Выбор ИБП.

42234_v01_m.jpg

Источник бесперебойного электропитания (сокращенно - ИБП) называют устройство, предназначенное для обеспечения потребителей электроэнергией за счет аккумуляторных батарей. Такая необходимость возникает в моменты перебоев с подачей энергии в линиях электроснабжения или в случае выходя характеристик сетевого питания за допустимые рамки. Кроме того, в некоторых моделях ИБП предусмотрена возможность автоматической корректировки параметров электроснабжения во время работы от сети, т.е. они могут играть роль стабилизаторов и сетевых фильтров. Отдельные устройства могут также способствовать энергосбережению за счет встроенной функции отключения зависимых розеток с подключенным к ним периферийным оборудованием при выключении компьютера. Причем, в последнее время все чаще встречаются ИБП с дисплеями, на которых в режиме реального времени отображаются параметры подаваемого питания и состояние аккумуляторных батарей. 

На что обратить внимание  и как подобрать источник бесперебойного питания для своих нужд.

При использовании ИБП появляется возможность обеспечить компьютерное оборудование электропитанием, соответствующим принятым в РФ стандартам, по которым напряжение должно составлять 220 В ± 10% при частоте 50 Гц ± 1%. Качественное электроснабжение также предусматривает коэффициент несинусоидальности для длительной работы – не более 8%, при кратковременном повышении - до 12%. Это означает, что напряжение в электросети может изменять свое значение синусоидально с периодом от 1/49 до 1/51 сек. При этом его значение должно лежать в пределах от 196 В до 242 В. Форма синусоиды напряжения не должна отличаться от идеальной более чем на 8%. 

smart_ups.jpgВ характеристиках всех ИБП мощность указывается в вольт-амперах (VA). Более привычную для понимания мощность в ваттах (Вт) можно узнать, произведя умножение указанной мощности на число 0.6. К примеру, источник бесперебойного питания мощностью 700VA способен обеспечить устройства с потребляемой мощностью 420 Вт.

Чтобы рассчитать мощность общей нагрузки, необходимо сложить мощности всех потребителей. Впрочем, мощность персонального компьютера практически всегда в полтора-два раза ниже, чем мощность установленного в нем блока питания. А зависит она от особенностей компьютерных комплектующих. Например, если номинальная мощность блока питания составляет 350 Вт, то его фактическая мощность будет 250 Вт. Плюс потребляющий 45 Вт монитор. Равная 295 Вт их суммарная мощность означает 491 VA (295 Вт/0.6). Соответственно, для такой конфигурации потребуется ИБП мощностью 500 VA.

Предположительное время работы ИБП при номинальном уровне нагрузки можно узнать в документации, поставляемой в комплекте с самим устройством. Обычно оно составляет  несколько минут. Впрочем, для сохранения всех данных и корректного выключения оборудования этого времени на практике оказывается вполне достаточно.

Между тем, стоит учитывать, что продолжительность работы от аккумулятора зависит от суммарной мощности полезной нагрузки нелинейно. Это происходит по причине снижения КПД преобразователя при подключении нагрузки меньшей, чем номинальная. Понимание этой особенности должно предупредить покупку чрезмерно мощного ИБП, который будет во время работы от аккумуляторов потреблять всю энергию сам, а не отдавать ее полезной нагрузке. 

На время автономной работы также очень большое влияние оказывает состояние аккумуляторных батарей. Их емкость с течением времени постепенно снижается. Поэтому, для большинства моделей ИБП замена аккумуляторов требуется по истечении срока от двух до четырех лет.

123.jpgБатарея.jpg12345.jpg

Подключение полезной нагрузки осуществляется на большинстве моделей ИБП с помощью стандартных разъемов. Однако, ввиду довольно большого их разнообразия, при покупке устройства все-таки желательно убедиться в соответствии выходных разъемов ИБП вилкам на шнурах имеющегося компьютерного оборудования. В противном случае придется использовать соответствующие переходники или покупать новые шнуры для оборудования. Для самых же мощных ИБП в основном используются надежные клеммные колодки.

Однако, не все устройства можно подключать к ИБП. Например, копировальные аппараты и лазерные принтеры. Дело в том, что такие устройства в определенные моменты работы потребляют очень большую нагрузку, которая может вывести из строя инвертор в ИБП. С учетом этого, большинство производителей оснащают свои источники бесперебойного питания дополнительными розетками, способными лишь только фильтровать помехи в подаваемом напряжении и противостоять перегрузке по питанию. Чаще всего такие розетки имеют ИБП малой мощности, используемые совместно с ПК. 

578784_v01_m.jpgК числу дополнительных функциональных возможностей современных ИБП относится также сегментирование нагрузки, т.е. распределение энергии по сегментам, в зависимости от важности подключенного оборудования. При переходе на режим работы от аккумулятора, все маловажные потребители будут отключены от электроснабжения, позволив более ответственному оборудованию проработать большее время. 

Еще одна полезная функция ИБП – холодный старт. Это означает возможность включения имеющегося оборудования даже при отсутствии напряжения в электросети. Холодный старт поможет включить компьютер для выполнения какой-либо срочной, но кратковременной работы. Например, для проверки почтового ящика.

Во всех моделях ИБП имеется функция тестирования, позволяющая контролировать состояние каждого узла устройства. При этом проверяется отсутствие перегрузки, короткого замыкания, а также анализируется состояние аккумуляторных батарей и уровень их заряда. Попутно проверяется правильность подключения ИБП к сети и полезной нагрузке. Процедура тестирования запускается каждый раз, когда на устройство подается напряжение. Кроме того, она может неоднократно повторяться в автоматическом режиме через определенные промежутки времени, а также проводиться вручную нажатием специальной кнопки или через интерфейс программы.

Как уже говорилось, срок службы аккумуляторной батареи составляет от 2 до 4 лет. Если ИБП имеет конструкцию с двойным преобразованием напряжения, то при замене аккумуляторной батареи в него можно установить батарею с увеличенным сроком эксплуатации, который для отдельных моделей может достигать 10 лет. Однако, при этом стоит учитывать состояние отечественных электросетей и качество подаваемого по ним питания, крайне негативно сказывающихся на продолжительности жизненного цикла аккумуляторных батарей. Кроме того, привести к более раннему, чем планировалось, выходу аккумулятора из строя может и несоблюдение требуемых климатических условий в помещении, где установлено оборудование.79905.jpg

Замена аккумуляторных батарей в большинстве моделей ИБП возможна без отключения полезной нагрузки. Кроме того, данная процедура настолько элементарна, что пользователь имеет возможность самостоятельно приобрести новые батареи и заменить ими старые. Если существуют сомнения в такой возможности, то стоит воспользоваться байпасом, который подразумевает возможность подачи сетевого напряжения только лишь через фильтры, минуя аккумуляторную батарею. Такая схема используется автоматически в случае обнаружения системой тестирования каких-либо неполадок с аккумуляторной батареей. Вручную данный режим включается для проведения технического обслуживания, в том числе и для все той же замены аккумуляторной батареи. Однако, стоит помнить, что байпас реализован не во всех моделях линейно-интерактивных ИБП. Для устройств с двойным преобразованием он применяется в любом случае.

Выбирая ИБП, необходимо учитывать простоту их эксплуатации и технического обслуживания. Кроме того, крайне желательно наличие каких-либо средств индикации состояния источника бесперебойного питания, электросети и подключенной нагрузки. В простейшем случае это могут быть светодиоды, когда как в более дорогих моделях ИБП используются более информативные жидкокристаллические дисплеи.

Если в конструкции ИБП имеются интерфейсные разъемы, то в этом случае его можно подключить к персональному компьютеру. Это позволит вести удаленный мониторинг электропитания, что способно существенно облегчить техническое обслуживание систем электроснабжения и включить ИБП в комплекс какого-либо инженерного окружения. Например, ИБП может быть интегрирован в систему умного дома или компьютерную сеть. На физическом уровне это реализовано платами расширения, которыми можно дооснастить не имеющие коммуникационных возможностей ИБП. Однако, перед покупкой такой платы расширения стоит убедиться в наличии у устройства свободного слота для ее установки. Что касается программного обеспечения, используемого при объединении компьютера и ИБП, то оно в большинстве случаев представляет собой весьма удобный инструмент для контроля и управления устройством, выводя на экран массу полезной информации как о самом ИБП, так и о параметрах электропитания. Кроме того, с таким программным обеспечением гораздо проще отслеживать аварийные ситуации и выстраивать корректные планы технического обслуживания прибора.

Офф-лайновые (резервные ИБП).back-ups.jpg

Следуя логике самого названия, резервные ИБП призваны обеспечивать потребителей энергией во время отсутствия напряжения в сети электроснабжения. Кроме того, в таких устройства нагрузка ложится на аккумуляторы и при выходе сетевого электроснабжения за установленные нормы по напряжению и частоте тока. Когда резервный ИБП работает в штатном режиме, то к потребителям электроэнергия поставляется напрямую, проходя лишь через гасящие помехи фильтры. При аварии же в сети питание переключается на аккумуляторные батареи. 

К преимуществам резервных ИБП относится простота их конструкции, относительно невысокая стоимость и компактные размеры. Из недостатков присутствуют невозможность стабилизации напряжения, отсутствующая физическая изоляция потребителей от электросети, а также довольно долгое время переключения на питание от аккумуляторов (около 4 мс). Причем скорость перехода зависит от характера подключенной нагрузки и в отдельных случаях может достигать 10 мс. Мощность резервных ИБП варьируется от 220 до 2000 VA.

Линейно-интерактивные ИБП.

linе interactive-ups.jpgПо принципу работы и назначению линейно-интерактивные ИБП в некоторой степени схожи с резервными ИБП. Однако, их функциональность расширена введением возможности сглаживать помехи в электросети и гасить всплески напряжения. При этом, инвертор ИБП подключается фактически параллельно линии электроснабжения и выполняет две функции: стабилизирует и регулирует выходное напряжение, а также осуществляет мониторинг качества электроснабжения. При этом, благодаря наличию феррорезонансных трансформаторов, такие ИБП крайне мало зависят от качества подаваемого на них напряжения, продолжая вести питание потребителей от электросети даже в случае существенных изменений в уровне входного напряжения. Тем самым экономится энергия аккумуляторов. 

Основное преимущество, которым обладают линейно-интерактивные ИБП, это надежная защита электропитания подключенной нагрузки при некачественном входящем питании без использования аккумуляторной батареи. Недостатки: отсутствие возможности стабилизации выходного напряжения и низкая эффективность при работе с нагрузкой с высокой степенью нелинейности.

ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-Line UPS).

Принцип работы ИБП такого типа состоит в преобразовании входного переменного тока вon-line-ups.jpg постоянный. Затем происходит обратная процедура – выпрямленный ток превращается в переменный. В результате на качество выходного напряжения уже не оказывает влияние качество входного. Соответственно, такие ИБП способны обеспечивать идеальное питание при существенных отклонениях от норм в сети электроснабжения.

Однако, имеются и некоторые недостатки. Во-первых, не самый высокий КПД (92—97%). Во-вторых, сложность используемого оборудования. В-третьих, самая высокая среди всех разновидностей ИБП стоимость. 


Администрирование IT-инфраструктуры на определенном предприятии включает в себя множество функций и действий.

Одно из них - сохранение в работоспособном состоянии оборудования. Вся инфраструктура в настоящее время работает от электропитания, в связи с чем периодически происходят перебои в питании, что негативно сказывается на работе серверов и персональных компьютеров. Перебои в питании вредят носителям, и из-за этого информация может быть утеряна. С целью предотвращения перепадов напряжения были изобретены так называемые выпрямители напряжения, в функции которых входит фильтрация входящего напряжения и преобразование его в напряжение, потребляемого продуктом. От качества фильтрации помех электрического заряда и чистоты выпрямления зависит и качество подаваемого на принимающее устройство напряжения. Источники бесперебойного питания работают как от розетки, так и от своих собственных аккумуляторов, которые за время присутствия электрического напряжения заряжаются до определенного уровня, а при выходе из строя электрического питания начинается потребление энергии аккумуляторов. От объема и качества аккумулятора зависит и время подачи напряжения на работающую машину. Некоторые типы источников бесперебойного питания (далее ИБП) работают от встроенных в них аккумуляторов. Напряжение вначале передается на аккумуляторы, а далее - на механизм преобразования. Такая система дает возможность передавать на периферию выпрямленное напряжение без помех и именно такого качества, которое необходимо для нормальной работы периферии.

Другим принципом работы источников бесперебойного питания является перенаправление напряжения на аккумуляторы при отключении электроэнергии. В этом случае напряжение постоянно направляется на механизм выпрямления, а в случае сбоев в электропитании напряжение начинает в автоматическом режиме передаваться с аккумуляторов ИБП. Такая система наиболее распространенная, поскольку экономит электричество и держит аккумулятор в постоянной готовности.

При выборе ИБП покупателю необходимо обращать свое внимание на время перехода напряжения на аккумуляторы и обратно. Это одна из характеристик работы и качества источника бесперебойного питания. 

Есть два вида источников бесперебойного питания On-line и Off – line. Как и любые виды их разделяют на классы: off-line, Standby и линейно-структурные. Соответственно, и назначение у них разнообразное.

ИБП класса On-line, как правило, применяются на серьезных серверных станциях, где необходимо питание сети защитить от всех возможных вариантов сбоя электропитания.

Категория ИБП off-line самая распространенная. Такие источники бесперебойного питания устанавливаются на ноутбуки, стационарные ПК, телевизоры. Выпрямленное напряжение подается потребителям при падении напряжения внешней сети ниже 180В. У всех продуктов есть две стороны медали. У ИБП данной категории отсутствует система стабилизации выходного напряжения. Время переключения завышено, что может навредить системе. Принцип работы ИБП этого класса основывается на переходе в режим работы от аккумуляторов даже при минимальных скачках напряжения. В этом случае имеется возможность выхода из строя аккумуляторов раньше времени. Качество напряжения в ИБП определяется формой синусоиды и правильная работа ИБП должна обеспечить формирование напряжения с ровной синусоидой.

В Off-line выпрямителях форма синусоиды колеблется, что говорит о том, что периферия постоянно подвергается незначительным перепадам напряжения. Источники бесперебойного питания off-line имеются во всех магазинах компьютерной техники и являются наиболее дешевым вариантом защиты техники от перепада напряжения.

Более дорогим, приемлемым и качественным является линейно-интерактивный тип источника бесперебойного питания.

В механизме работы такого ИБП применяется бустер или автотрансформатор, который позволяет изменять напряжение постепенно. Автоматика данных источников бесперебойного питания позволяет определять оптимально-необходимое напряжение, и в случае нехватки последнего добавлять напряжение, чтобы обеспечить нормальную потребляемая мощность потребителям. В линейно-интерактивных источниках бесперебойного питания присутствуют дополнительные батареи, которые в случае обесточивания периферии могут до 1,5 часов поддерживать необходимое напряжение, как правило оно составляет 220 В. При использовании данного вида источников бесперебойного питания, качество напряжения внешней сети не имеет никакого значения, поскольку электрические помехи в этом случае не могут помешать стабилизации напряжения. Применение линейно-интерактивных источников бесперебойного питания необходимо для малых сетей или же домашних персональных компьютеров с высокими показателями потребления энергии. Как правило, комплектующие последнего поколения очень чутко реагируют на перепады напряжения. Отрицательными моментами линейно-интерактивных источников бесперебойного питания можно назвать резкие переходы (ступени) изменения напряжения. Неплавный переход дает небольшие колебания напряжения потребителей, что иногда может привести к перегоранию некоторых его элементов. В линейно-интерактивных ИБП такие перепады малы и вероятность выхода из строя элементов также мала. У ИБП этого типа малое время перехода работы ИБП на аккумуляторы, как правило, это 2-6 миллисекунд. При обесточивании периферии отключение подключенных потребителей маловероятно. Такой запас обусловлен, опять же, ступенчатой системой работы источника бесперебойного питания. Несмотря на свои довольно неплохие характеристики, линейно-интерактивный источник бесперебойного питания бесполезен в сетях, где помехи велики, вернее он будет пытаться выровнять и стабилизировать напряжение, но помехи все равно будут просачиваться, в связи с чем, очень быстро источник бесперебойного питания придется выбросить на свалку. В механизме любого источника бесперебойного питания имеются регулирующие узлы, которые при работе могут выдавать искажения. Для оборудования это не есть хорошо, однако, такие искажения техника может выдерживать, и на работе техники искажения не сказываются.

Самые дорогие и профессиональные источники бесперебойного питания, применяемые на предприятиях с развитой IT инфраструктурой и большим количеством потребляемой электроэнергии, – On–Line источники бесперебойного питания. Из названия видно, что данный вид источников бесперебойного питания, что называется, «всегда в работе». Источники этого класса являются профессиональным решением и используются для обеспечения максимальной степени защиты периферии на предприятии.

Класс источников On-line подразделяется на два вида: источники с двойным преобразованием напряжения и дельта-преобразователями.

On-line источники бесперебойного питания с двойным преобразователем дважды перерабатывают напряжение, поступающее на него. При первоначальном поступлении напряжение перерабатывается в постоянное напряжение, а затем перерабатывается обратно. Источники бесперебойного питания работают на «интеллектуальном» уровне, определяя необходимость перерабатывать электричество в то или иное напряжение. На выходе из источников бесперебойного питания всегда выходит ровное и четкое напряжение, необходимое для аппаратуры. Преимущество данных источников в том, что они работают с любым по качеству электрическим напряжением и преобразовывают все напряжение в необходимое по качеству, попутно фильтруя напряжение от электрических помех. Имея очень малое время перехода на аккумуляторы, ИБП On-line типа моментально переходят в аварийный режим и долгое время обеспечивают аппаратуру электропитанием, позволяя закрыть приложения или закончить работу. Импульсное напряжение им не преграда.

Дельта-преобразовательные источники бесперебойного питания в своем механизме имеют дельтавидные узлы. Данный вид источников бесперебойного питания используют только 15% поступающей электроэнергии для преобразования. Это дает возможность выдавать на выходе практически идеальное напряжение. Потребляемая энергия меньше и источник берет ровно столько, сколько сможет преобразовать. С точки зрения экономии электроэнергии источник выгоден. Если ИБП с двойным преобразователем корректирует входящее напряжение, то дельта-преобразователь коррекции электроэнергию не подвергает, что дает возможность работать практически с любыми видами напряжения и равно выдавать одинаковое напряжение. Перепады напряжения не страшны, поскольку ИБП работает при любых критических напряжениях. Что касается времени перехода на аккумуляторы, то у дельта-преобразователя его нет, что дает возможность моментально переводить электропитание в аварийный режим и корректно работать дальше. Говоря об аккумуляторах источников бесперебойного питания, стоит отметить, что они по стоимости почти равны стоимости всего источника бесперебойного питания. Из-за перепадов напряжения и частого перехода источника на заряд аккумулятора его жизнь значительно сокращается. Именно поэтому стоимость более качественных источников выше, а продолжительность работы источников бесперебойного питания дольше. В более дорогих продуктах используется трансформатор гальванической развязки или, простыми словами, заземлитель, который повышает устойчивость к помехам всего источника бесперебойного питания и дает электрической цепи внутри источника своеобразный выход. Для защиты от напряжения самого источника бесперебойного питания в его конструкции используется система байпас (By-pass). Данная система позволяет не отключая источник и не вмешиваясь в его работу производить его ремонт, проверку, чистку и другие профилактические работы. Простым языком можно сказать, что в этом режиме источник работает как бы в запасном аварийном режиме, который в случае отключения питает сам источник бесперебойного питания. Режим байпас может быть автоматический и ручной. Оба режима контролируются. В автоматическом режиме байпас включается при повышенных нагрузках на источник бесперебойного питания. В On-line источниках бесперебойного питания байпас автоматический и включается практически постоянно, помогая источнику справляться с поступающими электропомехами. При ремонтах применяется так называемый сервисный By–pass. Последние модели источников бесперебойного питания снабжаются схемами ограждения аккумуляторов от напряжения, ведь частая зарядка или обращение к работе аккумуляторов выводит их из строя.

Для стабилизации напряжения можно поставить сетевой фильтр стандартного образца, однако при отключении электропитания данный фильтр не спасет от перепада напряжения аппаратуру и информацию, которую во время работы не удалось сохранить. Технология ABM, позволяет электронике следить за зарядом аккумуляторов в автоматическом режиме и подзаряжать их только при необходимости. В иных случаях аккумуляторы остаются в полном покое. Это дает возможность сократить износ аккумуляторов.

При развертывании инфраструктуры на предприятии необходимо определить цель, которой будет служить ИБП и условия, в которых он будет работать. Лучше всего, если этим займется специалист высокого уровня.