КПД

КПД - коэффициент полезного действия, эта величина определяется отношением использованной с пользой энергией ко всей полученной. Так как действует закон сохранения энергии, то КПД не может быть выше единицы, ведь энергия не может появиться из ниоткуда.

Что касается ИБП, то эта величина показывает сколько устройство потребляет энергии и сколько её отдаёт потребителю. В ИБП за КПД можно считать "коэффициент мощности" - отношение активной(той что идет к подключенным потребителям) мощности к полной(потребляемой самим устройством).

КПД рассчитывается по формуле приведенной ниже:

Здесь η - сам коэффициент полезного действия, A - произведенная полезная работа, Q - затраченная энергия.

Электрический ток

В этой статье постараюсь рассказать что такое электрический ток, каким он бывает и что нужно о нем знать.

Электрический ток - это упорядоченное движение электрически заряженных частиц в проводящей среде(например металлический проводник, электролит и даже различные газы при некоторых условиях) под действием электрического поля.
Он бывает двух видов:

• Постоянный электрический ток.
• Переменный электрический ток.

Постоянный электрический ток - это ток, величина и направление которого слабо либо вообще не меняется во времени, поэтому он не имеет такого свойства как частота. Существуют различные его источники, характеристики которых на выходе не зависят от времени и сопротивления  подключенной нагрузки. Например, всем известные батарейки(а если быть точнее гальванические элементы), аккумуляторы(их существует множество разновидностей), их полярность не может самопроизвольно меняться. Так же для получения постоянного тока используются специальные машины-генераторы постоянного тока.
В различной технике, питающейся от сети переменного тока, для получения постоянного тока используются выпрямители. А для уменьшения пульсаций тока в них применяются сглаживающий фильтр, стабилизатор тока или напряжения.

Переменный электрический ток - ток, величина и/или направление которого меняется с течением времени(чаще по синусоидальному закону).

Потенциал каждого конца проводника меняется по отношению к другому с положительного на отрицательный и обратно. Возникает ток, непрерывно меняющий своё направление, возрастая до максимума(именуется амплитудным значением), проходит через нулевое значение и меняет потенциал. Время, требуемое на один такой цикл, называется частотой переменного электрического тока. Единица измерения частоты именуется герц, один герц равен одному периоду в секунду.
Переменный ток имеет ряд преимуществ перед постоянным(чем и обусловлено его повсеместное использование):

• Возможность передачи на большие расстояния(в сетях передачи переменного тока потери меньше).
• Напряжение в сетях переменного тока легко преобразуется от одного уровня к другому через устройства называемые трансформаторами. Ток с электростанции передается с высоким напряжением(так потери меньше), а ближе к потребителям напряжение снижается.

Существуют различные стандарты частоты переменного тока. В большинстве стран применяется частота в 50 Гц, в США применяется вариант в 60 Гц. Часто для снижения веса устройств и увеличения частоты вращение электродвигателей применяют более высокую частоту. Так например частота 400 Гц применяется в текстильной промышленности и авиации, а частота 500 Гц в морском флоте. А вот метрополитены чаще всего электрифицированы по системе постоянного тока.

Источник бесперебойного питания (ИБП) — устройство обеспечивающее бесперебойное снабжение электроэнергией(электрическим током) подключенного к нему оборудования в автоматическом режиме.

Типы ИБП

ИБП с переключением (Offline UPS, Standby UPS) – наиболее простой тип из существующих.

Суть в том, что если в электросети нормальное напряжение , компьютер и/или другие устройства подключенные к ИБП работает

непосредственно от сети. В это время заряжается аккумуляторная батарея ИБП.

Если напряжение напряжение в сети падает, или повышается, или совсем исчезает, срабатывает

процесс переключения питания от входящего электрического тока (от 4 до 20мс),

включается инвертор, и ИБП начинает питать нагрузку от своей батареи.

Преимущества этого типа ИБП - низкая стоимость, и высокий КПД.

Недостатки - факт переключения, означающий отсутствие электропитания подключенного оборудования в течении некоторого промежутка времени (от 4 до 20мс) и

ступенчатая (не синусоидальная) форма выходного переменного тока, что не

приемлемо для некоторых электрических приборов.

Line interactive (Интерактивная схема) — схожа на с Offline схемой, но в этом типе ИБП на входе

дополнительно устанавливается ступенчатый стабилизатор напряжения на основе

автотрансформатора (так называемого бустера или AVR), позволяющего получить регулируемое выходное

напряжение. Как и предыдущий тип ИБП при пропадании напряжения ИБП переходит на питание от инвертора.

Если изменение напряжения в питающей сети находится в допустимых для AVR пределах (например 160 – 270В) , трансформатор ИБП «выравнивает» напряжение до

номинального (примерно 220В). При этом отсутствует переключение на аккумулятор, что

продлевает ему срок службы и обеспечивает постоянное электропитание.

Если же входное напряжение сети выходит за допустимые для AVR пределы (например

AVR рассчитан на 160-270В, а напряжение в сети 140В или 280В) или пропадает вообще, ИБП

переключается на питание от аккумулятора.

Инверторы некоторых моделей линейно-интерактивных ИБП выдают напряжение как

прямоугольной(а) или трапецеидальной формы (аппроксимация синусоиды)(б), а так же

синусоидальной формы (пример – серия Ippon Smart Winner)(в), что очень важно для

работы некоторой требовательной к качеству электропитания электротехники.

Данный тип ИБП обеспечивает лучшие, относительно offline типа, характеристики, а именно меньшее время переключения (в среднем 4мс), и автоматическая регулировка

напряжения при которой переключение на аккумулятор происходит реже, что продлевает его срок службы. НО! переключение всё же есть.

On-Line (Double conversion, двойное преобразование) – используется для питания

нагруженных серверов, высокопроизводительных рабочих станций локальных

вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего

повышенные требования к качеству напряжения сети электропитания.

Смысл его работы в том, что входное переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное, затем обратно в

переменное напряжение при помощи обратного преобразователя - инвертора.

При пропадании входного напряжения электросети переключение нагрузки на питание от

аккумуляторов не требуется, так как аккумуляторы включены в цепь постоянно,

поэтому для этих ИБП параметр "время переключения" не имеет смысла. В отличие от

двух предыдущих схем данный тип ИБП способен корректировать не только напряжение, но и частоту выходного тока.

Преимущества данного типа ИБП: отсутствие времени переключения на питание от батарей,

синусоидальная форма выходного напряжения,

возможность корректировать и напряжение, и частоту тока.

К недостаткам относится низкий уровень КПД (80—94 %), повышенная шумность и тепловыделение, высокая стоимость.