Меню

Система бесперебойного питания с генератором



Совместная работа генератора и ИБП

Работоспособность системы Генератор — ИБП

В данной статье кратко рассматриваются общие, принципиальные вопросы взаимодействия и работоспособности генератора (любого — бензинового, дизельного, газового) и любого ИБП, без относительно его структуры (On-Line или Line-Interactiv).

Основная проблема совместной работы ИБП с генератором — частота. Это проблема, в общем-то, не ИБП, а генератора.

Суть проблемы: генератор выдает на выход напряжение с определенной амплитудой и частотой.

К амплитуде напряжения с генератора, которое является входным для ИБП, как правило, вопросов не возникает.

Все ИБП структуры Line-Interactiv имеют автоматические ступенчатые стабилизаторы и в диапазоне 170-270 вольт (в среднем) работают стабильно.

ИБП структуры On-Line в указанном диапазоне также не испытывают никаких проблем с амплитудой от генератора.

А вот с входной частотой ИБП любой структуры ведут себя одинаково – не «нравится» ИБП частота от генератора – ИБП переходит в режим работы от батарей.

Распространенная ситуация – генератор работает, напряжение в норме, а ИБП либо просто работает от батарей, либо периодически “сваливается” на батареи, а через несколько секунд возвращается на входную (генераторную) сеть.

Если ИБП постоянно работает от батарей при включенном генераторе, значит частота с генератора выходит за допустимый диапазон.

Но ИБП реагирует не только (и не столько) на выход частоты генератора за приемлемый для ИБП диапазон.

ИБП, любому, очень не нравится резкое, скачкообразное изменение частоты, т. к. цепи измерения и контроля входной частоты ИБП не могут так же мгновенно оценить и синхронизировать работу ИБП. То есть, если частота с генератора, к примеру, 52 Гц, что приемлемо для любого ИБП, ИБП работает от напряжения генератора. Всё хорошо. Потом частота с генератора очень резко и быстро, по любой причине, мгновенно, скачкообразно, изменяется, к примеру, с 52 Гц на 49 Гц, что тоже вполне допустимо, но, именно мгновенное изменение частоты, ИБП воспринимает как сбой входного (генераторного) напряжения по частоте и переходит на батареи. Через какое-то время (обычно — очень короткое), ИБП, измерив частоту генераторного напряжения и “увидев” 49 Гц, возвращается на работу от входного напряжения. И т.д. ИБП постоянно “болтается” между входным генераторным напряжением и батареями.

Исходя из вышеизложенного — вопросы к генератору.

1. Влияние нагрузки на частоту генератора.

Маломощные генераторы, как правило, ведут себя следующим образом:

  • Без нагрузки частота с генератора велика – более 55-56 Гц. ИБП в этом случае работает от батарей.
  • При подключении определенной нагрузки частота с генератора падает, находится в допустимых для ИБП пределах и ИБП штатно работает от генератора.
  • При дальнейшем увеличении нагрузки частота с генератора падает еще больше и выходит за рамки допустимой для ИБП. ИБП переходит на батареи.

Вывод: Для корректной работы системы Генератор-ИБП необходимо исключить влияние величины нагрузки на частоту генератора. Исключить это влияние возможно только применением генератора большой мощности.

Именно поэтому, среди специалистов существует негласное правило, что для корректной работы ИБП с генератором мощность генератора должна быть минимум в 3-4 раза больше мощности ИБП, читай – больше мощности нагрузки.

2. Регулировка генератором частоты.

Маломощные и дешевые генераторы, как правило имеют механическую, в лучшем случае, электромеханическую, систему регулировки частоты, при работе которой частота с генератора изменяется скачкообразно, резко. Это ИБП и не нравится.

Поэтому еще одно требование к генератору – наличие мощной и качественной, электронной, системы плавной регулировки частоты.

Источник

Источники бесперебойного питания и генераторы: вместе или порознь?

Источники бесперебойного питания и дизель-генераторные установки (ДГУ) решают похожие задачи и в некоторых случаях взаимозаменяемы. Оба типа оборудования обеспечивают резервное питание в случае потери основного, но делают это по-разному. Нужно ли использовать ИБП как дополнение к ДГУ?

Почему возникает необходимость одновременного использования ИБП и ДГУ

Когда прекращается подача основного питания, включается ДГУ, однако ему потребуется 10–15 секунд, чтобы запуститься и начать работу в штатном режиме. Это неприемлемо для серверного и другого IT-оборудования, от которого зависит жизнеобеспечение офиса или всей компании. Вторая проблема заключается в том, что при включении генератора нарушается стабильность частоты электропитания. Отклонения приводят к ошибкам в работе и даже повреждению оборудования, потере данных, системным сбоям. В обоих случаях использование ИБП в комбинации с ДГУ помогает избежать проблем, которые снижают качество и надежность электропитания, а генератор получает достаточное время для запуска.

ДГУ и ИБП: примеры совместного и отдельного использования

Мы уже говорили о том, как выбрать ДГУ для дата-центра.Здесь рассмотрим последствия совместного и отдельного использования генераторов и ИБП на трех реальных примерах.

Пример 1: только генератор

Когда пропадает питание, отключается нагрузка – соответственно, серверное, медицинское, промышленное и другое оборудование вынужденно останавливается. ДГУ требуется несколько секунд на то, чтобы включиться, прогреться, выйти на нужное количество оборотов в единицу времени. Только после этого подключается нагрузка. В зависимости от модели ДГУ запуск длится от 10 секунд до нескольких минут. В это время питание на нагрузке отсутствует.

Пример 2: генератор и ИБП

Когда пропадает основное питание, нагрузка не прерывается, так как переходит на питание от аккумуляторных батарей. Параллельно запускается ДГУ, срабатывает автоматическое включение резервного питания и оборудования (АВР). ИБП переходит в режим питания от ДГУ, при этом происходит переключение режима с «Battery» на «Normal». Когда появляется основное питание, АВР переключает на него и отключает дизель-генераторную установку. В такой ситуации нагрузка не отключается, а критически важное оборудование работает без остановки.

Пример 3: только ИБП

Когда пропадает основное питание, ИБП переходит на работу от батарей без перерыва подачи питания. После восстановления ИБП по аналогичному принципу переключается в нормальный режим работы. В этой ситуации нагрузка не отключается.

Читайте также:  Как поменять ремень генератора логан самому

Какие ИБП используются для обеспечения бесперебойного питания

ИБП можно условно разделить на три категории: Off-line (инверторы), Line-Interactive и On-line. Рассмотрим, чем они отличаются в контексте обеспечения бесперебойного питания в паре с генератором или без него.

Off-line при отключении основного питания включаются в течение 10–20 мс. Этого достаточно, чтобы заметить мигание индикатора освещения, но во многих типах оборудования подобное не приводит к временной остановке. Такой тип питания в маломощном исполнении подходит для некритичных нагрузок: мониторов, офисных ноутбуков, принтеров, другой оргтехники. Мощные ИБП вида Off-line (они же инверторы) автоматически дают питание от аккумуляторов, а при восстановлении основного питания переходят в режим заряда аккумуляторных батарей и параллельно питают нагрузку.

Line-Interactive представляет собой улучшенный вариант Off-line, дополненный стабилизатором напряжения и фильтром помех. Принцип работы и сфера применения – аналогичные.

On-line обеспечивает нагрузку самым качественным питанием за счет системы двойного преобразования. Вначале ИБП преобразует переменный ток в постоянный, а уже инвертор превращает постоянный ток в переменный. Но самое важное – нулевое время, которое требуется для переключения на аккумуляторные батареи в случае прекращения подачи основного питания. Оборудование не сможет идентифицировать момент переключения и продолжит работать в штатном режиме. Соответственно, ИБП типа On-line подходят для тех предприятий, где остановка оборудования даже на доли секунды может оказаться критичной. Например, использование On-line систем – принципиальное условие для питания газовых котлов отопления без функции автоматического запуска.

Когда использовать генератор и ИБП отдельно друг от друга

Возникает закономерный вопрос: значит, в системе резервного питания можно обойтись без ДГУ? В теории – да. Но только в тех условиях работы, где нулевая или допустимо низкая вероятность отключения основного питания на длительное время. Это связано с тем, что для продолжительной работы ИБП от батарей потребуется большое количество аккумуляторных элементов.

Еще одна причина использования ИБП в связке с ДГУ – защита от проблем с питанием. Генератор не решает эту проблему, потому источник бесперебойного питания становится дополнительным щитом для оборудования, у которого секундное прекращение подачи питания станет серьезной проблемой (вплоть до выхода из строя).

Как насчет подключения только ИБП, без ДГУ? Эта схема имеет право на жизнь, но у нее тоже есть недостатки. Необходимо будет установить большой массив аккумуляторных батарей, где их суммарная емкость зависит от мощности и желаемого времени автономной работы. Но тогда возникают такие проблемы: высокая цена ИБП, большой вес и объем АКБ, потребность в специальном помещении для их размещения. Если польза от установки такой системы перекрывает затраты, можно смело использовать ее для защиты от перебоев с питанием критически важного оборудования – в ЦОД, медицинских центрах и т. п.

Подключение генератора и ИБП

Итак, вы решили использовать ИБП в связке с ДГУ, чтобы обеспечить стабильное и качественное резервное питание. Самый простой способ их соединения в единую систему – через АВР. Некоторые модели ИБП поддерживают функцию «ONGenerator», при которой уменьшается величина зарядного тока аккумуляторных батарей при работе от генератора. Соответственно, нагрузка на генератор уменьшится.

Выбирая ИБП для работы в комплекте с ДГУ, нужно обращать внимание на соответствие номиналов. Недопустимо использовать генератор и ИБП с одинаковыми номиналами по двум причинам. Первая: КПД источника бесперебойного питания всегда ниже 100 %. Вторая: генераторы включаются в работу ступенчато, а чувствительное к помехам в сети оборудование требует плавного переключения. В общем случае специалисты рекомендуют придерживаться такого правила: номинальная мощность генератора должна быть в полтора раза выше номинальной мощности ИБП. Еще немного потребуется увеличить мощность генератора, работающего на газовом топливе.

Источник

Что выбрать: ИБП или генератор?

Энергозависимость наших домов растет каждый год. Разнообразные устройства и приборы, техника и гаджеты вызывают необходимость в постоянном доступе к качественной сети энергоснабжения. В городах и крупных населенных пунктах эта проблема решается государством посредством централизованной разветвленной сети подачи электричества. Проблема остается за городом: низкое качество или отсутствие электроэнергии чревато невозможностью работы такого оборудования как котлы отопления, водоснабжения, систем охраны, холодильников и пр. Решением является установка аварийного источника бесперебойного питания: ИБП или генератора. Так что же выбрать?

Бензиновые, дизельные или газовые генераторы.

Генераторы не фабричного качества — дизельные, бензиновые и газовые. Оборудованы системой автоматической регулировки напряжения (AVR) низкого качества – в результате на выходе генератора не синусоидальный сигнал, а как правило «пила» . Мощность: 1-10 кВт. Стоимость: 25-60т.р. Такие генераторы выдают напряжение низкого качество выходного тока и низкой надежности. Подобные решения подходят для обеспечения питанием электроинструментов в мастерской, лампочек и другой неприхотливой техники.

Китайские генераторы фабричного производства. Система автоматическая регулировка напряжения (AVR) более качественная и сигнал на выходе как правило синусоидальный. Фирмы-производители: Hyundai, Kipor, Fubag и др. Мощность: 1-10 кВт. Стоимость: 50-120т.р. Такие генераторы изготавливаются по установленным на фабриках стандартам и подходят для питания электричеством домашних приборов. Этот вариант генератора самый доступный из возможных по соотношению “цена-качество”.

Японские и европейские генераторы с воздушным охлаждением — бензиновые и дизельные. Система автоматической регулировки напряжения высокого качества. При этом будьте внимательны, т.к. часто под этими марками продаются дешевые китайские генераторы, которые не имеют ничего общего с японскими производителями. Мощность: 1-10 кВт. Стоимость: 160-250 т.р. Именно с этих моделей были скопированы большинство китайских генераторов.

Стационарные генераторы с водяным охлаждением. Мощность: 5кВт и более. Характеристики: AVR, кожух, подогрев. Как правило всегда есть модели в кожухе с подогревом, которые можно устанавливать прямо на улице. Стоимость: 300-700 т.р.

Для нормального функционирования генераторов, необходимо докупать и устанавливать дополнительное оборудование:

— щит автоматического ввода резерва (АВР – но не путать с AVR). Стоимость от 30т.р. до 70тр.

Читайте также:  Генератор для лиаз 5292

— системы отвода выхлопных газов. Стоимость от 20тр до 40тр.

— обустройство помещения с приточно-вытяжной вентиляцией для размещения генератора. Стоимость от 50 тр.

Инвертор или ИБП без двойного преобразования.

Это устройства часто называют просто инверторами. При наличии напряжения в внешней сети, инвертор пропускает его на потребителей. Если напряжение пропадает, то инвертор начинает генерировать чистое синусоидальное напряжение от аккумуляторов. Время перехода составляет менее 4-20 мс и никак не влияет на котлы и обычные бытовые приборы. Инверторы подразделяются по типу преобразования (низкочастотные и высокочастотные) и по форме выходного сигнала (с модифицированной синусоидой и чистой синусоидой на выходе).

При этом необходимо отметить, что не все ИБП могут долго работать в автономном режиме. ИБП предназначенные для компьютерной техники рассчитаны на работу в течение 5-15 минут. Компьютерные ИБП сделаны для того, чтобы во время этого периода либо должен быть запущен генератор, либо компьютер должен быть безопасно выключен с сохранением данных на диск.

Инверторы с модифицированным синусом на выход могут работать только с простыми приборами (свет, телевизор, и, может быть, компьютер), и не предназначены для питания любых нелинейных нагрузок. Инверторы с чистым синусоидальным сигналом на выходе – как например инверторы Bineos ™, работают с любыми типами нагрузок.

Инверторы с низкочастотным преобразованием были самими первыми такими устройствами. Их отличает большой вес (30-50кг!) и, если использованы качественные компоненты, чуть более высоким КПД преобразования. Например, инверторы таких известных марок как Victron, Schndeider Electric, Outback имеют КПД до 94-96% при мощности 3-4 кВт. Но из-за того, что применяется высококачественный мощный трансформатор с большим количеством медного провода, цена таких инверторов очень высока от 80 до 250тр. Некоторые менее известные бренды пытаются уменьшить стоимость таких инверторов путем использования меньших по размеру трансформаторов, что приводит к отказам при подключении к ним нагрузок близких к номиналу по паспорту и невозможностью долго работать на таких уровнях нагрузки из-за перегрева обмоток. Инверторы с заниженными по мощности трансформаторами не стоит использовать при нагрузках выше 70% от номинала.

Высокочастотные инверторы появились сравнительно недавно (5-7 лет назад) и сейчас «отвоевывают» позиции у низкочастотных инверторов. Для сравнения скажем, что большинство промышленных ИБП созданы по высокочастотной технологии. Такие инверторы имеют более сложную и продвинутую схемотехнику, и не каждый производитель имеет опыт и возможности проектировать и производить их. Такие инверторы характеризуются намного меньшим весом (7-15 кг) и чуть меньшим КПД, но они значительно дешевле – от 20 до 50тр. Например, инверторы марки Bineos имеют КПД 93-94% при весе 7кг для инвертора 3кВт и 14кг для инвертора 5кВт. Сейчас все больше и больше компаний переходят на такой тип инверторов – включая таких признанных лидеров по производству инверторов, как компания как Victron Energy. К сожалению на рынке представлено много подобных высокочастотных инверторов с упрощенной схемотехникой. Они дешевы, но не отличаются высоким КПД (обычно ниже 85-90%), надежностью и наличием схем защиты и фильтрации высоковольтных импульсов на линии — все это плохо сказывается как на «времени жизни» подобных инверторов, так а на самих приборах, которые они резервируют.

ИБП двойного преобразования.

ИБП двойного преобразования, которые часто не очень правильно называют «ИБП со стабилизацией напряжения» состоят как бы из двух инверторов – один преобразует сетевое напряжение в постоянное, а второй делает обратное преобразование в качественный переменный сигнал. То есть оба инвертора постоянно работа.т 24 часа в сутки и 365 дней в году — поэтому, такие устройства называют “онлайн”-ИБП. Более подробно о плюсах и минусах смотрите нашу статью «Обзор преимуществ и недостатков ИБП двойного преобразования»

Время переключения на резервное питание

Время запуска генератора составляет 10-150с. За это время, при отключении напряжения в сети, автоматика отправляет команду пуска генератора. Запускается и прогревается холодный двигатель. После этого напряжение подается на приемник. Таким образом, использование генератора не может обеспечить бесперебойного питания. Требовательная к наличию постоянного наличия тока электроника отправится в перезагрузку, произойдет сбой программ.

Возможные проблемы при запуске:

· аккумулятор генератора разряжен и нет возможности прокрутить стартер

· низкий уровень масла в двигателе или его плохое качество

· топливо в баке выработалось после прошлого использования

· топливо или топливная смесь кристаллизовалась из-за долгого простоя

· загрязнение топливной аппаратуры или «завоздушивание» карбюратора

· залитые или вышедшие из строя свечи зажигания

· выработан ресурс генератора

· неисправности в системе охлаждения

· неисправности в системе вентилирования

· неисправности в приводе заслонок.

Инверторы переходит в автономный режим за время 4-10 мс. Это время равное полупериоду синусоиды. Иными словами, электроника продолжит свою работу без видимых сбоев. Онлайн-ИБП не имеет времени перехода в автономный режим, то есть оно равно 0. Типичных проблем перехода ИБП на аккумуляторы нет, потому как переключение происходит посредством твердотельного или силового реле, а его срок эксплуатации рассчитан с большим запасом.

Настоящее бесперебойное питание обеспечивают только системы на инверторах или ИБП двойного преобразования. Питание от генераторов лишь условно можно назвать бесперебойным, потому что любой электроприбор за время перехода отключиться/уйдет в перезагрузку, что часто требует ручного перезапуска для многих систем дома.

Продолжительность автономной работы

Время автономной работы генератора зависит от его типа, конструктивных особенностей, вида топлива, а также количества потребляемого топлива при работе без нагрузки. При этом расход не сильно зависит от потребляемой электроприборами мощности, а зависит только от исполнения двигателя – можно условно считать, что на холостом ходу генератор потребляет всего на 30% меньше, чем при работе на номинальную нагрузку.

Генератор с воздушным охлаждением, в большинстве случаев, рассчитан на 7-9 часов непрерывной работы без дозаправки. После этого двигателю необходимо остывать 30-60 минут после выработки топлива. При этом, заправка производится при выключенном двигателе в целях безопасности.

Читайте также:  Часть генератора постоянного тока обеспечивающая выпрямление переменного тока это астанина

Генераторы с водяным охлаждением может работать без остановок несколько суток или даже недель. Но если нет системы непрерывной подачи топлива с внешним баком, то все равно дозаправка производится при выключенном двигателе.

Плюс генератора в том, что продолжительность его работы не сильно зависит от потребляемой мощности и электроэнергию можно не экономить. Например, включен или выключен утюг, или электроплитка не будет критично влиять на время работы. В это же время, для ИБП — это одна из ключевых метрик, влияющих на время работы в автономном режиме.

Инверторы, в составе ИБП, не имеют подверженных износу деталей и узлов, и время работы ограничивается лишь емкостью аккумуляторов и потребляемой приемником мощностью. Если приемник выключен, то и аккумуляторы не расходуют заряд.

При длительных перерывах электроснабжения, будет правильно использовать качественный стационарный дизельный генератор с водяным охлаждением и расположенный в отдельном помещении. Но и цена покупки и обустройства будет сравнима с ценой нового автомобиля. Правда и в этом случае у вас будут перерывы в электроснабжении длительностью 2-10 минут для запуска генератора.

При коротких и средних перерывах намного выгоднее и практичнее ставить систему резервирования на ИБП. Особенно если вы не постоянно проживаете в доме. Такая система автоматически и со 100% надежностью не даст отключиться системе отопления в зимний период или не оставит систему охраны без питания ни на секунду. Даже если во время аварии на внешней линии электроснабжения вы находитесь в доме, то достаточно отключить лишних потребителей электроэнергии, чтобы время автономной работы ИБП увеличивается в разы. В тоже время, генератор этим похвастаться не может.

При подборе инвертора руководствуйтесь продолжительностью возможного отключения электричества. Чаще всего системы бесперебойного питания рассчитывают на срок автономной работы от 4-6 до 16-24 часов.

Эксплуатация и сервис

Все генераторы имеют механические узлы и детали, подверженные износу и перегреву. Для обеспечения их правильной работы предусмотрены периоды техобслуживания, которые должны делать специалисты. При плохом техобслуживании или его пропусках, двигатель генератора выходит из строя. Обычный срок эксплуатации недорогого бензинового или дизельного генератора с воздушным охлаждением варьируется в диапазоне от 200 до 500 моточасов. Генераторы с водяным охлаждением могут работать при правильном обслуживании до 7000 часов. Для работы генераторов необходимы расходные и горюче-смазочные материалы. В среднем затраты на ТО оцениваются как 20-30% от стоимости топлива, выработанного в межсервисный период – это также надо учитывать при планировании покупки генератора.

Инверторы и ИБП – системы в высоким сроком службы. Инверторы не имеют механических деталей и узлов (за исключением вентиляторов), и, при правильно выбранном продукте срок эксплуатации их составляет до 10 и более лет. Периодическое техобслуживание не помешает и этим системам – обычно это очистка вентиляторов от пыли и проверка баланса АКБ. В зависимости от запыленности места установки прибора, вентиляторы и систему охлаждения необходимо очищать от пыли один раз в 1-2 года.

Шум и выделение выхлопных газов

Шум генератора можно устранить за счет установки его вдали от жилого пространства и оборудования специального помещения с шумозащитой. Если эти условия не выполняются, работающий генератор слышен в доме. Сам по себе шум достаточно громкий и может причинить дискомфорт как вам, так и вашим соседям. А вот с выхлопными газами генератора просто так побороться сложно. Единственный вариант отдалить генератор настолько далеко, чтобы выхлопные газы рассеивались не доходя до вашего дома.

Инверторы и ИБП – практически бесшумны и не выделяют никаких газов. Если они установлены в отдельном от людей помещении, то их вообще не слышно — уровень шума составляет 25-40 дБ (аналогичен шуму кулера компьютера).

Для устранения шума генератора необходимо обустраивать место его установки. ИБП лишен этого недостатка благодаря естественному отсутствию производимых шумов.

Для работы бензинового или дизельного генератора обустраивается специальное помещение с особыми нормами безопасности. Это может быть периферийное строение на участке, гараж или отведенное помещение в доме. На площадке обеспечивается вентиляция и газоотведение, а также шумоизоляция разных типов. Силовые линии проводятся от генератора в дом.

Для установки ИБП подбирается сухое вентилируемое помещение. Температура воздуха в помещении должна быть выше ноля, хотя они прекрасно работают и при отрицательных температурах до минус 10-25 градусов. ИБП объективно проще и дешевле генераторов в установке.

Выводы из сравнительного анализа генератора и ИБП:

· Стоимость генераторов и инверторов вариативна и имеет значительный разброс от марки и типа. При одинаковом уровне качества, инвертор обычно дешевле генератора. При установка генераторов требует затрат, что делает решение на инверторах/ИБП еще более выгодным.

· ИБП обеспечивает бесперебойное питание приемника, генератор не имеет такой возможности без дополнительно установленного оборудования.

· Продолжительность автономной работы ИБП зависит от нагрузки. На генераторы этот параметр влияет мало. Генераторы предпочтительнее устанавливать при систематическом отключении электричества на срок от суток и более.

· Качество подаваемого напряжения у ИБП несравнимо выше и подходит для питания чувствительных к этому параметру электроприборов. Генераторы, за исключением дорогих, не могут обеспечить высокое качество электричества.

· ИБП неприхотливы в использовании и не требуют проведения трудозатратных сервисных работ. Их срок службы больше чем у генераторов.

· ИБП, в отличие от генераторов, бесшумны и не выделяют выхлопных газов.

· Установка генератора требует наличия подходящего места с вентиляцией, системой газоотведения и, зачастую, бетонной площадки. ИБП для работы требуется любое подсобное помещение с вентиляцией и нормальной влажность.

Источник