ИБП для медицинского оборудования: как подобрать мощность, фазность и время автономии

Остановка диагностического комплекса из-за провала или полного исчезновения напряжения может привести к прерыванию исследования или работы медицинского оборудования. Поэтому при проектировании электроснабжения важно учитывать характер энергопотребления нагрузки, требования к качеству питания и допустимую продолжительность перерыва. Прикроватные мониторы, инфузионные насосы, УЗИ-аппараты, МРТ и КТ работают в разных режимах и предъявляют разные требования к электропитанию. По этой причине подбор ИБП для медицинского оборудования нельзя выполнять только по паспортной мощности нагрузки.

Расчёт мощности ИБП для медицинского оборудования

При выборе ИБП учитывают активную и полную мощность подключаемого оборудования, коэффициент мощности, характер нагрузки, кратковременные пики потребления и перегрузочную способность самого источника. Важно различать единицы измерения: активная мощность измеряется в киловаттах (кВт), полная — в киловольт-амперах (кВА), поэтому напрямую приравнивать эти величины нельзя.

Если производитель указывает активную мощность нагрузки в кВт, соответствующую полную мощность определяют с учётом коэффициента мощности:

где S — полная мощность, P — активная мощность, PF — коэффициент мощности. Значение PF берут из технической документации подключаемого оборудования.

Особенности подбора ИБП для МРТ и КТ

Параметры электропитания МРТ и КТ существенно различаются в зависимости от модели, конфигурации и режима работы. Для отдельных МРТ 1,5 Т (тесла) в технической документации встречаются требования к электропитанию порядка 80 кВА, а для некоторых систем и конфигураций — выше. У отдельных высокопроизводительных КТ пиковые требования к мощности могут достигать 150–200 кВА, при этом средняя потребляемая мощность может быть значительно ниже пиковой.

Для МРТ характерны и кратковременные пики потребления. У отдельных систем они могут достигать 3–5 значений установившейся нагрузки. Конкретную величину и продолжительность таких пиков определяют по технической документации производителя томографа. Поэтому при подборе ИБП для томографа ориентироваться только на номинальную мощность недостаточно: номинальные и пиковые характеристики медицинского оборудования сопоставляют с перегрузочной способностью и техническими характеристиками выбранного ИБП.

Как выбрать фазность ИБП

Конфигурацию ИБП выбирают исходя из параметров питающей сети и подключаемого оборудования. В зависимости от проекта применяются схемы 1/1, 3/1 или 3/3: однофазный вход и выход, трёхфазный вход с однофазным выходом либо трёхфазный вход и выход.

Для относительно маломощной однофазной аппаратуры могут применяться однофазные ИБП, а при подключении мощного оборудования или группы потребителей может потребоваться трёхфазное решение. В случае МРТ и КТ одной мощности для выбора фазности недостаточно — значение имеют требования производителя конкретного томографа, параметры электроснабжения объекта и характеристики нагрузки.

Когда применяют ИБП с двойным преобразованием

В ИБП с топологией On-line Double Conversion входное переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное, после чего инвертор формирует выходное переменное напряжение. В нормальном режиме нагрузка постоянно получает питание через преобразовательную цепь ИБП. При исчезновении входного напряжения инвертор продолжает питать нагрузку, получая энергию от аккумуляторных батарей через DC-шину, поэтому для нагрузки не требуется отдельное переключение с сети на инвертор.

Степень защиты нагрузки от сетевых возмущений зависит от характеристик конкретного ИБП, поэтому их следует проверять по технической документации оборудования.

Требования к форме выходного напряжения

Для чувствительного медицинского оборудования имеют значение форма выходного напряжения и уровень гармонических искажений. Допустимые значения этих и других параметров следует определять по требованиям производителя подключаемой аппаратуры.

Гальваническая развязка

В конструкции некоторых ИБП применяется разделительный трансформатор, обеспечивающий гальваническую развязку входной и выходной цепей. Такое решение также может способствовать снижению передачи определённых видов помех. Встроенный разделительный трансформатор при этом не является универсальным обязательным элементом любого ИБП, используемого с медицинским оборудованием: необходимость гальванической развязки зависит от схемы электроснабжения, требований проекта и подключаемой нагрузки.

Как определить необходимое время автономной работы ИБП

Требуемую продолжительность работы ИБП определяют по документации производителя конкретной модели МРТ или КТ и принятому сценарию резервирования. Необходимо учитывать, должен ли ИБП обеспечивать только сохранение данных и корректное завершение работы оборудования, поддерживать нагрузку в течение заданного времени либо обеспечивать питание до подключения резервного источника. При наличии ДГУ учитывают фактическое время его запуска и принятия нагрузки. Конфигурацию аккумуляторных батарей подбирают по требуемому времени автономии при расчётной нагрузке с учётом характеристик конкретного ИБП и предусмотренного проектом запаса.

Упрощённо требуемое время автономной работы можно определить в зависимости от принятого сценария резервирования:

Эти соотношения являются упрощёнными и используются для определения требуемой продолжительности автономной работы, а не для расчёта фактического времени работы конкретного ИБП от аккумуляторных батарей. Фактическую автономию следует определять для выбранной модели ИБП и конфигурации АКБ при соответствующей нагрузке.

Что учитывать при подборе ИБП

При выборе оборудования учитывают:

• активную и полную мощность нагрузки;
• коэффициент мощности;
• величину и продолжительность пиков потребления;
• перегрузочную способность ИБП;
• фазность входа и выхода;
• параметры выходного напряжения;
• требуемое время автономной работы;
• требования производителя медицинского оборудования.

Для МРТ, КТ и другого оборудования с выраженной динамикой потребления исходными данными должны служить технические характеристики конкретной медицинской установки, а не универсальные коэффициенты для определённого класса оборудования.

Подбор ИБП для медицинского оборудования

Специалисты «Полигон» помогут подобрать ИБП с учётом мощности и характера нагрузки, фазности сети и необходимого времени автономной работы. Для подбора можно направить технические характеристики нагрузки или требования производителя медицинского оборудования.