Однофазные ИБП с мощным зарядным устройством

Оглавление

Стандартные однофазные ИБП: особенности, сценарии работы
Автономная работа устройства: граничные значения
Когда требуется большое время автономии?
Знакомимся с линейкой Эксперт Плюс
В чем преимущества ИБП с мощным зарядным устройством?
Температурный режим эксплуатации
Сценарии использования, готовые решения
Выводы

Стандартные однофазные ИБП: особенности, сценарии работы

Стандартная линейка однофазных источников бесперебойного питания обычно предназначена для времени автономии 3-15 минут на полной мощности. С дополнительными батарейными блоками время может быть увеличено до 30-60 минут. Это связано с типовыми сценариями использования. Указанного времени, обычно, достаточно для следующих сценариев:

• корректное завершение работы настольных компьютеров; серверов даже с высоконагруженными базами данных или хостов виртуальных машин, которые требуют много времени для сохранения записи транзакций в БД или выключения всех виртуальных машин.
• автоматический (в некоторых случаях – ручной) запуск генератора с плавным переходом нагрузки на него через АВР без прерывания работы нагрузки (батарейная поддержка нужна на время запуска ДГУ и перехода на неё)
силами дежурной смены на объекте устраняется причина пропадания сети, если причина не установлена, корректно завершается работа ИТ-оборудования.

Схема 1-2: Типовая схема работы с ДГУ.

Такие ИБП имеют в своем составе и в составе внешних батарейных блоков заменяемые батареи, составленные из 12В батарей ёмкостью 7-9 А*ч (в редких случаях используются 12-17А*ч). Паспортный срок службы таких батарей – 5 лет. Да, на рынке есть специализированные батареи типоразмера 7-9А*ч со сроком службы 8 лет и более, но из-за высокой цены их используют в очень специфичных ситуациях, где это оправдано. Таким образом, наиболее реальный срок службы батарей в типичных ИБП составляет 1-3 года в зависимости от условий эксплуатации (в основном, количество циклов заряда-разряда, глубина разряда, рабочая температура).

Автономная работа устройства: граничные значения

В случае, если на однофазную нагрузку нужна автономия более 5 минут на максимальной мощности, к ИБП подключают внешние батарейные блоки. При этом допустимое производителем количество ограничено и обычно составляет 3-10 внешних батарейных блоков максимум. Ограничением на наращивание батарейных блоков у большинства ИБП является встроенное зарядное устройство (ЗУ) фиксированной мощности. При подключении внешних батарейных блоков время зарядки увеличивается пропорционально ёмкости подключенных батарей. Производители в силу экономических причин (цена устройства и цена ремонта) обычно закладывают мощность ЗУ исходя из типичного сценария работы ИБП. Как правило, встроенное ЗУ за разумное время (6-8 часов) заряжает ИБП только с 3-5 батарейными блоками, даже при допустимости подключения до 10 блоков.

Переразмеривание ИБП влечёт за собой следующие дополнительные расходы:

• Более мощный ИБП дороже при покупке и ремонте, при этом его установленная мощность не используется полностью.
• ИБП мощностью 5кВА и выше, а также все 3ф ИБП требуют клеммное подключение к сети и к нагрузке, значит подключение и обслуживание потребуют задействование специализированного персонала на объекте.
• Потребуется больше выделенной электрической мощности на объекте под ИБП. Несмотря на то, что ИБП будет работать не на полную мощность, установленная мощность будет выше.
• Потребуется больший типоразмер защитной аппаратуры (автоматических выключателей) и сопутствующих деталей - установочных электрических шкафов, сечение проводов.
• Потребуется более дорогой 3-фазный ДГУ вместо 1-фазного ДГУ.
• Обслуживание 3ф устройств может проводиться только сертифицированным персоналом, что повлечет дополнительные расходы. Тогда, как однофазный ИБП с подключением в розетку не потребует специального персонала, заменить батареи в нем или заменить сам ИБП можно самостоятельно.

Кроме этого, если на объекте нет 3ф подключения, то переход на 3ф решение невозможен.

Когда требуется большое время автономии?

Сценариев эксплуатации оборудования, при которых требуется организовать большое время автономии достаточно много. Приведем несколько примеров:

• Необслуживаемый объект, удаленный географически от ремонтной бригады. Время автономии должно быть выше типового времени восстановления сети.
• Частое и/или долгое пропадание сети на ответственном объекте. Здесь при расчетах необходимо учесть цикличность «время автономии» и «время заряда батарей после разрядки» с худшим случаем пропаданием сети на объекте.
• Система безопасности и видеонаблюдения, для которых необходимо обеспечить непрерывный круглосуточный режим работы.
• Невозможность установки ДГУ на объект или дороговизна регулярных выездов для заправки ДГУ при частых выключениях.
• Система отопления загородного дома, где автономия организуется для работы котельного и инженерного оборудования.
Производственный процесс с долгим циклом производства, остановка которого ведет к значительному ущербу.
• Резервное освещение.

Для сценариев, когда требуется долгое время автономии (от 30 минут и более на полной мощности ИБП) компания «Сайбер Электро» предлагает однофазные онлайн ИБП с большими токами заряда (мощным зарядным устройством) серии «Эксперт Плюс».

Знакомимся с линейкой Эксперт Плюс

Модели серии «Эксперт Плюс» не содержат внутренних аккумуляторных батарей, ИБП работают только с внешними аккумуляторами. За счет мощного зарядного устройства можно организовать массивы, построенные на аккумуляторах большой ёмкости – от 50Ач и выше, что и позволяет получить большое время автономии без дополнительных, излишних для данной ситуации затрат на переразмеривание ИБП.

Модели серии «Эксперт Плюс» - это онлайн ИБП постоянного двойного преобразования, обеспечивающие максимальную защиту подключаемой нагрузки.

Линейка представлена напольными моделями и моделями для установки в серверную стойку. Устройства мощностью 1000 / 2000 / 3000 ВА с подключением в розетку и выходными розетками IEC, и мощностью 6000 / 10000 ВА с клеммным 1-фазным подключением и клеммным выходом. 

Клеммное подключение сети, батарей и нагрузки к ИБП Эксперт-Плюс-6000(Р)/10000(Р) 

Каждый ИБП оснащен USB и RS-232 портом для связи с компьютером; EPO/ROO (Emergency Power Off / Remote On Off) портом для удаленного аварийного отключения или удаленного включения-выключения нагрузки, подключенной к ИБП; слотом расширения для подключения WEB/SNMP карты для централизованного мониторинга и управления.

Сетевая карта ПМКАРД

Управляется каждый ИБП с передней панели с помощью кнопок и информативного ЖК-экрана. Можно настроить режимы работы ИБП, сценарии его работы, перезапуска, ЭКО-режим и ток зарядного устройства (для корректного заряда произвольного массива батарей).

Экран ИБП

В чем преимущества ИБП с мощным зарядным устройством?

Источники бесперебойного питания серии Эксперт Плюс оснащены мощным зарядным устройством:

• 8А для версий 1000ВА и 2000ВА;
• 12А для версии 3000ВА;
• 10А для версий 6000ВА и 10000ВА.

Предполагается подключение внешних батарейных линеек, состоящих из 2 батарей в линейке для версии 1000ВА (напряжение батарейного массива – 24В), 4 батарей в линейке для версии 2000ВА (напряжение батарейного массива – 48В), 6 батарей в линейке для версии 3000ВА (напряжение батарейного массива – 72В), 16 батарей в линейке для версии 6000ВА и 10000ВА (напряжение батарейного массива – 192В).

Подключение 6 внешних АКБ к ИБП через автоматический выключатель постоянного тока

Допускается подключение внешних свинцово-кислотных батарей 12В. Если расчётной времени автономии недостаточно при конкретной емкости батарей или со временем требуется увеличить время автономии, допускается подключение нескольких одинаковых линеек батарей в параллель.

Например, для мощности ИБП 2000ВА при нагрузке 1200Вт четыре АКБ по 40А*ч будут обеспечивать автономию более 50 минут, две линейки АКБ по 4шт 40А*ч (всего 8 АКБ) в этом случае обеспечат автономию более 1 часа 40 минут. В случае, когда батарейных линеек больше одной, для обеспечения надежности рекомендуется на каждую батарейную линейку использовать свой батарейный автомат или предохранитель для селективной защиты. 

Подключение одной линейки из 4 АКБ к одному ИБП

Подключение 2-х линеек АКБ по 4шт 12В к одному ИБП

Мощность зарядного устройства 8А позволяет зарядить внешний батарейный массив с ёмкостью батарей в линейке 80А*ч за разумное время (6–10 часов).

Большинство представленных на рынке АКБ с ёмкостью 40А*ч и выше имеют срок службы 6–10 лет. Специализированные батареи такой емкости можно приобрести со сроком службы 12+ лет (по стандартам, типа Eurobat). 6-летний паспортный срок службы батарей говорит о том, что в реальных условиях работы батареи прослужат более 4 лет, тогда как типичная батарея со сроком службы 10 лет обычно прослужит 5–8 лет.

Таким образом, при установке ИБП с большим током заряда в связке с АКБ большой ёмкости и долгим сроком службы, снижается совокупная стоимость владения (TCO) за счет необходимости более редкого обслуживания системы. И, зачастую, это единственный выход в тех случаях, когда система с ИБП установлена на удаленном объекте, где технический выезд даже для плановой замены батарей экономически нецелесообразен или невозможен по географическим причинам (районы, труднодоступные для транспорта в определенное время года). 

Разъем подключения внешних батарей для ИБП Эксперт-Плюс-1000(Р)/2000(Р)/3000(Р)

Температурный режим эксплуатации

Аккумуляторные батареи достаточно чувствительны к температурному режиму эксплуатации, это нужно учитывать при проектировании системы гарантированного питания для конкретного объекта.

Срок службы стандартных свинцово-кислотных батарей максимален при температуре окружающей среды 20-25 градусов Цельсия. При этом ИБП может работать при температуре до +40 без дополнительного охлаждения. В случае возможного выхода из строя кондиционера на объекте, или если система охлаждения не предусмотрена вовсе, к ИБП можно подключить батареи специального исполнения, которые могут работать при высоких температурах без особого снижения срока службы. Если же на объекте только батареи требуют охлаждения до +20-25 градусов, а все остальные приборы могут работать при более высоких температурах, то использование таких батарей позволяет отказаться от кондиционера в целом. В случае ИБП со стандартными предустановленными батареями такое невозможно, или батареи придется менять каждые 1-2 года.

Сценарии использования, готовые решения

Нагрузка 1500Вт, время автономии –110 минут.

Стандартное решение:

Эксперт 3000Р – 1шт
ВББ72В40А – 3 шт
Занимаемое место в стойке – 8U,
Вес 142кг
Розничная цена: 61910руб + 53187руб*3 = 221471 руб

Решение на ИБП с мощным ЗУ:

Эксперт Плюс -2000Р – 1 шт
Батареи RC12-100 – 4 шт
Занимаемое место в стойке 2U ИБП + на одной полке в стойке можно разместить 4 батареи. Нужна полка грузоподъемностью 120 кг.
Вес ИБП и батарей – 133.5 кг
Розничная цена:  38669руб + 16839руб*4 = 106025 руб

Нагрузка 500Вт, время автономии –7 часов (420 минут).

Стандартное решение:

ЭКСПЕРТ-6000Р– 1шт
ВББ192В75А– 3 шт
Занимаемое место в стойке – 15U,
Вес 235кг
Розничная цена:  173231 + 102728*3 = 481415 руб

Решение на ИБП с мощным ЗУ:

Эксперт-2000Р плюс – 1 шт
Батареи RC12-100 – 4 шт
Занимаемое место в стойке 2U ИБП + на одной полке в стойке можно разместить 4 батареи. Нужна полка грузоподъемностью 120 кг.
Вес ИБП и батарей – 133.5 кг
Розничная цена:  38669руб + 16839руб*4  = 106025 руб

Нагрузка 200Вт, время автономии –6 часов (240 минут).

Стандартное решение:

ЭКСПЕРТ-2000Р– 1шт
ВББ48В40А – 3 шт
Занимаемое место в стойке – 8U,
Вес 99 кг
Розничная цена: 51169 руб + 42055руб *3 = 177334 руб

Решение на ИБП с мощным ЗУ:

Эксперт Плюс -1000Р – 1 шт
Батареи RC12-75 – 2 шт
Занимаемое место в стойке 2U ИБП + полка под батареи
Нужна полка грузоподъемностью 50 кг.
Вес ИБП и батарей – 56 кг
Розничная цена: 32745руб + 14784*2 = 62313 руб

Выводы

С появлением ИБП с зарядным устройством увеличенной мощности, необходимости переразмеривать номинал самого ИБП нет, что сокращает не только расходы на первоначальную покупку, но и на обслуживание, ремонт и фонд запчастей, то есть снижает совокупную стоимость владения.

Модели ИБП серии Эксперт Плюс востребованы там, где нужно обеспечить действительно большое время автономной работы, измеряемое часами. Такие задачи чаще всего встречаются в телеком отрасли, могут быть актуальны на промышленных объектах при проектировании автономной работы аварийного освещения, для АСУ ТП комплекса подстанций и т.п.

Особо стоит отметить применимость такого решения на удаленных объектах, например, распределенные объекты ЖД и авто-инфраструктуры, организация видеонаблюдения критически-важных объектов без постоянного нахождения персонала на объекте.

Сравнительный расчет стоимости решения под несколько типовых запросов с обеспечением времени автономной работы выше часа показывает выгоду такого решения не только в долгосрочной перспективе, но и непосредственно при покупке.