Исто́чник (агрегат) бесперебо́йного пита́ния (ИБП, АБП) () — источник питания, имеющий не менее двух вводов от первичных источников тока и один или несколько выводов, который обеспечивает переход питания нагрузки с одного источника на другой для непрерывного питания потребителей в случае отключения или ухудшения качества электрической энергии на входе от первичного источникаАгрегат (источник) бесперебойного питания, АБП (Uninterruptible Power Supply, UPS)//Силовая электроника: краткий энциклопедический словарь терминов и определений — М.:Издательский дом МЭИ, 2008.. Термин источник бесперебойного питания используется применительно как системам бесперебойного электроснабжения, так и к отдельным приборам, в том числе встраиваемым.
Агрегаты бесперебойного питания, наряду с встроенными в оборудование аккумуляторными батареями, являются автономными источниками, однако, в отличие от них, конструктивно не объединены с потребителем. Автономность определяется наличием источника энергии, не связанным с общей энергетической системой.
Системы накопления электрической энергии могут выполнять функции источников бесперебойного питания.
Источники бесперебойного питания могут использоваться для устранения прерываний, провалов, выбросов, флуктуаций, длительных чрезмерных повышений и понижений напряжения, а также импульсных и осцилляционных помех, шумов.
Источники бесперебойного питания разделяют на статические и динамические. В статических ИБП в качестве накопителя энергии может использоваться аккумуляторные батареи, маховики и другие технологии накопления энергии. Динамические ИБП отличаются наличием собственного генератора. По состоянию на 2008 год, 95,2 % ИБП в мире составляли статические ИБП. При этом для мощностей более 0,5 МВт оба типа были одинаково распространены.
В 1963—1967 гг. были созданы ИБП с резервированием мощности до 500 кВт. Первые ИБП включали в себя электродвигатель, дизельный двигатель, маховик и генератор. После появление тиристоров возникли конструкции с использованием аккумуляторных батарей и преобразователей напряжения. В дальнейшем в ИБП произошла замена тиристоров на биполярные транзисторыКуско А., Томпсон М. Сети электроснабжения. Методы и средства обеспечения качества энергии. — Саратов: Профобразование, 2017.. В настоящее время мощность ИБП находится в диапазоне 100—1000 кВт (и более), возможны различные величины выходных напряжений.
Бесперебойное электропитание нагрузки ограниченной мощности Качество электрической энергии стандартизировано для системы электроснабжения общего назначения. Для отдельных групп потребителей предъявляются особенные требования к питанию. Все группы потребителей можно разделить по принципу определения длительности допустимого перерыва электроснабжения: электромагнитная инерция (время затухания электромагнитных процессов); инерция технологических потоков; инерционность технологического оборудования. Единственным путем обеспечения устойчивой работы первой группы является питание от систем или источников бесперебойного питанияЕршов М. С., Егоров А. В., Трифонов А. А. Устойчивость промышленных электротехнических систем — М.: Издательский дом Недра, 2010..
Непосредственное накопление электрической энергии возможно только при постоянном токеНакопители электрической энергии // Астахов Ю. Н. и др. Накопители энергии в электрических системах: Учеб. пособие для электроэнергетических спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1989.. Необходимость в накопителях возникает при отключении электроэнергии, они играют важную роль в обеспечении бесперебойности электроснабжения. Для эффективного использования накопителей необходимы силовые электронные преобразователи: выпрямители, инверторы, преобразователи постоянного тока в постоянныйРозанов Ю. К. Силовая электроника. Эволюция и применение — М.: Знак, 2018. — С. 75.. Напряжение на накопителях меняется в зависимости от того, насколько они заряжены. Для бесперебойного питания потребителя нужно стабильное напряжение, необходимо использование регулируемых преобразователей Энергетическая электроника / Лабунцов В. А. (ред.). — М.: Энергоатомиздат, 1987. — С. 298..
Кратковременные нарушения нормальной работы в электрической сети являются неизбежными. Причиной большинства кратковременных нарушений электроснабжения являются короткие замыкания. Полностью защитить электрическую сеть от них практически невозможно или, во всяком случае, это стоило бы очень дорого. Кратковременные перерывы питания случаются значительно чаще, чем длительные. Длительного перерыва питания возможно избежать, используя автоматический ввод резерва (АВР). При этом кратковременные перерывы питания будут не только при коротком замыкании на любой из питающих АВР линий, но и на линиях, питающих соседних потребителей.
Бесперебойное от гарантированного электропитания отличается тем, что в случае гарантированного электропитания допускается перерыв на время ввода в действие резервного источника. В случае бесперебойного электропитания требуется «мгновенный» ввод в действие резервного источника. Это важное требование ограничивает круг пригодных к применению в источниках бесперебойного питания резервных источников. На практике обычно может быть применен только один такой источник — аккумуляторная батареяБушуев В. М. Электропитание устройств связи. — М.: Радио и связь, 1986. — С. 122..
Основной функцией ИБП является обеспечение непрерывности электропитания посредством использования альтернативного источника энергии. Кроме того, ИБП повышает качество электропитания, стабилизируя его параметры в установленных пределах. В ИБП в качестве накопителя энергии обычно используются химические источники тока. Кроме них, могут применяться и иные накопителиГОСТ IEC 62040-1-2013 Системы бесперебойного энергоснабжения (UPS). Часть 1. Общие требования и требования безопасности к UPS. В качестве первичного источника может использоваться электропитание, поступающее от электросети или генератора.
Если допустимое время перерыва питания меньше 0,2 с, возможно только использование источников бесперебойного питания, защита автоматическими выключателями цепи с коротким замыканием для уменьшения времени перерыва питания в таком случае невозможна или неэффективна. Если допустимое время более 0,2 с, возможно использование защиты электросети или использование источников бесперебойного питания. При допустимом времени 5—20 с возможно отказаться от источников бесперебойного питания и использовать АВР.
Релейно-контакторные схемы Сложное технологическое оборудование современного промышленного производства не может нормально функционировать, если электроснабжение не бесперебойное. Для многих промышленных предприятий перерыв питания на несколько секунд или даже на десятые доли секунды ведёт к нарушению непрерывного технологического процесса и к остановке производстваГуревич Ю. Е., Кабиков К. В. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя. — М.: Элекс-КМ, 2005..
Для электродвигателей провалы напряжения в сети 0,4 кВ длительностью 0,3—0,5 с могут привести к тому, что векторы остаточной ЭДС электродвигателей могут оказаться в противофазе с векторами напряжения сети. В результате при восстановлении питания произойдет срабатывание электромагнитных расцепителей автоматических выключателей и окончательное отключение электродвигателей. При этом провалы напряжения длительностью менее 0,3 с не представляют опасности, поэтому для электродвигателей борьба с провалами напряжения обычно направлена на предотвращение отключения контакторов в цепи главного питания 0,4 кВ. Одной из таких мер является питание цепей управления контактора от источника бесперебойного питанияГуревич В. И. Устройства электропитания релейной защиты. Проблемы и решения. — М.: Инфра-Инженерия, 2013..
Нарушение работы контакторов и реле может произойти при прерывании напряжения 5—10 мс и 80—120 мс. Разница в работе одного и того же устройства возникает из-за разницы в мгновенной величине напряжения переменного тока, когда начался провал напряжения. При прохождении напряжения через ноль устойчивость более чем в 10 раз больше.
Цифровая техника Источники бесперебойного питания — законодательно установленный (в ЕАЭС) термин в области низковольтного оборудования, подключаемого к персональным электронным вычислительным машинам,ТР ТС 020/2011 Технический регламент Таможенного союза «Электромагнитная совместимость технических средств» Приложение 3 устройство, которое автоматически обеспечивает резервное питание, в случае если напряжение в сети падает до критически низкого уровняТР ЕАЭС 048/2019 Технический регламент Евразийского экономического союза «О требованиях к энергетической эффективности энергопотребляющих устройств». Приложение № 10.
Импульсные возмущения напряжения, возникающие в сети переменного тока в результатe коммутаций, создавали угрозу надежности работы даже первого поколения ЭВМ на ламповых логических элементах (например БЭСМ-2). Дальнейшее снижение мощности информационных сигналов усилило риск воздействия на работу цифровой техники внешних помех из питающей сетиГурвич И. С. Защита ЭВМ от внешних помех. — М.: Энергия, 1975.. Также недостаточность требований не только к бесперебойности питания, но и надежности электроснабжения ЭВМ было известно в СССР уже в 1975 году. ЭВМ устанавливались на объектах, для которых перерывы электроснабжения в соответствии с правилами устройства электроустановок могли быть значительными.
Существенное отличие внешней помехи в сети питания от внешней помехи из канала связи в том, что питание воздействует на всё цифровое устройство целиком. Помехозащищенность цифрового устройства будет тем выше, чем меньше индуктивность проводников вторичного питания.
Источники бесперебойного электропитания развивались параллельно с компьютерами и другими высокотехнологическими устройствами для надежного питания этого оборудования, чего стандартные сети электроснабжения обеспечить не могут. Наиболее распространенное в быту и офисах применение — выключение компьютера без потери данных при отключении электроэнергии. При провалах напряжения длительностью 0,2 с происходит остановка процедур чтения/записи компьютера; 0,25 c — блокировка операционной системы; 0,4 c — перезагрузка.
Восприимчивость промышленных контроллеров на логических микросхемах к провалам напряжения аналогична восприимчивости компьютеров.
Медицина В медицинских стационарах (больницах) нередко требуется обеспечить стабильное электропитание, в частности, освещение и питание аппаратуры при хирургических операциях. Для этого используются мощные ИБП, как статические, так и ДДИБП.
Энергетика При аварии в первичных цепях, по которым передается электрическая энергия, для сохранения возможности переключений и защиты оборудования от повреждений необходимо наличие напряжения на вторичных цепях. В энергетике оборудование, обеспечивающее питанием вторичные цепи называется источниками оперативного тока.
Регулирование Международные стандарты ISO: ISO 8528-12:1997 Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets — Part 12: Emergency power supply to safety services ГОСТ ISO 8528-12-2011 Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 12. Аварийные источники питания для служб обеспечения безопасности
Международные стандарты IEC: IEC 60364-5-56:2009 Low-voltage electrical installations — Part 5-56: Selection and erection of electrical equipment — Safety services Идентичный национальный стандарт ГОСТ Р 50571.5.56-2013/МЭК 60364-5-56:2009 Электроустановки низковольтные. Часть 5-56. Выбор и монтаж электрооборудования. Системы обеспечения безопасности IEC 62040-1:2013 Uninterruptible power systems (UPS) — Part 1: General and safety requirements for UPS Идентичный межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 62040-1-2018 Системы бесперебойного энергоснабжения (UPS). Часть 1. Общие положения и требования безопасности к UPS