Корзина• «СЕТИ И БИЗНЕС» • №4 (59) 2011 •
Мы привыкли, что оборудование корпоративного сегмента питается от сети переменного напряжения. Но есть отрасли, прежде всего, телекоммуникации и промышленность, где широко применяется постоянное напряжение.
Системы постоянного тока включают…
Общепринятым является разделение установок постоянного тока по областям применения — телекоммуникационное оборудование требует 12, 24, 48 и 60 В; промышленное — как правило 110 и 220 В. Хотя жесткая привязка к указанным номиналам напряжения в индустрии отсутствует. Поэтому производители нередко предлагают выпрямители универсального применения, которые обладают более высоким уровнем защищенности от вибраций и воздействия агрессивной внешней среды. Но такие системы могут использоваться и операторами связи, ведь нередко телекоммуникационное оборудование размещается во всепогодных шкафах и подвергается суровым испытаниям. Впору задуматься о применении в этом случае оборудования с промышленным уровнем устойчивости к неблагоприятным внешним факторам.
В состав решений, которые относятся к системам постоянного тока, входят устройства различного назначения. Прежде всего это выпрямители и инверторы. Первые обеспечивают преобразование (AC/DC) переменного сетевого напряжения в необходимое постоянное. Вторые выполняют обратное преобразование, формируя переменное напряжение уровня 110 или 220 В (60 или 50 Гц) для питания отдельных устройств, установленных в залах с оборудованием оператора связи. Ведь нередко в этих местах отсутствует гарантированное сетевое напряжение, необходимое, например, для питания измерительных комплексов или других систем.
Для получения величин напряжения, отличных от традиционно используемых оператором связи, применяются конверторы (преобразователи DC/DC). Они нужны, например, для локального питания нестандартного оборудования, установленного на территории предприятия.
В состав систем постоянного тока могут входить также различные контроллеры, системы управления и распределения питания. Ряд вопросов приходится также решать при объединении в параллель группы выпрямителей и инверторов. В частности, при организации обходных путей и подключения аккумуляторных батарей.
На практике рассмотренные выше устройства зачастую используются комплексно. Ведь если речь идет о питании оборудования оператора связи, то наличие одного лишь выпрямителя не может обеспечить необходимую надежность системы. Внезапное пропадание сетевого напряжения требует параллельного включения аккумуляторных батарей, для которых необходимо зарядное устройство.
Именно поэтому на практике применяются комплексные решения, обеспечивающие реализацию системой постоянного тока всех необходимых функций.
Электропитающие установки и выпрямители
Наиболее часто встречающимися компонентами систем постоянного тока являются выпрямители и инверторы — базовые структурные составляющие традиционных ИБП. Из этого следует, что производители таких систем могут быть включены в число потенциальных поставщиков оборудования постоянного тока. Однако на практике это выполняется далеко не всегда. На рынке явно выражена специализация, и компании, достигшие успехов в разработке и продаже ИБП, не обязательно чувствуют себя уверенно на рынке систем постоянного тока. Из производителей, предлагающих как ИБП, так и ЭПУ, прежде всего стоит отметить Benning, Socomec и Emerson Network Power.
В системах постоянного тока базовым элементом являются выпрямители, на основе которых строятся модульные электропитающие установки (ЭПУ), широко используемые в телекоммуникационном секторе. В то же время для промышленных решений чаще используются моноблочные системы, которые хотя и могут содержать внутренние встроенные модули, но, тем не менее, являются целостными законченными решениями.
Рис. Схематическое изображение ЭПУ постоянного тока
Как правило, ЭПУ постоянного тока в максимальной конфигурации состоит из устройства ввода и распределения электроснабжения от внешней сети, преобразователя AC/DC (блок выпрямителя), аккумуляторных батарей, устройств распределения постоянного тока на выходе и модулей управления, а также конверторов, если необходимо изменить номинал напряжения для некоторых устройств.
Подобные решения в большинстве своем имеют модульную конструкцию (с предусмотренной опцией горячей замены любого элемента). Исключение составляют старые модели отечественного производства.
Установка постоянного тока нередко строится на базе 19” электрического шкафа, в отделениях которого размещаются все необходимые элементы (модули управления, распределители, выпрямители, конверторы, пр.). Или же наоборот — это может быть конструктив от одного производителя под его же компоненты, имеющий нестандартный формфактор, но также вмещающий в себя все необходимые элементы. Примером может быть Actura Modular Series компании Emerson Network Power — ЭПУ мощностью от 1,5 до 16,5 кВт. Аналогичные функции у системы Opus от Efore, состоящей из модуля для выпрямителей со встроенным контроллером и отдельно стоящих батарейных шкафов.
Рис. Модули ЭПУ постоянного тока Actura Modular Series производства Emerson Network Power
Рис. Система Opus CR производства Efore (слева размещён модуль для выпрямителей)
Выпрямители, используемые в ЭПУ, определяют не только мощность системы, но и ее основные силовые характеристики, такие как диапазон входных напряжений, величину пульсаций на выходе и пр.
Модуль управления отслеживает состояние системы и позволяет проводить дистанционный мониторинг. Это особенно востребовано мобильными операторами, ведь большинство объектов сотовой связи размещены на удалении от диспетчера и сервисной службы.
Наличие конверторов в системе не является обязательным. Их устанавливают, когда применяются устройства, нуждающихся в уровне напряжения, отличном от стандартного.
Если же какая-то часть оборудования питается переменным током, в тот же шкаф можно установить инверторы нужной мощности, которые будут преобразовывать постоянное напряжение в переменное. В этом случае получается сборная конструкция.
Зачастую все элементы системы размещены в одном шкафу. Такая конструкция применяется при малом времени резервирования, поскольку в этом случае достаточно небольшого количества батарей. Если же нагрузка нуждается в увеличении времени непрерывной работы, возможна установка дополнительных батарейных шкафов. Модульная структура придает системе гибкость построения, а также позволяет выполнять резервирование любых элементов.
При увеличении нагрузки можно заменить выпрямители на более мощные (одинаковые формфакторы устройств позволяют это сделать) или же соединить параллельно несколько шкафов.
Маломощные модели зачастую могут крепиться к стене с помощью специальных элементов, как, например, выпрямитель PMS 48-300 компании Efore или Aсtura Optima 48130 Emerson Network Power.
Вначале встретим по одёжке
Рассмотрим электропитающие установки систем постоянного тока ведущих мировых производителей, которые доступны на украинском рынке.
Компания Socomec выпускает выпрямители серии Sharys, предназначенные как для установки в 19" стойки (системы Sharys Micro и Sharys Mini), так и для питания промышленных объектов. В первом случае выходное напряжение составляет 48 В, а выходной ток — от 7,5 до 200 А. В стойку может быть установлено до четырех или пяти выпрямительных модулей Sharys, работающих в параллель. Система может содержать контроллер Sharys Plus и включает в себя входные и выходные устройства секционирования и защиты.
Рис. Система Sharys Mini компании Socomec предназначена для установки в 19" стойку
Более мощное решение Sharys Elite может быть оснащено 14-ю выпрямительными модулями Sharys с максимальным выходным током 600 A и контроллером Sharys Plus.
А вот системы Sharys IP Enclosure и Sharys IP System предназначены для питания промышленного оборудования и содержат выпрямители, обеспечивающие ток от 15 до 100 А (Sharys IP Enclosure) или от 60 до 200 А (Sharys IP System) при выходном напряжении 24, 48, 108 и 120 В.
Рис. Система Sharys Elite компании Socomec содержит до 14 выпрямительных модулей
Компания Emerson Network Power выпускает ЭПУ серий Actura Flex и NetSure, обе из которых предназначены для электропитания телекоммуникационного оборудования. Actura Flex — встраиваемая модульная система питания. NetSure — также состоит из отдельных блоков, но обеспечивает свободный монтаж оборудования в стойку в сочетании с различным дополнительными устройствами.
В качестве примера можно рассмотреть одну из моделей — NetSure 701, имеющей широкий диапазон применения: от больших базовых приемопередающих станций до центральных узлов связи и центров обработки данныx. Для небольших узлов системы NetSure 701 могут быть исполнены в виде отдельного шкафа с аккумуляторными батареями для резервирования нагрузки. Для более крупных объектов — могут состоять из нескольких шкафов.
Рис. Система NetSure 701 может использоваться для питания оборудования начиная от больших базовых приёмопередающих станций до центральных узлов связи и центров обработки данных
Особый интерес представляет система электропитания NetSure 201, которая отличается высокой объемной плотностью мощности. Оборудование выпускается в 19`` корпусе. Одинарный силовой блок высотой 2U рассчитан на мощность до 3,2 кВт, а двойной — до 6,4 кВт. Несмотря на маленькие размеры, NetSure 201 обладает высоким уровнем функциональности. При этом система может быть укомплектована различными контроллерами.
Рис. Система электропитания NetSure 201 компании Emerson характеризируется высокой объёмной плотностью мощности
Emerson проводит четкий «водораздел», касающийся областей применения своих систем электропитания. Так, ЭПУ NetSure 501 ориентирована на базовые радиостанции и узлы радиовещания, маломощные станции СВЧ-связи, ретрансляторы волоконно-оптической связи, узлы удаленного доступа в сеть, передающие станции цифровой информации, а также телефонные сети.
А вот NetSure 701 предназначена для обслуживания базовых радиостанций, а также коммутаторов связи с небольшим и средним количеством обслуживаемых абонентов.
Такое разделение помогает заказчикам в выборе оборудования и указывает на четкую сегментную ориентацию предлагаемых решений.
Финский производитель Efore предлагает на рынке модельный ряд систем постоянного тока, обеспечивающий потребителей выходным постоянным напряжением 24, 48, 60, 110, 125 и 220 В, что свидетельствует о предназначении этого оборудования для телекоммуникации и промышленности. Модульный принцип конструкции систем Opus, PoMo, Epos, Epos Compact и EIPS позволяет создавать системы питания нужной мощности в диапазоне от 300 Вт до 80 кВт.
Для питания телекоммуникационного оборудования предназначена модульная система EPOS Mini. Она разработана с учетом опыта удачного использования серии PoMo 300, хорошо зарекомендовавших себя в течение более чем 10 лет применения. По заявлению производителя, «системы EPOS Mini имеют небольшие габариты, экономичны, легко устанавливаются, но в то же время удовлетворяют самым высоким требованиям к надежности».
Более мощные решения, в частности Efore Opus, предназначены для бесперебойного обеспечения постоянным напряжением 24, 48, 60, 110 и 220 В ответственных потребителей электроэнергии в областях энергетики, промышленности и автоматизации.
Eltek Valere — еще один хорошо известный в Украине производитель систем постоянного тока. Компания образовалась в июне 2007 года в результате слияния Eltek Energy и Valere Power. Производитель выпускает широкий спектр оборудования постоянного тока, в частности выпрямители линеек Micropack, Minipack и Flatpack2.
Рис. Модульная система FlatPack2 компании Eltek Valere
В системе Micropack в один конструктив можно установить параллельно до 4-х устройств, обеспечив мощность выпрямителя 4×250 Вт. Minipack — компактная система электропитания постоянного тока мощностью от 800 до 4800 Вт, состоящая из «корзины» для установки выпрямительных модулей, модуля управления и контроля (Smartpack), контактора отключения аккумуляторных батарей и системы распределения постоянного тока.
Модульные системы FlatPack2 8000, FlatPack2 16000 и FlatPack2 72000 также предназначены для питания телекоммуникационного оборудования. Они позволяют наращивать мощность соответственно от 2 кВт до 8, 16 и 72 кВт (в зависимости от серии). В состав устройств семейства FlatPack2 входит блок контроля Smartpack, обеспечивающий вывод аварийных сигналов; контакторы отключения нагрузки и батарей; блок распределения постоянного тока.
Компания APC by Schneider Electric имеет в портфеле своих предложений модульную систему электропитания постоянного тока Magnum VS, которая выполнена в стоечном исполнении и предназначена для электропитания беспроводных систем, абонентского оборудования и распределенных сетевых приложений малой потребляемой мощности.
Рис. Модульная система электропитания Magnum VS на 48 В от компании APC by Schneider Electric
С другой стороны, компания Gutor, входившая ранее в APC, а ныне пребывающая в составе Schneider Electric, выпускает различные системы постоянного тока, преимущественно промышленного назначения и для атомных электростанций. В качестве примера можно привести мощную индустриальную систему Solidpower, формирующую постоянное напряжение 24, 48, 110, 125 и 220 Вольт.
Серьезные позиции на рынке систем постоянного тока также у компании Benning, кроме традиционных ИБП выпускающей выпрямители и инверторы. Большой интерес представляют выпрямители серий Slimline, Slimline SE, BLT 1600 и BLT 4800, а также Tebechop 3000 HD.
Рис. В системе электропитания постоянного тока серии BLT 1600 компании Benning используются принципы резервирования
На смену популярным малогабаритным модульным решениям серии Slimline пришли устройства Slimline SE, обладающие высокими показателями по плотности мощности, КПД и надежности.
Система электропитания постоянного тока серии BLT 1600 благодаря философии резервирования выпрямительных модулей относится к оборудованию электропитания высокой надежности и состоит из выпрямительных устройств Tebechop, контроллера МСU, модуля распределения постоянного тока и установочной корзины (sub-rack), размещенных в шкафу.
Рис. Система Tebechop 3000 HD компании Benning мощностью от 6 до 70 кВт
Система Tebechop 3000 HD предназначена для питания оборудования напряжением 48 В с резервированием для диапазона мощности от 6 до 70 кВт. Эта серия выпрямителей может поставляться и для выходных напряжений от 24 В до 60 В.
Ещё один производитель, которого следует упомянуть, компания Power-One. В арсенале предлагаемых ею решений — выпрямители и инверторы. Причем ЭПУ представлены сразу четырьмя сериями — Aspiro, Galero, Gauardian, Gauardian Cenral, имеющими номинальное выходное напряжение 48 В.
Рис. Система электропитания серия Galero компании Power-One
При этом системы Aspiro представляют собой компактные 19” электропитающие установки, выполненные в конструктивах высотой 1U и 2U. В комплект входят выпрямительные модули XR04.48 либо XR08.48, контроллер PCC и блок распределения. Выходная мощность: от 400 до 3200 Вт.
В системе электропитания серии Galero (высота 3U) установлены выпрямители CMP 3.48 (до 7 модулей), контроллер GMC и блок распределения питания. Выходная мощность — от 360 до 2520 Вт.
Серия Gauardian, рассчитанная на мощность от 2 до 20 кВт, использует выпрямительные модули FMP 20.48 и FMP 25.48 и комплектуется контроллерами ACC и PCC.
Инверторы и конверторы
Обратное преобразование постоянного напряжения, сформированного выпрямителем или поступающего от аккумуляторной батареи в переменное напряжение 220 В, выполняется инверторами. Эти устройств не обязательно входят в состав ЭПУ, но большинство производителей включают их в список предлагаемых решений.
Конверторы также нередко можно встретить в перечне выпускаемого оборудования. Они обеспечивают переход с одного уровня напряжения на другой. Например, устройства серии Convertronic PSC305 выполняют преобразование входного постоянного напряжения диапазона от 90 до 275 Вольт в постоянное выходное напряжение 24, 48, 60, 110, 220 Вольт в зависимости от модели устройства. Указанные конверторы выпускаются немецкой фирмой Convertronic, которая входит в состав концерна Eltek Valery.
Виктор ПАНЬКИВ, Владимир СКЛЯР
