Обзор и испытания ИБП Smart-UPS SUA500PDRI от Schneider Electric (APC)

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В сегодняшней статье я сделаю подробный обзор и тестирование источника бесперебойного питания Smart-UPS SUA500PDRI от Schneider Electric (APC).

Источник бесперебойного питания в сокращении имеет аббревиатуру ИБП. Если же взять английское обозначение, то это будет выглядеть, как UPS (Uninterruptable Power Supply). Таким образом, эти два обозначения абсолютно равносильны, как говорится, он же ИБП, он же UPS.

Рассматриваемый в статье Smart-UPS SUA500PDRI является линейно-интерактивным (Line-interactive) ИБП, т.е. с функцией стабилизации входного напряжения, но к этому я еще вернусь чуть позже, а пока рассмотрим его внешний вид и технические характеристики. После этого проведем ряд испытаний и все измеренные параметры сравним с параметрами, заявленными заводом-изготовителем.

Итак, поехали.

Устройство и конструкция Smart-UPS SUA500PDRI

Внешний вид и габаритные размеры Smart-UPS SUA500PDRI: 148x362x171 (мм).

Источник бесперебойного питания Smart-UPS SUA500PDRI применяется для ответственных потребителей, например, для питания серверов, центров обработки данных, систем связи, электрических котлов и прочих стратегических важных объектов, к которым предъявляются повышенные требования к питающему напряжению и его «бесперебойности».

Рассматриваемый ИБП можно установить, как на монтажную панель, так и на DIN-рейку.

Только учтите, что он достаточно тяжелый и вместе с аккумуляторными батареями весит более 12 (кг).

К бесперебойнику идет комплект из двух необслуживаемых герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов с загущенным электролитом (APCRBC135), которые соединяются между собой последовательно и вставляются в специальный отсек. Общая емкость аккумуляторов составляет 120 (ВА·ч).

Кстати, к аккумуляторам был приложен отчет (Battary Qualification Test) о положительно-проведенных испытаниях на заводе-изготовителе. На отчете даже имеется подпись в виде скромной закорючки.

К данному ИБП можно подключить и внешние аккумуляторы (APCRBC136). Для этого в комплекте идет соединительный кабель с двумя пластиковыми компенсаторами натяжения.

На боковой стенке и на дне корпуса бесперебойника имеются специальные заглушки для ввода соединительного кабеля.

Срок службы аккумуляторов составляет примерно около 3-5 лет, хотя это скорее зависит от конкретных условий эксплуатации. Замену аккумуляторов можно производить, не отключая ИБП от сети. Открыли отсек АКБ, отключили разъем, вытащили старый АКБ и вместо него установили новый в обратной последовательности.

Время полного перезаряда аккумуляторной батареи составляет около 2 часов.

 

Технические характеристики Smart-UPS SUA500PDRI

Основные технические характеристики Smart-UPS SUA500PDRI (взяты с официального сайта):

• Номинальное входное напряжение 220-240 (В)
• Диапазон входных напряжений 160–280 (В)
• Номинальная выходная мощность 500 (ВА) или 325 (Вт)
• Номинальное выходное напряжение 230 (В) или же устанавливается пользователем 220 (В) или 240 (В)
• Максимальный выходной ток 2,7 (А)
• Линейно-интерактивный тип (Line-interactive)
• Форма напряжения — синусоидальная
• КПД (при полной нагрузке) более 94%
• Гарантия 2 года

К источнику бесперебойного питания, так же как и к аккумуляторной батарее, был приложен отчет о проведенных проверках и испытаниях (Quality Assurance Test) заводом-производителем. И как видите, все проверки он прошел вполне успешно, что заверено соответствующей печатью «Pass», т.е. тест «Пройден».

Кнопки управления, индикаторы, разъемы

Разберемся с кнопками управления.

1. Кнопка включения

Для включения ИБП необходимо нажать кнопку «I Test» один раз (кратковременно).

Также эта кнопка используется для проведения ручной самодиагностики ИБП («Test»). Для этого кнопку включения необходимо нажать и удержать примерно 2-3 секунды.

Помимо ручной самодиагностики, ИБП в автоматическом режиме выполняет самодиагностику при каждом включении, а также через каждые две недели. Интервал автоматической самодиагностики можно изменить в настройках.

У рассматриваемого бесперебойника имеется функция «холодного запуска», т.е. при отсутствии напряжения в питающей сети можно включить ИБП в режиме работы от аккумуляторных батарей и запитать все подключенное к нему оборудования. Делается это аналогичным образом, нажав и удержав кнопку включения 2-3 секунды.

2. Кнопка отключения

Для отключения ИБП необходимо нажать кнопку «0» один раз (кратковременно).

Пробежимся по индикаторам.

1. Режим работы от сети (нормальный режим)

Если этот зеленый индикатор горит, то значит источник бесперебойного питания осуществляет подачу напряжения к подключенному оборудованию от  сети, т.е. это нормальный режим работы.

2. Повышенное напряжение в сети

Данный индикатор обозначает то, что в сети повышенное напряжение, а ИБП снижает его до номинального значения. За счет чего происходит снижение питающего напряжения я расскажу Вам чуть ниже по тексту.

3. Пониженное напряжение в сети

Здесь все с точностью до наоборот. Данный светодиод символизирует о том, что напряжение в сети снижено, а ИБП повышает его до номинального значения.

4. Режим работы от АКБ

Оранжевый светодиод символизирует о том, что подключенное оборудование питается исключительно от аккумуляторной батареи (АКБ). Это бывает в том случае, когда напряжение в сети составляет ниже 160 (В) или полностью отсутствует, а также при превышении напряжения выше 280 (В).

Напомню, что выходное напряжение в режиме работы от аккумуляторов составляет 230 (В).

5. Режим перегруза

Красный индикатор «Перегруз» символизирует о том, что к выходу ИБП подключена нагрузка, превышающая его номинальную выходную мощность. Напомню, что она составляет 500 (ВА) или же 325 (Вт).

Вот я для примера подключил небольшой электрический нагреватель мощностью 500 (Вт) и, как видите, ИБП сразу же проинформировал нас о перегрузе.

6. Замена или отсутствие АКБ

Данный индикатор символизирует о том, что аккумуляторы необходимо заменить или они отключены. Хотя без АКБ бесперебойник даже и не включится.

7. Диагностика напряжения питания

С помощью пяти зеленых светодиодных индикаторов можно определить величину напряжения в сети. Для этого нужно включить режим самотестирования, т.е. нажать и удержать кнопку включения «Test». Через несколько секунд на соответствующем индикаторе отобразится уровень питающего напряжения.

На панели отсутствуют надписи, но они имеют следующую последовательность, начиная с верхнего: 266, 248, 229, 210, 191 (В).

Эти индикаторы отображают напряжение между выведенным значением и следующим бОльшим значением. Если честно, то получается не совсем просто и удобно определять уровень напряжения в сети. Лучше уж воспользоваться тем же мультиметром.

Пробежимся по передней панели.

С передней стороны ИБП имеются две клеммные колодки для подключения питания. Слева подключается питающее напряжение (Input) сети, а справа — выходное напряжение (Output) с бесперебойника, которое составляет 230 (В).

Как я уже говорил, с помощью программы можно изменить выходное напряжение с 230 (В) на 220 (В) или же на 240 (В).

Клеммы отчетливо подписаны и ошибиться в подключении здесь проблематично, но тем не менее уточню:

• L (L1) - фаза
• N (L2) — ноль или фаза при линейном напряжении 220-240 (В)
• земля — защитный проводник РЕ

На передней панели имеется синий порт выходных контактов Smart Slot (8 клемм). Он необходим для того, чтобы с ИБП выдавать различные сигналы, например, при низком заряде аккумуляторов, или же при переходе ИБП в режим питания от АКБ.

С этих контактов можно вывести, либо звуковую, либо световую сигнализацию для оповещения персонала и т.п. Главное, это учитывать ток выходных контактов, который не должен превышать 1 (А). В принципе, вполне достаточный ток для выполнения световых, звуковых и прочих сигнализирующих систем.

Как это осуществить?

В комплекте идет специальный разъем с винтовыми зажимами, который вставляется в этот самый порт на передней панели.

А там уже в зависимости от Ваших потребностей задействуются необходимые пары контактов. Учтите, что все выдаваемые пары «сухие», т.е. без напряжения.

Ну например, я хочу, чтобы при переходе ИБП в режим работы от АКБ у меня загоралась лампа. Без проблем, подключайте через нормально-открытый контакт (7-8) лампу и готово.

Также с помощью клемм (1-2) можно перевести бесперебойник в режим аварийного выключения питания (ЕРО-Emergency Power Off). Это значит, что я могу дистанционно выключить подключенное к ИБП оборудование, не переводя его в режим питания от АКБ. Данную функцию можно применить например, при организации ПОС, выдавая при пожаре контакт на аварийное отключение ИБП. С интерфейсом ЕРО я сталкиваюсь впервые, поэтому подробнее о нем пока ничего сказать не могу.

Рядом с портом выходных контактов Smart Slot имеется последовательный порт COM.

С помощью этого порта можно соединить бесперебойник со своим персональным компьютером или ноутбуком, а затем с помощью программы Power Chute, которая идет в комплекте, контролировать состояние питающей сети и управлять различными настройками ИБП. Кабель для связи «ПК+ИБП» через последовательный порт COM также идет в комплекте.

Внимание! Стандартный кабель последовательного интерфейса не подойдет, необходим кабель именно из комплекта.

Настройка Smart-UPS SUA500PDRI

Для перехода в режим настройки необходимо подключить бесперебойник к своему ПК или ноутбуку. Затем необходимо установить программу Power Chute (Business Edition), диск с которой идет в комплекте.

Вдаваться в подробности пользования программой я не буду, там все интуитивно понятно. Единственное скажу, что там можно настроить пороги срабатывания минимального и максимального напряжения, звуковые оповещения ИБП и прочие полезные функции.

Данная программа в реальном времени отображает большинство параметров питающей сети (напряжение, частота), текущий заряд аккумуляторов, мощность подключенной нагрузки (ток), уровень заряда АКБ, оставшееся время работы от АКБ и многое другое.

Испытания и тесты

1. Осциллограмма выходного напряжения при работе от сети

Сниму осциллограмму выходного напряжения при нагрузке в пределах номинального значения, т.е. не более 500 (ВА) или 325 (Вт). Для этого я воспользуюсь цифровым осциллографом Fluke-123, а в качестве нагрузки подключу компактную люминесцентную лампу (КЛЛ) мощностью 35 (Вт).

По осциллографу отчетливо видно, что синусоида имеет идеальную форму, но с небольшими искажениями на пике амплитуды. Уровень выходного напряжения составляет около 235 (В).

Эта же синусоида, только в другом масштабе.

Для наглядности пика амплитуды синусоиды я еще немного увеличил масштаб.

Рассматриваемый Smart-UPS SUA500PDRI является линейно-интерактивным (Line-interactive) источником бесперебойного питания, т.е. с функцией стабилизации входного напряжения.

Вот его примерная структурная схема.

ИБП состоит из входного фильтра, устройства контроля напряжения, аккумулятора, инвертора, переключателя (реле) и автотрансформатора.

Фильтр сглаживает сетевое напряжение от возникающих различных помех, шумов и импульсов. Как видите, часть мощности в том числе поступает и на заряд аккумуляторов ИБП.

Устройство контроля выполнено на базе микропроцессора и отслеживает величину сетевого напряжения, а также уровень заряда аккумулятора.

Если вдруг напряжение сети становится низким, но не менее 160 (В), или высоким, но не более 280 (В), то устройство контроля пытается скорректировать уровень выходного напряжения. Это достигается за счет того, что внутри ИБП имеется автотрансформатор с несколькими ступенями переключения выводов обмоток, поэтому наш «интеллектуальный» ИБП до последнего пытается переключать выводы обмоток и переходит на работу от АКБ лишь в самый последний момент. Переключение выводов осуществляется с помощью контактов реле. Таким образом, выходное напряжение на нагрузке нормализуется.

Естественно, что это позволяет значительно экономить заряд аккумуляторов и включать их лишь при глубоком снижении напряжении или при его отсутствии, а также при его повышении.

Если же напряжение сети становится ниже 160 (В) или выше 280 (В), и переключение выводов обмоток автотрансформатора уже не может привести выходное напряжение в пределы нормальных значений, то бесперебойник переключается на работу от АКБ.

2. Осциллограмма выходного напряжения при работе от АКБ

Но еще интереснее будет снять осциллограмму на выходе ИБП при работе от аккумуляторной батареи, и в особенности, зафиксировать форму синусоиды в момент перехода на этот режим работы.

В работе от АКБ, инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение синусоидальной формы (в данном ИБП) с частотой 50 (Гц). При этом устройство контроля продолжает отслеживать уровень напряжения сети, а также уровень заряда аккумуляторов.

Для наглядности немного увеличил масштаб.

Как видите, форма синусоиды стала еще лучше и правильнее. Скажу честно, то я ожидал увидеть не такую прям идеальную синусоидальную форму выходного напряжения, а например, в виде прямоугольной формы (меандр), чем и грешат более дешевые ИБП. И это еще раз доказывает то, что выходное напряжение от бесперебойника практически не отличается от обычной сети и даже имеет синусоиду более высокого качества.

Инвертор продолжает поддерживать напряжение на нагрузке в течение определенного времени в зависимости от ее мощности, согласно графика завода-изготовителя.

И так происходит до тех пор, пока не закончится заряд аккумуляторов ИБП.

Если же в момент работы от АКБ, напряжение сети приходит в норму, то ИБП переключается на работу от сети. При этом в обязательном порядке происходит синхронизация напряжения инвертора с напряжением сети.

Несколько слов про форму выходного напряжения.

Все электрооборудование и электроприборы рассчитаны на питание от синусоидального напряжения. И навряд ли кто-нибудь из производителей готов гарантировать нормальную работу своего оборудования с сильно несинусоидальным напряжением.

Потребители, оснащенные импульсными блоками питания (компьютеры, телевизоры, компактные люминесцентные и светодиодные лампы), без проблем могут работать от напряжения даже несинусоидальной формы, т.к. для них важным параметром является величина амплитудного значения напряжения (они потребляют ток только в момент максимума амплитуды).

А вот уже для тех же электродвигателей, электронагревателей и т.п. важен параметр не амплитудного значения напряжения, а его действующего значения.

У прямоугольной же формы синусоиды амплитудное значение равно действующему, а значит для тех же электродвигателей оно является избыточным и они могут сильно греться или вовсе выйти из строя.

В итоге, производители ИБП с выходным напряжением прямоугольной формы нашли некоторый компромисс путем установки уровня выходного напряжения между амплитудным и действующим значением нормальной синусоиды путем использования пауз между прямоугольными импульсами разной полярности.

В результате этого некоторые потребители, такие как электродвигатели, все таки имеют некоторый риск выйти из строя из-за завышенного действующего значения напряжения. Зато для других потребителей, как компьютеры, телевизоры и т.п., этого уровня напряжения может быть не достаточно для его нормальной работы и функционирования. Поэтому при выходном напряжении прямоугольной формы тяжело удовлетворить требования по питанию различных нагрузок. Тем не менее, используя паузы между прямоугольными импульсами разной полярности все же позволили несколько улучшить ситуацию.

Тем не менее при питании от ИБП с выходным напряжением прямоугольной формы необходимо проверять работу потребителей в каждом конкретном примере. По своему опыту скажу, что начинают сильно греться китайские трансформаторы, различные зарядные устройства и электродвигатели.

Но все сказанное выше никак не относится к нашему ИБП, т.к. на выходе он имеет идеальную форму синусоиды.

Время переключения от сети на АКБ было настолько мало, что я его не смог зафиксировать даже осциллографом. Хотя у подобных линейно-интерактивных ИБП оно составляет порядка 5-10 (мс).

Затем я решил с помощью своего Fluke-123 зафиксировать минимальные и максимальные значения напряжения в момент перехода. И как показали измерения, все же в момент перехода наблюдается некоторый скачок напряжения до 243,2 (В) и далее его снижение до 228,8 (В).

Таким образом, можно сделать вывод, что на выходе имеем практически «чистый синус», а переход в режим работы от аккумуляторов настолько мал по времени, что его не удалось зафиксировать даже осциллографом. В момент переключения режима от сети на режим от АКБ не наблюдается резких скачков и снижений напряжения.

3. Время работы ИБП от АКБ

Произведем замер времени автономной работы бесперебойника от аккумуляторных батарей (100% заряд) при мощности нагрузки 100-110 (Вт).

Для этого на выход ИБП я подключил телевизор мощностью 150 (Вт). Другой

Во время работы от аккумуляторов бесперебойник периодически издавал по четыре громких звуковых сигнала. Неприятный такой звук, особенно, если он начнет пищать в ночное время суток. Данную функцию можно, в принципе, и отключить в настройках ИБП.

Измеренное время отключения ИБП сравним с графиком, который был приложен заводом-изготовителем.

На самом деле, нагрузка в некоторое время превышала 130 (Вт) и даже 150 (Вт).

В итоге получилось, что при средней нагрузке 100-110 (Вт) бесперебойник работал в автономной режиме около 37 минут, что вполне соответствует заявленным характеристикам.

После того, как заряда аккумуляторов осталось совсем мало, бесперебойник начал пищать непрерывно.

В момент этого эксперимента мне удалось практически перед самым отключением ИБП снять осциллограмму выходного напряжения, и на удивление, она немного изменилась. Смотрите сами.

Синусоида изменилась и начала плавно принимать форму, близкую к прямоугольной.

Но эти искажения я зафиксировал уже практически перед самым отключением ИБП. Зато до последнего момента уровень выходного напряжения оставался в норме и составлял не менее 230 (В).

4. Имитация снижения и повышения питающего напряжения

Для имитации изменения напряжения в сети я планировал использовать лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), как я обычно делаю, но данный обзор я проводил в домашних условиях, поэтому поэкспериментировать с уровнем напряжения мне не удалось. Как-нибудь в другой раз.

В завершении статьи я хотел бы отметить на свой взгляд и недостатки Smart-UPS SUA500PDRI. Скорее даже не недостатки, а пожелания.

Первое — это отсутствие ЖК-дисплея с индикацией различных параметров ИБП и возможностью производить настройку без подключения к ПК. Второе — подключения выполняются на клеммных колодках, а не на розетках, как мы привыкли видеть у более простых домашних ИБП, но здесь нужно смотреть по конкретному случаю и необходимости. Ну и третий недостаток — это его цена. Ее лучше уточнить непосредственно у производителя, т.к. с последними изменениями курса она может значительно варьироваться, но по последней информации Smart-UPS SUA500PDRI имеет стоимость порядка 50 тыс. рублей.

P.S. Естественно, что для дома нет необходимости в приобретении именно такого ИБП Smart-UPS, но для ответственных потребителей, например, серверов, центров обработки данных, систем связи и прочих стратегических важных объектов с высокими требованиями по форме выходного напряжения, он будет вполне уместен. Всем спасибо за внимание.