Джерело безперебійного живлення ДБЖ. Основні характеристики.

Джерело безперебійного живлення (ДБЖ / UPS) (рос. Источник бесперебойного питания – ИБП) – у широкому значенні – це будь-який пристрій, що запасає енергію для безперервного електроживлення навантаження як за наявності основного джерела енергії, так і за його тимчасового відключення. Тому, в загальному випадку до цього поняття можна віднести такі пристрої як електроакумулюючі електростанції, маховикові системи типу «мотор-генератор» і навіть акумуляторні батареї ноутбука.

У силовій електротехніці джерелом безперебійного живлення (ДБЖ) прийнято вважати електронний пристрій, призначений для аварійного електроживлення критичного навантаження за допомогою акумуляторних батарей у разі перебоїв з електропостачанням. Його основним завданням є підтримка працездатності навантаження протягом певного часу (часу резервування, часу автономної роботи). Воно у свою чергу може бути від кількох хвилин до кількох діб залежно від потужності навантаження та ємності батарейного комплекту. Його повинно вистачити для усунення аварії в лінії електропередачі, або для штатного відключення критичного навантаження, або для пуску резервних пристроїв електроживлення, наприклад дизель-генераторної установки

Згідно типам виконання, ДБЖ поділяють по декільком критеріям:

• Наявність вбудованого акумулятора, або підключення зовнішнього.
• Форма вихідної напруги - Апроксимована (модифікована) синусоїда або чистий синус
• Можливість перетворення вхідної напруги (іншими словами можливість стабілізації), які у свою чергу поділяються на :
  • ДБЖ резервного типу (Off-Line або  Standby)
  • Лінійно-інтерактивні ДБЖ ( Line-Interactive)
  • ДБЖ з подвійним перетворенням напруги ( On-Line)

Наявність вбудованого акумулятора, або підключення зовнішнього.
Стосовно наявності акумулятора усе просто. Зазвичай, вбудований акумулятор не є потужний і виконує лише невеликий термін навантаження. Звісно, усе залежить від потужності техніки, яка підключена до системи живлення, але все ж таки, такі ДБЖ частіше виконують можливість безпечного підключення до генератора, або іншого варіанта альтернативної енергії.  Або, як наприклад з комп’ютером, можливість спокійно завершити сеанс та зберегти усі дані перед виключенням системи.
Якщо Ви бажаєте, щоб техніка, яка підключена до БДЖ працювала довгий термін – потрібно звернути увагу на системи з підключенням зовнішнього акумулятора. 
Форма вихідної напруги - Апроксимована (модифікована) синусоїда або чистий синус
Апроксимована (модифікована) синусоїда – це спроба таким чином відтворити вихідний сигнал напруги, щоб він максимально був схожий на чисту, або правильну синусоїду. З таким варіантом модифікації синусоїди можуть працювати багато приладів , оснащеними імпульсними джерелами живлення – світло, більшість побутової техніки, комп’ютери та ін.
Чиста або правильна синусоїда часто є важливим для роботи насосів, чутливої автоматики сучасних опалювальних котлів та інша чутлива до синусу техніка. Якщо Ви бажаєте від ДБЖ підключити сучасний газовий котел, електромотор або насос, у 99% випадків Вам слід  обирати прилади, які на виході утворюють не просто апроксимований або модифікований синус, а саме забезпечують чистий синус, або ще називають привільний синус.

Джерело безперебійного живлення резервного типу (Off-Line або Standby)
Це самий простий пристрій з автоматичним комутатором у схемі, який при роботі в нормальному режимі забезпечує підключення навантаження безпосередньо до зовнішньої електромережі живлення, а в автономному – переводить її на живлення від акумуляторів.
Достоїнством ДБЖ резервного типу є його простота і невисока вартість, а недоліком – ненульовий час перемикання (~4 мс) на батареї, а також відсутність мережного стабілізатора напруги внаслідок чого інтенсивніше експлуатуються акумулятори, оскільки пристрій переходить в автономний режим за будь-яких неполадок в електромережі .
ДБЖ резервного типу, як правило, мають невелику потужність і застосовуються для забезпечення безперебійного електроживлення окремих пристроїв (персональних комп'ютерів, робочих станцій, офісного обладнання) у районах із гарною якістю електричної мережі.

Лінійно-інтерактивний ДБЖ (Line-Interactive)
Лінійно-інтерактивний ДБЖ - це джерело безперебійного живлення, виконаний за схемою з комутуючим пристроєм ( Off-Line) і доповненою автоматичним регулятором напруги ( AVR) на основі автотрансформатора з обмотками (ступінчастим стабілізатором). Основна перевага лінійно-інтерактивного ДБЖ у порівнянні з джерелом резервного типу полягає в тому, що він здатний забезпечити нормальне навантаження при підвищеній або зниженій напрузі електромережі (найпоширеніший вид неполадок у вітчизняних електромережах) без переходу в автономний режим. У результаті продовжується термін служби акумуляторів. Недоліком лінійно-інтерактивної схеми є ненульовий час перемикання (~4 мс) навантаження на живлення від батарей, а також грубіша стабілізація напруги (у порівнянні з ДБЖ On-Line) у мережевому режимі - 5-22% (залежно від моделі ДБЖ).
По ефективності лінійно-інтерактивні ДБЖ займають проміжне положення між простими та відносно дешевими резервними джерелами ( Off-Line) і високоефективними, але дорогими ДБЖ з подвійним перетворенням енергії ( On-Line) . Як правило, лінійно-інтерактивні ДБЖ застосовують для захисту персональних комп'ютерів, моніторів, робочих станцій, вузлів локальних обчислювальних мереж та іншого офісного обладнання.
До переваг лінійно-інтерактивної схеми також відносяться її порівняльна простота та надійність, нижча вартість, а також високий ККД у мережевому режимі.
Лінійно-інтерактивні ДБЖ діляться на дві основні групи за способом одержання вихідної напруги в батарейному режимі: ДБЖ з апроксимованою синусоїдою та ДБЖ з чистою синусоїдальною напругою.

 

ДБЖ з подвійним перетворенням напруги (On-Line)
Принцип роботи ДБЖ зі схемою On-Line та  подвійним перетворенням напруги полягає в наступному. Змінна мережна напруга, що надходить на його вхід, перетворюється випрямлячем на постійне, а потім за допомогою інвертора знову в змінну. Акумуляторна батарея, підключена до точки з'єднання випрямляча та  інвертора , живить останній в аварійному режимі. Функції зарядного пристрою може виконувати спеціальний окремий блок так і  випрямляч залежно від конфігурації ДБЖ. Акумуляторна батарея може підключатися безпосередньо, такт і через додатковий підвищує перетворювач DC/DC для збільшення ККД системи.

Схема On-Line забезпечує ідеальну вихідну напругу за будь-яких неполадок в електромережі. Вона характеризується нульовим часом перемикання з нормального режиму автономний і назад без перехідних процесів у вихідній напрузі.
До недоліків схеми On-Line належать її порівняльна складність, більш висока вартість, а також енергетичні втрати на подвійному перетворенні напруги.
Необхідно зауважити, що захист таких пристроїв, як котли опалення, файлові сервери та телекомунікаційне обладнання здійснюється тільки з використанням ДБЖ зі схемою On-Line.