Поможет ли установка ИБП, если пропадает ноль?

Тестирование заряда батареи

Теперь переходим к самому интересному – к измерениям и испытаниям.

Сначала я пошел по неверному пути – решил оценивать заряд АКБ путем измерения тока на входе ИБП. Для этого использовал токоизмерительные клещи IEK 266C. Ток в процессе заряда держался на уровне 0,2 А, под конец упав до 0,1 А. Результат мне показался очень неточным, поскольку большая погрешность возникала из-за тока собственного потребления ИБП и низкой чувствительности клещей. Кроме того, неизвестен КПД зарядного устройства.

Измерение входного тока и напряжения АКБ

Поэтому было решено измерения проводить самым правильным и точным способом – амперметром, включенным в разрыв подключения АКБ. Для этого использовал мультиметр IEK MY64 в режиме измерения постоянного тока на пределе 10 А.

Затем выяснилось, что зарядный ток батареи зависит от нескольких факторов. Схемотехнически реализовано так, что если заряд батареи происходит с выключенным вентилятором и инвертором, то ток заряда на определенном этапе будет равен 0,65 А. Если в тот же момент включить нагрузку через байпас, ток заряда будет 0,52 А. Ну а если включить двойное преобразование и вентилятор, ток заряда при тех же условиях понизится до 0,48 А. Разница в долях ампера означает разницу в часах времени заряда. Поэтому заряд я проводил на максимальном токе.

Процесс измерения параметров заряда: слева – ток, справа – напряжение батареи

Ещё нюанс – не знаю, с умыслом или без умысла это сделано, но показания напряжения на АКБ отличаются на 0,2 В в зависимости от способа измерения. Например, если внутренний вольтметр ИБП «INPUT VDC» показывает 26,5 В, то внешний вольтметр покажет 26,3. На двух моих мультиметрах результат был один, поэтому для измерения напряжения использовал только их.

Экран напряжения батареи в меню ИБП

Для чистоты эксперимента я провёл пару циклов полного разряда-заряда. Затем снял данные заряда, начиная с состояния полного разряда, и заканчивая 100% зарядом. При этом снимал показания тока и напряжения АКБ в зависимости от времени.

Если коротко, в процессе заряда полностью разряженной АКБ контроллер заряда плавно повышает напряжение с 23,8 В до 27,4 В. Ток заряда при этом в течении двух часов можно назвать стабильным – около 0,7 А. После этого ток падает. Падение тока прекращается примерно через 10 часов. Это время можно считать временем полного заряда, после него ток поддерживающего заряда стабилизируется на уровне 15…20 мА. Кстати, в инструкции производителя говорится как раз о таком времени заряда – не менее 10 часов.

Подробнее процесс заряда показан на графике:

Заряд батареи ИБП на трех временных интервалах: графики напряжения (желтые точки) и тока (красные точки)

На графике приведены значения напряжения (желтые точки) и тока (красные точки). Поскольку за 10 часов наблюдений можно насобирать гигантский массив данных, я решил, что главное – понять тенденции. Поэтому всё время заряда было разбито на 3 характерных участка:

от 10 до 60 секунд – тут ток стабилен за счет повышения напряжения;
от 10 до 60 минут – тенденция продолжается, повышение напряжения при стабильном токе выражено ещё ярче;
от 2 до 10 часов – напряжение повышается и упирается в максимум (27,4 В), а ток понижается до минимума (15…20 мА), на графике этому значению места не нашлось.

Табличные данные, по которым построены графики заряда (таблица имеет горизонтальную прокрутку):

Время,с, мин, ч	10	20	30	40	50	60	5	10	15	20	25	30	35	40	50	60	70	80	90	100	110	120	3	4	5	6	7	8	9	10
Ток, А	0,7	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,71	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,69	0,68	0,67	0,66	0,66	0,44	0,22	0,12	0,07	0,02
Напр., В	23,8	24	24,1	24,1	24,2	24,2	24,2	24,4	24,6	24,7	24,7	24,8	24,8	24,9	25	25,1	25,2	25,3	25,4	25,5	25,6	25,7	25,8	26,1	26,6	27	27,3	27,3	27,3	27,3	27,4

Ещё парочка фактов, которые я выяснил.

Ток разряда батареи при полностью выключенном ИБП и отсутствии электросети – около 12 мА. Этот ток тратится на собственные нужды – нужно же контролировать, например, нажатие кнопки «ON» для «холодного» запуска. При включенном ИБП и выключенной нагрузке и вентиляторе ток батареи поднимается до 25 мА.
Индикация заряда пропадает при напряжении на АКБ более 27,2 В. Не смотря на то, что до полного заряда нужно подождать ещё около 5 часов, АКБ при этом напряжении набирает уже более 90% емкости.
Напряжение покоя заряженной АКБ, когда зарядное устройство не работает (ИБП выключен, батарея полностью заряжена) – 26,4-26,5 В (13,20-13,22 В на одну батарею 12 В).
Стабильный ток заряда на уровне 0,7 А укладывается в теорию “ток заряда должен быть не более 1/10 от емкости АКБ”, в данном случае – не более 0,9 А. Ток 0,7 А – оптимальный с точки зрения ресурса (срока службы) АКБ.

Какие неисправности можно отремонтировать самостоятельно

Существует ряд поломок, которые вполне можно устранить в домашних условиях самостоятельно. При серьезных повреждениях, зачастую прибор приходится полностью менять или обращаться к помощи специалистов. Также следует учитывать наличие специфического запаха, повреждение оценить получится только разобрав устройство и выявив проблему.

Прибор необходимо почистить

Список поломок

У каждого устройства есть типичные проблемы работы – источники бесперебойного питания не исключение. Существует ряд проблем, которые вполне получится решить самостоятельно:

не включается – надо проверить подключена ли батарея, емкость АКБ и соединение гибкого кабеля;
отключился, появился запах гари – неисправен сетевой фильтр, перегрузка, неправильно подключены АКБ;
работает только от батареи – сгорел предохранитель;
не подключается к сети – нарушено соединение сетевого кабеля;
батарея не заряжается – заменить батарею;
не держит батарея – неисправность АКБ.

Как проводить ремонт или замену деталей

Самостоятельно вполне получится выполнить несложный ремонт источника бесперебойного питания. В случае с перегревом вполне достаточным окажется очищение прибора от мусора и пыли. Следует разобрать устройство и провести полное удаление всех засорений. Это самое простое и легкое в ремонте и обслуживании ИБП.

Паять следует аккуратно

Также самостоятельно можно проверить соединения всех проводов и обнаружить сгоревшие конденсаторы. Заменить их получится при наличии навыков работы с паяльником и покупке соответствующих деталей. Предохранители могут часто выходить из строя, а потому многие производители в комплект вкладывают запасные.

Замер напряжения

Для замены АКБ потребуется ее снять, как правило делать это легко, достаточно крестовой отвертки

После приобретения новой батареи важно соблюдать порядок установки:

поставить ее в корпус устройства;
подключить провода, учитывая полярность;
соединить остальные части корпуса.

В том случае, если проблема кроется в другом, без помощи мастера не обойтись. Надо обратиться в сервисный центр для ремонта источника бесперебойного питания. Следует узнавать у мастера будет ли подлежать ремонту прибор.

Специалист всегда поможет решить проблему

Уход за техникой, регулярная диагностика и контроль работоспособности помогут избежать многих проблем. Бесперебойник призван защищать технику от перепадов напряжения, а потому его состояние должно быть исправным, обеспечивающим необходимое напряжение. Простой ремонт ИБП своими руками вполне получится выполнить дома.

Неисправности ИБП, описание

Поломка ИБП подвергает опасности все оборудование, а потому следует знать, как проверить ИБП и его аккумулятор на работоспособность. Способы устранения мелких неисправностей обязательно описаны в руководстве пользователя к прибору, потому рекомендуется в первую очередь изучить его. Если это не дало результата, следует попробовать определить проблему самостоятельно.

Пищит непрерывно

UPS начинает пищать в том случае, если отключена электроэнергия и оборудование перешло на питание от батареи. В этом случае все нормально. Именно для этих целей и создан этот прибор. Пользователю достаточно завершить работу всей системы и отключить питание устройства.

В том случае, если такой писк возникает регулярно, при этом напряжение в сети есть, возможно следует протестировать электрическую сеть и понять причины скачков напряжения. В этом случае бесперебойник не виноват, проблема в другом месте.

Следует обращать внимание на индикаторы устройства

Еще одна причина писка ИБП – перегрузка. В этом случае прибор не тянет оборудование, подключенное к нему. Вычислить источник проблем можно поочередно подключая и отключая приборы. Решением проблемы будет покупка более мощного бесперебойника или отключение части оборудования.

Не включается после подачи питания

В том случае, если электричество в сети появилось, но ИБП не включается следует проверить исправность батареи, подключение к сети и уровень напряжения. ИБП не сможет долго работать, если в сети низкое напряжение продолжительное время. В этом случае батарея разрядится, а прибор перестанет включаться.

Иногда, достаточно подключить ИБП к сети и просто подождать некоторое время, батарея зарядится и прибор начнет работать. Следует знать, как проверить ИБП на работоспособность его кнопки включения, она может быть продавлена. Обрывы проводов – частая проблема бесперебойников. При большой перегрузке некоторые марки ИБП отказываются работать, достаточно все отключить и проверить его в самостоятельном включении.

Сам отключается, сильно греется

При наличии напряжения в сети бесперебойник может выключится от перегрузки на выходе

Тут важно учитывать в какой момент отключается прибор. Если во время отсутствия электроэнергии, то скорее всего проблема в батарее, следует проверить ее работоспособность

В том случае, когда прибор отключает нагрузку во время работы от сети, то вполне возможно, что виной всему настройки программного обеспечения. Следует проверять настройки стандартных установок, при необходимости откорректировать их.

После вскрытия корпуса можно заметить явные проблемы

Причиной нестабильной работы прибора может быть использование аксессуаров не фирменного производства. Кроме этого, вполне вероятно появятся и другие проблемы в работе ИБП. Бесперебойник может отключиться от перегрева. В этом случае следует проверить исправность охлаждающей системы и убедиться в отсутствии мусора, препятствующего свободной циркуляции воздуха, иначе прибор будет выключаться.

Подбирать ИБП следует внимательно, согласно напряжению подключаемых приборов. При перегрузке бесперебойник отключится, так же, как и при недостаточной нагрузке. Устройства некоторых производителей нагрузку ниже установленной мощности определяют, как отсутствие рабочих приборов и отключаются для сохранения собственного заряда.

«Идеальная» синусоида

Сейчас будет камень в огород тестеров ИБП, которые на глазок определяют идеальность выходной синусоиды. Почему я всегда слово «идеальная» применительно к синусоиде на выходе ИБП пишу в кавычках? Потому что идеал существует только в теории. На практике к нему можно стремиться, но он недостижим. Как можно определить «идеальность» по осциллограмме? Да никак.

Идеальность измеряется в коэффициенте нелинейных искажений (КНИ, или THD), другое название – уровень гармонических искажений. Его можно измерить только при помощи профессиональных приборов – например, анализатора качества напряжения или анализатора спектра. В реально чистой синусоиде есть только одна составляющая спектра – 50 Гц, КНИ = 0%.

К чему это я? У меня такого прибора нет, поэтому измерения «идеальности» не будет. Достаточно того факта, что напряжение на выходе данного ИБП гораздо качественнее, чем напряжение, поступающее от энергосбытовой компании.

Это обеспечивается в ИБП Kehua внутренней схемой, которая в том числе включает в себя выходные фильтры, вносящие большой вклад в чистоту выходной синусоиды.

Внутреннее устройство ИБП Kehua Tech KR11 1kVA

В случае, когда на выходе любого источника питания присутствует значительный уровень гармоник, это негативно сказывается на нагрузке – особенно на индуктивной (двигатели, трансформаторы). Такая нагрузка начинает греться, поскольку для её работы нужна только основная гармоника 50 Гц, а все другие части спектра уходят в тепло. С электроникой, у которой cos φ > 0,9, тоже может быть не всё хорошо – при высоком уровне гармоник (двух- и трехступенчатая аппроксимация) напряжение основной гармоники 50 Гц может быть слишком низким (менее 150 В), и техника будет сбоить или вообще откажется работать.

Немного о заряде и разряде АКБ

Время работы ИБП в автономном режиме зависит от емкости одной батареи С, напряжения одной батареи U, количества батарей N, мощности нагрузки Р. Принимая КПД преобразователя равным 0,9, для новой батареи, работающей в идеальных условиях, время работы рассчитывается формулой

Т = С·U·N·КПД / Р

Для двух батарей емкостью 9 А·ч и напряжением 12 В, которые используются в ИБП KEHUA TECH KR11 мощностью 1кВА, расчетное время работы при нагрузке 100 Вт должно составить почти 2 часа. Хотя эта формула приводится на многих сайтах, она оторвана от реальности – из-за того, что батарея никогда не разряжается до нуля (для продления ресурса АКБ контроллер этого не допускает).

Для точной оценки времени работы ИБП пользуются специальными разрядными таблицами, которые приводит производитель АКБ. Кому интересно – посмотрите даташит на батарею RITAR RT1290.

Ritar RT1290 – АКБ, которая используется в UPS KEHUA 1000 ВА

Как я показал выше в тесте заряда, максимальное напряжение заряда равно 27,4 В. То есть, по 13,7 В на одну батарею. Согласно данным от производителя АКБ (фото выше), такое напряжение заряда используется для режима ожидания (Standby). Хотя ИБП должен использоваться в режиме заряда-разряда (Cycle). Минус такого решения – высокое время заряда и неполное использование емкости батарей. Но я понимаю ход мыслей инженеров из компании Kehua – такое решение позволяет ощутимо увеличить общий срок службы АКБ.

Экстремальные тесты

Эти исследования я оставил напоследок – честно говоря, боялся, что ИБП не выдержит таких издевательств. Я проверил такие режимы:

Перегрузка в дежурном, автономном, байпас и ЭКО режиме

Для этой проверки я подключал к выходу нагреватель с мощностью, заведомо большей, чем максимальная – 1400 Вт (при напряжении питания 230 В).

В дежурном режиме при перегрузке включается байпас, при этом на главном экране индицируется режим и реальное напряжение на выходе, раздается звуковой сигнал и появляется восклицательный знак:

ИБП переходит в байпас – предупреждение о перегрузке

Восклицательный знак говорит о том, что нужно перейти в экран ошибок, и посмотреть, что стряслось. В данном случае – ошибка “OUT” (перегрузка по выходу):

Ошибка ИБП – перегрузка по выходу

Удобно, что можно сразу узнать, какая перегрузка в процентах:

Уровень аварийной перегрузки ИБП в процентах

В автономном режиме происходит всё то же самое, только напряжение на выходе уходит в ноль. Кстати, только в этом режиме можно посмотреть реальный уровень перегрузки, с которым работают транзисторы инвертора. Например, в случае с моим нагревателем при выходном напряжении 208 В за секунду перед отключением выхода можно засечь выходную мощность 123%. При напряжении 240 В – мощность будет равна 141%.

В байпасе и ЭКО-режиме ничего интересного не происходит – та же ошибка.

Можно было, конечно, попробовать устроить КЗ на выходе, но тут результат предсказуем. На выходе в плату впаян предохранитель на 10 А.

Работа без датчика температуры

При отключении (обрыве) датчика температуры в дежурном режиме ИБП переходит в режим байпаса – напряжение передается на нагрузку из сети напрямую, включается непрерывный звуковой сигнал, на экране загорается восклицательный знак:

Ошибка ИБП с перегревом

Нажатием несколько раз на кнопку “Select” можно выйти на экран с ошибкой температуры – “TMP”:

Ошибка TPM – Проблема с датчиком температуры

Если же датчик “отвалится” в автономном режиме, ИБП вообще перестает работать – напряжение на выходе пропадает, индикация та же.

Логично – без контроля температуры ИБП работать не должен. Жаль, что для просмотра конкретной ошибки нужно знать куда нажимать – считаю, что она должна отображаться на главном экране.

Ещё один экстремальный тест я не довёл до конца – подключил нагрузку 500 Вт, открутил датчик от радиатора, и стал ждать. Когда температура радиатора стала “рука не терпит” (выше +60 °С), я понял, что дополнительной защиты от перегрева в ИБП нет. И кроме датчика, температурный режим никого не волнует.

Работа без вентилятора

В случае отключения разъема вентилятора ничего не происходит, хотя в инструкции сказано: “ошибка вентилятора включает в себя: блокировку вентиляторов, повреждение и проч.”. Блокировал вентилятор пальцем, надеясь на токовую защиту – опять ничего. Насколько знаю, для полноценной работы защиты у вентилятора должен быть провод контроля вращения. Тут его нет…

Итак, мои опасения не оправдались. Фотографии искрящего и полыхающего ИБП сделать не удалось. Ни одного ИБП при тестировании не пострадало.

Проверка уровней выходного напряжения

Как я уже писал, ИБП Kehua может выдавать на нагрузку такие напряжения: 208, 220, 230, 240 В. Проверяем.

U_{вых показ, В}	208	220	230	240
U_{вых измер, В}	205	217	227	237

Напряжение на выходе, когда работает внутренний инвертор, не меняется от наличия нагрузки и от режима работы (дежурный или от АКБ). Погрешность – минус 1,2% при заявленной ±1%. Впрочем, я со своим неповеренным мультиметром претендовать на точность измерения не могу.

В защиту моего мультиметра могу привести эту фотографию, сделанную в ЭКО-режиме:

Напряжение на входе и выходе ИБП в ECO режиме

Пока делал этот тест, понял, зачем может пригодиться напряжение 208 В. При низком уровне напряжения ток тоже понижается (правда, только не в устройствах с “умными” импульсными блоками питания – они берут от жизни всё, что им нужно). А низкий ток = низкий расход энергии АКБ = повышенное время разряда.

ИБП не держит нагрузку — эта, и другие неисправности бесперебойников

При любой неисправности в первую очередь следует прочитать инструкцию к прибору. В зависимости от производителя и модели, одна и та же неисправность может проявляться по-разному. Диагностика каждого ИБП и ремонт могут отличаться, в зависимости от определения типовых проблем.

Симптомы неисправностей бесперебойников могут быть разными, но основные из них:

не держит нагрузку при отключении питания от сети;
не включается;
ИБП постоянно пищит;
перегревается;
ИБП щелкает или самостоятельно отключается.

В некоторых случаях отремонтировать прибор получится самостоятельно, при этом стоить помнить, что UPS прибор электрический и потребуются элементарные навыки в сборке и разборке.

Во время разборки прибора следует соблюдать осторожность

Наиболее частыми проблемами в работе бесперебойников являются пыль и износ аккумулятора. Обе они возникают в результате длительной эксплуатации. Техника нуждается в регулярной чистке от пыли, не стоит оставлять прибор в комнате где де идет ремонт – строительная пыль для него наиболее опасна.

Сквозной ноль в ИБП

Эту функцию ещё называют «непрерывная нейтраль». Смысл в том, что в бестрансформаторной схеме, по которой построен ИБП Kehua, внутренний инвертор представляет собой трехполюсный элемент с одним общим проводом нейтрали для входа и выхода. Схемотехнически реализовано так, что если поменять фазировку на входе, она так же изменится и на выходе. При этом падение напряжения на нейтрали будет минимальным.

Итак, проверка показала – нейтраль сохраняется и в дежурном, и в автономном режиме. В автономном режиме этот термин не имеет смысла, если нейтраль ИБП не подключена к электросети. Здесь важный посыл владельцам котлов и другого фазозависимого оборудования – нужно не только выбирать такие ИБП с «чистой» синусоидой и сквозным нулем, как KEHUA TECH KR11, но и правильно их подключать.

Чтобы был «сквозной ноль», нейтраль должна всегда иметь гальваническую связь с заземлением – на подстанции () или на вводе в здании (). При этом фазировка должна соблюдаться и на входе, и на выходе ИБП

Важно понимать, что выключение ИБП вилкой из розетки или при помощи двухполюсного автомата разорвет цепь, и «сквозного нуля» не будет

Дежурный режим: питаем нагрузку

Перед тем, как проверить и задокументировать работу ИБП при питании от АКБ, было решено его обкатать в дежурном режиме. Заодно проверить параметры нагрузок, которые я использую.

В итоге получилась такая сводная таблица:

Сводная таблица тестовых нагрузок ИБП

Таблица учитывает все нюансы реальной жизни (но это не точно)) и содержит такие параметры:

Р_{н теор}– теоретическая (паспортная) мощность нагрузки. Эта мощность лишь примерно показывает реальное потребление. В качестве нагрузки 100 Вт использую паяльник 40 Вт + лампу накаливания 60 Вт, 500 Вт – нагреватель, 700 Вт – кофеварка 600 Вт + нагрузка №1. 0 Вт – без нагрузки (работа вхолостую);
Р_{н теор}%ИБП – теоретический процент от максимальной мощности ИБП. Без комментариев;
Р_{н показ} – мощность в процентах, которая показывается на дисплее ИБП. В таблице видно, что показания на экране ИБП завышены. Может, для запаса? *Примечание – нагрузка менее 15% показывается на экране ИБП как 0%, поэтому 12% – это расчетное значение, которое я получил по время подключения нагрузки 700 Вт;
I_вх – ток по сетевому входу, измеренный токовыми клещами при разных нагрузках;
Р_вх– расчетная входная мощность при входном напряжении 230 В, получена по формуле I_вх · 230 В. Входное напряжение холостого хода во время исследований колебалось в районе 227…235 В, поэтому я решил не усложнять, и принял его равным выходному;
I_вых – ток по выходу, измеренный клещами при выходном напряжении 230 В. Кстати, было бы неплохо, если производитель сделал индикацию выходного тока и/или мощности на ЖК экране;
Р_вых – расчетная выходная мощность, получена по формуле I_вых · 230 В;
I_с.п. – разница токов на выходе и входе (ток собственного потребления);
Р_с.п. – мощность собственного потребления (разница между входной и выходной мощностями);
КПД – расчетный коэффициент полезного действия, Р_вых / Р_вх.

Обратите внимание – для мощности нагрузки 700 Вт КПД понизился за счет включения вентилятора. Но я уверен, что при 1000 Вт КПД достигает заявленных производителем 92%

Методы диагностики

Чтобы убедиться в работоспособности бесперебойника достаточно провести диагностику электронного блока и АКБ устройства, понадобится для этого отвертка и мультиметр. Существует несколько основных способов:

при помощи автоматического тестирования, осуществляется во время включения устройства;
принудительно, путем нажатия кнопки «Тест», также с помощью входящего в комплект программного обеспечения, благодаря возможности удаленного мониторинга;
с помощью ручного принудительного тестирования, с использованием входного или выходного размыкателя, переключателя и пр.

Кроме этого диагностика может быть штатной и аварийной. Во втором случае необходимо обратиться к инструкции по эксплуатации прибора. Полное отключение нагрузки от ИБП, и проверка его работоспособности в автономном режиме позволяет выявить многие дефекты в работе устройства. Заряд в АКБ получится проверить с помощью тестеров, способных измерить емкость батарей. Ремонт бесперебойного блока питания получится выполнить самостоятельно.