ИБП GE Digital Energy VH2000: компактнее, интеллектуальнее и надежнее

Здоровый консерватизм, сопровождающий порой незаметную для рядового покупателя шлифовку вендорами класса A отдельных качественных показателей выпускаемых ими чуть ли не десятилетиями моделей ИБП, неспешная модернизация применяемых в них компонентов и осторожное внедрение новых функций, востребованных рынком, – вот основное поле для деятельности производителей источников бесперебойного питания. Поэтому факт выхода новых моделей, а тем более линеек, принципиально отличающихся от старых, – в этом мире событие из ряда вон выходящее. И вдвойне интересно, если данное семейство ИБП разработано корпорацией, ставящей во главу угла такой параметр устройств, как надежность.

GE Digital Energy VH2000

Номинальная мощность (В•А/Вт) 2000/1400

Аккумуляторные батареи
6×12 В/7,2 А•ч

Расчетное время (мин) автономной работы при нагрузке
(30/50/70/100%) 30/20/11/8

Подключение дополнительных батарей Возможно, 72 В, 14 А•ч

Входное напряжение при нагрузке 70% без переключения 130–280 В

Входное напряжение старта от сети >170 В

Входная частота 45–66 Гц

Выходное напряжение 220/230/240 В

Выходная частота 50–60 Гц

Количество выходных розеток 4 (максимальный ток – 10А)

Уровень акустического шума <45 дБ (А) на расстоянии 1 м

Размеры ИБП (В×Ш×Г)
440 (19")×87 (2U)×547 мм

Масса, включая аккумуляторы (кг) 31,1

Ориентировочная цена ИБП $1305

Ориентировочная цена дополнительного батарейного блока $619

Гарантия 3 года

Предоставлен «НТТ Энергия»

Поводом для данного материала послужило появление на отечественном рынке новой линейки однофазных «розеточных» ИБП серии VH мощностью 700/1000/1500/ 2000/3000 В•А, пришедших на смену одному из ветеранов мира ИБП этого же вендора – серии NetPro. По топологии устройства относятся к классу двойного преобразования (VFI, Voltage Frequency Independent – выходные частота и напряжение не зависят от входных). Однако в отличие от предшественников в них реализована так называемая «сквозная нейтраль».

Задавшись вопросом, что, кроме востребованного рынком унифицированного дизайна для стоечного и башенного применения, подтолкнуло GE к созданию ИБП серии VH, мы на примере VH2000 обнаружили ряд новых возможностей или оригинальных способов их реализации в своем классе устройств.

Одной из основных особенностей данных ИБП является широкий диапазон допустимых для работы от сети амплитуды (130–280 В при нагрузке 70% максимума) и частоты (45–66 Гц) входного напряжения питания. Выходное напряжение, устанавливаемое из ряда значений 220, 230 или 240 В, кнопками управления на лицевой панели выдерживается с погрешностью не хуже ±2%. Выходная частота (также может задаваться) составляет 50 или 60 Гц. Расчетный коэффициент мощности нагрузки – 0,7.

Несколько забегая вперед, следует отметить, что традиционно высокие для ИБП данного вендора значения перегрузочной способности и пик-фактора сохранились и в данной серии. При этом предложенная на тесты модель VH2000 четко отслеживала разницу между возникновением короткого замыкания на выходе и кратковременной перегрузкой, причина которой – существенное (в сравнении со средним) возрастание стартового тока, потребляемого нагрузкой.

Упомянутая ранее «сквозная нейтраль» появилась, вероятно, как отклик на пожелания рынка обеспечить применение онлайн- ИБП (практически все резервные и линейно-интерактивные устройства этим свойством обладают) для питания нагрузок, требующих заземления корпуса. Для пояснения сделаем небольшое отступление, связанное со схемотехникой продуктов данного класса и типами доминирующих в Украине систем питания.

Известно, что однофазные ИБП, выполненные по мостовой схеме без гальванически развязывающего трансформатора, хотя и имеют на выходе проводники, помеченные как L (фазный) и N (нейтральный), но ни один из них не тождественен по потенциалу одноименным входам.

С другой стороны, при двухпроводной разводке до розеток, сплошь и рядом сохранившейся в наших домах и на ряде старых предприятий (т. е. в терминах новых «Правил улаштування електроустановок», действующих в Украине, несколько похожей на систему TN-C), нам вроде как практически все равно, гальванически связана нейтраль или нет. Но это лишь до того момента, пока, например, правила техники безопасности не вынудят нас «заземлить» корпус устройства.

В процессе дальнейшей поступательной «европеизации» сетей при трехпроводной разводке зачастую производится лишь подключение дополнительного провода на корпус распределительного квартирного щитка или этажного распределительного щита предприятия (система приближается к классифицированной в ПУЕ-2006 как модели TN-C-S). Фактически это – расщепление на щитке подводящего провода PEN в проводники N и PE (от англ. «protective earthing» – защитное заземление). Несложно представить, что соединение корпуса нагрузки такого ИБП с PE-проводником (или качественно исполненным наружным заземляющим контуром), по сути, означает замыкание соответствующего выхода ИБП на «нейтраль». Повторное заземление нагрузки в этом случае приводит как минимум к срабатыванию защитных систем высококачественных потребителей, препятствующих появлению на корпусе опасных для жизни потенциалов. В худшем случае токи, близкие к токам КЗ, будут течь через цепи входного выпрямителя и инвертора ИБП и могут привести к выходу его из строя.

Обобщенная структурная схема ИБП серии VH

Таким образом, схемотехнические изменения в реализации «сквозной нейтрали», обеспечиваемой в данной серии, расширяют сферу применения ИБП в быту и на производстве. Соответственно, в устройстве имеется схема анализа, защищающая от неправильного включения фазы и нейтрали. В случае ее срабатывания для запуска ИБП необходимо всего лишь развернуть в розетке сетевую вилку ИБП.

Следующим вектором для разработчиков стало дальнейшее повышение надежности: при ускоренном тестировании с коэффициентом 1:100 для испытываемых серийных образцов получено значение MTBF более 730 000 ч. Оно было достигнуто, в том числе, и за счет уменьшения количества силовых полупроводников одновременно с заменой мощных полевых транзисторов на современные IGBT, обеспечения гальванической изоляции цепей управления, а также более точной диагностики (путем смены типа применяемых в моделях линейки датчиков тока).

Кроме того, в устройстве для обеспечения максимальной надежности и защищенности нагрузки реализован новый тип отказоустойчивого байпаса (рисунок). Теперь даже полное выгорание основной платы ИБП не приводит к аварийному отключению нагрузки. В одном из экспериментов, документально зафиксированном и выложенном в виде ролика в Интернет, дабы убедиться в этом, отчаянные исследователи в процессе работы ИБП просто выдернули управляющую плату. Подключенная в качестве нагрузки лампочка практически не успела на это отреагировать – время аварийного срабатывания байпаса до момента завершения переходных процессов составило менее 10% длительности периода сетевого напряжения (до 2 мс). Самое примечательное, что, преследуя одну цель (доказать жизнеспособность устройства), данный трюк продемонстрировал еще и то, что по скорости реакции устройства класса OnLine с электронными ключами (static switch) обеспечивают существенно лучшее время реакции, чем традиционно применяемые в остальных топологиях ИБП релейные схемы.

Разумеется, прицел на защиту критичного оборудования вынудил создателей обеспечить безопасную и без отключения потребителей процедуру замены АКБ в три несложные операции без необходимости выемки ИБП из шкафа. Широкий диапазон допустимых колебаний входного напряжения снижает количество переключений на батареи. Увеличить эксплуатационные характеристики и продлить срок их службы призвана фирменная технология интеллектуального управления батареями SBM (Superior Battery Management), включающая также функцию обеспечения термокомпенсированного заряда.

Панель индикации и управления кроме отображения режимов работы ИБП позволяет оценить в процентах потребляемую нагрузкой мощность и прогнозирумую продолжительность автономной работы

Кроме того, избежать сюрпризов с падением их фактической емкости, помимо ускоренного (автоматического или ручного) теста, позволяет периодически проводимая глубокая калибровка батарей, запускаемая с помощью ПО. Зарядить до 90% емкости полностью разряженные АКБ получается за время от 1,5 до 2 ч. Для увеличения срока работы от них (в тесте VH2000 подтвердил способность автономно питать активную нагрузку около 750 Вт в течение более чем 17 мин) к ИБП от 1 кВ•А может подключаться один либо (каскадом) несколько дополнительных батарейных модулей. Для всего указанного диапазона мощностей в серии VH используются два типа унифицированных блоков емкостью 14 А•ч, отличающиеся только выходным напряжением (36 В либо 72 В).

Для обмена данными с ПК ИБП оснащается USB-интерфейсом и «сухими» контактами или, при необходимости, платой с портами RS-232 и USB, а также релейным интерфейсом. Кроме них, для сетевого мониторинга в централизованных корпоративных средах будет востребована опциональная плата интерфейса SNMP, обеспечивающая возможность удаленного контроля.

В зависимости от того, как используется ИБП – в стоечном (вне зависимости от мощности они занимают 2U в шкафу 19" и различаются только глубиной) или башенно-напольном варианте (все конструктивные элементы входят в комплект поставки), положение лицевой панели можно менять на 90°.

Завершая рассказ о новой линейке, будет уместным перечислить основные области применения моделей серии VH. Ими, по мнению GE, в первую очередь считаются различного рода серверы, телекоммуникационное и технологическое оборудование. Причем расширенный в сторону отрицательных значений температурный диапазон (без конденсации влаги) позволяет эксплуатировать данные устройства в плохо отапливаемых помещениях либо в составе подвижных объектов.