Содержание

Что такое резервное питание?

Резервное электроснабжение – это система, которая состоит из одного или нескольких вспомогательных (запасных) источников питания. Она работает автономно и предназначена для выработки электроэнергии и её гарантированной передачи потребителям в случае отказа/пропадания основного источника.

Резервное электроснабжение в основном требуется для техники, без которой трудно обойтись, например, отопительного оборудования (энергозависимый котел и циркуляционные насосы), холодильника, водяного насоса, освещения или системы безопасности. В некоторых случаях такая система устанавливается на весь объем электротехники на объекте. В бытовой сфере для решения этой задачи применяются бензиновые и дизельные генераторные установки, ИБП (источники бесперебойного питания), инверторы и портативные зарядные станции. Каждый источник рассчитан на автономное снабжение на определенное время – от нескольких минут до более суток.

В зависимости от того, как организована система, переход на резерв выполняется бесперебойно автоматически или вручную и с некоторой задержкой по времени, необходимой для запуска вспомогательного источника.

В каких случаях требуется?

Резервное электропитание – это оптимальный способ сохранить или продлить электроснабжение потребителей на необходимое время. Однако такая система требуется не всегда, а лишь только в том случае, если на объекте:

  • с одной стороны, присутствует электротехника, которой требуется непрерывное электропитание (газовому энергозависимому котлу отопления, холодильнику) или которой необходимо воспользоваться в период блэкаута (компьютер, телевизор, зарядное устройство для смартфона или другого гаджета);
  • с другой стороны, происходят периодические перебои с электроэнергией, а оперативное возобновление её подачи невозможно, или случаются значительные скачки и просадки сети, которые вредят критически важному оборудованию.

Способы организации резервного электроснабжения

Рассмотрим основные приборы для резервного питания, которые в основном применяются в частных домах, квартирах и офисах.

Генератор

Самый распространенный вариант организации резервного электроснабжения. Выработка переменного тока у него осуществляется за счет вращения ротора двигателем при сгорании бензина, газа или дизельного топлива. Агрегат может вырабатывать трехфазный или однофазный переменный ток.

При классической схеме подключения соединяется с внутренней электропроводкой объекта в распределительном щите после вводного автомата и перед реверсивным рубильником, который переключает электрооборудование на вторую линию после того, как на основной пропадает напряжение.

Переключение и запуск бывает ручным или автоматическим, если присутствует функционал АВР (автоматический ввод резерва). Также к нему могут подключаться определённые электроприборы напрямую в розетку на его корпусе через удлинитель.

Генераторная установка картинка

Генератор применяется для всего оборудования на объекте (модели от 5,5 кВт) или только для определенной техники (модели до 3,5 кВт), выполняя её стабильное и непрерывное питание в течение нескольких часов – в основном до 12. После продолжительного функционирования (несколько часов) ему требуется «передышка», чтобы избежать перегрева и быстрого сокращения ресурса.

Имеет высокий уровень шума и потребность в выводе отработанных газов. Поэтому устанавливается на улице под навесом или в специальном помещении с достаточной вентиляцией.

В зависимости от вида подает на электроприборы энергию разного качества. Инверторные агрегаты и модели с регулятором выходного вольтажа способны генерировать оптимальное напряжение, которое подходит даже для электрочувствительных потребителей.

Рассмотрим плюсы и минусы такого варианта.

Минусы Плюсы
  • Возможен нестабильный выходной сигнал (особенно в асинхронных двигателях). Поэтому после него подключают стабилизатор напряжения.
  • Высокий уровень шумы (> 60 дБ) – самые шумные – бензиновые и дизельные агрегаты.
  • Частое обслуживание – замена масла, фильтров, ремней и др.
  • Нужен периодический «отдых» после продолжительного функционирования.
  • Большой расход топлива и низкий КПД (особенно у бензиновых агрегатов). Требуется следить за уровнем топлива.
  • Время электроснабжения – более 10 часов.
  • Подключение оборудования разной мощности и объема.
  • Работа в широком температурном диапазоне и при минусовых значениях.
  • Можно организовать автоматический ввод.

Портативная электростанция

Портативная электростанция картинка

Компактное портативное устройство (гибрид пауэрбанка и ИБП) с несколькими разъёмами для подключения нагрузки, внутри которого установлены преимущественно литий-ионные, литий-железо-фосфатные (LiFePO4) или литий-полимерные аккумуляторы.

Действует по такому же принципу как пауэрбанк – сначала накапливает электроэнергию (заряжается от обычной евророзетки 220/230 В), а затем передает её подключенным однофазным устройствам. Однако отличается от пауэрбанка тем, что имеет более высокую выходную мощность – в среднем до 2,5 кВт. Это позволяет подключать к станции гораздо больше потребителей по количеству и по их потреблению, например, телевизор, компьютер, холодильник и даже электроинструмент.

Подходит для критически важного и не мощного оборудования при длительном отключении электроэнергии. Например, питает несколько светодиодных светильников в течение суток или небольшой холодильник 5-6 часов.

На его выходе бывает переменное напряжение с чистым или модифицированным синусом. Заряжается от центральной электросети, от солнечных батарей, генератора или автомобильного прикуривателя. Время до полного заряда в среднем составляет от 1 до 9 часов.

Рассмотрим плюсы и минусы портативной электростанции.

Минусы Плюсы
  • Нельзя организовать безразрывное переключение на резерв (не все модели имеют возможность внедрения в общую электросистему объекта).
  • Высокая цена относительно выходной мощности.
  • Ограничение выходной мощности, из-за чего нельзя подключить большой объем критически важной электротехники.
  • На выходе возможно напряжение с модифицированным синусом (не подходит для электрочувствительной техники).
  • Бесшумность (шумят только вентиляторы охлаждения у мощных моделей).
  • Работа в широком температурном диапазоне и при минусовых значениях (некоторые приборы имеют влагозащитный корпус).
  • Относительно быстрая зарядка.
  • Несколько способов зарядки.
  • У некоторых моделей присутствует функционал для увеличения периода автономии за счет подключения дополнительных аккумуляторных блоков.
  • Портативность и компактность (применяется не только в стационарном виде, но и в походах, мероприятиях и поездках).
  • Не требует технического обслуживания.

Инвертор с аккумуляторами

Это преобразователь, который превращает постоянный ток 12-48 вольт, поступающий от аккумуляторов или другого источника энергии, в переменный 220/230 вольт для обеспечения качественного электропитания подключенных приборов. Устанавливается перед электротехникой и подключается к электросети через клеммные выводы или евророзетку. Вся система функционирует следующим образом:

  • инвертор подключается к сети для питания зарядного устройства (в бытовых моделях оно встроено в корпус);
  • встроенное ЗУ обеспечивает заряд подключенных к инвертору аккумуляторов свинцово-кислотного типа;
  • при наличии электричества в сети инвертор напрямую (режим байпаса) подает на нагрузку сигнал (дорогие модели способны выполнять коррекцию выходного вольтажа);
  • когда происходит блэкаут, прибор автоматически переводит питание на накопители, а затем обратно при появлении электроэнергии.
Инвертор с аккумуляторами картинка

Может подключаться к альтернативным источникам энергии (солнечным панелям или ветряным электростанциям), которые обеспечивают резервное питание техники одновременно с аккумуляторами и при этом их заряжают.

Работает в однофазной сети, подавая на электроприборы переменное напряжение с чистым или модифицированным синусом (у более дорогих моделей). Мощностной ряд (от 0,2 до 20 кВт) подходит для резервного снабжения всего объекта, только его части (например, котельной) или конкретного прибора – холодильника, освещения, телевизора или компьютера. В зависимости от подключенных внешних аккумуляторов и потребляемой мощности электротехники обеспечивает её электроснабжение до нескольких часов.

Рассмотрим плюсы и минусы этого устройства.

Минусы Плюсы
  • В большинстве случаев не защищает нагрузку от скачков напряжения и не обеспечивает безразрывный перевод питания на АКБ.
  • На выходе при питании от аккумуляторов возможно напряжение с модифицированным синусом, что не подходит для некоторой техники.
  • Некоторые изделия не имеют встроенного ЗУ. Установка дополнительного устройства создает более громоздкую и не всегда удобную конструкцию.
  • Внедряются в общую электросистему дома.
  • Не требуют технического обслуживания.
  • Защищают нагрузку от перепадов в электросети (не все модели).
  • Бесшумность (шумят только вентиляторы охлаждения у мощных приборов).

ИБП

ИБП картинка

Усовершенствованный вариант по сравнению с инвертором. Это компактный прибор, у которого зарядное устройство, выпрямитель и инвертор размещены в одном корпусе. Также включают встроенные батареи или возможность подключения внешних свинцово-кислотных аккумуляторов.

Подключается к электросети таким же образом, как и инвертор. Рассчитан на электроснабжение однофазного или трехфазного оборудования. Время автономии длится от нескольких минут до нескольких часов. Это зависит от потребляемой мощности электротехники и ёмкости подключенных батарей.

ИБП разделяются на три типа – резервные (offline), линейно-интерактивные (line-interactive) и двойного преобразования (online). Рассмотрим их особенности подробнее.

Тип ИБП Особенности
Offline

Питает оборудование напряжением напрямую от сети так же, как и инвертор, заряжая батареи. При наступлении блэкаута или выходе вольтажа за допустимый диапазон переключает на них нагрузку. Однако не обеспечивает безразрывное переключение. Поэтому в электропитании возникает кратковременный обрыв. Не стабилизируют входной сигнал, а при автономной работе подают несинусоидальное напряжение.

В основном применяется совместно с нетребовательной к качеству питания компьютерной техникой. Например, для корректного завершения её работы, когда электричество пропало в розетках.

Line-interactive Питает электротехнику скорректированным напряжением за счет наличия встроенного трансформатора. При пропадании сигнала автоматически переключается на батареи. Не все модели способны обеспечить безразрывную смену режимов. У большинства изделий при функционировании от аккумуляторов возникает несинусоидальная форма выходного сигнала.
Online

Самый совершенный тип. Подходит для любого электрооборудования. Выполняет непрерывную конвертацию электроэнергии – из переменного напряжения в постоянное, а затем с нова в переменное, но уже с высокими показателями. Это позволяет мгновенно переключаться на накопители при наступлении блэкаута.

Функционирует в широком диапазоне входного вольтажа (в среднем 90-300 В) без перехода в автономный режим. При этом на выходе сигнал всегда имеет высокую точность и идеальную синусоидальную форму.

В зависимости от типа бытовой ИБП имеет выходную мощность от 0,2 до 20 кВт. Этого достаточно, чтобы создать надёжную систему резервного электропитания для одного потребителя или всей техники.

В основном применяется для организации нескольких вариантов резервного электроснабжения потребителей:

  • на период блэкаута, который длится несколько минут или часов;
  • до корректного завершения работы нагрузки, например, компьютера или электродвигателя;
  • до запуска дополнительного источника питания (генератора) и для обеспечения безразрывного перехода на него.

Рассмотрим плюсы и минусы онлайн ИБП.

Минусы Плюсы
  • При организации резервного питания на длительное время мощной техники требует установки аккумуляторов большой емкости, что существенно повышает стоимость системы.
  • Подходит для электрочувствительного оборудования (например, электроники газового котла или измерительной аппаратуры).
  • Защищает нагрузку от скачков и просадок электросети.
  • Бесшумность (шумит только вентиляторы охлаждения у мощных моделей).
  • Увеличение времени автономии за счет подключения АКБ более большой емкости.
  • Внедряется в общую электросистему дома и обеспечивает безразрывный переход на резерв.
  • Функционирует в связке с генераторными установками, обеспечивая автономную работу нагрузки на время её запуска.
  • Имеет несколько вариантов применения. При отсутствии батарей работает как стабилизатор с двойным преобразованием.
  • Не требует технического обслуживания.

Выбор системы резервного питания

Вариант подбирается, исходя из суммарной потребляемой мощности нагрузки, необходимого времени её автономной работы и требуемого качества электроэнергии. Разберем эти параметры подробнее.

Параметры Описание
Мощность

Мощность источника резервного электроснабжения подбирается по суммарной нагрузке, отключение которой нежелательно (например, отопительного оборудования и холодильника), и должна превышать её потребляемую мощность с учетом возможных пусковых токов оборудования, в составе которого присутствуют электромоторы.

Для подбора необходимо сложить величину единовременного потребления (измеряется в ваттах) каждого прибора, которые одновременно будут работать от вспомогательного источника. Для генераторной установки, и ИБП к получившемуся значению необходимо прибавить запас в 20-30%.

Время

Если электричество отключают на несколько часов и требуется снабдить большую группу электропотребителей, то подойдет генераторная установка или ИБП с внешними аккумуляторными батареями большой емкости. Если блэкауты длятся более 10 часов, то поможет только генераторная установка.

При нагрузке с небольшим потреблением (например, светильники, зарядное устройство гаджетов) и не длительном блэкауте на несколько минут или 1-4 часа в основном применяется портативная зарядная станция, ИБП со встроенными батареями или инвертор с внешними аккумуляторами.

Качество

Для бесперебойного питания электрочувствительной нагрузки (например, электроники газового котла, циркуляционных насосов) требуется стабильный вольтаж с минимальным отклонением от номинала и чистым синусом. Такой сигнал имеют генераторы инверторного типа и онлайн ИБП. У портативных станций и инверторов не всегда вырабатывается вольтаж необходимого качества. Их рационально использовать с нетребовательным к качеству электроэнергии оборудованием.

Если для техники обрыв электроснабжения при переключении на резерв не допустим, то потребуется устанавливать комбинированную систему, состоящую из генератора и онлайн ИБП. При отключении сети бесперебойник мгновенно переведет питание на аккумуляторы, а затем также безразрывно переключит её на генератор, когда он будет готов запитать потребителей.