Данная статья предназначена для практиков, которым приходится сталкиваться с проблемами обеспечения качественного электропитания систем безопасности.

Терминология и сокращения, которые будут применяться в данной статье:

АКБ — герметичная кислотная батарея с гелевым электролитом.
ГЕНЕРАТОР — дизельная или бензиновая электростанция, вырабатывающая переменное однофазное напряжение 220 В или трехфазное 380 В.
ИНВЕРТОР — устройство обеспечения бесперебойного электропитания, основанное на преобразовании постоянного тока от аккумуляторных батарей в переменное однофазное напряжение 220 В или трехфазное 380 В. Подразумевается, что инвертор имеет в своем составе АКБ, необходимую для обеспечения требуемого времени работы на заданной мощности.
UPS — под этим сокращением будут подразумеваться «компьютерные бесперебойники» малой мощности.
ИБП — источники бесперебойного питания (или ИВЭПР — источники вторичного электропитания резервированные). Подобные устройства предназначены для питания аппаратуры, которая не имеет своего встроенного сетевого блока питания. В состав ИБП входят АКБ.
ИРП — источники резервного питания. Предназначены для обеспечения питания аппаратуры, которая имеет собственный основной источник питания и вход для дополнительного резервирования.

Выбор стратегии организации питания

Прежде всего, следует разделить потребителей на группы по критичности электропитания и времени необходимого резервирования:
1. Наиболее критичные — необходимо обеспечивать гарантированное электропитания в течении длительного времени (более 24 часов) — системы ОПС и CCTV важных объектов, системы жизнеобеспечения, полностью автоматизированные системы доступа.
2. Критичные — необходимо обеспечивать гарантированное питание в течении заданного времени (до 24 часов) — системы ОПС обычных объектов, системы доступа, системы видеонаблюдения и т.п.
3. Некритичные (до 10 минут) — таким системам достаточно обеспечить только защиту от кратковременных пропаданий питания

Чтобы построить стратегию обеспечения гарантированного электропитания, необходимо разделить потребители электропитания. Можно выделить три основных типа:
1. Потребители, имеющие только питание от сети — компьютеры, CCTV мониторы и т.д.
2. Потребители, имеющие только низковольтное питание (как правило 9, 12, 24 или 60 В постоянного тока) — датчики, камеры, сирены, некоторые ППКОП (Сигнал-20, Атолл-32) и т.д.
3. Потребители, имеющие сетевое питание в качестве основного и дополнительный вход для низковольтного резервирования — обычно это ППКОП («Рубин-6») и профессиональная CCTV аппаратура.
4. Аппаратура, имеющая собственный встроенный ИБП и возможность установки АКБ («НОТА», «Атлас-Р», «Сигнал-ВК-4», «Атолл-2», панели DSC, Ademco и т.д.).

Для определения стратегии необходимо помнить несколько правил:
1. Резервирование по постоянному напряжению дешевле и надежней чем по 220 В
2. Длительное резервирование по 220 В с помощью генератора существенно дешевле, чем с помощью инвертора.
3. Компьютерные UPS оптимально обеспечивают время работы порядка 10 минут.
4. Генератор не обеспечивает бесперебойность электропитания.
5. ИРП всегда дешевле ИБП, обеспечивающего тот же выходной ток.
6. UPS дешевле чем инвертор той же мощности.

Отсюда несложно определить стратегию решения проблемы питания:

Резервирование нагрузки 220 В

Генераторы — бывают однофазные или трехфазные, бензиновые или дизельные, с ручным запуском или со стартером и автоматикой.
К достоинствам генераторов можно отнести:
• относительно невысокую стоимость — в среднем бензиновый генератор обойдется $400—500 за кВт, а дизельный примерно в 1,5—2 раза дороже;
• высокое качество выходного напряжения;
• возможность длительного времени работы.
Недостатки:
• необходимо специальное помещение;
• необходимость обслуживания;
• невозможность обеспечить бесперебойное питания — требуется время для запуска генератора.

Дизельные генераторы дешевле в эксплуатации, поэтому их имеет смысл применять только для организации длительного резервного питания объектов большой мощности (более 5 кВт). На меньших мощностях или при кратковременном использовании бензиновый генератор будет более экономичен.
Покупать генераторы имеет смысл только импортные и только в специализированных фирмах. В Россию завозят много неплохих марок японского (напр. Yamaha), французского (SDMO) и итальянского производства.

Инвертор  — так обычно называют преобразователь с низкого напряжения постоянного тока в высокое переменное. Другими словами — энергию АКБ в переменный ток 220 В. В чистом виде инверторы применяются редко, а являются составной частью систем бесперебойного питания, которые обычно называют UPS. UPS бывает двух типов; on-line и off-line. UPS off-line являются более дешевыми и простыми — инвертор включается только при пропадании сетевого напряжения. Схема on-line — это схема с двойным преобразованием. Сначала сетевое напряжение понижается и выпрямляется, после чего постоянной ток с помощью инвертора преобразуется в переменный 220 В. При пропадании сетевого напряжения используется энергия АКБ. Подобная схема дает наиболее качественное питание, так как не зависит от качества входного напряжения. Инверторы типа on-line являются одновременно и стабилизаторами напряжения, и фильтрами. Это идеальное решение для обеспечения питания потребителей 220 В. Но и стоят они существенно дороже обычных off-line приборов.
Еще одним важным параметром для инверторов и UPS является форма выходного сигнала:
• чистый синус — наиболее сложные и дорогие приборы;
• аппроксимированный синус — промежуточный вариант, может быть разная степень аппроксимации;
• модифицированный синус, меандр, квазисинус — наиболее часто встречающийся и недорогой вариант инвертора.

Необходимо помнить, что некоторые типы нагрузок очень чувствительны к форме питающего напряжения. Модифицированный синус нельзя использовать для питания потребителей с трансформаторными источниками питания и для чувствительной аппаратуры.

Выходная мощность для инверторов обычно указывается в Вольт-Амперах (ВА, VA). В отличии от Ваттов (Вт, W), которые указывают эффективную потребляемую мощность переменного тока, вольт-амперы характеризуют амплитудные значения токов и напряжений в нагрузке. Существование такой единицы связано с тем, что в цепях переменного тока может возникать сдвиг фаз.
Для простой активной нагрузки VA = 1.41 x W
Крайне аккуратно надо подключать нагрузку с мощностью, которая указана в Ваттах к источнику, мощность которого указана в ВА. Если такая необходимость возникает, то для расчетов умножить значение нагрузки в Ваттах на 1.41
Приобретение хорошего инвертора — большая проблема. Есть очень дорогие модели, предназначенные для телекоммуникационной и компьютерной техники. Практически отсутствует на рынке «средний класс». Как правило, проблемы с сервисом, а инвертор — весьма дорогой и сложный прибор. Есть неплохие отечественные приборы, но их производители — оборонные заводы — страдают слабым маркетингом. Купить же компьютерный UPS небольшой мощности проще простого.

Низковольтные ИБП и ИРП

Практически все ИРП существующие на рынке похожи друг на друга и отличаются только емкостью устанавливаемых АКБ. Поэтому основное внимание уделим ИБП.
ИБП по своей схемотехнике можно разделить на трансформаторный и импульсные. В свою очередь трансформаторные ИБП могут быть с линейным или ШИМ стабилизатором. Импульсные ИБП для систем безопасности мало применяются ввиду невысокой надежности и высокого уровня помех. Трансформаторные источники с линейным стабилизатором оптимальны при небольших токах. При больших токах все чаще начинают применять ШИМ стабилизаторы, хотя линейные схемы до сих пор вне конкуренции по надежности и ремонтопригодности.
Один из важнейших параметров — напряжение питания сети. В России стандарт на электросети допускают интервал напряжений 187…242 В (220 В -15% +10%). Зарубежные требования более жесткие, поэтому импортные ИБП не рекомендуется использовать в наших сетях. Более того, некоторые отечественные ИБП выпускаются с параметрами, заявленными в диапазоне 220В ± 10%. Использование таких ИБП в реальных сетях чревато либо хроническим недозарядом АКБ, либо срывом стабилизации, что совершенно недопустимо для систем безопасности. Т.к. во многих регионах пониженное напряжение в сети является нормальным состоянием, на рынке появились ИБП с расширенным диапазоном питающей сети порядка 150…250В.
Отсутствие четких стандартов на ИБП приводит к произволу в определениях и терминологии, что часто запутывает потребителя. Необходимо помнить, что основным параметром ИБП, характеризующим его нагрузочную способность является номинальный ток выхода — это ток, который может отдаваться в нагрузку при питании от сети ВСЕГДА независимо от обстоятельств, сколь угодно длительное время и при сохранении уровня пульсаций — при любом допустимом напряжении в сети в интервале не хуже 187…242 В, при любом состоянии АКБ, в допустимом рабочем интервале температур. Только на этот ток вы можете рассчитывать при построении системы. Часто производители ИБП в качестве основного параметра указывают ток, отдаваемый в нагрузку без подключенной АКБ (иногда его называют максимальный ток), но надо помнить, что часть этого тока отбирается для зарядки батареи, и в нагрузку гарантировано может отдаваться только номинальный ток.
Все профессиональные ИБП имеют защиту от глубокого разряда АКБ. Часто ИБП позволяют подключать дополнительные ИРП для увеличения времени работы в режиме резерва. Многие ИБП имеют повышенные выходные токи в режиме резерва (при отсутствии сети) или кратковременно, что позволяет существенно оптимизировать питание систем ОПС, оповещения и пожаротушения.
Выбирать ИБП или ИРП следует только отечественного производства и только от производителей, специализирующихся на выпуске ИБП. Уже стало поговоркой, что «только ленивый не делает блоки питания». Но реально в России есть не более 4—5 фирм, которые производят надежные и уже испытанные годами источники, обеспечивают широкий ассортимент и техническую поддержку и сеть дистрибьюции.

Рамки статьи не позволяют коснуться сердца любой системы гарантированного питания — аккумуляторов. От их надежности и качества зависит работа всех источников. На рынке появилось очень много подделок, поэтому АКБ стоит приобретать только у проверенных поставщиков и не гнаться за дешевизной.