Что такое bypass в ибп
Что такое bypass в ибп
П оспорили как-то два байпаса — кто из них важнее.
— Конечно же, я, — начал статический байпас. В случае если нагрузка превысит допустимую величину или откажет инвертор, нет другого способа оперативно перейти на питание от сети.
— Полная ерунда, — возмутился сервисный байпас. — Перегрузка чаще всего случается при коротком замыкании на выходе, когда никакой байпас уже не поможет, а лишь автомат или плавкий предохранитель. Хотя относительно инвертора ты, возможно, и прав. А вот без меня никакой ИБП не отремонтируешь. Ведь нет другого способа подать входное напряжение напрямую к потребителям, кроме как создав обходной путь. Поэтому я важнее.
— Может, это и так. Но ведь прежде чем включить ручной байпас, вначале включают электронный, иначе не миновать сбоя компьютерного оборудования, — поставил точку в дискуссии статический переключатель.
Не будем вмешиваться в пререкания этих благородных сеньоров, пока самостоятельно не изучим данный вопрос. Итак.
Нормальные герои всегда идут. в байпас
Исторически так сложилось, что большинство источников бесперебойного питания имеют в своем составе инвертор. Он обеспечивает выработку напряжения для питания нагрузки при отключении электросети (в устройствах резервного и линейно-интерактивного типа) или постоянно (в системах с двойным преобразованием энергии). В случае выхода этого элемента из строя ИБП не сможет обеспечить резервное питание нагрузки. Именно поэтому инженеры предусмотрели наличие обходного пути (статический, он же — электронный байпас), который автоматически включается при перегрузке или выходе инвертора из строя.
Тем не менее этот элемент присутствует далеко не во всех типах ИБП. Так, в резервных источниках переключение на батарею происходит при пропадании входного напряжения. Если в этот момент инвертор вдруг выйдет из строя, то переключение на внешнее питание выполнить будет невозможно.
Поэтому и устанавливать статический байпас в ИБП резервного типа нет никакого смысла. Собственно, в основном рабочем режиме нагрузка и так практически питается от входной сети (если не считать фильтр).
Линейно-интерактивные ИБП, в контексте исследуемого вопроса, также большую часть времени транслируют входное напряжение на выход, хотя и через отводы автотрансформатора. Им также статические байпасы ни к чему. А вот сервисные механические байпасы для подобных устройств корпоративного уровня могут оказаться достаточно полезными. Но об этом чуть позже.
И лишь при использовании источников с двойным преобразованием инвертор работает постоянно. Выход его из строя может обесточить нагрузку, и поэтому есть смысл в организации ее автоматического переключения на обходной путь питания, минуя неисправные цепи ( рис. 1 ). Этот переход осуществляется с помощью быстродействующего статического переключателя, выполненного на симисторах (двунаправленных тиристорах). Переключение на байпас происходит также в случае перегрузки ИБП — будь-то из-за больших пусковых токов, ошибок пользователей, подключивших к ИБП слишком большую нагрузку, короткого замыкания в цепи распределения либо по другим причинам.
И лишь при использовании источников с двойным преобразованием инвертор работает постоянно. Выход его из строя может обесточить нагрузку, и поэтому есть смысл в организации ее автоматического переключения на обходной путь питания, минуя неисправные цепи (рис. 1). Этот переход осуществляется с помощью быстродействующего статического переключателя, выполненного на симисторах (двунаправленных тиристорах). Переключение на байпас происходит также в случае перегрузки ИБП — будь-то из-за больших пусковых токов, ошибок пользователей, подключивших к ИБП слишком большую нагрузку, короткого замыкания в цепи распределения либо по другим причинам.
Заметим, что при необходимости пользователь может принудительно перевести источник питания на электронный байпас. Это выполняется либо с помощью механического переключателя либо путем ввода соответствующей команды с экрана панели управления ИБП.
Благодаря статическому переключателю время перевода нагрузки на внешнее питание составляет несколько миллисекунд и практически не сказывается на работе компьютерного оборудования. Хотя следует отметить возможный скачок уровня напряжения на выходе. Ведь в момент переключения нагрузка питалась от инвертора (220 или 230 В), а статический байпас обеспечил практически мгновенную подачу на нее напряжения входной сети, которое в критических ситуациях может выходить за допустимые пределы.
Как правило, статический байпас во всех однофазных ИБП, а также трехфазных системах малой и средней мощности располагается в корпусе основного источника питания. Оборудование более высокого класса предусматривает установку внешних шкафов байпасов, объединяющих в одном корпусе статический и ручной (сервисный) переключатели. Но об этом чуть позже.
Переключением в режим байпаса и выходом из него управляет внутренний контроллер ИБП. Напомним, что этот переход возможен только в режиме синхронности напряжений на выходе инвертора и сигнала на байпасном входе источника. В противном случае переключение на обходной путь не произойдет, и ИБП выключится, обесточив нагрузку.
Переход на питание от входной сети может произойти также при подключении к выходу источника емкостной нагрузки, что приведет к кратковременному броску тока. Такую ситуацию контроллер ИБП может воспринять как перегрузку и сформировать сигнал перехода на байпас. Но в этом нет ничего непоправимого — через некоторое время после завершения переход¬ных процессов ИБП вернется к нормальному режиму работы. А кроме того, современные инверторы способны выдерживать достаточно большие кратковременные перегрузки без переключения на внешнюю сеть.
Мультибайпасные решения в параллельных системах
Наращивание мощности «по горизонтали» (другими словами, параллельное включение сразу нескольких ИБП на общую нагрузку) — самый простой способ получить систему питания с резервированием ( рис. 2 ). При этом выходы источников соединяются друг с другом, инверторы синхронизируются по напряжению на байпасном входе и управляются, как правило, от одного ИБП, назначаемого «мастером». Поскольку каждый ИБП имеет при этом собственный статический байпас, то переход в обходной режим осуществляется синхронно всеми устройствами. Если параллельная система построена по схеме N+1, то выход из строя одного из источников не приводит к немедленному переключению на входную сеть — ведь мы имеем дело с резервируемой системой электропитания. Просто в этом случае вышедший из строя ИБП отключается от нагрузки.
В параллельных системах одновременность срабатывания статических байпасов обеспечивается за счет быстродействия используемых электронных компонентов и управления из одной точки. Индивидуальные байпасы при таком включении находятся на общей управляющей шине. Для этого при инсталляции системы выполняется ряд необходимых перекоммутаций и соединений.
В качестве примера ИБП, обе-спечивающего работу в параллельном режиме, можно привести систему Galaxy 7000 ( рис. 3 ). Как видно из иллюстрации, каждое устройство имеет собственный статический и сервисный байпасы, которые могут выполнять свои функции при параллельном включении нескольких ИБП. Однако считается, что при большом числе источников (больше 4-х) целесообразно применение централизованного модуля, объединяющего в себе функции статического и сервисного байпасов ( рис. 4 ). При этом аналогичные системы отдельно стоящих источников блокируются либо у производителя заказывается специальная конфигурация ИБП без обходных цепей.
Однако не всегда производители параллельных решений придерживаются идеологии «мультибайпасности». Для систем большой мощности предлагаются отдельно выполненные независимые бай-пасные системы, включающие как статические, так и механические соединители. В этом случае при наращивании «по горизонтали» одиночные ИБП могут вообще поставляться без индивидуаль¬ных статических и сервисных байпасов.
Статический байпас в модульных системах
Модульные ИБП появились из-за необходимости организации наращиваемых отказоустойчивых систем, позволяющих легко увеличивать необходимую мощность и обеспечивать при этом необходимый уровень резервирования — N+1, N+2, 2 (N +1). Кроме того, относительно небольшой размер и вес модулей позволяет в случае неисправности их легко заменять, причем за достаточно короткое время.
Модульные системы строятся в виде наращиваемых «по вертикали» блоков, представляющих из себя либо полнофункциональные ИБП, либо специализированные модули. В первом случае каждый «кирпичик» системы электропитания содержит в себе выпрямитель, инвертор, аккумуляторную батарею, блок управления, статический байпас. Здесь мы имеем систему, аналогичную параллельному включению нескольких ИБП. Во втором случае решения представляют собой набор функциональных модулей, каждый из которых выполняет свою определенную задачу. Здесь система электропитания содержит специализированные блоки — силовые, батарейные, управления, статического и сервисного байпаса.
Именно в модульных решениях при втором способе реализации мы видим появление реальной возможности вынесения байпаса за пределы силового блока, и более того, использование единого байпаса для всей системы электропитания.
Выделение статического и сервисного байпаса в отдельное устройство, дополняющее силовые и батарейные модули, вполне логично. Во-первых, мощность одного такого устройства можно рассчитать «с запасом» под реальную нагрузку. Во-вторых, отпадают опасения касательно гарантированной одновременности переключении группы независимых байпасов. Хотя, в общем-то, это не такая уж и большая проблема — управлять ими можно, подавая сигнал через общую шину от одного контроллера; одновременность переключений здесь гарантирована.
Любое устройство, в том числе и такое, как ИБП, нуждается в профилактике и ремонте, замене батарей. Механизм, который позволяет отключить ИБП от питающей сети, обеспечивая при этом непрерывность питания нагрузки, получил название «сервисный байпас». На первый взгляд это достаточно простое внешнее устройство, позволяющее полностью обесточить ИБП, отключив его вход от питающей сети, а выход — от нагрузки. В некоторых системах для этого используются несколько переключателей (контакторов), позволяющих в ручном режиме полностью обесточить ИБП.
Непродуманная реализация такой схемы может привести к кратковременному отключению нагрузки на время срабатывания механических соединителей. Даже в случае, если это будут электронные реле, перерыв в подаче электроэнергии на нагрузку составит ощутимое время и приведет к сбою компьютерного оборудования. Чтобы избежать такой проблемы, применяют достаточно сложную, особенно для непосвященных, последовательность процедур. Вначале ИБП принудительно переводится в режим статического байпаса (переключателем или командой). Далее эта же цепь шунтируется ручным байпасом, отключается выход ИБП, выключается сам источник, а затем и его вход. Для выполнения обратной процедуры подключаем вход, включаем ИБП, после самотестирования переводим его в электронный байпас, подключаем выход, размыкаем шунтирующую цепь, выводим ИБП из электронного байпаса.
Что произойдет в случае нарушения порядка вы-полнения этой инструкции, сказать трудно. Скорее всего, производитель должен предусмотреть ошибки обслуживающего персонала и обезопасить оборудование от выхода из строя, а нагрузку — от обесточивания.
В одиночных ИБП, где имеются оба типа организации обходного пути, устанавливать дополнительный тиристорный переключатель нет смысла. Его функции выполняет имеющийся статический байпас, получающий команду на принудительное переключение в результате замыкания сухих контактов механического рубильника. Далее уже срабатывает механический контактор, дублирующий подключение нагрузки к внешней сети.
В случае модульных или параллельных решений при выносе сервисного байпаса в отдельно стоящий блок статический байпас также может присутство¬вать там, как его неотъемлемая составная часть. В то же время в параллельных системах можно встретить вариант решения, когда статические байпасы стоят в каждом ИБП и управляются путем реакции на замы¬кание «сухих контактов» механического рубильника.
Совместна работа байпасов
Хотя процедуру перевода в сервисный режим обслуживания каждый производитель для своего оборудования прописывает достаточно детально, бывают критические моменты, когда необходимо действовать быстро (например, из источника повалил дым) или выполнить защиту устройства и системы питания в целом от возможных непродуманных действий оператора. Для этого в сервисных байпасах параллельно с механическим переключателем устанавливают статический, который в момент срабатывания механического контактора обеспечивает питание нагрузки от внешней сети. Электронный тиристорный переключатель в этом случае предваряет механический контакт за счет более раннего замыкания дополнительных («сухих») контактов рубильника.
Поскольку предполагается, что ИБП и сеть сфазированы, нагрузка начинает питаться от входной сети через тиристоры. По завершении операции включения сервисного байпаса замыкается механический контактор и появляется параллельная цепь питания нагрузки. Теперь статический байпас можно отключить (хотя если этого не сделать, то ничего страшного не произойдет). Затем отключается вход ИБП — ведь именно для профилактических или ремонтных действий с этим устройством мы и перевели нагрузку на питание от входной электросети. В результате такой операции все цепи питания ИБП оказываются обесточенными, в том числе и контроллер, управляющий байпасом, и последний переходит в режим «выключен».
По окончании профилактических работ необходимо включить ИБП и обеспечить защищенное питание нагрузки. На момент включения ИБП контакты механического соединителя (рубильника) все еще замкнуты, как, впрочем, и «сухие контакты». Последний факт информирует ИБП о том, что система находится в режиме сервисного байпаса. Во избежание обесточивания нагрузки в момент отключения ее от внешней сети механическим контактором ИБП сразу же после включе¬ния замыкает статический байпас, дублируя питание нагрузки от внешней сети через электронные цепи тиристоров. Далее осуществляется размы¬кание контактора ручного байпаса и «сухих контактов». После этого ИБП начинает запуск стандартной процедуры переключения на питание от инвертора — синхронизация с электросетью, отключение статического байпаса и переключение выхода инвертора на нагрузку.
Говорят, что именно так устроена «защита от дурака». Мы не верим, что инженеры подобного уровня могут быть допущены к работе с таким оборудованием. Но поскольку «береженого Бог бережет», решения с автоматическим включением статического байпаса при использовании механических контакторов должны стать необходимым эле¬ментом любой надежной системы электропитания.
Из диалога байпасов — вместо эпилога
А поскольку байпасы так и не смогли прийти к общему мнению, они позвали к себе источник бесперебойного питания, чтобы он разрешил их спор о том, кто более важен.
— Не ссорьтесь, — сказал ИБП. — Вы для меня оба важны и оба полезны каждый в своей ипостаси. И когда требуется обеспечить питание нагрузки по обходной цепи, и когда нужно отремонтировать сам источник, не отключая нагрузку от сети. Причем в этом последнем случае вы оба должны работать слаженно и в нужной последовательности.
Вот на этой оптимистической ноте мы и закончим рассказ о статических и сервисных байпасах и их совместной работе по защите ИБП и нагрузки.
Автор благодарит сотрудников компаний «Бест Пауэр Украина» (Игоря Шкуренко), «Шнейдер Электрик Украина» (Романа Осадчего) и «Аквилон Энергия» (Николая Гузя) за помощь, оказанную в написании статьи.
Байпас ИБП: принцип работы, функции и виды
ИБП для обеспечения автономной работы ответственных потребителей, должен иметь определённые опции, которые повышают надёжность всей системы электропитания. Одной из таких опций является байпас.
В нашей статье мы поговорим о нём подробнее и, в частности, рассмотрим принцип работы и назначение байпаса, а также основные виды байпаса и область их применения.
Содержание
Что такое байпас ИБП и для чего он нужен?
Байпас (англ. bypass – обход) является одним из режимов работы источника бесперебойного питания. Его особенность в том, что электроснабжение подключенных приборов выполняется в обход силовой части устройства, то есть напрямую от внешней электросети. Данный режим обеспечивается либо внутренним блоком ИБП, либо внешним модулем, который при подключении к «бесперебойнику» создаёт идущую мимо него цепь.
Основная функция байпаса – поддержание работоспособности нагрузки при нештатных ситуациях в работе ИБП (поломка, перегрев, перегрузка), а также при проведении его настройки, обслуживания или ремонта. Кроме того, в некоторых моделях ИБП с помощью байпаса можно экономить электроэнергию – в случае удовлетворительного качества входного напряжения нагрузка переводится на питание от внешней сети (по цепи байпаса), что снижает потери электроэнергии на компонентах силовой части. Такой режим называют «ECO» или «экономичный».
Виды байпаса ИБП
У большинства ИБП малой и средней мощности байпас является внутренним блоком. Аналогичный блок присутствует и у более мощных моделей, которые также поддерживают подключение внешних шкафов или модулей байпаса. Отметим, что внутренний блок позволяет пустить напряжение только в обход силовой части ИБП, а внешний шкаф или модуль способен полностью обесточить устройство, в том числе снять напряжение с его входных и выходных клемм (электроснабжение нагрузки при этом не будет прервано).
Кроме исполнения (внутреннее и внешнее), байпасы различаются способами коммутации и назначением:
| Вид байпаса | Описание |
| Механический | Активация обходной цепи ИБП выполняется за счет рубильника, переключателя, контактора или других механических элементов. Как правило, механический способ предполагает ручной перевод ИБП в режим байпас. |
|---|---|
| Электронный или статический | Переключение на обходную цепь ИБП осуществляется с помощью электронных ключей. Их коммутация может выполняться как автоматически устройством (в случае нештатной ситуации), так и пользователем (локально через панель управления или удаленно через соответствующие интерфейсы). |
Байпас в разных типах ИБП
Рассмотрим, какую специфику работы имеет режим «байпас» в разных типах ИБП:
| Тип ИБП | Описание |
| Резервные ИБП (off-line) | Байпас не используется из-за того, что при нахождении входного напряжения в допустимых пределах устройства и так питают нагрузку напрямую от сети, не осуществляя какой-либо коррекции её параметров (переход на аккумуляторы происходит при выходе напряжения из допустимых пределов). |
|---|---|
| Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) | Бюджетные модели не имеют байпаса, так как работают по схожему с off-line ИБП принципу: допустимое сетевое напряжение передается на нагрузку (тут правда возможна его небольшая коррекция), недопустимое – вызывает переход на батареи. Рассчитанные на использование в корпоративном секторе более дорогие модели могут комплектоваться ручным байпасом. |
| ИБП двойного преобразования (on-line) | Электронный автоматический байпас является обязательным внутренним блоком. Это объясняется тем, что перегрузка или неисправность преобразователей силовой схемы не должна приводить к обесточиванию нагрузки. Некоторые модели обеспечены комбинированной электронно-механической схемой, состоящей из автоматического и ручного байпаса. |
Байпас в моделях ИБП производства ГК «Штиль»
Модели ИБП производства ГК «Штиль» способны обеспечить бесперебойным питанием, а также защитить от нестабильного сетевого напряжения любую нагрузку, в том числе и критически важную.
Автоматический и ручной байпас ИБП
Во все однофазные модели ИБП производства ГК «Штиль» встроен электронный автоматический байпас. Он служит для безразрывного перевода электроснабжения нагрузки с ИБП на входную сеть и срабатывает в случае поломки силовой части либо при перегрузке/перегреве устройства. Отметим, что после автоматического перехода на байпас ИБП продолжит контролировать сеть и будет обесточивать нагрузку при выходе питающего напряжения из определенных границ.
Возможен и принудительный перевод на байпас, выполняемый либо с помощью клавиатуры и меню ЖК-дисплея, либо через ПО удаленного мониторинга.
В трехфазных ИБП «Штиль» кроме автоматического электронного байпаса присутствует и ручной байпас. Он позволяет переключать нагрузку на сеть на время сервисного обслуживания «бесперебойника», проводить которое можно без перерыва в электропитании потребителей.
ECO-режим ИБП
Во всех ИБП «Штиль» доступен режим ECO, позволяющий экономить электроэнергию в условиях нормального электроснабжения. После его активации устройство питает нагрузку через цепь электронного байпаса и при этом осуществляет постоянный контроль параметров входной сети. В случае их выхода за установленный диапазон (настраивается в пределах ± 5-25% от номинальных 220/230 В), ИБП моментально переходит на работу через силовую часть и начинает стабилизировать напряжение.
Внешний байпас ИБП
ГК «Штиль» выпускает широкую линейку модулей и шкафов внешнего байпаса, рассчитанных на совместное использование с однофазными и трехфазными ИБП. Данное оборудование позволяет вручную безразрывно переключать электроприборы с выхода ИБП на входную сеть и выполнять настройки, сервисное обслуживание или полную замену «бесперебойника» без прекращения питания потребителей.
байпас (в источнике бесперебойного питания)
байпас
1. Режим работы источника бесперебойного питания (ИБП) в котором вход ИБП напрямую или через корректирующие и фильтрующие цепи соединен с выходом ИБП. В таком режиме ИБП практически не способен влиять на качество выходного напряжения. В режим байпаса ИБП переводят либо принудительно с панели управления, либо ИБП переходит в этот режим самостоятельно при перегрузке или неисправности.
2. Часть схемы ИБП, обеспечивающая работу режима байпас.
Различают электронный (статический байпас) и механической (сервисный байпас). Электронный байпас защищает нагрузку ИБП от перегрузки, а оборудование от отключения питания при аварии в ИБП. Механический байпас предназначен для отключения ИБП от сети при обслуживании без отключения защищаемого оборудования.
[http://www.radistr.ru/misc/document423.phtml]
by-pass
Functional UPS module that connects the load of an On-Line UPS directly to mains in case of overload or UPS failure.
[http://www.upsonnet.com/UPS-Glossary/]
Байпас в ИБП с двойным преобразованием
Схема байпаса
Байпас является обязательным элементом ИБП двойного преобразования большой и средней мощности.
Байпас предназначен для соединения выхода ИБП (т. е. нагрузки) с входом ИБП (т. е. с питающей сетью), минуя схему ИБП.
Байпас представляет собой комбинированное электронно-механическое устройство, состоящее из так называемого статического байпаса и ручного (механического,т. е. контактного) байпаса.
Используется также термин автоматический байпас.
В некоторых случаях байпас применяют при первом включении оборудования, когда пусковая мощность нагрузки превышает мощность ИБП.
Ручной (механический, т. е. контактный) байпас представляет собой контактный выключатель нагрузки, шунтирующий статический байпас. Он предназначен для вывода ИБП из работы со снятием напряжения с элементов ИБП. При включенном ручном байпасе питание нагрузки осуществляется через цепь «вход байпаса-ручной байпас-выход ИБП». Остальные элементы ИБП: выпрямитель, инвертор, аккумуляторная батарея (АБ), статический байпас — на время включения ручного байпаса могут быть обесточены (отключены от сетевого питания и нагрузки) для ремонта, регулировок, осмотров и т. д.
Об отключении АБ можно говорить с некоторой натяжкой, поскольку АБ в заряженном состоянии является мощным источником постоянного напряжения, представляющим опасность для обслуживающего персонала. По классификации «Межотраслевых правил по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок» работы с АБ следует относить к виду работ с частичным снятием напряжения. При необходимости замены аккумуляторов АБ ИБП переводят на ручной байпас, специальным инструментом разделяют АБ на отдельные аккумуляторы, после чего опасность поражения электрическим током устраняется.
При работе в режиме Байпас ИБП не имеет возможности обеспечивать бесперебойное питание потребителей. Такой режим должен сопровождаться административно-техническими мероприятиями для исключения нежелательных последствий для потребителей. Самая простая мера — проведение профилактических и ремонтных работ в то время, когда потребители не работают.
Таким образом байпас позволяет: