Источники бесперебойного питания APC для шкафа управления — как подобрать по нагрузке и автономии

Кратковременная просадка напряжения в цеховой сети для контроллера означает перезагрузку, потерю текущих данных и остановку линии. Источник бесперебойного питания в шкафу управления нужен не для того, чтобы линия продолжала работать без сети, а для того, чтобы управляющая часть успела корректно завершить цикл и сохранить состояние.

Ниже разобрано, какая нагрузка подключается к источнику, как считают мощность и время автономной работы, чем различаются линейные и двойного преобразования исполнения APC и что сверяют со шкафом по габаритам, тепловыделению и сигналам управления.

Что подключают к источнику, а что нет

Первая ошибка в подборе — попытка удержать весь шкаф. К источнику подключается только управляющая часть, силовые цепи остаются на вводе.

• Подключается. Контроллер и модули ввода-вывода, панель оператора, промышленный компьютер, коммутатор промышленной сети, блоки питания цепей 24 В, измерительные преобразователи.
• Не подключается. Приводы и преобразователи частоты, нагреватели, электромагнитные клапаны большой мощности, пускатели силовых цепей. Они потребляют на порядки больше и при пропадании сети должны останавливаться, а не продолжать работу.
• Разбирается отдельно. Тормозные цепи и устройства безопасного останова. Их питание задаётся схемой безопасности, а не требованием непрерывности.

Цепи 24 В при этом питаются не от источника напрямую, а через промышленные блоки питания, которые сами подключены к защищённой розетке источника. Такая схема позволяет держать на источнике минимальную нагрузку и получить запас по автономии.

Расчёт мощности

Мощность источника указывается в двух величинах: полная в вольт-амперах и активная в ваттах. Нагрузка шкафа управления считается по активной мощности, но проверяется по обеим — ограничение срабатывает по той, которая исчерпается первой.

• Суммируется потребление. Складывается активная мощность всех подключаемых устройств по их документации, а не по номиналу автомата.
• Добавляется пусковой запас. Блоки питания с входным выпрямителем в момент включения потребляют больше номинала. Запас в тридцать процентов к расчётной сумме закрывает этот режим.
• Проверяется полная мощность. Соотношение активной и полной мощности у источников APC обычно составляет от 0,6 до 0,9. Исполнение на 1000 ВА при коэффициенте 0,6 отдаёт 600 Вт, и расчёт нужно вести по этому числу.
• Остаётся место на рост. Загрузка источника выше восьмидесяти процентов номинала сокращает ресурс батарей и не оставляет резерва при добавлении модулей в шкаф.

Типовой шкаф управления с контроллером, панелью оператора и двумя блоками питания потребляет от 150 до 400 Вт. Под такую нагрузку берут исполнения от 1000 до 3000 ВА — младшие линейки серии Smart-UPS.

Время автономной работы

Автономия определяется ёмкостью батарей и фактической нагрузкой, причём зависимость нелинейная: при загрузке в половину номинала время работы вырастает более чем вдвое по сравнению с полной нагрузкой.

Для шкафа управления задача ставится так: удержать управляющую часть на время, достаточное для завершения цикла и корректного останова. Это от двух до десяти минут и закрывается встроенными батареями. Требование в тридцать минут и более означает подключение внешних батарейных модулей и пересчёт места в шкафу либо отдельную стойку.

• Встроенные батареи. От трёх до восьми минут при полной нагрузке, до двадцати-тридцати минут при загрузке на треть. Ресурс составляет три-пять лет и сокращается при температуре выше 25 °C.
• Внешние батарейные модули. Исполнения серии с увеличенной автономией допускают подключение модулей — автономия складывается, но растёт и время полного заряда.
• Контроль ресурса. Источники с управлением по сети сообщают остаточный срок службы батарей и число циклов. Без такого контроля замену делают по календарю.

Сравнение исполнений

Что сверяют со шкафом

Источник занимает место, греется и требует кабельных вводов — это проверяется до заказа, а не на монтаже.

• Исполнение корпуса. Стоечные модели занимают два-три юнита и крепятся на рельсы, напольные ставятся на дно шкафа. Для шкафа управления без стоечного профиля берут напольное или настенное исполнение.
• Масса. Исполнение на 5–8 кВА с батареями весит от шестидесяти килограммов. Это влияет на крепление и на расположение по высоте: тяжёлый блок ставится внизу.
• Тепловыделение. Источник отдаёт в шкаф от трёх до восьми процентов проходящей мощности. Это добавляется в расчёт теплового режима шкафа и может потребовать вентиляции.
• Температурный диапазон. Батареи рассчитаны на работу до 25–30 °C, выше ресурс падает вдвое на каждые десять градусов. В горячем цеху источник выносят в отдельный шкаф.
• Сигналы состояния. Сухие контакты или сетевая плата передают контроллеру переход на батареи. Без этого сигнала управляющая программа не узнает, что пора начинать останов, и автономия теряет смысл.

Частые вопросы

Хватит ли линейно-интерактивного исполнения для шкафа управления? При устойчивом вводе — да, это основной вариант. Двойное преобразование берут при частых провалах и уходе частоты, например на участке с собственной генерацией или рядом со сварочным оборудованием.

Можно ли подключить к источнику преобразователь частоты? Технически возможно, практически нецелесообразно: мощность привода на порядок выше управляющей части, и источник придётся брать соответствующий. Привод останавливается по сигналу, а удерживается только управляющая цепь.

Как часто меняют батареи? Ресурс составляет три-пять лет при температуре до 25 °C. Замену планируют по показаниям самого источника, а при отсутствии контроля — по календарю, не дожидаясь отказа: исчерпанная батарея даёт отказ именно в момент пропадания сети.

Нужен ли стабилизатор напряжения вместе с источником? Исполнения двойного преобразования стабилизируют напряжение сами. Линейно-интерактивные корректируют его ступенями, и при постоянно заниженном вводе источник будет часто переходить на батареи — в этом случае стабилизатор ставят перед ним.

Что передаёт источник в систему управления? Состояние ввода, переход на батареи, остаточный заряд, аварию и остаточный ресурс батарей. Передача идёт сухими контактами либо по сети через встроенную или устанавливаемую сетевую плату.

Что мы поставляем

В каталоге Азияторг есть источники бесперебойного питания APC серий Smart-UPS и Smart-UPS RT — стоечные и напольные исполнения от 1 до 20 кВА, с внешними батарейными модулями и сетевыми платами управления. В разделе источников бесперебойного питания собраны исполнения и других производителей, а под цепи 24 В поставляем промышленные блоки питания и шкафы под компоновку.

Пришлите состав шкафа с потреблением устройств, требуемое время автономной работы и габариты свободного места на prom@tkasiatorg.ru — посчитаем мощность с запасом на пуск, подберём исполнение по корпусу и тепловыделению и укажем срок поставки.