Источники бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания (ИБП) являются устройствами для осуществления комплексной защиты различной радиоэлектронной аппаратуры от помех, которые появляются в сети, а также позволяющие питать эту аппаратуру при исчезновении сетевого напряжения. Современный ИБП представляет собой довольно сложный и высокотехнологичный агрегат, содержащий в своем составе не только традиционные преобразователи "энергия аккумулятора – сетевое напряжение" и батареи, но и различные фильтры, а также схемы защиты. Благодаря этому практически любой источник может служить не только для питания аппаратуры, когда нет напряжения в сети, но и корректировать параметры электропитания, когда они выходят за допустимые рамки. .К выбору источника нужно подходить с четким обоснованием гипотетической сферы применения с учетом параметров поставленной задачи. Так для домашнего компьютера подойдет любой простой ИБП соответствующей мощности, когда для ответственных серверов требуются несколько иные решения. Для этого, естественно, нужно иметь четкое представление о типах и основных параметрах будущей покупки.

На рынке присутствует большое количество марок, основными из которых для нашего региона можно считать: APC, Powercom, IPPON, Socomec Sicon, MGE и т.д. Как правило, брендовые решения всегда оказываются несколько лучше изделий безызвестных производителей. Однако неудачные конструкции встречаются даже у профессионалов. Иногда это можно выяснить, проведя довольно простые исследования (измерение напряжения на выходе, замер времени автономной работы, и т.д.), а иногда скрытые недоработки могут "вылезти" только спустя какое-то время. С ценами все более-менее понятно, раскрученные марки стоят дороже, чем не очень известные. Как правило, качество оказывается ровно на столько выше, насколько разнится цена. Качество в данном случае подразумевает уровень монтажа плат, наличие дополнительных опций, и т.д.

Рассматривая типы современных ИБП, их всех можно разделить на три основные группы. Для начала следует рассмотреть off-line (резервные) источники бесперебойного питания. Данные устройства работают по максимально простому принципу: при нормальном напряжении нагрузка подключена непосредственно к сети, когда напряжение пропадает, ИБП переходит на работу от батарей. Зарядка аккумуляторов происходит постоянно при наличии сетевого напряжения. Достоинствами данного типа можно считать простоту конструкции и высокий коэффициент полезного действия. К недостаткам можно отнести невозможность регулирования выходного напряжения и частоты. Все эти недоработки полностью устранены в источниках типа line-interactive (линейно-интерактивные). По сути, эти ИБП подходят для большинства случаев и являются стандартом де-факто для домашних компьютеров. На самом деле сегодня граница между of-line и line-interactive источниками стерлась, так как последние безоговорочно выигрывают по совокупности факторов. Иными словами of-line ИБП еще рассматриваются как класс, но в продаже они встречаются редко. Линейно-интерактивные ИБП отличаются от резервных наличием возможности автоматического регулирования выходного напряжения и меньшим временем перехода на работу от аккумуляторных батарей. Наконец, самыми надежными и дорогими можно считать on-line устройства с двойным преобразованием, которые целесообразно применять только для защиты серверов и особо важных компьютеров. Напряжение сети преобразуется, заряжая аккумулятор, от которого все время работает выходной инвертор. То есть, по сути, время переключения здесь равно нулю, также полностью невозможно получить какие-то данные о работе компьютера, изучая его воздействие на сеть питания, что гарантирует полную сохранность важной информации. К недостаткам можно отнести только довольно низкий КПД.

Далее давайте рассмотрим основные параметры источника, чтобы понять значимость каждого из них при выборе

Выходная мощность

Выходная мощность указывает максимальное значение нагрузки, которая может быть присоединена к выходу ИБП. Значение в подавляющем количестве случаев заявляется в вольт-амперах [ВА], для того, чтобы грубо перевести вольт-амперы в "реальные" ватты, нужно умножить значение на усредненный коэффициент 0.7. При выборе источника также всегда нужно использовать коэффициент запаса не ниже 1.25. Например, если компьютер потребляет 300 Вт, то для него нужен ИБП мощностью (300/0.7)*1.25=540 ВА. Мощность своего компьютера придется прикинуть чисто теоретически. Для среднестатистического ПК можно отталкиваться от цифры 300 Вт, для ультрасовременной системы – 600 Вт при полной нагрузке.

Амплитуда входного напряжения

Амплитуда входного напряжения указывает на величину напряжения в сети, которая может быть подана на вход источника без его повреждения. Нижняя граница, естественно, равна нулю. Верхняя зачастую не превышает стандартное напряжение (зависит от того, на сети какого стандарта ориентирован ИБП) плюс 30…50%. Вполне понятно, что чем шире этот диапазон, тем лучше. Для наших сетей более характерны редкие провалы напряжения или полное его отсутствие, повышенное напряжение встречается более редко. В любом случае большее внимание стоит уделять верхней границе.

Частота входного напряжения

Частота входного напряжения определяет допустимое отклонение частоты на входе. Опять же чем шире диапазон, тем лучше. Дешевые модели ориентированы на стандартное значение частоты, например, 50±3 Гц. Однако все больше моделей поддерживают автоматическое определение 50/60 Гц, что еще лучше. Ради справедливости стоит отметить, что частота напряжения в сети относительно стабильна по сравнению с амплитудой, поэтому функция авто определения может рассматриваться как приятный бонус, нежели необходимость.

Защиты от помех.

В сети питания очень часто появляются помехи, что считается допустимым даже стандартами. Поэтому практически любой источник содержит в своем составе специальные фильтры, которые способны подавлять импульсные и радиопомехи. Непродолжительные импульсы большой амплитуды (5 кВ и выше) возникают в сети при переключениях мощных нагрузок на подстанциях, а также при грозовых разрядах. Высокочастотные радиопомехи появляются в сети из-за работы отдельных мощных потребителей: компьютерные блоки питания, электрические моторы, и т.д. Для кратковременных выбросов в спецификациях ИБП, как правило, указывается максимальная энергия поглощения в джоулях [Дж] и время воздействия в миллисекундах [мс]. Например, типовое значение может выглядеть как 320 Дж/2 мс, чем больше энергия поглощения, тем лучше. Предугадать энергию гипотетического выброса, конечно, сложно но 300…400 Дж можно считать начальным минимумом для осуществления надежной защиты. Для радиопомех указывается степень ослабления в децибелах [дБ], больше значение показывает более сильное ослабление, что лучше.

Автоматическое регулирование напряжения

Автоматическое регулирование напряжения (AVR) осуществляется за счет релейного коммутирования обмоток автотрансформатора. Таким образом, в идеале при работе от сети выходное напряжение всегда быть постоянным, независимо от входного, которое может меняться. При наличии такой системы всегда описывается ее работа в процентном соотношении, например, так: при отклонении входного напряжения на величину от 10 до 25% ниже номинала ИБП выдает выходное напряжение с 15-процентным повышением входного, а при отклонении входного напряжения на величину от 10 до 25% выше номинала ИБП выдает выходное напряжение с 15-процентным понижением входного. Чем выше число ступеней AVR (то есть чем на большее количество интервалов разбит диапазон входных напряжений), тем лучше. Как правило, самые простые AVR обладают двумя ступенями: одна работает на повышение, вторая – на понижение. Для дома этого достаточно. AVR с большим числом ступеней работают в более широком диапазоне и осуществляют более плавную регулировку.

Амплитуда выходного напряжения

Амплитуда выходного напряжения показывает величину выходного напряжения с учетом отклонения от номинала, типовое значение отклонения для среднего ИБП составляет ±5%, чем оно меньше, тем лучше.

Частота выходного напряжения

Частота выходного напряжения – то же самое, как правило, типовое значение отклонения составляет ±1…5%, опять же меньшее значение можно считать лучшим.

Защита выхода

Защита выхода осуществляется несколькими способами. Если нагрузка превышает заданный номинал, то источник автоматически отключается, процент превышения всегда заявлен в технических характеристиках. При коротком замыкании выхода, как правило, перегорает плавкая вставка (предохранитель). Иногда используется автоматический предохранитель на биметаллических пластинах. Это намного лучше стандартной вставки, так как в случае замыкания не потребуется его замена. На корпусе при этом обычно есть кнопка с надписью "fuse".

Форма выходного напряжения

Форма выходного напряжения определяет, насколько выходное напряжение при работе от АКБ отличается от идеального синусоидального. В любом случае все источники используют аппроксимацию синусоиды, вопрос только в том, насколько точную. Дорогие on-line ИБП, естественно, имеют на выходе чистый синус. А вот бюджетные line-interactive применяют так называемую ступенчатую аппроксимацию, вследствие чего на выходе присутствует практически прямоугольный сигнал (меандр). Волноваться по этому поводу не стоит, так как современные импульсные блоки питания компьютеров не чувствительны к форме входного напряжения. Однако если вы планируете подключать к ИБП дорогую аудио-, видеотехнику, то имеет смысл задуматься о приобретении on-line ИБП.

Время переключения

Время переключения показывает, как быстро источник переходит на работу от аккумуляторных батарей. Типовое значение составляет 2-10 мс, чем меньше это значение, тем лучше.

Время автономной работы

Время автономной работы, как правило, указывается в минутах при фиксированной нагрузке. Здесь производители очень любят лукавить, указывая время при минимальных нагрузках, которое сокращается в разы на максимуме. В любом случае чем больше заявленное время, тем лучше. Кроме того, оно напрямую зависит от мощности. Так при максимальной нагрузке можно о нескольких минутах (5…10 мин), при нагрузках порядка 30% от номинала ИБП могут работать до часа.

Тип и количество используемых аккумуляторов

Как правило, в современных ИБП используются свинцово-кислотные необслуживаемые аккумуляторы, в самых новых – с загущенным электролитом. Данные АКБ не нуждаются в облуживании и рассчитаны на определенный срок. Емкость аккумулятора в ампер-часах [Ач] иногда указывается производителем, чем она больше, тем лучше. Использование сразу нескольких аккумуляторов позволяет повысить суммарную емкость.

Срок службы АКБ указывается

Срок службы АКБ указывается в годах. Типовое значение – 5 лет, однако он достижим только при оптимальных условиях. Реально же срок сильно зависит от температуры, например, уже при 35…50 градусах по Цельсию он сокращается, как минимум, в два раза. Замену АКБ обычно легко осуществить самостоятельно.

Время зарядки показывает

Время зарядки показывает, за какой промежуток времени источник набирает заряд. Указывается или полное время, или время достижения 90% значения. Чем оно меньше, тем лучше. Типовое значение 4…9 часов.

Температурный режим работы

Температурный режим работы зависит от продуманности системы перфорации и активного охлаждения (наличие вентиляторов). Греются абсолютно все ИБП, поэтому очень важно его правильно охлаждать. Эти данные в спецификациях не приводятся и могут быть оценены только опытным путем. Некоторые ИБП могут заметно шуметь из-за встроенного вентилятора, стоит уточнить при покупке устройства для дома, насколько оно шумное.

Защита модемной линии и локальной сети.

Многие источники оборудованы дополнительными разъемами типа RJ-11 или RJ-45 для защиты вышеозначенных линий. Здесь установлены варисторные фильтры, подобные тем, что находятся на выходах устройства. Фильтры характеризуются энергией поглощения высоковольтных выбросов, однако в спецификациях она чаще всего не указывается. Отмечается только наличие самих разъемов.

Шум при работе

Шум при работе измеряется в децибелах по шкале А [дБА], значение указывается при полной нагрузке и замере на расстоянии 1 м. Чем меньше значение, тем тише источник, что лучше. Многие источники с вентилятором включают его лишь на непродолжительное время, когда работает инвертор.

Холодный старт.

Холодным стартом называется возможность ИБП включаться при отсутствии сетевого напряжения при полной нагрузке. Это может понадобиться, когда основное электропитание отсутствует, а есть острая необходимость включить компьютер на непродолжительное время.

Разъемы

В графе "разъемы", как правило, указывается тип и количество разъемов, которые установлены в конкретном источнике бесперебойного питания. В основном применяются вилки IEC-320, хотя бывают случаи установки стандартных розеток.

Индикаторы

Индикаторы могут сильно варьироваться в зависимости от модели. На передней панели может быть установлен один светодиод, а может находиться огромное количество индикаторов, которые показывают степень заряда и величину нагрузки. В некоторых моделях даже установлены жидкокристаллические дисплеи.

Интерфейсы

Интерфейсы служат для коммутации ИБП с компьютером, чтобы иметь возможность мониторинга и управления посредством специального программного обеспечения. Как правило, ПО предусматривает возможности ведения журнала и отправку тревожных сообщений по сети в случае непредвиденных обстоятельств. Более старые источники оснащены разъемами RS-232, более новые – USB. В принципе, разницы нет, но все же предпочтительнее USB. Дорогие мощные модели могут оснащаться даже сетевыми интерфейсами.

Конструктивные особенности не афишируются для пользователя, но даже по фотографиям можно сделать некоторые выводы. Например, корпус должен быть хорошо перфорирован, иными словами имел вентиляционные отверстия по периметру корпуса. Следует уделить особое внимание размещению батареи, во-первых, она должна устанавливаться в вертикальном положении, при установке горизонтально срок службы может уменьшиться, во-вторых, отлично, когда предусмотрена возможность замены АКБ без вскрытия корпуса (некоторые ИБП MGE и APC).

Подводя итог, можно сказать, что для домашнего или офисного компьютера оптимальным выбором будет источник типа line-interactive, мощность можно прикинуть по эмпирической формуле: мощность ИБП в вольт-амперах = (мощность ПК в ваттах разделить на 0.7) и умножить на 1.25, где 0.7 – коэффициент перевода мощности из ВА в Вт и обратно, а 1.25 – коэффициент запаса. Так для обычного домашнего компьютера с ЖК-монитором не стоит покупать источник мощнее 600 ВА, для ультра современного игрового ПК можно ограничиться 1000 ВА. Стоит учитывать, что основными потребителями в компьютере на сегодня являются центральные процессоры и видеокарты. Самая мощная видеокарта требует порядка 200 Вт, средние – 100 Вт. Винчестеры, вентиляторы, приводы оптических дисков имеют весьма умеренный аппетит (10…15 Вт на устройство максимум). Обязательно наличие системы автоматического регулирования напряжения, время переключения должно быть минимальным. В целом любой современный брендовый ИБП работает неплохо, обеспечивая параметры, достаточные для беспроблемного использования. Отдельно хочется уделить внимание лишь батареям, рекомендуется раз в три года делать их плановую замену, а это значит, что батареи к выбранному ИБП должны продаваться в вашем городе.

Если же требуется более жесткая защита в ответственных секторах, то лучше остановиться на on-line решении. Проигрывая по некоторым показателям, пользователь получает полную защиту, вообще избавляясь от времени переключения. Для дома это обычно излишне, если, конечно, вы не решаете какие-то нестандартные задачи. Поскольку серверы, как правило, не оснащаются мощными игровыми видеокартами, то мощность потребления не велика. Например, для сервера с высокопроизводительным процессором или даже не с одним, а также с несколькими жесткими дисками запросто можно ограничиться 1000 ВА. Хотя в каждом конкретном случае нужно смотреть по ситуации.

Принимаем к оплате банковские карты