного питания. Подключать к ним нужно только те устройства, в которых перебой электроэнергии может привести к потере данных: компьютер, внешние приводы и т. д. Сканеры, принтеры и настольные лампы не нуждаются в UPS, а только будут быстрее тратить запасенную аккумуляторами энергию при потере мощности в сети. Лазерные принтеры и копировальные аппараты вообще подсоединять к батарее ИБП нельзя, поскольку во время работы они в отдельные моменты потребляют большую пиковую мощность, что может привести к перегрузке UPS и отключению питания. Внезапные отключения компьютеру явно не нужны. Если вы все же хотите подключить принтер, то придется купить мощный (2 кВА) и дорогой UPS или воткнуть его в дополнительные розетки (присутствуют на некоторых источниках), обеспечивающие защиту только от перенапряжения и помех.

Правильный выбор ИБП зависит от того, насколько хорошо вы знаете его параметры. Основной характеристикой UPS является мощность. Чем она больше, тем лучше. Только тут нужно уяснить следующее: мощность оборудования чаще всего измеряется в ваттах (Вт), а мощность ИБП - в вольт-амперах (ВА). Для компьютерной нагрузки действует отношение 1 Вт = 1 ВА * 0,7. То есть, для защиты компьютера с блоком питания 400 Вт нужно использовать ИБП мощностью не менее 570 ВА. Для дома оптимальным выбором UPS будет резервный бесперебойный (оффлайновый) источник питания (passive standby). Он обеспечит правильное выключение компьютера и сохранение информации. Другие батареи ИБП служат для обеспечения работы рабочих станций и серверов.

Главные параметры, на которые стоит обратить внимание при выборе UPS - это мощность, диапазон входного напряжения без перехода на питание от батарей, время резервирования и время переключения на питание от аккумуляторов.

Время резервирования интуитивно понятный параметр - чем больше, тем лучше. Стоит заметить, что часто производители указывают время резервирования не для максимальной нагрузки источника бесперебойного питания, а для "стандартной конфигурации". Поэтому следует выбирать ИБП с небольшим запасом мощности.

Другой параметр - диапазон входного напряжения без перехода на аккумуляторы. Чем он больше, тем реже UPS будет переключаться на питание от батареи в случае скачков напряжения сети.

Время, при котором оборудованию не причиняется вред при утрате электропитания, составляет менее 100 мс. У любых источников бесперебойного питания время перехода на работу от батарей значительно меньше: 2-4 мс, иногда до 10 мс.

Также важно обратить внимание на число и тип выходных розеток. Если к ИБП планируется подключить только компьютер с монитором, то двух розеток вполне хватит, если же нужно подключить что-то ещё, то придется купить модель с 3-4 розетками.

В хорошем источнике бесперебойного питания должны присутствовать индикаторы режимов работы и сигналы возникновения внештатных ситуаций. Обычно ИБП оснащаются светодиодной индикацией (работа от батарей, нормальный режим и т. д.). При исчезновении тока почти все модели издают звуковой сигнал. Также UPS может сигнализировать, что батареи пора сменить.

В России популярными фирмами ИБП являются APC, SVEN, Inwin, Powerman, IPPON.

Если информация на компьютере не представляет особой ценности (игры, музыка), то можно обойтись обычным сетевым фильтром или сетевым стабилизатором. Они сгладят перепады напряжения и помехи, а некоторые модели обладают встроенной защитой факса, модема или телефонной линии (например, от молнии). Для домашнего использования подойдут сетевые фильтры APC, Vektor, Sven, а самыми популярными являются изделия марки Pilot. Однако нужно помнить, что от полного пропадания тока в сети такие фильтры не спасут.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В наше время достаточно сложных устройств которые работают благодаря электропитанию. Поэтому электрическое питание - это важная составляющая нашей жизни, без которой труд человека отнюдь не облегчится. На современном этапе развития источником бесперебойного питания называется система, предназначение которой является защита оборудования от резких перепадов и пропадания в электросети. Источник питания заботится о вашей бытовой технике - в момент выключения в результате пропадания напряжения в сети и стабилизирует напряжение.

Данная работа содержит информацию о том, для чего необходим ИБП, из каких компонентов он состоит, какие причины требуют использования ИБП, а также условия эксплуатации и рекомендации по выбору.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.Г. Костиков, Е.М. Парфенов, В.А. Шахнов "Источники электропитания электронных средств" Москва, Горячая линия - Телеком 2004.

2. Перельман Б.Л. Полупроводниковые приборы.  "Микротех", 1998 г.

3. А.А.Лопухин “Источники бесперебойного питания без секретов”

4. Ресурсы сети Интернет:

http://www.tdse.ru/info/articles/vibor_IBP

http://www.hited.ru/ups-types.phtml#why

http://www.abn.ru/inf/setevoi/ibp.shtml

http://www.semikon.ru/stat8.php

10