Источники бесперебойного питания
Невозможно представить себе жизнь современного человека без разнообразных электробытовых устройств, которые окружают его буквально на каждом шагу. Однако за очевидные удобства, дарованные прогрессом, приходится расплачиваться все большей зависимостью от систем централизованного распределения электроэнергии.
Любые перерывы в энергоснабжении нарушают привычный ход жизни населения и воспринимаются как ЧП. Люди оказываются буквально отрезанными от всех благ цивилизации: не работают телевизор, телефон, «глобальное потепление» в холодильнике губительно действует на хранящиеся там продукты… Даже краткосрочные энергосбои способны привести к неприятным последствиям. Особенно это касается компьютеров и других устройств, которые могут пострадать от внезапного прекращения энергоснабжения. Известны случаи, когда из-за отключений электричества выходили из строя процессоры стиральных и посудомоечных машин. Вообще, чем сложнее и дороже техника, тем больше шансов, что из-за капризов энергоснабжения она окажется безнадежно испорчена.
Другая проблема, с которой особенно часто сталкиваются владельцы автомобилей, гаражей и загородных участков, заключается в том, что возможность подсоединения к магистральным сетям энергоснабжения существует далеко не везде. Между тем иногда возникает необходимость подключить электроприборы в «полевых» условиях. Как быть в подобной ситуации?
Самый простой вариант, который поможет раз и навсегда решить проблему энергоснабжения, – продублировать работу энергосистемы персональными источниками питания. Эти устройства выручат хозяев, когда потребуется организовать работу электроприборов в местах, где отсутствуют электросети. А наиболее совершенные источники бесперебойного питания (ИБП) позволят обезопасить компьютеры и бытовую технику при аварийном отключении электричества. Другими достоинствами таких устройств (по сравнению, например, с бензо– и дизель-генераторами) являются малые размеры, экологическая безопасность и удобство в эксплуатации. ИБП не загрязняют воздух выхлопами и работают бесшумно.
Для всех источников питания используются аккумуляторные батареи, характеризующиеся величиной выходного напряжения, емкостью и другими параметрами (о них речь пойдет дальше). Помимо аккумуляторных батарей в состав устройств могут входить электронный блок управления, позволяющий прибору работать как ИБП в автоматическом режиме, стабилизатор выходного напряжения, автоматическое зарядное устройство.
Выбирая источник энергоснабжения, четко определите круг задач, которые вы собираетесь решать с его помощью. Если он нужен для подключения электроинструментов на садовом участке, а также как источник питания для аварийного освещения и запуска двигателей автомобилей или снегоуборочных комбайнов, то подойдет переносной ИБП, например серий MP, EFOY (SFC, Германия). Эти модели отличаются друг от друга емкостью батареи, максимальной величиной пускового тока, напряжением вырабатываемого тока, массой и временем полной зарядки.
Емкость батарей – это величина заряда, который аккумулятор может отдать в процессе работы. Измеряется в ампер-часах (Ахч). Чем больше емкость, тем дольше смогут работать подключенные к аккумулятору устройства. Особенно важна большая емкость при подключении мощных приборов, которым требуется много энергии для длительного действия. Это относится, например, к циркулярной пиле, электросварке и т. п. Если же устройство используется для предохранения компьютеров и аналогичной техники от энергосбоев, емкость батарей обычно не слишком важна.
Максимальная величина пускового тока измеряется в амперах (А). Учитывается в том случае, если вы собираетесь использовать устройство для запуска двигателей автомобилей. Переносные источники питания способны вырабатывать пусковой ток 200-1400 А. И если ток в 200 А годится для запуска двигателей садовой техники, мотоциклов и малолитражных легковых автомобилей, то ток в 1400 А подходит для двигателей грузовых автомобилей, в том числе дизельных.
Масса – важный показатель для переносных устройств, особенно если учесть, что некоторые из них весят 15–20 кг. Такая тяжесть объясняется конструкцией аккумуляторных батарей, предназначенных для использования в помещениях. В подобных случаях применяются кислотно-свинцовые батареи с герметичным корпусом и гелевым электролитом. Их стоимость выше, чем щелочных аккумуляторов с кислотным электролитом, но у них есть много преимуществ. Во-первых (и это самое главное), такие батареи в процессе работы не выделяют вредный газ. Поэтому их можно без риска для здоровья размещать внутри жилого помещения. Эти аккумуляторы удобны тем, что могут работать в любом положении (не только будучи установлены вертикально), устойчивы к низким температурам, не требуют доливки электролита и просты в обслуживании. Но за безопасность приходится расплачиваться увеличением массы прибора. Поэтому, если устройство предполагается использовать «понемногу, но часто» и в разных местах сада, возможно, имеет смысл подобрать модель с небольшой массой (4–5 кг).
Выходное напряжение . Большинство моделей дают на выходе постоянный ток напряжением 12 В. Для питания электроники и бытовых приборов требуется переменный ток 220 В. Чтобы иметь возможность их подключить, нужны дополнительные устройства – инверторы, или преобразователи тока. Их главная характеристика – номинальная выходная мощность (от десятков ватт до нескольких киловатт).
Безопасность сети . Источники с функцией бесперебойного питания применяются при нестабильной подаче электроэнергии. Такое устройство остается постоянно подключенным к сети, а к нему, в свою очередь, подсоединяются чувствительные к энергосбоям приборы. При нормальном напряжении в сети инвертор работает на подзарядку аккумулятора или «в фоновом режиме» (в этом случае потребляемая им энергия минимальна и составляет для большинства моделей 20–50 Вт). Но как только подаваемое напряжение опускается ниже критического уровня, инвертор автоматически начинает компенсировать нехватку питания за счет ресурсов аккумуляторной батареи.
Источники бесперебойного питания используются и для компенсации пиковых нагрузок при потреблении электроэнергии. Если, например, внутридомовая система рассчитана на потребление 2,5 кВт, одновременное подключение нескольких мощных устройств может привести к отключению предохранителей (пробок). ИБП отслеживает такие скачки потребления и при необходимости компенсирует нехватку электроэнергии за счет запаса, накопленного в аккумуляторных батареях.
В зависимости от конструкции электронной схемы управления можно выделить два типа ИБП: Offline и Online. Простые по конструкции приборы типа Offline переходят на энергоснабжение от аккумуляторных батарей лишь при отключении или резком падении напряжения в сети. Устройства типа Online обеспечивают выход переменного тока с оптимальными характеристиками по частоте и форме синусоиды. Подобная техника обеспечивает наилучшую защиту подключенных к ней приборов, но и стоит не дешево.
Источники бесперебойного питания для загородных домов часто выполняются в стационарном варианте, а потому занимают немало места. Батареи в них имеют большую емкость, которая позволяет поддерживать подачу электроэнергии в течение многих часов.
Немаловажным параметром для ИБП является время, которое требуется для автоматического переключения питания с сети на аккумуляторы. Бытовые устройства типа Offline обеспечивают переключение в среднем за 30–40 мс (миллисекунд), а ИБП типа Online сокращают этот промежуток до 2 мс. Персональный компьютер обычно в состоянии выдержать «паузу» до 50-100 мс, так что обеспечить его работоспособность может большинство ИБП.
Для автономной подачи электроэнергии в течение долгого времени часто применяют комбинированную систему, состоящую из ИБП и бензогенератора. При отключении напряжения в сети ИБП начинает расходовать ресурс аккумулятора. Если же в течение заданного времени подача электроэнергии не восстанавливается, ИБП автоматически производит запуск генератора. Такие автономные системы способны работать, пока не закончится горючее в баке. Стоимость комплекса – от $ 4000 (половину суммы составит стоимость генератора). При необходимости можно нарастить емкость комплекса, добавив дополнительные батареи.
Существуют и другие, более перспективные варианты автономных источников питания. Например, комплект из стационарного ИБП и автономного источника электроэнергии (солнечной батареи, ветрогенератора и т. п.). Заплатив однажды за комплект автономного оборудования, владелец дома избавляет себя от регулярного общения с поставщиком магистрального электричества, неуклонного роста его стоимости, перебоев и скачков напряжения. Подобные проекты уже реализованы и вполне успешно работают.
Серьезную проблему для многих владельцев стационарных ИБП представляют масса и габариты этих устройств. Достаточно сказать, что в некоторых случаях общая масса ИБП достигает нескольких тонн! Возможно, для их размещения потребуется изготовление отдельного фундамента, как, например, для каминной печи. Для хранения аккумуляторов лучше всего использовать помещение с постоянной положительной температурой и небольшой влажностью (допустим, теплый и хорошо вентилируемый подвал). Иногда их размещают в отдельном подсобном строении. Большинство современных моделей аккумуляторов неплохо переносят охлаждение до -20 °C, хуже – сырость, особенно конденсат влаги, который приводит к утечкам тока и быстрой разрядке аккумулятора. Для их хранения чаще всего применяют специально изготовленные металлические стойки, способные выдержать необходимую нагрузку.
Безопасность электроустановки
Мы беспрестанно напоминаем нашим читателям, что любая электроустановка должна быть безопасной для человека и включенных в нее приборов. Основное правило защиты от поражения током гласит: «Опасные токоведущие части не должны быть доступными, а доступные проводящие части не должны быть опасными». Среди мер защиты различных устройств важное место занимает так называемая двойная изоляция. При этом техническом решении безопасность обеспечивается усиленной изоляцией токоведущих частей, которая для большей надежности еще и дублирована. Двойную изоляцию имеют современные провода и кабели, а также оборудование, которое по способу защиты от поражения электрическим током делится на классы от нулевого до третьего. Выбор класса зависит от типа помещения (влажное, сухое, жаркое, пыльное) и назначения прибора. Самая простая защита (нулевого класса) применяется в электрооборудовании, рассчитанном на эксплуатацию в неопасных с точки зрения потенциальной возможности поражения током местах (например, в жилых комнатах, где по умолчанию должно быть сухо). Самую сложную защиту, третьего класса, используют там, где опасность поражения электричеством наиболее вероятна (в санузлах, в сырых подвалах).